多端口永磁行星齒輪傳動系統(tǒng)研究與優(yōu)化設計.pdf

1、永磁行星齒輪是一種新型的磁力耦合傳動裝置，它由永磁太陽輪、永磁行星輪、永磁外齒圈以及行星架組成。借助于三個端口，即太陽輪端口、外齒圈端口和行星架端口，永磁行星齒輪可實現(xiàn)動力的分割與合成以及轉速和轉矩的變換，同時，由于其無接觸傳動、低噪音、高效率以及低維護等優(yōu)點，是機械行星齒輪的理想替代品。目前，對永磁行星齒輪的研究主要在低轉矩應用場合，熱點在于其動力學特性的分析，設計中的電磁特性缺少系統(tǒng)的研究。因此，本文針對永磁行星齒輪設計中的電磁問題

2、進行了系統(tǒng)分析，為高性能的永磁行星齒輪設計奠定了基礎。
　　首先，給出了永磁行星齒輪的基本結構和工作原理。闡述了三種計算永磁齒輪轉矩計算的方法，即等效磁路法、等效磁化電流矢位法和有限元法，比較了各個方法的優(yōu)劣，選擇了有限元法為永磁行星齒輪的設計方法。
　　其次，提出了永磁行星齒輪在電磁設計中對齒輪性能具有重大影響的關鍵性問題，如永磁齒輪間產(chǎn)生非有效力矩的磁耦合、定位力矩以及齒輪磁極對數(shù)對性能的影響。結合理論分析與有限元軟件對

3、上述問題進行了系統(tǒng)的分析，對問題的形成原因和解決方法都進行了深刻的探討，提出了永磁行星齒輪電磁設計的基本原則。
　　最后，基于上述的分析，設計了一臺高轉矩密度、低定位力矩的永磁行星齒輪，其性能分析表明各項性能都明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的永磁行星齒輪。為進一步提高其性能，進行了優(yōu)化分析，采用了實驗設計和永磁體形狀優(yōu)化相結合的方法，使齒輪傳動的轉矩波動得到極大減小，實現(xiàn)了平滑穩(wěn)定傳動的優(yōu)良性能。加工了樣機，對樣機的永磁太陽輪的最大傳遞轉矩以及轉速