混合磁路永磁变速器的解析模型与参数特性研究
发布时间：2022-01-16 13:14
与机械变速器相比,永磁变速器具有无接触柔性传动、清洁无噪声、启动力矩低、自动过载保护等优点,但磁场利用率差的不足限制了传统结构永磁变速器在大力矩输出领域的应用。将磁场调制机理应用于永磁变速器,能够提高永磁变速器的磁场利用率和力能指标,对促进永磁变速器的发展具有重要意义。本文以混合磁路永磁变速器（Permanent Variable Transmission, PVT）为研究对象,对该永磁变速器的磁路结构、基本方程与参数约束关系、结构参数对转矩能力的影响、转矩脉动与抑制等问题进行了研究。论文首先采用解析分析和数值分析两种方法分析了永磁变速器磁场调制的作用机理,在对径向磁路和轴向磁路结构进行分析的基础上,提出了一种适宜于大力矩应用需求的混合磁路永磁变速器,并对三种磁路结构永磁变速器进行了综合对比。分析结果表明。永磁变速器的三种磁路结构各具特点,轴向磁路和混合磁路两种结构矩密度比较接近,且大于径向磁路结构。从单向磁拉力和机械支撑干涉等方面考虑,混合磁路结构在数百牛米以上的大力矩工程应用领域是一种比较好的方案。根据永磁变速器的磁路特点,论文建立了永磁变速器的解析数学模型。采用虚位移法推导了永磁...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：107 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的目的和意义
1.2 变速器概述
1.2.1 机械变速器的发展
1.2.2 永磁变速器的研究及发展综述
1.3 永磁变速器关键问题及研究现状
1.3.1 永磁变速器机理与磁路结构
1.3.2 永磁变速器基本方程与参数约束关系
1.3.3 永磁变速器转矩能力的研究
1.3.4 永磁变速器的转矩脉动
1.4 本文的主要研究内容
第2章 混合磁路PVT 的磁场调制机理与磁路结构
2.1 引言
2.2 PVT 磁场调制机理的解析分析
2.2.1 原动侧永磁转子单独作用
2.2.2 调制铁块的调制作用
2.2.3 从动侧永磁转子与调制后磁场的耦合
2.3 PVT 磁场调制机理的数值分析
2.3.1 原动侧永磁转子单独产生的磁场
2.3.2 调制铁块对磁场的调制作用
2.3.3 两侧永磁转子与调制铁块共同作用时的磁场
2.4 混合磁路磁场调制型PVT 的提出
2.4.1 磁场调制型PVT 的现有磁路结构
2.4.2 混合磁路磁场调制型PVT 结构的提出
2.5 混合磁路磁场调制型PVT 的磁通路径
2.6 混合磁路结构与现有磁路结构的综合对比
2.7 本章小结
第3章 混合磁路PVT 的基本方程与参数约束
3.1 引言
3.2 永磁变速器的磁势与气隙磁导
3.3 永磁变速器的电磁转矩和功率平衡方程
3.4 永磁变速器的主要参数约束模式与FEM 验证
3.4.1 有调制铁块的等速跟随模式
3.4.2 无调制铁块的等速跟随模式
3.4.3 运行不确定模式
3.4.4 同向和配合变速模式
3.4.5 反向差配合变速模式
3.5 永磁变速器的参数约束模式对比
3.6 本章小结
第4章 结构参数对混合磁路PVT 转矩能力的影响
4.1 引言
4.2 基本尺寸参数对转矩能力的影响
4.2.1 永磁体磁化方向长度的影响
4.2.2 调制铁块径向厚度的影响
4.2.3 调制铁块周向宽度的影响
4.3 变速比对转矩能力的影响
4.4 永磁体轴向长度比例对转矩能力的影响
4.4.1 高速侧轴向长度固定
4.4.2 低速侧轴向长度固定
4.4.3 轴向总长度固定
4.5 长径比对转矩能力的影响
4.5.1 不同长径比下的永磁体尺寸
4.5.2 长径比与对转矩能力的影响
4.6 混合磁路永磁变速器的样机研制与测试
4.6.1 原理样机研制与测试
4.6.2 大力矩样机研制与测试
4.7 本章小结
第5章 混合磁路PVT 的转矩脉动与抑制
5.1 引言
5.2 PVT 的稳态工作点
5.2.1 PVT 的起动过程
5.2.2 PVT 的稳定平衡点
5.3 PVT 定位力矩的变化规律
5.4 PVT 定位力矩对转矩脉动的影响
5.4.1 某负载下的转矩脉动
5.4.2 负载量不同时的转矩脉动
5.5 混合磁路PVT 转矩脉动的抑制措施
5.5.1 极数的优化匹配
5.5.2 调制铁块周向宽度的有效选择
5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]鼠笼异步磁力联轴器在耐高温磁力泵中的应用[J]. 杨超君,李直腾,芦玉根,蒋生发,郑武. 排灌机械工程学报. 2011(03)
[2]永磁齿轮的理论研究和有限元分析[J]. 魏衍侠. 机械. 2011(04)
[3]少齿差永磁齿轮系的研究与设计[J]. 曹坚,张国贤. 机械设计与制造. 2010(09)
[4]轴向磁场调制型永磁磁力齿轮及其电磁性能分析[J]. 曹海东,黄苏融,谢国栋. 电机与控制应用. 2009(10)
[5]无接触传动永磁齿轮磁场的数值模拟[J]. 孔繁余,张旭锋,张洪利,黄建军. 工程设计学报. 2009(03)
[6]磁力机械油封设计研究[J]. 王洪群,虞培清,贾立文,孟绳续,邹志富. 机械工程师. 2009(05)
[7]永磁齿轮的研究及其在磁性联轴器上的应用[J]. 李福伟. 机电一体化. 2008(07)
[8]含间隙和时变刚度的齿轮系统非线性动力学模型的研究[J]. 刘国华,李亮玉,李培明,李纪勇. 机械设计. 2008(05)
[9]一种分析永磁操动机构动态特性的方法[J]. 曾闻,陈德桂,李兴文. 低压电器. 2008(07)
[10]无接触永磁齿轮传动机构发展综述[J]. 王虎生,侯云鹏,程树康. 微电机. 2008(02)
博士论文
[1]新型磁场调制式磁性齿轮的设计研究[D]. 刘新华.上海大学 2008
[2]场路结合并考虑耦合的磁力机械分析与设计方法研究[D]. 王勇.合肥工业大学 2006
硕士论文
[1]基于有限元分析的磁性齿轮模拟仿真及实验研究[D]. 李福伟.天津大学 2009
[2]永磁磁力耦合器损耗的计算与分析[D]. 张宏刚.吉林大学 2008
[3]电磁齿轮结构参数的研究[D]. 潘年榕.贵州大学 2007
[4]永磁齿轮特性仿真及其在人工心脏中的应用研究[D]. 张建涛.中国科学院研究生院（电工研究所） 2005
[5]齿轮系统动力学分析及计算机仿真[D]. 朱秋玲.兰州理工大学 2004
本文编号：3592730
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：107 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的目的和意义
1.2 变速器概述
1.2.1 机械变速器的发展
1.2.2 永磁变速器的研究及发展综述
1.3 永磁变速器关键问题及研究现状
1.3.1 永磁变速器机理与磁路结构
1.3.2 永磁变速器基本方程与参数约束关系
1.3.3 永磁变速器转矩能力的研究
1.3.4 永磁变速器的转矩脉动
1.4 本文的主要研究内容
第2章 混合磁路PVT 的磁场调制机理与磁路结构
2.1 引言
2.2 PVT 磁场调制机理的解析分析
2.2.1 原动侧永磁转子单独作用
2.2.2 调制铁块的调制作用
2.2.3 从动侧永磁转子与调制后磁场的耦合
2.3 PVT 磁场调制机理的数值分析
2.3.1 原动侧永磁转子单独产生的磁场
2.3.2 调制铁块对磁场的调制作用
2.3.3 两侧永磁转子与调制铁块共同作用时的磁场
2.4 混合磁路磁场调制型PVT 的提出
2.4.1 磁场调制型PVT 的现有磁路结构
2.4.2 混合磁路磁场调制型PVT 结构的提出
2.5 混合磁路磁场调制型PVT 的磁通路径
2.6 混合磁路结构与现有磁路结构的综合对比
2.7 本章小结
第3章 混合磁路PVT 的基本方程与参数约束
3.1 引言
3.2 永磁变速器的磁势与气隙磁导
3.3 永磁变速器的电磁转矩和功率平衡方程
3.4 永磁变速器的主要参数约束模式与FEM 验证
3.4.1 有调制铁块的等速跟随模式
3.4.2 无调制铁块的等速跟随模式
3.4.3 运行不确定模式
3.4.4 同向和配合变速模式
3.4.5 反向差配合变速模式
3.5 永磁变速器的参数约束模式对比
3.6 本章小结
第4章 结构参数对混合磁路PVT 转矩能力的影响
4.1 引言
4.2 基本尺寸参数对转矩能力的影响
4.2.1 永磁体磁化方向长度的影响
4.2.2 调制铁块径向厚度的影响
4.2.3 调制铁块周向宽度的影响
4.3 变速比对转矩能力的影响
4.4 永磁体轴向长度比例对转矩能力的影响
4.4.1 高速侧轴向长度固定
4.4.2 低速侧轴向长度固定
4.4.3 轴向总长度固定
4.5 长径比对转矩能力的影响
4.5.1 不同长径比下的永磁体尺寸
4.5.2 长径比与对转矩能力的影响
4.6 混合磁路永磁变速器的样机研制与测试
4.6.1 原理样机研制与测试
4.6.2 大力矩样机研制与测试
4.7 本章小结
第5章 混合磁路PVT 的转矩脉动与抑制
5.1 引言
5.2 PVT 的稳态工作点
5.2.1 PVT 的起动过程
5.2.2 PVT 的稳定平衡点
5.3 PVT 定位力矩的变化规律
5.4 PVT 定位力矩对转矩脉动的影响
5.4.1 某负载下的转矩脉动
5.4.2 负载量不同时的转矩脉动
5.5 混合磁路PVT 转矩脉动的抑制措施
5.5.1 极数的优化匹配
5.5.2 调制铁块周向宽度的有效选择
5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]鼠笼异步磁力联轴器在耐高温磁力泵中的应用[J]. 杨超君,李直腾,芦玉根,蒋生发,郑武. 排灌机械工程学报. 2011(03)
[2]永磁齿轮的理论研究和有限元分析[J]. 魏衍侠. 机械. 2011(04)
[3]少齿差永磁齿轮系的研究与设计[J]. 曹坚,张国贤. 机械设计与制造. 2010(09)
[4]轴向磁场调制型永磁磁力齿轮及其电磁性能分析[J]. 曹海东,黄苏融,谢国栋. 电机与控制应用. 2009(10)
[5]无接触传动永磁齿轮磁场的数值模拟[J]. 孔繁余,张旭锋,张洪利,黄建军. 工程设计学报. 2009(03)
[6]磁力机械油封设计研究[J]. 王洪群,虞培清,贾立文,孟绳续,邹志富. 机械工程师. 2009(05)
[7]永磁齿轮的研究及其在磁性联轴器上的应用[J]. 李福伟. 机电一体化. 2008(07)
[8]含间隙和时变刚度的齿轮系统非线性动力学模型的研究[J]. 刘国华,李亮玉,李培明,李纪勇. 机械设计. 2008(05)
[9]一种分析永磁操动机构动态特性的方法[J]. 曾闻,陈德桂,李兴文. 低压电器. 2008(07)
[10]无接触永磁齿轮传动机构发展综述[J]. 王虎生,侯云鹏,程树康. 微电机. 2008(02)
博士论文
[1]新型磁场调制式磁性齿轮的设计研究[D]. 刘新华.上海大学 2008
[2]场路结合并考虑耦合的磁力机械分析与设计方法研究[D]. 王勇.合肥工业大学 2006
硕士论文
[1]基于有限元分析的磁性齿轮模拟仿真及实验研究[D]. 李福伟.天津大学 2009
[2]永磁磁力耦合器损耗的计算与分析[D]. 张宏刚.吉林大学 2008
[3]电磁齿轮结构参数的研究[D]. 潘年榕.贵州大学 2007
[4]永磁齿轮特性仿真及其在人工心脏中的应用研究[D]. 张建涛.中国科学院研究生院（电工研究所） 2005
[5]齿轮系统动力学分析及计算机仿真[D]. 朱秋玲.兰州理工大学 2004
本文编号：3592730
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jixiegongcheng/3592730.html
