留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

Halbach永磁阵列型轴向调制永磁齿轮

肖磊 张海 许宝玉

肖磊, 张海, 许宝玉. Halbach永磁阵列型轴向调制永磁齿轮[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(9): 1373-1379. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180319
引用本文: 肖磊, 张海, 许宝玉. Halbach永磁阵列型轴向调制永磁齿轮[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(9): 1373-1379. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180319
Xiao Lei, Zhang Hai, Xu Baoyu. An Axial Modulating Permanent Magnetic Gear using Halbach Magnet Arrays[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(9): 1373-1379. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180319
Citation: Xiao Lei, Zhang Hai, Xu Baoyu. An Axial Modulating Permanent Magnetic Gear using Halbach Magnet Arrays[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(9): 1373-1379. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180319

Halbach永磁阵列型轴向调制永磁齿轮

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180319
基金项目: 

焦作市重大科技专项项目 2016001

河南理工大学博士基金项目 B2019-33

河南省重点研发与科技攻关项目 182102210313

详细信息
    作者简介:

    肖磊(1984-), 讲师, 博士, 研究方向为磁力传动、冲蚀磨损, hnqyxl@phu.edu.cn

  • 中图分类号: TH132

An Axial Modulating Permanent Magnetic Gear using Halbach Magnet Arrays

  • 摘要: 本文提出了一种可输出高转矩的轴向调制永磁齿轮。在不改变轴向调制永磁齿轮整体尺寸的情况下,将主、从动磁极按照Halbach永磁阵列进行排列,利用Halbach永磁阵列的聚磁作用,增大主、从动侧气隙内耦合磁场的磁场强度,并使用有限元法对这种永磁齿轮进行了仿真分析。结果表明Halbach永磁齿轮比传统阵列永磁齿轮的输出转矩更大;对气隙磁通量密度的谐波分析表明,Halbach永磁齿轮和传统阵列永磁齿轮的气隙磁密谐波变化趋势一致,因此传动机理不变;对Halbach永磁齿轮的磁极的扇形角度进行优化处理后,可以进一步增大输出转矩。
  • 图  1  几种永磁阵列和相应的磁感线图

    图  2  传统永磁阵列的轴向调制永磁齿轮A的结构示意图

    图  3  永磁齿轮B的磁极阵列

    图  4  永磁齿轮C的磁极阵列

    图  5  静转矩特性曲线图

    图  6  主动磁极磁场在主动侧气隙圆上的磁密波形图

    图  7  主动磁极磁场在主动侧气隙圆上的磁密谐波分析图

    图  8  从动磁极磁场在主动侧气隙圆上的磁密波形图

    图  9  从动磁极磁场在主动侧气隙圆上的磁密谐波分析图

    图  10  主动磁极磁场在从动侧气隙圆上的磁密波形图

    图  11  主动磁极磁场在从动侧气隙圆上的磁密谐波分析图

    图  12  从动磁极磁场在从动侧气隙圆上的磁密波形图

    图  13  从动磁极磁场在从动侧气隙圆上的谐波分析图

    图  14  主动磁极排列示意图

    图  15  静转矩T和磁极扇形角γ的关系

    表  1  永磁齿轮参数

    参数名称数值
    转子外径/mm180
    磁极、调制极径向尺寸/mm30
    主动磁极对数Ph4
    调制极数量Pm23
    从动磁极对数Pl19
    调制极扇形角度/(°)7.83
    主、从动转子轭厚度/mm5
    主、从动磁极以及调制极的厚度/mm10
    主、从动侧气隙/mm1
    铁磁材料相对磁导率4 000
    空气、非铁磁材料相对磁导率1
    永磁体相对磁导率1.05
    永磁体剩磁/T1.25
    下载: 导出CSV
  • [1] Faus H T. Magnet gearing: United States, 2243555[P]. 1941-05-27
    [2] Tsurumoto K. Basic analysis on transmitted force of magnetic gear using permanent magnet[J]. IEEE Translation Journal on Magnetics in Japan, 1992, 7(6):447-452 doi: 10.1109/TJMJ.1992.4565421
    [3] Tsurumoto K, Kikuchi S. A new magnetic gear using permanent magnet[J]. IEEE Transactions on Magnetics, 1987, 23(5):3622-3624 doi: 10.1109/TMAG.1987.1065208
    [4] Atallah K, Howe D. A novel high-performance magnetic gear[J]. IEEE Transactions on Magnetics, 2001, 37(4):2844-2846 doi: 10.1109/20.951324
    [5] Mezani S, Atallah K, Howe D. A high-performance axial-field magnetic gear[J]. Journal of Applied Physics, 2006, 99(8):08R303 doi: 10.1063/1.2158966
    [6] Chau K T, Zhang D, Jiang J Z, et al. Design of a magnetic-geared outer-rotor permanent-magnet brushless motor for electric vehicles[J]. IEEE Transactions on Magnetics, 2007, 43(6):2504-2506 doi: 10.1109/TMAG.2007.893714
    [7] Chau K T, Chan C C, Liu C H. Overview of permanent-magnet brushless drives for electric and hybrid electric vehicles[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2008, 55(6):2246-2257 doi: 10.1109/TIE.2008.918403
    [8] Jian L N, Xu G Q, Gong Y, et al. Electromagnetic design and analysis of a novel magnetic-gear-integrated wind power generator using time-stepping finite element method[J]. Progress in Electromagnetics Research, 2011, 113:351-367 doi: 10.2528/PIER10121603
    [9] Shah L, Cruden A, Williams B W. A variable speed magnetic gear box using contra-rotating input shafts[J]. IEEE Transactions on Magnetics, 2011, 47(2):431-438 doi: 10.1109/TMAG.2010.2097273
    [10] Jian L N, Chau K T, Gong Y, et al. Comparison of coaxial magnetic gears with different topologies[J]. IEEE Transactions on Magnetics, 2009, 45(10):4526-4529 doi: 10.1109/TMAG.2009.2021662
    [11] Jian L N, Chau K T. A coaxial magnetic gear with halbach permanent-magnet arrays[J]. IEEE Transactions on Energy Conversion, 2010, 25(2):319-328 doi: 10.1109/TEC.2010.2046997
    [12] 井立兵, 章跃进, 李琛, 等. Halbach阵列同心式磁力齿轮磁场分析与优化设计[J].中国电机工程学报, 2013, 33(21):163-169 http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/zgdjgcxb201321020

    Jing L B, Zhang Y J, Li C, et al. Magnetic field computation and optimization design for a concentric magnetic gear with Halbach permanent-magnet Arrays[J]. Proceedings of the CSEE, 2013, 33(21):163-169(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/zgdjgcxb201321020
    [13] 井立兵, 柳霖, 章跃进, 等. Halbach阵列同心式磁力齿轮参数分析与优化设计[J].电机与控制学报, 2016, 20(3):6-12 http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/djykzxb201603002

    Jing L B, Liu L, Zhang Y J, et al. Parameters analysis and optimization design for concentric magnetic gear with Halbach permanent-magnet arrays[J]. Electric Machines and Control, 2016, 20(3):6-12(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/djykzxb201603002
    [14] 张海, 肖磊, 李新, 等.高转矩盘式永磁减速装置: 中国, CN201410139294.6[P]. 2016-03-30

    Zhang H, Xiao L, Li X, et al. High torque disc type permanent magnetic reducer: CN, CN201410139294.6[P]. 2016-03-30(in Chinese)
    [15] Atallah K, Calverley S D, Howe D. Design, analysis and realisation of a high-performance magnetic gear[J]. IEE Proceedings-Electric Power Applications, 2004, 151(2):135-143 doi: 10.1049/ip-epa:20040224
  • 加载中
图(15) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  786
  • HTML全文浏览量:  358
  • PDF下载量:  55
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-09-12
  • 刊出日期:  2019-09-05

目录

    /

    返回文章
    返回