【《同轴磁性齿轮的结构和工作原理分析》1400字】

我国中小企业的技术创新研究同轴磁性齿轮的结构和工作原理分析目录TOC\o"1-3"\h\u19044同轴磁性齿轮的结构和工作原理分析 1221541.1同轴磁性齿轮的原理与结构 18901.2调磁铁块对气隙磁场的影响 21.1同轴磁性齿轮的原理与结构同轴磁性齿轮装置由内、外转子和调磁环结构三部分组成。在对磁齿轮装置的磁场分布进行研究时，首先分别单独分析内、外转子磁极在气隙磁场的作用。此时，假设内、外转子铁心的磁导率无限大。同时假设内、外转子伤的永磁体完全磁化，并且气隙磁场不受磁齿轮的轴向长度影响。Bθ2Br2θBθ2Br2θ20Bθ1θ10Br1图1.1仅有内转子磁极的气隙磁场图1.2仅有外转子磁极的气隙磁场在无调磁铁块作用的情况下，引入标量磁位，不考虑外转子永磁体对气隙磁场的作用，建立泊松方程和拉普拉斯方程[90-93]，在气隙中所形成的磁感应强度的径向和切向分量可以表示为同样，仅研究外转子永磁体，不考虑调磁铁块对气隙磁场分布的影响，此时的表达式为：在仅考虑内转子或外转子对气隙磁场的单独作用，并且不放置调磁铁块时，气隙中的磁感应强度可表示为1.1、1.2。和分别表示仅在外转子或内转子单独作用时的径向磁感应强度分量；、分别表示在外转子或内转子单独作用时的切向磁感应强度；式中和分别表示与x轴正方向的夹角角度和所在圆的半径；、、、是随变化的系数；、分别代表表内、外转子的极对数；、分别代表图1.1、图1.2中磁齿轮的初始位置角。1.2调磁铁块对气隙磁场的影响在图1.1和图1.2结构的内、外转子之间分别加入调磁环结构，得到图1.3和图1.4的磁齿轮结构。此时，考虑调磁环对内、外气隙磁场分布的影响，利用叠加原理，得到内层气隙总的磁感应强度和外层气隙总的磁感应强度。调磁环由相对磁导率很高的调磁铁块间隔排列，调磁环的加入造成了磁阻分布的差异，改变了气隙中磁场的分布[93]。RinRoutRinRout内气隙外气隙RinRoutRinRout内气隙外气隙图1.3仅内转子磁极作用图1.4仅外转子磁极作用由于调磁环的相对磁导率很高（），所以在内、外转子引入调磁环后，改变了内、外转子磁极在气隙中的磁场分布，加入调磁环的气隙磁场可表示为磁齿轮气隙的磁感应强度波形中存在多种次数的谐波，可以利用傅里叶级数将这些谐波展开，可以得到气隙磁感应强度切向和径向两个方向的磁导函数表达式：在加入调磁环后，在调磁环的作用下，气隙中切向和径向磁导分量的函数可分别表达为：式中，Ns代表调磁环的极对数，、、、λak_in、、是加入调磁环后的傅里叶展开分解系[94]。由于加入调磁环后，气隙中磁场分布发生了改变，因此要乘上对应的系数。将公式(1.6)、(1.7)代入公式(1.1)、(1.2)之中，得到调磁铁块与内转子磁极共同作用时的磁感应强度为同理，内转子磁极在外层气隙中所产生的磁场分布强度可表示为外转子磁极和调磁环的共同作用下，内层气隙磁场的切向、径向磁场分布分量的变化，可表示为：在外转子磁极和调磁环的共同作用下，外层气隙磁场的切向、径向磁场分量的分布可表达为：其中，表示内层气隙半径，为外层气隙半径。将公式(1.10)~(1.17)采用叠加原理进行叠加后，可以得到内、外转子磁极同时作用下磁齿轮内层气隙处的磁场分布情况，如式(1.18)、(1.19)。同时利用叠加原理，也可得到内、外转子同时作用下外层气隙处的磁场分布情况，如式(1.20)、（1.21）。其中，、、、、、、、为待定系数[93]。图1.5调磁环在磁齿轮中的磁场调制效应示意图通过分析可知，永磁体的磁场在经过气隙时，在调磁铁块的作用下，产生了多次谐波。如式(1.22)，其中，表示极对数，代表调磁环中调磁铁块的块数，、为系数[93]。(1.22)式(1.23)是调制后谐波的旋转角速度，气隙磁场的分布有两种情况，第一种情况是当时，磁性齿轮内部无永磁体，式中的第二部分为0；第二种情况是当时，磁性齿轮内部加入调