圆柱直齿电磁齿轮的漏磁机理研究

论文摘要

电磁齿轮是利用电磁铁的基本原理，结合电磁学和机械学发展起来的一项新型非接触传动齿轮。它可以在密封空间内传递力和转矩，因而有着广泛的应用前景。本文介绍了电磁齿轮的传动原理和测试系统。从电磁齿轮有限元法入手，介绍了电磁场的微分方程，并进行了电磁齿轮电磁力及扭矩的分析与计算。运用ANSYS有限元分析软件的电磁场分析功能，对电磁齿轮中的一个爪极进行分析，得出磁场分布图；再对主、从动轮的一对N极和S极的爪极进行分析，分析其耦合磁场。以此为基础，对一对电磁齿轮进行了分析，得出了耦合磁场漏磁现象的磁场分布。在分析过程中采用图形界面方式进行操作，使爪极实体模型、网格划分图形以及电磁场分布图形等更加直观，并对电磁齿轮扭矩及漏磁的影响因素进行了二维有限元分析。研究了电磁齿轮传动滞后角、气隙厚度、气隙周向角度、磁极对数、及磁极厚度几个因素对扭矩和漏磁的影响并绘制了上述影响因素与扭矩的关系曲线图。目前电磁齿轮尚处于研究的探索阶段。本文应用有限元方法对圆柱直齿电磁齿轮的漏磁机理进行了初步探索和研究，为以后的研究工作提供了一定的参考。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.2 非接触磁性齿轮的研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究概况
• 1.3 磁力齿轮简介
• 1.3.1 磁力齿轮的分类
• 1.3.2 磁力齿轮传动方式
• 第二章 电磁齿轮传动系统
• 2.1 电磁齿轮模型结构
• 2.1.1 电磁齿轮的基本结构
• 2.1.2 电磁齿轮的基本尺寸
• 2.2 电磁齿轮工作原理
• 2.3 电磁齿轮传动测试系统
• 2.3.1 系统组成
• 2.3.2 电磁齿轮传动测试系统工作原理
• 第三章 电磁齿轮磁场的理论分析
• 3.1 电磁场微分方程的推导
• 3.2 电磁齿轮的磁势函数的边值问题
• 3.3 有限元法求解
• 3.3.1 边值问题的等价泛函
• 3.3.2 单元分析
• 3.3.3 总体合成
• 3.4 导出有限元方程组
• 3.5 有限元法的解后处理
• 3.6 电磁齿轮电磁力分析
• 3.7 电磁齿轮电磁力与扭矩的分析
• 第四章 基于有限元的电磁齿轮电磁场分析
• 4.1 磁场计算方法
• 4.2 有限元方法概述
• 4.3 电磁齿轮的模型
• 4.4 ANSYS对电磁齿轮的一个爪子的磁场分析
• 4.5 ANSYS对电磁齿轮的一对爪子的磁场分析
• 4.6 ANSYS对电磁齿轮的实例分析
• 4.6.1 模型的建立
• 4.6.2 定义物理环境及模型赋值
• 4.6.3 划分网格、加边界
• 4.6.4 求解及后处理
• 4.6.5 分析结果
• 第五章 基于有限元的电磁齿轮力矩影响因素及漏磁的实例分析
• 5.1 模型的简化及分析
• 5.1.1 模型的简化
• 5.1.2 模型的分析步骤
• 5.2 电磁齿轮漏磁的分析
• 5.2.1 电磁齿轮传动滞后角对扭矩和漏磁的影响
• 5.2.2 气隙对扭矩和漏磁的影响
• 5.2.3 磁极对数对扭矩和漏磁的影响
• 5.2.4 磁极厚度对扭矩和漏磁的影响
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录一: （ANSYS三维APDL命令流）
• 附录二: （ANSYS二维APDL命令流）
• 附录三