[发明专利]基于解析法的偏心式磁力齿轮设计磁场分析方法

摘要

本发明涉及一种基于解析法的偏心式磁力齿轮设计磁场分析方法。偏心式磁力齿轮由高速转子、低速转子和定子组成。本发明针对偏心式磁力齿轮的电磁设计，提出了采用边界摄动法建立解析模型，先令定子永磁体不充磁，基于解析法求解低速转子永磁体单独作用下的偏心磁场，再令低速转子永磁体不充磁，求解定子永磁体单独作用下的偏心磁场，然后将二者线性叠加，得到低速转子和定子永磁体同时作用下的偏心磁场，根据气隙磁通密度的分布，求解偏心式磁力齿轮的电磁转矩。本发明的偏心式磁力齿轮的磁场分析方法可以应用到偏心式磁力谐波啮合齿轮、偏心式级联磁力齿轮变速箱、偏心式磁力齿轮传动盘等众多偏心式磁力传动装置的电磁设计中。

主权项

1.一种基于解析法的偏心式磁力齿轮设计磁场分析方法，包括以下步骤：S1  前提假设，建立数学解析模型；S2  划分求解区域，定义各区域编号；S3  定义偏心量和偏心角度，用偏心率e来衡量偏心程度的大小，偏心量表示为：1-1式中，g为气隙长度；S4  建立转子坐标系ξ-ψ和定子坐标系r-θ的相对关系；S5  根据边界摄动理论，建立定子偏心解析模型，包括以下步骤：S5.1根据步骤S1~S4，先在转子坐标系ξ-ψ中，推导低速转子永磁体单独作用时，定子铁芯偏心状态下的边界条件；S5.2 在转子坐标系ξ-ψ中，建立各区域矢量磁位满足的拉普拉斯方程或泊松方程；S5.3 根据步骤S5.1求取的边界条件，求解步骤S5.2中的方程式，获得转子坐标系ξ-ψ下气隙区域磁通密度；S5.4 在定子坐标系r-θ下，求取气隙区域磁通密度，其径向分量表示为B_r,r，切向分量表示为B_θ,r；S6  使定子永磁体单独作用，在定子坐标系r-θ中建立低速转子铁芯偏心解析模型，求取气隙区域磁通密度，其径向分量表示为B_r,s，切向分量表示为B_θ,s；S7  将步骤S5.4求取的低速转子永磁体单独作用时气隙磁通密度，与步骤S6求取的定子永磁体单独作用时气隙磁通密度，线性叠加，获得偏心式磁力齿轮气隙磁通密度；S8  根据步骤S7求取的偏心式磁力齿轮气隙磁通密度，由麦克斯韦应力张量法求取静态电磁转矩；S9  按照传动比规律，分别设置高、低速转子的旋转角度，根据步骤S7求取的偏心式磁力齿轮气隙磁通密度，求取输出电磁转矩。