《高轉矩密度磁力齒輪傳動損耗與動態特性研究》是依託上海套用技術大學，由曹家勇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高轉矩密度磁力齒輪傳動損耗與動態特性研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：曹家勇
- 依託單位：上海套用技術大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近年來國內外關於高轉矩密度磁力齒輪的研究相當活躍，其套用也從民用、工業領域逐漸延伸至艦船、航空等高端領域，但是相關基礎科學問題和實用化關鍵技術仍未有效解決，因此，開展高轉矩密度磁力齒輪的基礎理論和關鍵技術研究，具有重大的理論意義和戰略價值。本項目立足高轉矩密度磁力齒輪技術的研究現狀和發展動態，結合課題組在磁力機械方向的研究基礎，開展此類磁力齒輪的基礎理論研究，包括新型或改進型結構研究、磁場特性與機械特性研究、損耗與效率研究等，並且開發實驗樣機和測試台，開展理論的實驗驗證工作。預期取得有特色的實質性成果，譬如在結構設計中實現機械結構和磁路結構的高度融和，在建立理論模型時面向更高精度、更強適用性、更複雜套用領域的目標，在研發樣機時努力使關鍵指標達到國際先進水平、在開展實驗工作時做到對理論成果的充分驗證，等等。本項目成果將為豐富高轉矩密度磁力齒輪的理論體系，推進此類磁力齒輪的實用化做出應有貢獻。
結題摘要
本項目立足高轉矩密度磁力齒輪技術的研究現狀和發展動態，結合磁力機械方向的研究成果，開展了磁力齒輪和磁力齒輪電機的基礎理論研究和關鍵技術研究。在項目執行過程中，研究人員在磁力齒輪和磁力齒輪電機的結構分析、運行原理分析、電磁場分析、機械特性分析、伺服控制、樣機設計製作與實驗等方面取得了相應進展和研究成果，較好地完成了原定任務。項目主要進展有：（1）建立了平行軸外嚙合磁力齒輪有限元模型，針對兩種外嚙合磁力齒輪進行磁場分析和傳動特性分析；（2）闡述了調製式磁力齒輪傳動原理和電磁力矩形成原理，進行了解析模型分析，利用解析方法和有限元方法對調磁環的磁場調製原理進行研究；分析了磁場調製式磁力齒輪的機械特性，研究了靜態矩角特性、穩定運轉特性，分別對空載啟動、帶載啟動、突加負載、過載等情況進行了仿真分析；（3）研究了磁場調製式磁力齒輪結構參數對其性能的影響，將Halbach永磁陣列套用於磁力齒輪，與傳統調製式磁力齒輪進行分析對比；（4）建立了包含磁力齒輪的伺服系統，包括開環控制系統和極點配置閉環系統；分析了磁力齒輪控制系統的飽和現象，對比不同的抗飽和設計方法和控制算法；（5）分析磁場調製式磁力齒輪複合電機運行原理，進行了電磁場解析數學建模，對電磁場進行有限元分析；完成了複合電機動力學分析，結合多種負載狀況分析了磁場調製式磁力齒輪複合電機的機械特性分析，構建了磁齒輪嚙合型電機模型，進行了工作原理分析和解析分析，研究了結構參數對其齒槽轉矩的影響；（6）基於磁準靜態場理論和時諧電磁場原理，提出了考慮導體或鐵心渦流分布的永磁傳動元件電磁場分析的一般方法，利用該方法，對永磁渦流耦合器和磁力齒輪兩類具體套用進行了分析，將所獲得結果與有限元計算結果比較，證明了所建立含渦流分布的電磁場解析建模方法的有效性；（7）實驗研究方面，分別設計並製作了平行軸外嚙合磁力齒輪、磁場調製式磁力齒輪、磁場調製式磁力齒輪複合電機、磁齒輪嚙合型電機的樣機，完成了實驗台的設計，對各樣機分別進行了實驗研究。在論文發表和專利申請方面，取得了較好成績。本項目所獲成果豐富了高轉矩密度的磁力齒輪和磁力齒輪電機的理論體系，也為設計出磁力齒輪和磁力齒輪電機產品奠定了一定基礎。
