【摘 要】
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现代工业社会中,低速大扭矩电机的使用场合越来越多,而目前广泛使用的电动机大都属于径向磁场电机,电机内部径向气隙磁场远大于切向气隙磁场,径向电磁力远大于切向电磁力,而切向电磁力是输出转矩的主要来源,这就导致电磁力转换为输出扭矩的效率不高。本文通过将定转子相对运动副改为摆线副、将转子运动改为行星运动的方法,提高切向气隙磁通密度所占比例,增大切向电磁力,从而增大电机的输出扭矩。本文首先介绍了所设计的摆线
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现代工业社会中,低速大扭矩电机的使用场合越来越多,而目前广泛使用的电动机大都属于径向磁场电机,电机内部径向气隙磁场远大于切向气隙磁场,径向电磁力远大于切向电磁力,而切向电磁力是输出转矩的主要来源,这就导致电磁力转换为输出扭矩的效率不高。本文通过将定转子相对运动副改为摆线副、将转子运动改为行星运动的方法,提高切向气隙磁通密度所占比例,增大切向电磁力,从而增大电机的输出扭矩。本文首先介绍了所设计的摆线副结构永磁复合电机的工作原理,介绍摆线电机的基本组成部分。建立摆线轮齿廓曲线的数学模型,初步选择了永磁体的布置方式,建立了电磁定转子模型;设计支撑部分摆线副定转子,并添加使用润滑油所需的密封装置;介绍了将摆线轮偏心运动转化为定心运动的机构,并选择了合适的连接轴。从理论分析和有限元仿真两个方面对电机内部径向电磁力和切向电磁力进行求解,分析两种力的比例,验证摆线电机设计原理的合理性。对定子及其装配件进行模态仿真,分析定子装配件对定子模态振型和模态频率的影响;对电机销轴、摆线副结构定转子、花键进行静力学分析,校核其工作强度。分析电机的输出性能,分析永磁体布置方式、定转子间气隙大小对输出转矩的影响,将摆线电机的输出性能与同条件下永磁同步电机的输出性能进行对比,结果表明选取合适的电机结构参数和激励参数时,摆线电机的输出扭矩和输出功率均提高了168%。
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