基于Halbach双摆线永磁齿轮设计与参数分析

葛研军; 权世成; 王建帅

doi:10.16578/j.issn.1004.2539.2022.07.009

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基于Halbach双摆线永磁齿轮设计与参数分析

设计计算 | 更新时间：2022-09-24

- 基于Halbach双摆线永磁齿轮设计与参数分析
- Design and Parameter Analysis of Double Cycloid Permanent Magnetic Gears based on Halbach
- 机械传动 2022年46卷第7期页码：62-69
- 作者机构：
  
  1.大连交通大学机械工程学院，辽宁大连 116028
- 作者简介：
  
  葛研军（1964— ），男，辽宁丹东人，博士，教授；研究方向为机电传动方面。
- 基金信息：
  
  辽宁省教育厅重点攻关项目(JDL2020001┫大连市科技创新基金项目┣2018J12SN071);博士基金(bkqj2019077)
- DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2022.07.009
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葛研军,权世成,王建帅.基于Halbach双摆线永磁齿轮设计与参数分析[J].机械传动,2022,46(07):62-69.

Ge Yanjun,Quan Shicheng,Wang Jianshuai.Design and Parameter Analysis of Double Cycloid Permanent Magnetic Gears based on Halbach[J].Journal of Mechanical Transmission,2022,46(07):62-69.
葛研军,权世成,王建帅.基于Halbach双摆线永磁齿轮设计与参数分析[J].机械传动,2022,46(07):62-69. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2022.07.009.

Ge Yanjun,Quan Shicheng,Wang Jianshuai.Design and Parameter Analysis of Double Cycloid Permanent Magnetic Gears based on Halbach[J].Journal of Mechanical Transmission,2022,46(07):62-69. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2022.07.009.

摘要

设计出一种基于Halbach充磁阵列的双摆线式永磁齿轮（Double cycloid permanent magnetic gear，DCPMG）。给出了DCPMG运行机理和初步参数的设计计算方法，通过空间电磁谐波法建立了传动比的计算模型；并通过等效电流法和麦克斯韦张量法给出了内、外层气隙的电磁转矩表达式；基于Ansoft Maxwell 2D建立了DCPMG的有限元模型，并据此验证了初选模型的正确性；通过控制变量法对DCPMG气隙长度、偏心距、轭铁厚度及永磁体厚度进行了仿真优化。结果表明，优化后的DCPMG转矩密度可达353 kN·m/m,3,，较初选模型提升了约10%。

Abstract

A double cycloid permanent magnetic gear （DCPMG） based on Halbach magnetizing array is designed. The operation mechanism of DCPMG and the design and calculation method of preliminary parameters are given，the calculation model of transmission ratio is established by space electromagnetic harmonic method.The expressions of electromagnetic torque of inner and outer air gap are given by equivalent current method and Maxwell tensor method.Based on Ansoft Maxwell 2D，a finite element model of DCPMG is established，and the correctness of the primary model is verified.The air gap length，eccentricity，yoke thickness and permanent magnet thickness of DCPMG are simulated and optimized by control variable method. The results show that the torque density of the optimized DCPMG can reach 353 kN, $\cdot$ ,http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=34817298&type=,http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=34817290&type=,1.86266661,2.62466669,m/m,3,，which is about 10% higher than that of the primary model.

关键词

双摆线永磁齿轮Halbach充磁阵列气隙磁场电磁转矩

Keywords

Double cycloid permanent magnetic gearsHalbach magnetizing arrayAir gap magnetic fieldElectromagnetic torque

references

葛研军，王雪，万宗伟，等.基于稀土永磁的同心式电磁齿轮研究［J］.微特电机，2019，47（2）：27-30.

GE Yanjun，WANG Xue，WAN Zongwei，et al.Research on rare earth permanent coaxial electromagnetic magnetic gear［J］.Small & Special Electrical Machines，2019，47（2）：27-30.

陈匡非，杜玉梅.平行轴永磁齿轮的特性研究［J］.微特电机，2004（4）：5-7.

CHEN Kuangfei，DU Yumei.Study on characteristic of permanent magnetic gear with parallel axis［J］.Small & Special Electrical Machines，2004（4）：5-7.

周一览，刘晓，黄守道，等.三种充磁方式轴向磁齿轮的磁场和转矩特性比较［J］.微特电机，2020，48（1）：1-5.

ZHOU Yilan，LIU Xiao，HUANG Shoudao，et al.Comparison of magnetic field and torque characteristics of axial magnetic gears with three magnetization methods［J］.Small & Special Electrical Machines，2020，48（1）：1-5.

JOERGENSEN F T，ANDERSEN T O，RASMUSSEN P O.The cycloid permanent magnetic gear［J］.IEEE Transactions on Industry Applications，2008，6：1659-1665.

郝伟娜，周俊.基于Halbach排列的摆线永磁齿轮［J］.机械强度，2017，39（1）：226-229.

HAO Weina，ZHOU Jun.The cycloid magnetic gear based on Halbach array［J］.Journal of Mechanical Strength，2017，39（1）：226-229.

MOLOKANOV O，DERGACHEV P，OSIPKIN S，et al.A novel double-rotor planetary magnetic gear［J］.IEEE Transactions on Magnetics，2018（99）：1-5.

RENS J，CLARK R，CALVERLEY S，et al.Design，analysis and realization of a novel magnetic harmonic gear［C］.2008 18th International Conference on Electrical Machines，September 6-9，Vilamoura，Portugal.IEEE，2008：698-699.

章跃进，章君达.偏心式谐波磁力齿轮气隙磁场分式线性变换解析模型［J］.电工技术学报，2018，33（15）：3572-3577.

ZHANG Yuejin，ZHANG Junda.Analytical model of magnetic field of eccentric harmonic magnetic gear using fractional linear transformation method［J］.Transactions of China Electrotechnical Society，2018，33（15）：3572-3577.

葛研军，聂重阳，辛强.调制式永磁齿轮气隙磁场及转矩分析计算［J］.机械工程学报，2012，48（11）：53-58.

GE Yanjun，NIE Chongyang，XIN Qiang.Analytical calculation of air-gap magnetic field and torque of modulated permanent magnetic gears［J］.Journal of Mechanical Engineering，2012，48（11）：53-58.

井立兵，张廷，林颖，等.一种提高磁齿轮转矩新方法［J］.机械传动，2018，42（3）：145-146.

JING Libing，ZHANG Ting，LIN Ying，et al.A new method to improve the magnetic gear torque［J］.Journal of Mechanical Transmission，2018，42（3）：145-146.

张宇，李玉刚.Halbach阵列磁极结构电机较普通永磁电机的优越性分析［J］.现代机械，2020（5）：43-46.

ZHANG Yu，LI Yugang.Superiority analysis of Halbach array motor compared with ordinary permanent magnet motor［J］.Modern Machinery，2020（5）：43-46.

李莎.磁场调制型磁齿轮有限元分析［J］.电气开关，2017，55（4）：72-75.

LI Sha.Finite element analysis of magnetic field modulated magnetic gears［J］.Electric Switchgear，2017，55（4）：72-75.

梁家凡，吴强.改进型Halbach永磁阵列的设计与分析［J］.电气传动，2020，50（9）：88-93.

LIANG Jiafan，WU Qiang.Design and analysis of improved Halbach permanent magnet array［J］.Electric Drive，2020，50（9）：88-93.

肖磊，张海，许宝玉，等.径向调制永磁齿轮磁极数量对传动特性的影响研究［J］.机械传动，2019，43（5）：1-5.

XIAO Lei，ZHANG Hai，XU Baoyu，et al.Study on influence of number of permanent magnetic pole pair on transmission characteristic of radial modulated permanent magnetic gear［J］.Journal of Mechanical Transmission，2019，43（5）：1-5.

张剑.基于摆线磁齿轮与永磁电机的低速大扭矩传动系统研究［D］.大连：大连交通大学，2019：30-32.

ZHANG Jian.Reserch on low speed and high torque transimission system based on cycloidal magnetic gear and permanent magnetic motor［D］.Dalian：Dalian Jiaotong University，2019：30-32.

邱力伟，关焕新，刘明威，等.新型筒式Halbach永磁调速器的设计、建模及优化［J］.微电机，2019，52（2）：11-17.

QIU Liwei，GUAN Huanxin，LIU Mingwei，et al.Design modeling and optimization of a new barrel-type Halbach permanent magnet adjustable speed driver［J］.Micromotors，2019，52（2）：11-17.

黄金霖，张国政，周克良.新型永磁调磁式磁齿轮的设计与优化［J］.电子测量与仪器学报，2020，34（7）：187-195.

HUANG Jinlin，ZHANG Guozheng，ZHOU Keliang.Design and optimization of a novel coaxial magnetic gear for stationary permanent magnet ring［J］.Journal of Electronic Measurement AndInstrumentation，2020，34（7）：187-195.

杨益飞，陆春元，黄海洋，等.磁齿轮复合电机系统及其关键优化方法综述［J］.微电机，2019，52（12）：107-112.

YANG Yifei，LU Chunyuan，HUANG Haiyang，et al.Overview of magnetic gear composite motor system and its key optimization methods［J］.Micromotors，2019，52（12）：107-112.

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