同轴磁性齿轮的原理及应用
出版时间： 2015年版
内容简介
同轴磁性齿轮作为一种新型传动装置，其出现至今已有十年时间。在这过去的十年间，各国学者对此开展了广泛而深刻的研究，其重要性及应用潜力也日益显现。本书将在全面总结前人工作的基础上，详细介绍笔者近年来的研究成果。其主要内容包括：1.同轴磁性齿轮的工作原理，包括：调磁环的磁场调制效应是什么，其受到哪些因素的影响；变速规律是如何确定的；平稳转矩是如何产生的，其大小受哪些因素的制约；转矩纹波应当如何抑制。2.同轴磁性齿轮的有限元分析：有限元算法是分析电磁场问题的有效工具，利用有限元建模，可以较为准确地确定同轴磁性齿轮中的磁场分布情况，并以此评估其稳态、动态性能。3.同轴磁性齿轮的磁场解析计算：通过对同轴磁性齿轮内部区域按材料进行划分，并针对各区域列写对应的麦克斯韦方程，然后定义边界条件，可以建立其解析分析模型。利用傅里叶级数法对模型进行求解，可以得到完备的磁场解析解。解析计算可以帮助进一步理解同轴磁性齿轮的工作原理，揭示其物理本质。4.同轴磁性齿轮的优化设计方法：本书将介绍采用Halbach磁体阵列来增大转矩密度，减小转矩纹波优化设计方法，此外，还将介绍优化调磁块磁场调制性能的方法。5.同轴磁性齿轮的工业应用前景：本书将介绍采用同轴磁性齿轮在电动汽车、风力发电等领域的应用潜力，并提出集成磁性齿轮风力发电机、集成磁性齿轮轮毂电机、集成磁性齿轮无极变速器等装置。
目 录
序
前言
第1章 绪论——从机械齿轮到磁性齿轮
1.1 机械齿轮装置简介
1.2 早期的磁性齿轮装置
1.3 磁性联轴器
1.4 同轴磁性齿轮概述
1.5 本章小结
参考文献
第2章 同轴磁性齿轮的结构及原理
2.1 同轴磁性齿轮的拓扑结构
2.2 磁场调制效应
2.2.1 引入调磁环定子前气隙中永磁磁场的分布
2.2.2 调磁环定子作用下的气隙中永磁磁场的分布
2.3 工作转矩的形成机理
2.4 脉动转矩的形成机理
2.5 同轴磁性齿轮的多种工作型态
2.6 本章小结
参考文献
第3章 基于有限元法的同轴磁性齿轮性能分析
3.1 有限元法概述
3.2 建模与剖分
3.3 稳态性能分析
3.3.1 气隙磁场分布
3.3.2 峰值转矩
3.3.3 脉动转矩
3.4 瞬态性能分析
3.5 其他问题
3.5.1 调磁环上连接桥及紧固过孔对磁性齿轮性能的影响
3.5.2 磁性齿轮的端部效应
3.6 本章小结
参考文献
第4章 同轴磁性齿轮内的磁场解析计算
4.1 磁场解析计算概述
4.2 问题的描述
4.3 问题的求解
4.3.1 气隙中的磁场分布
4.3.2 内转子永磁体中的磁场分布
4.3.3 空气槽中的磁场分布
4.3.4 边界条件的处理
4.4 磁场计算结果及分析
4.5 转矩计算结果及分析
4.6 本章小结
参考文献
第5章 同轴磁性齿轮的优化设计
5.1 优化设计方法概述
5.2 改善磁场调制效应
5.2.1 基于一维磁路模型的磁场调制效应分析
5.2.2 调磁铁心块形状参数的优化
5.3 优化磁极排布方式
5.3.1 采用Halbach磁体阵列的同轴磁性齿轮
5.3.2 性能对比分析
5.3.3 实验验证
5.4 本章小结
参考文献
第6章 同轴磁性齿轮的应用
6.1 潜在应用场合分析
6.2 双定子集成磁性齿轮的直驱风力发电机
6.2.1 风力发电系统概述
6.2.2 双定子集成磁性齿轮直驱风力发电机的结构及设计方法
6.2.3 性能分析及实验验证
6.3 单定子集成磁性齿轮的低速直驱电机
6.3.1 单定子集成磁性齿轮低速直驱电机的拓扑结构
6.3.2 单定子集成磁性齿轮低速直驱电机的工作原理
6.3.3 建模仿真与性能分析
6.4 集成磁性齿轮的无级变速传动系
6.4.1 基于行星齿轮的动力分流型电子无级变速传动系
6.4.2 两段式集成磁性齿轮无级变速传动系
6.4.3 同心式集成磁性齿轮无级变速传动系
6.5 本章小结
参考文献
