基于基波磁导调制的大力矩永磁变速器研究

在很多传动场合需要用到变速装置，其中通过减速实现低速大力矩驱动具有广泛需求。传统的机械变速箱优点突出但缺点也明显。永磁齿轮可以实现无接触柔性变速传动但力矩密度较低，只适合于小功率轻负载。永磁齿轮复合电机结构可以大幅度提高传输力矩，但在需要数百牛米以上的大力矩传输场合结构受到限制。针对大力矩变速器原理结构、模型解析、动态特性研究少的现状，本项目提出了一种基于轴向磁路径向基波磁导调制原理的大力矩永磁变速器的新型结构，研究这种大力矩永磁变速齿轮的运行机理及关键技术，重点研究其气隙基波磁导调制作用机理及双转子耦合拓扑结构，基于电磁理论的电磁转矩解析分析，大力矩传输时的特殊问题，基于模型的能量变换机理，动态输出特性及稳定运行控制策略等内容。目标是建立和完善这种新原理结构大力矩永磁变速器的理论体系，解决关键技术问题，完成工程样机研制和测试，促进大力矩永磁变速器的技术推广与应用。

在很多传动场合需要用到变速装置，其中通过减速实现低速大力矩驱动具有广泛应用前景。本项目提出了一种基于轴向磁路径向基波磁导调制原理的大力矩永磁变速器的新型结构，并研究了其运行机理及关键技术。项目重点研究了永磁变速器的作用机理和双转子耦合拓扑结构专题研究，基于仿真模型和电磁场计算的变速器静态特性研究，变速器能量转换机理分析及变速器的损耗与效率研究，变速器特有参数对峰值转矩的影响及参数优化，固有扰动对变速器稳态特性的影响研究，轴向磁路变速器机理及特性研究，以及大力矩传输时的特殊问题及变速器样机研制与实验等七个专题。研究过程中采用了理论分析，物理建模，仿真计算，实验研究等多种手段。通过专题研究，得到的研究成果有：阐明了永磁变速器的作用机理和物理模型，第一次推导了永磁变速器电磁转矩的解析表达式；分析了各种结构参数对变速器静态特性的影响，为优化设计打下了基础；通过变速器损耗与效率分析计算，得到了变速器损耗分布特征，为高效设计提供了依据；通过固有扰动对变速器稳态特性的影响结果研究，得到了不同变速比设计时变速器高速低速侧参数之间的最佳匹配关系；通过轴向磁路变速器机理及特性研究，丰富了变速器的理论研究体系；多种结构变速器的样机研制与实验测试，对理论分析和仿真计算进行了验证。这些研究结果，对大力矩永磁变速器的工程实用化具有重要理论意义和参考价值。.同时，根据研究结果的总结，也提出了下一步的研究方向和重点。.结合课题研究，本项目共支持完成博士论文1部，硕士论文2部；发表学术论文6篇，其中IEEE期刊1篇；SCI检索1篇，EI检索2篇；获得授权发明专利和实用新型专利各1项，共2项。.项目按照任务书要求完成了研究计划，获得的研究成果满足任务书要求。