一种磁齿轮式调速器中调磁块的参数确定方法与流程

本发明涉及磁齿轮式调速器，具体而言，涉及一种磁齿轮式调速器中调磁块的参数确定方法。

背景技术：

1、同心式磁力齿轮利用磁场调制原理实现大转矩传递，与传统的机械齿轮相比，同心式磁力齿轮客服了机械齿轮传动装置所固有的机械疲劳、摩擦损耗及振动噪声等缺点，运行过程中无需润滑，具有自动过载保护功能，传动转矩密度能够达到100kn.m/m3，完全具有与横向磁通永磁电机相媲美。

2、转矩脉动是影响磁齿轮式调速器控制性能和稳定性的重要技术指标。从磁齿轮式调速器自身结构上看，定子和内转子的极对数配比、定子槽数是影响转矩脉动的重要设计参数。从抑制转矩脉动的角度出发，定子和内转子极对数的最小公倍数不宜过小，定子每极每相槽数也不宜过小。转矩密度指单位有效结构体积产生的最大转矩，是磁齿轮式调速器的另一个重要的性能参数。

3、然而，根据不同的应用场合，定子和内转子的极对数配比、定子槽数的选择往往比较有限。例如，在高速应用场合，一方面为保证足够的机械强度，磁齿轮调速器的直径较小，定子的开槽数十分有限；而另一方面，为了避免定子和内转子极对数的最小公倍数过小，定子一般不会只采用几对极，这就造成定子的每极每相槽数极小，甚至不足1，给抑制转矩脉动和提高转矩密度造成较大的困难，导致现有同心式磁力齿轮的转矩脉动抑制效果差、转矩密度大。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明提出了一种磁齿轮式调速器中调磁块的参数确定方法，旨在解决现有同心式磁力齿轮的转矩脉动抑制效果差或转矩密度大的问题。

2、本发明还提出了一种磁齿轮式调速器中调磁块的参数确定方法，该参数确定方法包括如下步骤：确定调磁块为扇形结构的磁齿轮式调速器的原结构参数；基于所述磁齿轮式调速器的原结构参数，采用有限元算法，计算原调磁块的面积；基于磁齿轮式调速器预设调整原则，计算调整后的当前调磁块的当前结构参数；其中，所述当前调磁块为圆形、正方形或具有倒角的扇形结构。

3、进一步地，上述磁齿轮式调速器中调磁块的参数确定方法，所述基于所述磁齿轮式调速器的原结构参数，采用有限元算法，计算原调磁块的面积，包括：基于所述磁齿轮式调速器的结构参数，选定不同的调制块极弧系数，并采用有限元算法，计算对应的不同调制块极弧系数对应的内转子最大转矩值和调制环最大转矩值；按照转矩值尽可能大的原则，选取其中一个作为调制块极弧系数；于选取的调制块极弧系数，计算原调磁块的周向弧度；根据原调磁块的周向弧度，计算原调调磁块的面积。

4、进一步地，上述磁齿轮式调速器中调磁块的参数确定方法，利用如下公式计算原调磁块的周向弧度：

5、

6、其中，n是原调磁块的个数，k是调制块的极弧系数，θ1为原调磁块的周向弧度。

7、进一步地，上述磁齿轮式调速器中调磁块的参数确定方法，利用如下公式计算原调磁块的面积：

8、

9、其中，dsi为定子内径，dr为内转子直径，da1为原调磁块的外气隙，da2为原调磁块的内气隙。

10、进一步地，上述磁齿轮式调速器中调磁块的参数确定方法，所述磁齿轮式调速器的原结构参数包括：内转子极对数、定子对数、调磁块个数、原调磁块的内气隙和外气隙、原调磁块的径向厚度。

11、进一步地，上述磁齿轮式调速器中调磁块的参数确定方法，所述当前调磁块为圆形时，所述调磁块尺寸为调磁块直径；所述当前调磁块为圆形时，所述调磁块尺寸为调磁块边长；所述当前调磁块为具有倒角的扇形结构时，所述调磁块尺寸包括：调磁块径向厚度和调磁块周向宽度。

12、进一步地，上述磁齿轮式调速器中调磁块的参数确定方法，所述磁齿轮式调速器预设调整原则包括：调磁块面积一致原则。

13、进一步地，上述磁齿轮式调速器中调磁块的参数确定方法，所述磁齿轮式调速器预设调整原则包括：调磁块材料一致原则、内转子一致原则、定子一致原则、调磁块中心重合原则。

14、进一步地，上述磁齿轮式调速器中调磁块的参数确定方法，所述当前调磁块的当前结构参数包括调磁块尺寸、调磁块的内气隙和外气隙。

15、本发明提供的磁齿轮式调速器磁齿轮式调速器中调磁块的参数确定方法，确定调磁块的参数，并且，调磁块为圆形、正方形或具有倒角的扇形结构，相比于其他结构例如扇形结构，降低了转矩脉动或提高了转矩密度，解决了现有同心式磁力齿轮的转矩脉动抑制效果差或转矩密度大的问题。尤其是，在保持调磁块面积和几何中心不变的原则下，可以根据应用场合对最大转矩、转矩脉动和机械可靠性的综合需求，选择不同形状的调磁块设计。若从机械可靠性等方面考虑，需要保持气隙不变，并且为降低转矩脉动，能够接受一定的最大转矩损失，则可以选用具有倒角的扇形调磁块；如果为降低转矩脉动，能接受一定程度的气隙减小，而不能接受最大转矩的损失，则可以选用正方形的调磁块；如果同时需要降低转矩脉动和增加最大转矩，并且能够接受一定程度的气隙减小，则可以选用圆形的调磁块。

技术特征：

1.一种磁齿轮式调速器中调磁块的参数确定方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的磁齿轮式调速器中调磁块的参数确定方法，其特征在于，所述基于所述磁齿轮式调速器的原结构参数，采用有限元算法，计算原调磁块的面积，包括：

3.根据权利要求2所述的磁齿轮式调速器中调磁块的参数确定方法，其特征在于，利用如下公式计算原调磁块的周向弧度：

4.根据权利要求2所述的磁齿轮式调速器中调磁块的参数确定方法，其特征在于，利用如下公式计算原调磁块的面积：

5.根据权利要求1至4任一项所述的磁齿轮式调速器中调磁块的参数确定方法，其特征在于，

6.根据权利要求1至4任一项所述的磁齿轮式调速器中调磁块的参数确定方法，其特征在于，

7.根据权利要求1至4任一项所述的磁齿轮式调速器中调磁块的参数确定方法，其特征在于，所述磁齿轮式调速器预设调整原则包括：调磁块面积一致原则。

8.根据权利要求7所述的磁齿轮式调速器中调磁块的参数确定方法，其特征在于，

9.根据权利要求1至4任一项所述的磁齿轮式调速器中调磁块的参数确定方法，其特征在于，

技术总结
本发明提供了一种磁齿轮式调速器中调磁块的参数确定方法，该参数确定方法包括如下步骤：确定调磁块为扇形结构的磁齿轮式调速器的原结构参数；基于所述磁齿轮式调速器的原结构参数，采用有限元算法，计算原调磁块的面积；基于磁齿轮式调速器预设调整原则，计算调整后的当前调磁块的当前结构参数；其中，所述当前调磁块为圆形、正方形或具有倒角的扇形结构。本发明中确定了调磁块的参数，并且，调磁块为圆形、正方形或具有倒角的扇形结构，相比于其他结构例如扇形结构，降低了转矩脉动或提高了转矩密度，解决了现有同心式磁力齿轮的转矩脉动抑制效果差或转矩密度大的问题。

技术研发人员：李志强,郭强,李文锋,王东阳,肖洋
受保护的技术使用者：中国电力科学研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15