摘   要：稀土釹鐵硼永磁材料溫度系數較高，高溫下剩余磁密b，下降，磁力齒輪轉矩傳遞能力降低；l司時導致永磁體內稟矯頑力下降，可能造成局部失磁，使磁力齒輪性能嚴重惡化。同此，對磁力齒輪的設計和運行而言，有必要研究其運行時內部溫度場的分布=分析計算軸向磁場間制式磁力齒輪的熱源分布情況，建立磁力齒輪三維溫度場有限元模型，仿真計算磁力齒輪關鍵部件內的溫度分布，完成樣機溫升試驗工作。樣機試驗數據與有限元結果相吻合，驗證r仿真模型的準確性，以及溫度對磁力齒輪性能的影響。

  關鍵詞：磁力齒輪；三維溫度場i溫升試驗

  中國分類號：tm 303.5    文獻標志碼 a    文章編號：1673-6540(2010)07-0006-05

    機械齒輪箱是汽車動力傳動系統申應用較廣泛的一種變速裝置，具有傳動效率高、結構緊湊、傳動平穩等優點。但是機械齒輪箱有一些固有的缺點，如機械摩擦、磨損和噪聲，需要潤滑；可能疲勞和過載損壞，需要經常性維護等。特別是在低溫時，齒輪箱內潤滑油黏度增加，會增大齒輪的摩擦、磨損和噪聲。與機械齒輪不同的是，磁力齒輪輸入端和輸出端之間無機械接觸、無機械摩擦和磨損、無需潤滑，從而減少維護；同時具有自過載保護功能，能保護齒輪及設備不受沖擊力的破壞，增加可靠性，提高使用壽命。

    隨著永磁材料，特別是稀土釹鐵硼永磁材料性能的不斷提高，磁力齒輪引起工程界越來越多的關注。直接耦合式磁力齒輪是齒對齒結構，永磁體利用率不高，轉矩密度低。磁場調制式磁力齒輪是近幾年提出的一種新型變速驅動裝置。2001年，英國謝菲爾德大學d howe等首次提出基于磁場調制原理的磁力齒輪，并在2004-2006年相繼發表了基于磁場調制原理的徑向磁場磁力齒輪、直線磁力齒輪和軸向磁場磁力齒輪的論文，對三種磁力齒輪的工作原理作了深入研究，研制出徑向磁場磁力齒輪樣機。2005年，丹麥奧爾堡犬學p．0．rasmussen等提出一種內轉子永磁體內置聚磁式研究與設計輪，并研制開發出一臺樣機。香港大學k tchau等開展徑向磁場調制式磁力齒輪及其應用研究，并取得一定的研究成果。上海大學黃蘇融等對軸向磁場磁力齒輪進行了研究，并于2008年研制出原理樣機。與直接耦合式磁力齒輪相比，磁場調制式磁力齒輪的所有永磁體都參與轉矩的傳遞，轉矩密度較高。

   磁力齒輪是一種能量轉換機械，在運行過程中會產牛損耗和熱量，導致其部件的溫度升高。稀上釹鐵硼永磁體溫度系數較高，剩余磁密b，的溫度系數可達百分之0.13，高溫。f磁損失較大；內稟矯頑力h。．的溫度系數可達百分之(0.6~0.7)，以n35eh為例，20℃時內稟矯頑力致，為2 170.4 ka/m;180 ℃時， 934.4 ka/m，抗去磁能力下降百分之56. 9。磁力齒輪借助永磁體磁場傳遞轉矩，剩余磁密b，的下降使得磁力齒輪轉矩下降；高溫導致內稟矯頑力h。下降，可產生局部失磁，使得磁力齒輪性能嚴重惡化。因此，對磁力齒輪的設計和運行，有必要研究其運行時內部溫度場的分布。從檢索到的文獻看，針對磁場調制式磁力齒輪的研究主要集中在電磁和結構方面，而對于碰力齒輪溫度場的研究成果未見報道。

   本文以高速轉子磁極對數、低速轉子磁極對數p= 23、調制定子極數n=27、齒輪變速比g=5. 75的軸向磁場調制式磁力齒輪原理樣機為例，用有限元法對其三維溫度場計算，得出關鍵部件的溫度分布情況，并通過試驗進行驗證。

    軸向磁場調制式磁力齒輪結構如圖1所示。軸向磁場調制式磁力齒輪的高速轉子磁場經定子磁極調制后，在低速側的高速轉子磁場空間諧波中，以23對極諧波分量****，該諧波與低速轉子磁場的23對極諧波互相耦合，產生23對極諧波轉矩，其余諧波與低速轉子磁場耦合后產的轉矩平均值為零。同理，低速轉子磁場經定子磁極調制后，在高速側的低速轉子磁場空間諧波中，以4對極諧波分量****，與高速轉子磁場耦合，產生4對極的轉矩，其余諧波與高速轉子磁場耦合后產生的轉矩平均值為零。但各諧波分量均會產生鐵心損耗和永磁體渦流損耗。