摘   要：稀土钕铁硼永磁材料温度系数较高，高温下剩余磁密b，下降，磁力齿轮转矩传递能力降低；l司时导致永磁体内禀矫顽力下降，可能造成局部失磁，使磁力齿轮性能严重恶化。同此，对磁力齿轮的设计和运行而言，有必要研究其运行时内部温度场的分布=分析计算轴向磁场间制式磁力齿轮的热源分布情况，建立磁力齿轮三维温度场有限元模型，仿真计算磁力齿轮关键部件内的温度分布，完成样机温升试验工作。样机试验数据与有限元结果相吻合，验证r仿真模型的准确性，以及温度对磁力齿轮性能的影响。

  关键词：磁力齿轮；三维温度场i温升试验

  中国分类号：tm 303.5    文献标志码 a    文章编号：1673-6540(2010)07-0006-05

    机械齿轮箱是汽车动力传动系统申应用较广泛的一种变速装置，具有传动效率高、结构紧凑、传动平稳等优点。但是机械齿轮箱有一些固有的缺点，如机械摩擦、磨损和噪声，需要润滑；可能疲劳和过载损坏，需要经常性维护等。特别是在低温时，齿轮箱内润滑油黏度增加，会增大齿轮的摩擦、磨损和噪声。与机械齿轮不同的是，磁力齿轮输入端和输出端之间无机械接触、无机械摩擦和磨损、无需润滑，从而减少维护；同时具有自过载保护功能，能保护齿轮及设备不受冲击力的破坏，增加可靠性，提高使用寿命。

    随着永磁材料，特别是稀土钕铁硼永磁材料性能的不断提高，磁力齿轮引起工程界越来越多的关注。直接耦合式磁力齿轮是齿对齿结构，永磁体利用率不高，转矩密度低。磁场调制式磁力齿轮是近几年提出的一种新型变速驱动装置。2001年，英国谢菲尔德大学d howe等首次提出基于磁场调制原理的磁力齿轮，并在2004-2006年相继发表了基于磁场调制原理的径向磁场磁力齿轮、直线磁力齿轮和轴向磁场磁力齿轮的论文，对三种磁力齿轮的工作原理作了深入研究，研制出径向磁场磁力齿轮样机。2005年，丹麦奥尔堡犬学p．0．rasmussen等提出一种内转子永磁体内置聚磁式研究与设计轮，并研制开发出一台样机。香港大学k tchau等开展径向磁场调制式磁力齿轮及其应用研究，并取得一定的研究成果。上海大学黄苏融等对轴向磁场磁力齿轮进行了研究，并于2008年研制出原理样机。与直接耦合式磁力齿轮相比，磁场调制式磁力齿轮的所有永磁体都参与转矩的传递，转矩密度较高。

   磁力齿轮是一种能量转换机械，在运行过程中会产牛损耗和热量，导致其部件的温度升高。稀上钕铁硼永磁体温度系数较高，剩余磁密b，的温度系数可达百分之0.13，高温。f磁损失较大；内禀矫顽力h。．的温度系数可达百分之(0.6~0.7)，以n35eh为例，20℃时内禀矫顽力致，为2 170.4 ka/m;180 ℃时， 934.4 ka/m，抗去磁能力下降百分之56. 9。磁力齿轮借助永磁体磁场传递转矩，剩余磁密b，的下降使得磁力齿轮转矩下降；高温导致内禀矫顽力h。下降，可产生局部失磁，使得磁力齿轮性能严重恶化。因此，对磁力齿轮的设计和运行，有必要研究其运行时内部温度场的分布。从检索到的文献看，针对磁场调制式磁力齿轮的研究主要集中在电磁和结构方面，而对于碰力齿轮温度场的研究成果未见报道。

   本文以高速转子磁极对数、低速转子磁极对数p= 23、调制定子极数n=27、齿轮变速比g=5. 75的轴向磁场调制式磁力齿轮原理样机为例，用有限元法对其三维温度场计算，得出关键部件的温度分布情况，并通过试验进行验证。

    轴向磁场调制式磁力齿轮结构如图1所示。轴向磁场调制式磁力齿轮的高速转子磁场经定子磁极调制后，在低速侧的高速转子磁场空间谐波中，以23对极谐波分量最大，该谐波与低速转子磁场的23对极谐波互相耦合，产生23对极谐波转矩，其余谐波与低速转子磁场耦合后产的转矩平均值为零。同理，低速转子磁场经定子磁极调制后，在高速侧的低速转子磁场空间谐波中，以4对极谐波分量最大，与高速转子磁场耦合，产生4对极的转矩，其余谐波与高速转子磁场耦合后产生的转矩平均值为零。但各谐波分量均会产生铁心损耗和永磁体涡流损耗。