STRUCTURAL DESIGN OF NEW MAGNETIC GEAR WITH ECCENTRIC POLES AND ANALYSIS OF PARAMETRIC EFFECTS OF MAGNETIC FIELDS

YANG Chaojun; GUO Yafei; RUAN Sunyi

doi:10.16579/j.issn.1001.9669.2025.11.002

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STRUCTURAL DESIGN OF NEW MAGNETIC GEAR WITH ECCENTRIC POLES AND ANALYSIS OF PARAMETRIC EFFECTS OF MAGNETIC FIELDS

·Design·Calculation· | 更新时间：2025-11-26

- STRUCTURAL DESIGN OF NEW MAGNETIC GEAR WITH ECCENTRIC POLES AND ANALYSIS OF PARAMETRIC EFFECTS OF MAGNETIC FIELDS
- Journal of Mechanical Strength Vol. 47, Issue 11, Pages: 10-18(2025)
- 作者机构：
  
  1.江苏大学机械工程学院，镇江 212013
  2.重庆大学高端装备机械传动全国重点实验室，重庆 400044
- 作者简介：
  
  YANG Chaojun, E-mail: yangchaojun@ujs.edu.cn
- 基金信息：
  
  Open Fund of National Key Laboratory of Mechanical Transmission for Advanced Equipment(SKLMT-MSKFKT-202331)
- DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.11.002
  CLC： TH162;TG502
- Received：02 April 2024，
  
  Published：15 November 2025
- 稿件说明：
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杨超君，郭亚飞，阮孙意. 新型偏心磁极磁力齿轮结构设计及磁场参数的影响分析［J］. 机械强度，2025，47（11）：10-18.

YANG Chaojun，GUO Yafei，RUAN Sunyi. Structural design of new magnetic gear with eccentric poles and analysis of parametric effects of magnetic fields［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（11）：10-18.
杨超君，郭亚飞，阮孙意. 新型偏心磁极磁力齿轮结构设计及磁场参数的影响分析［J］. 机械强度，2025，47（11）：10-18. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2025.11.002.

YANG Chaojun，GUO Yafei，RUAN Sunyi. Structural design of new magnetic gear with eccentric poles and analysis of parametric effects of magnetic fields［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（11）：10-18. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2025.11.002.

摘要

磁场调制型磁力齿轮可以有效避免振动、噪声、润滑等问题。为提高传动稳定性，提出一种采用偏心磁极的新型磁场调制型磁力齿轮。首先，用解析法分析了加入调磁极片前、后的磁场调制作用，得到了永磁磁场经过调制后的气隙磁密表达式；其次，对偏心磁极的主要结构参数进行定义，推导了偏心磁极磁化厚度的函数表达式；然后，利用有限元软件仿真分析磁力齿轮采用偏心磁极前、后对气隙磁场的影响，对气隙磁密波形进行傅里叶分解并计算谐波畸变率；最后，对调磁极片极弧系数、永磁体偏心距、永磁体极弧系数与气隙磁密和最大静态转矩之间的关系进行参数分析，并制作了偏心距为0的磁力齿轮样机，进行理论与仿真分析验证。结果表明，偏心磁极结构能够有效改善气隙磁密波形，提高传动稳定性。

Abstract

Field modulated magnetic gears can effectively avoid vibration

noise

lubrication and other problems. In order to improve the transmission stability

a new type of field modulated magnetic gear using eccentric poles was proposed. Firstly

the magnetic field modulation effect before and after adding the magnetic field modulating pole piece was analyzed by analytical method

and the expression of the air-gap magnetic density was obtained after the modulation of the permanent magnetic field.Secondly， the main structural parameters of the eccentric pole were defined

and the functional expression of the magnetization thickness of the eccentric pole was deduced. Then

the effect of the magnetic field on the air-gap magnetic gear before and after adopting the eccentric magnetic pole was analyzed by using the simulation of the finite element software

and applied Fourier decomposition to the waveform of the air-gap magnetic density for calculating total the harmonic distortion. Finally

the parametric analysis of the relation between the pole-arc coefficient of the modulating pole piece

the eccentricity of the permanent magnet

the pole-arc coefficient of the permanent magnet and the air gap magnetic density and the maximum static torque was carried out

and a prototype of the magnetic gear with an eccentricity of 0 was fabricated to validate the theoretical and simulative analyses. The results show that the structure of the eccentric poles can improve the waveform of air-gap magnetic density effectively and improve the stability of the transmission.

关键词

Keywords

references

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