مدل‌سازی دینامیکی چرخ‌دنده مغناطیسی هم‌محور بر مبنای مدار معادل مغناطیسی با استفاده از روش تحلیل گره

چرخ دنده های مغناطیسی در مقایسه با نوع مکانیکی آن دارای ویژگی‌های زیادی از قبیل قابلیت اطمینان بالا، لرزش و نویز صوتی کمتر، محافظت در مقابل اضافه بار، مجزابودن شفت ورودی و خروجی از یک‌دیگر و تعمیر و نگهداری کمتر می‌باشند. داشتن یک مدل بر مبنای مدار معادل مغناطیسی در مقایسه با روش المان محدود، می‌تواند زمان مورد نیاز را در مراحل اولیه فرایند طراحی کاهش دهد. در این مقاله مدل‌سازی دو بعدی یک چرخ‌دنده مغناطیسی هم‌محور بر مبنای مدار معادل مغناطیسی و با استفاده از روش تحلیل گره ارائه شده‌است. با استفاده از مدل ارائه‌شده، ابتدا پتانسیل مغناطیسی گره‌های مدار به‌دست آمده‌است و سپس  با استفاده از آن توزیع میدان‌های مغناطیسی، شارها و گشتاور روتور درونی و بیرونی در بخش‌های مختلف چرخ‌دنده تعیین شده‌است. مدل دینامیکی چرخ‌دنده نیز به کمک مدل ارائه‌شده استخراج شده‌است و  مشخصه گشتاورزوایه، ریپل گشتاور و گشتاور شکست چرخ‌دنده به‌دست آمده‌است. علاوه بر این، تاثیر تغییرات گشتاور بار برروی دینامیک چرخ‌دنده مورد ارزیابی قرار گرفته‌است. درنهایت به‌منظور اعتبارسنجی مدل پیشنهادی، نتایج به‌دست‌آمده با نتایج روش تحلیل المان محدود مقایسه شده‌اند.

Dynamic modeling of coaxial magnetic gears based on magnetic equivalent circuit using nodal analysis method

Magnetic gears in comparison with mechanical type have a lot of features like high reliability, low vibration and acoustic noise, overload protection, input and output shafts insulation, and less repair and maintenance requirements. Having a semianalytic model based on the magnetic equivalent circuit (MEC) compared with the finite element method can reduce the time needed in the preliminary stages of the design process. In this paper, a twodimensional modeling of a coaxial magnetic gearbox based on a MEC is presented using the nodal analysis method. Using the proposed model, the magnetic potentials of the circuit nodes are first obtained and the magnetic field distribution, fluxes, inner and outer rotor torque are determined in different parts of the gear. In this modeling, a dynamical model of the gear is presented. Using this model, the torqueangle characteristic, torque ripple and pullout torque of the gear are extracted. In addition, the effect of the load torque variation on the MG dynamics is evaluated. Finally, in order to validate the proposed model, the model results are compared with the finite element analysis.