Studie oor optimering van hoëspoed permanente magneetmotorrotorsstruktuur met Tangentiaal ingebedde trapesiummagnete

In die konteks van klein krag hoëspoed permanente magneetmotors , om aan die spanningsvereistes van die rotorstruktuur te voldoen en die produksieproses te vereenvoudig, word 'n tangensiaal ingebedde rotorstruktuur gebaseer op trapesiumvormige magnete voorgestel. Onder die uitgangspunt om aan die basiese ontwerpvereistes van die motor te voldoen, word die rotorstruktuurparameters geoptimaliseer. Eindige element-simulasie word aangewend om die uitwerking van poolboogkoëffisiënt en rotoroppervlakstruktuur op tanddraaimoment, gemiddelde wringkrag en wringkragrimpeling te ontleed. Strukturele streskontroles word ook uitgevoer.

Om die vervaardigings- en samestellingsproses van die motorrotor verder te vereenvoudig, wat dit meer geskik maak vir hoëspoedtoepassings, stel hierdie studie 'n nuwe tangensiaal ingebedde rotorstruktuur voor gebaseer op trapesiummagnete vir kleinkrag permanente magneetmotors wat gebruik maak van fraksionele-gleuf gekonsentreerde windings. Met die stator wat 'n gesegmenteerde kernstruktuur gebruik, word die rotoroppervlakstruktuur geoptimaliseer. Gedetailleerde ontleding van hoe hierdie rotorstruktuurparameters wringkragrimpeling en gemiddelde wringkrag beïnvloed, verskaf waardevolle verwysing vir die ontwerp van sulke motors.

Die motor gebruik fraksionele gleuf gekonsentreerde wikkelings, en die stator gebruik 'n gesegmenteerde samestellingstruktuur, wat outomatiese wikkelprosesse vergemaklik en produksie- en verwerkingskoste verminder. Die rotor gebruik 'n tangensiaal ingebedde struktuur, met trapesiumvormige magnete wat direk in die rotorgleuwe geplaas word. In vergelyking met tradisionele tangensiële rotorstrukture, verminder hierdie nuwe ontwerp rotorkernverwerkingskoste en vereenvoudig die samestellingsprosesse.

Die optimalisering van die motorrotorstruktuur word in twee dele verdeel: optimalisering van die magneetstruktuurparameters en die rotoroppervlakstruktuurparameters. Die magneetstruktuurparameters sluit die breedte van die onderste basis L1, die breedte van die boonste basis L2 en die hoogte in. Die breedte van die onderste basis L1 en die hoogte kan voorlopig bepaal word op grond van die motorstruktuur. Die rotor se binnedeursnee word deur die motoras beperk, en met inagneming van die rotorverwerking en samestellingvereistes, is die dikte van die rotor se binnering in wese vas. Die hoogte van die magnete is dus vooraf bepaal en word nie as 'n optimaliseringsparameter beskou nie.

Sonder om versadiging in ag te neem, is die volume van die magnete in die rotor eweredig aan die permanente magnetiese vloedkoppeling van die motorrotor. Om die motor se wringkraguitsetvermoë te verseker, moet die breedte van die onderste basis van die trapesiumvormige magnete gemaksimeer word voordat die rotorstruktuur geoptimaliseer word. 'n Groter laer basiswydte lei egter tot 'n kleiner verbindingsbrugwydte in die rotorkern, wat die rotor se spanning beïnvloed. Die beginsel vir die bepaling van die onderste basiswydte van die magnete is om die brugwydte te minimaliseer terwyl verseker word dat die rotorspanning aan die vereistes voldoen. Sodra die onderste basiswydte bepaal is, word eindige-elementmetodes gebruik om die afmetings van die boonste basis te definieer.

Om te verseker dat die meganiese sterkte van die motorrotorstruktuur aan operasionele vereistes voldoen, word 'n driedimensionele model van die rotorstruktuur daargestel deur gebruik te maak van eindige elementmetodes. Deur die rotasietraagheidslas van die motor se nominale spoed toe te pas, word die strukturele spanning van die rotor geverifieer. Figuur 2 toon die spanningsverspreidingswolkkaart van die motorrotor, wat 'n maksimum rotorkernspanning van 0.98 MPa aandui. Gegewe dat die motorrotormateriaal silikonstaal is met 'n vloeisterkte van 405 MPa, is die maksimum spanning onder hierdie toestande onder die vloeisterkte, wat bevestig dat die rotorstruktuur aan meganiese vereistes voldoen.

Vir hoëspoed kleinkrag permanente magneetmotors word 'n tangensiaal ingebedde rotorstruktuur gebaseer op trapesiummagnete voorgestel om die produksieproses te vereenvoudig. Eindige element-simulasieresultate dui daarop dat die bepaling van die magneetparameters omvattende oorweging van uitsetwringkrag, wringkragrimpeling, vervaardigingsprosesse en foute vereis. Deur die rotor se buitenste oppervlak te optimaliseer, kan wringkragrimpeling verder verminder. Die studie toon dat die nuwe motorrotorstruktuur rotorverwerking en koste aansienlik vereenvoudig met minimale impak op wringkragverrigting, wat waardevolle ingenieursontwerpervaring en verwysing bied vir die optimalisering van hierdie tipe motor.