دراسة على تحسين هيكل دوارات المحرك المغناطيسي الدائم عالي السرعة مع مغناطيس شبه منحرف مضمن بشكل عرضي

في سياق القوة الصغيرة يتم اقتراح محركات المغناطيس الدائمة عالية السرعة , لتلبية متطلبات الإجهاد في بنية الدوار وتبسيط عملية الإنتاج ، وهو عبارة عن بنية دوارة مضمنة بشكل عرضي تستند إلى مغناطيس شبه منحرف. تحت فرضية تلبية متطلبات التصميم الأساسية للمحرك ، يتم تحسين معلمات بنية الدوار. يتم استخدام محاكاة العناصر المحدودة لتحليل آثار معامل قوس القطب وهيكل سطح الدوار على عزم الدوران ، ومتوسط ​​عزم الدوران ، وتموج عزم الدوران. كما يتم إجراء فحوصات الإجهاد الهيكلي.

لزيادة تبسيط عملية التصنيع والتجميع للدوار المحرك ، مما يجعلها أكثر ملاءمة للتطبيقات عالية السرعة ، تقترح هذه الدراسة بنية دوارة مضمنة عرضية جديدة تعتمد على مغناطيس شبه منحرف لمحركات المغناطيس الدائمة ذات الطاقة الصغيرة باستخدام لفائف مركزة الكسور. مع استخدام الجزء الثابت بنية أساسية مجزأة ، يتم تحسين بنية سطح الدوار. تحليل مفصل لكيفية تأثير معلمات بنية الدوار هذه على تموج عزم الدوران ، ويوفر متوسط ​​عزم الدوران مرجعًا قيمة لتصميم هذه المحركات.

يتبنى المحرك اللفات المركزة المكسورة ، ويستخدم الجزء الثابت بنية تجميع مجزأة ، مما يسهل عمليات اللف الآلي وتقليل تكاليف الإنتاج والمعالجة. يستخدم الدوار هيكلًا مضمنًا بشكل عرضي ، مع مغناطيس شبه منحرف يتم إدخاله مباشرة في فتحات الدوار. بالمقارنة مع هياكل الدوار العرضية التقليدية ، فإن هذا التصميم الجديد يقلل من تكاليف المعالجة الأساسية الدوار وتبسيط عمليات التجميع.

يتم تقسيم تحسين بنية الدوار المحرك إلى جزأين: تحسين معلمات بنية المغناطيس ومعلمات بنية سطح الدوار. تتضمن معلمات بنية المغناطيس عرض القاعدة السفلية L1 ، وعرض القاعدة العليا L2 ، والارتفاع. يمكن تحديد عرض القاعدة السفلية L1 والارتفاع بشكل أساسي على أساس بنية المحرك. يقتصر قطر الدوار الداخلي على عمود المحرك ، وبالنظر إلى متطلبات معالجة الدوار وتجميعها ، يتم إصلاح سمك الحلقة الداخلية للدوار بشكل أساسي. وبالتالي ، فإن ارتفاع المغناطيس محدد مسبقًا ولا يعتبر معلمة تحسين.

دون النظر في التشبع ، يتناسب حجم المغناطيس في الدوار مع ارتباط التدفق المغناطيسي الدائم للدوار المحرك. لضمان قدرة إخراج عزم الدوران للمحرك ، يجب تعظيم عرض القاعدة السفلية للمغناطيس شبه المنحرف قبل تحسين بنية الدوار. ومع ذلك ، يؤدي عرض قاعدة أقل أكبر إلى عرض جسر توصيل أصغر في قلب الدوار ، مما يؤثر على إجهاد الدوار. يتمثل مبدأ تحديد العرض القاعدي الأدنى للمغناطيس في تقليل عرض الجسر مع ضمان تلبية الإجهاد الدوار للمتطلبات. بمجرد تحديد عرض القاعدة السفلي ، يتم استخدام طرق العناصر المحدودة لتحديد أبعاد القاعدة العليا.

لضمان أن القوة الميكانيكية لهيكل الدوار المحرك يلبي المتطلبات التشغيلية ، يتم إنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد لهيكل الدوار باستخدام طرق العناصر المحدودة. بتطبيق الحمل الجمود الدوراني للسرعة المقدرة للمحرك ، يتم التحقق من الإجهاد الهيكلي للدوار. يوضح الشكل 2 خريطة سحابة توزيع الإجهاد لدوار المحرك ، مما يشير إلى الحد الأقصى لضغط الأسوار الدوار البالغ 0.98 ميجا باسكال. بالنظر إلى أن المادة الدوارة الحركية هي فولاذ السيليكون مع قوة إنتاجية تبلغ 405 ميجا باسكال ، فإن الحد الأقصى للضغط في هذه الظروف أقل من قوة العائد ، مما يؤكد أن بنية الدوار تلبي المتطلبات الميكانيكية.

بالنسبة للمحركات المغناطيسية الدائمة ذات الطاقة الصغيرة عالية السرعة ، يُقترح هيكل دوار مضمن بشكل عرضي على أساس مغناطيس شبه منحرف لتبسيط عملية الإنتاج. تشير نتائج محاكاة العناصر المحدودة إلى أن تحديد معلمات المغناطيس يتطلب دراسة شاملة لعزم الدوران ، وتموج عزم الدوران ، وعمليات التصنيع ، والأخطاء. يمكن أن يؤدي تحسين السطح الخارجي للدوار إلى تقليل تموج عزم الدوران. توضح الدراسة أن بنية الدوار الحركية الجديدة تبسط بشكل كبير معالجة الدوار والتكاليف مع الحد الأدنى من التأثير على أداء عزم الدوران ، مما يوفر تجربة تصميم هندسية قيمة ومرجع لتحسين هذا النوع من المحرك.