Undersøgelse af optimering af højhastighedspermanent magnetmotorrotorer struktur med tangentielt indlejrede trapezformede magneter

I forbindelse med lille magt Højhastighedspermanent magnetmotorer , For at imødekomme stresskravene i rotorstrukturen og forenkle produktionsprocessen foreslås en tangentielt indlejret rotorstruktur baseret på trapezformede magneter. Under forudsætningen for at opfylde de grundlæggende designkrav for motoren optimeres rotorstrukturparametrene. Endelig elementsimulering anvendes til at analysere virkningerne af polbue -koefficient og rotoroverfladestruktur på cogging -drejningsmoment, gennemsnitlig drejningsmoment og drejningsmoment. Strukturelle stresschecks udføres også.

For yderligere at forenkle fremstillings- og monteringsprocessen for den motoriske rotor, hvilket gør den mere velegnet til højhastighedsapplikationer, foreslår denne undersøgelse en ny tangentielt indlejret rotorstruktur baseret på trapezformede magneter til små effekter af permanente magnetmotorer ved anvendelse af fraktioneret slot koncentreret viklinger. Med statoren ved hjælp af en segmenteret kernestruktur optimeres rotoroverfladestrukturen. Detaljeret analyse af, hvordan disse rotorstrukturparametre påvirker drejningsmomentet og gennemsnitligt drejningsmoment giver værdifuld reference til design af sådanne motorer.

Motoren vedtager fraktioneret-slot koncentrerede viklinger, og statoren bruger en segmenteret samlingsstruktur, der letter automatiserede viklingsprocesser og reducerer produktions- og behandlingsomkostninger. Rotoren anvender en tangentielt indlejret struktur med trapezformede magneter, der er direkte indsat i rotorspalterne. Sammenlignet med traditionelle tangentielle rotorstrukturer reducerer dette nye design omkostninger til rotorkerneforarbejdning og forenkler monteringsprocesser.

Optimering af motorrotorstrukturen er opdelt i to dele: optimering af magnetstrukturparametrene og rotoroverfladestrukturparametrene. Magnetstrukturparametrene inkluderer bredden af ​​den nedre base L1, bredden af ​​den øverste base L2 og højden. Bredden af ​​den nedre base L1 og højden kan bestemmes foreløbigt baseret på motorstrukturen. Rotorens indre diameter er begrænset af motorakslen, og i betragtning af rotorbehandlings- og monteringskravene er tykkelsen af ​​rotorens indre ring i det væsentlige fast. Således er magnetens højde forudbestemt og betragtes ikke som en optimeringsparameter.

Uden at overveje mætning er volumenet af magneterne i rotoren proportional med den permanente magnetiske fluxbinding af motorrotoren. For at sikre, at motorens drejningsmomentudgangskapacitet skal bredden af ​​den nedre base af de trapezformede magneter maksimeres, før rotorstrukturen optimeres. Imidlertid resulterer en større lavere basisbredde i en mindre forbindelsesbrobredde i rotorkernen, hvilket påvirker rotorens stress. Princippet for bestemmelse af magnetens nedre basisbredde er at minimere brobredden, samtidig med at rotorspændingen opfylder kravene. Når den nedre basisbredde er bestemt, bruges endelige elementmetoder til at definere dimensionerne på den øverste base.

For at sikre den mekaniske styrke af den motoriske rotorstruktur opfylder operationelle krav, etableres en tredimensionel model af rotorstrukturen ved anvendelse af endelige elementmetoder. Påføring af den rotationsinertibelastning af motorens nominelle hastighed, den strukturelle spænding af rotoren verificeres. Figur 2 viser stressfordelingskeltagskortet over den motoriske rotor, hvilket indikerer en maksimal rotorkernerstress på 0,98 MPa. I betragtning af at det motoriske rotormateriale er siliciumstål med en udbyttestyrke på 405 MPa, er den maksimale spænding under disse betingelser under udbyttestyrken, hvilket bekræfter, at rotorstrukturen opfylder mekaniske krav.

For højhastigheds små effektmagnetmotorer foreslås en tangentielt indlejret rotorstruktur baseret på trapezformede magneter til at forenkle produktionsprocessen. Resultater af endelig elementsimulering indikerer, at bestemmelse af magnetparametrene kræver omfattende overvejelse af outputmoment, drejningsmoment, fremstillingsprocesser og fejl. Optimering af rotorens ydre overflade kan yderligere reducere drejningsmomentet. Undersøgelsen viser, at den nye motoriske rotorstruktur signifikant forenkler rotorbehandling og omkostninger med minimal påvirkning af drejningsmomentets ydeevne, hvilket giver værdifuld teknisk designoplevelse og reference til optimering af denne type motor.