Ο σχεδιασμός του Η δομή των ρότορα σε κινητήρες μόνιμου μαγνήτη είναι ζωτικής σημασίας. Διαφορετικοί τύποι δομών ρότορα έχουν τις δικές τους κατάλληλες εφαρμογές, επομένως είναι απαραίτητο να μελετήσουμε και να κατανοήσουμε κάθε δομή ρότορα.
#### Θεωρήσεις για τη σχεδίαση της δομής του ρότορα σύγχρονου κινητήρα μόνιμου μαγνήτη:
1. **Ημιτονοποίηση κυματομορφής ρότορα**
2. **Αυξήστε τη διαφορά μεταξύ Ld και Lq**
3. **Αποδυναμώστε ορισμένες αρμονικές**
4. **Καταστολή παλμών**
5. **Διασφαλίστε τη φυγόκεντρη δύναμη του ρότορα**
6. **Γνωρίστε την ικανότητα ρύθμισης ασθενούς μαγνητικής ταχύτητας**
7. **Ικανοποιήστε τις απαιτήσεις σχεδιασμού κόστους κινητήρα **
8. **Γνωρίστε τις απαιτήσεις συντελεστή ισχύος κινητήρα **
9. **Διασφαλίστε την ισχύ εξόδου του κινητήρα**
#### I. Ημιτονοειδής μαγνητική πυκνότητα διάκενου αέρα
**Δομή μαγνήτη τύπου ψωμιού που τοποθετείται στην επιφάνεια:**
- **Χαρακτηριστικά:** Ενισχύει την ημιτονοειδότητα της μαγνητικής πυκνότητας του διακένου αέρα μεταξύ του στάτορα και του ρότορα, με αποτέλεσμα χαμηλό παλμό ροπής και καλή γραμμικότητα της ροπής με τις αλλαγές ρεύματος. Συνήθως χρησιμοποιείται σε μικρούς ή πολύ μεγάλους κινητήρες, σε περιβάλλοντα χαμηλής ταχύτητας και υψηλών απαιτήσεων ελέγχου.
- **Μειονεκτήματα:** Υψηλά δινορεύματα σε μαγνήτες, υψηλό κόστος επεξεργασίας μαγνητών τύπου ψωμιού, ακατάλληλο για διαστολή ασθενούς μαγνητικής ταχύτητας.
**Ενσωματωμένη άνιση δομή διάκενου αέρα:**
- **Χαρακτηριστικά:** Βελτιώνει την ημιτονοειδικότητα του διακένου αέρα του ρότορα, μειώνει τους παλμούς της ροπής, αποφεύγει τη χρήση προστατευτικών καλυμμάτων μαγνήτη και είναι κατάλληλος για κινητήρες με όχι πολύ υψηλές ταχύτητες, μειώνοντας τα δινορεύματα μαγνητών.
- **Μειονεκτήματα:** Περιορισμένη ικανότητα επέκτασης ασθενούς μαγνητικής ταχύτητας, ορισμένη μαγνητική διαρροή σε σύγκριση με επιφανειακούς κινητήρες, μεγαλύτερη αυτεπαγωγή από τους κινητήρες επιφανειακής τοποθέτησης και χαμηλότερος συντελεστής ισχύος. Αυξημένη παραγωγή αρμονικών από το ρεύμα του στάτη.
#### II. Αύξηση της διαφοράς μεταξύ Ld και Lq για ενίσχυση της ροπής απροθυμίας κινητήρα
Γενικά εφαρμόζεται σε εφαρμογές που απαιτούν διαστολή υψηλής ασθενούς μαγνητικής ταχύτητας και κινητήρες με σχετικά υψηλή πυκνότητα ροπής.
**Τύπος Ι:**
- **Χαρακτηριστικά:** Κατάλληλο για σύγχρονους κινητήρες μόνιμου μαγνήτη με εξωτερική διάμετρο φύλλων διάτρησης εντός 150 mm που απαιτούν συγκεκριμένη διαστολή μικρής μαγνητικής ταχύτητας. Εξοικονομεί υλικό μαγνήτη, επιτρέπει αδύναμη μαγνητική ρύθμιση ταχύτητας και μπορεί να φτάσει ταχύτητες έως και 8000 σ.α.λ.
- **Μειονεκτήματα:** Κακή ικανότητα επέκτασης ρύθμισης ταχύτητας, γενικό στοιχείο ροπής απροθυμίας, ακατάλληλο για καταστάσεις υψηλής ταχύτητας και κακή αντίσταση φυγόκεντρης δύναμης.
**Τύπος V:**
- **Χαρακτηριστικά:** Απλή δομή, καλή αδύναμη μαγνητική ικανότητα ρύθμισης ταχύτητας, λίγες παραμέτρους σχεδίασης ρότορα και μπορεί να φιλοξενήσει έως και 12000 σ.α.λ.
- **Μειονεκτήματα:** Για την καταστολή των φαινομένων πτώσης ισχύος, χρησιμοποιούνται παχύτεροι μαγνήτες, οδηγώντας σε μεγαλύτερη χρήση μαγνήτη. Η μετα-ασθενής μαγνητική κυματομορφή μαγνητικής πυκνότητας του διακένου αέρα υψηλής ταχύτητας και η κυματομορφή οπίσθιου EMF είναι κακές, μειώνοντας την απόδοση ελέγχου υψηλής ταχύτητας.
**Συντελεστής τόξου διπλού τμήματος:**
- **Χαρακτηριστικά:** Ρυθμίζει καλύτερα την κυματομορφή της μαγνητικής πυκνότητας του ρότορα. Το πάχος κάθε στρώματος μαγνήτη είναι γενικά εντός 4 mm, καταστρέφοντας ελάχιστα την επαγωγή του άξονα q, παρέχοντας μεγαλύτερη ροπή απροθυμίας. Οι πολυεπίπεδοι μαγνήτες ρότορα έχουν χαρακτηριστικά μαγνητικής ροής και απροθυμίας, επιτρέποντας την αποτελεσματική χρήση και των δύο στο σχεδιασμό του κινητήρα. Κατάλληλο για εφαρμογές υψηλής ισχύος, χαμηλής ταχύτητας υψηλής ροπής, ακατάλληλο για φύλλα διάτρησης με εξωτερική διάμετρο εντός 160 mm.
- **Μειονεκτήματα:** Πολύπλοκη εισαγωγή μαγνήτη, πολύπλοκη δομή ρότορα, αυξημένη μεταβλητότητα σχεδιασμού και αυξημένες μεταβλητές ρότορα.
**Διπλός Τύπος Ι:**
- **Χαρακτηριστικά:** Εξοικονομεί υλικό μαγνήτη, μεγάλη ροπή απροθυμίας κινητήρα, υψηλή απόδοση υψηλής ταχύτητας, χαμηλό κόστος κινητήρα. Σημαντικά πλεονεκτήματα κόστους σε σχήματα ηλεκτρικής πυκνότητας υψηλής πυκνότητας στάτη, κατάλληλα για τρέξιμο υψηλής ταχύτητας.
- **Μειονεκτήματα:** Αξιοσημείωτα φαινόμενα πτώσης ισχύος, χαμηλότερος συντελεστής ισχύος.
#### III. Βοηθητικός σχεδιασμός για καταστολή παλμών και αρμονική εξασθένηση
1. **Βοηθητικές υποδοχές στην επιφάνεια του κενού αέρα του ρότορα:**
- **Χαρακτηριστικά:** Οι περισσότερες βοηθητικές υποδοχές βρίσκονται κοντά στη γέφυρα μαγνητικής απομόνωσης, δημιουργώντας ένα ανομοιόμορφο φαινόμενο διάκενου αέρα για τον ρότορα και αποτρέποντας την υπερβολική μαγνητική πυκνότητα μέσα στη γέφυρα μαγνητικής απομόνωσης λόγω μαγνητικής αντίστασης. Έχει οφέλη για την καταστολή παλμών και την αρμονική καταστολή και μπορεί να βοηθήσει στην ψύξη της επιφάνειας του ρότορα σε κάποιο βαθμό.
- **Μειονεκτήματα:** Δεν είναι κατάλληλο για καταστάσεις υψηλής ταχύτητας.
2. **Υποδοχές σε ρότορα κοντά στο διάκενο αέρα:**
- **Χαρακτηριστικά:** Καταστέλλει τις αρμονικές του στάτη, μειώνει την απώλεια σιδήρου στην επιφάνεια του ρότορα και βοηθά στην καταστολή των παλμών της ροπής του κινητήρα. Οι μικρές υποδοχές αυξάνουν τις απαιτήσεις σε καλούπι.
#### IV. Διασφάλιση φυγόκεντρης δύναμης ρότορα με γέφυρα μαγνητικής απομόνωσης και σχεδίαση νευρώσεων ενίσχυσης
1. **Τύπος ελατηρίου:**
- **Χαρακτηριστικά:** Αυξάνει τις γωνίες των δύο κύριων λοξοτμήσεων που φέρουν φυγόκεντρη δύναμη μέσω μιας καμπύλης σχεδίασης κατασκευής. Η δομή του ελατηρίου έχει καλή ικανότητα χωρικής ρύθμισης.
2. **Βοηθητικό άνοιγμα για αλλαγή τύπου καταπόνησης γέφυρας μαγνητικής απομόνωσης:**
- **Χαρακτηριστικά:** Βελτιώνει την ικανότητα της γέφυρας μαγνητικής απομόνωσης να αντέχει τη φυγόκεντρη δύναμη και ενισχύει τη χωρική ικανότητα επέκτασης.
3. **Τύπος Αρμονικής Βελτιστοποίησης:**
- **Χαρακτηριστικά:** Εξισορροπεί τη δομική αντοχή και την ικανότητα βελτιστοποίησης της κυματομορφής μαγνητικής πυκνότητας του διακένου αέρα.
