طراحی از ساختار روتورها در موتورهای آهنربای دائم بسیار مهم است. انواع مختلف سازه های روتور کاربردهای مناسب خود را دارند، بنابراین مطالعه و شناخت هر ساختار روتور ضروری است.
ملاحظات #### برای طراحی ساختار روتور موتور سنکرون مغناطیس دائمی:
1. **سینوسی شکل موج روتور**
2. **افزایش تفاوت بین Ld و Lq**
3. **تضعیف برخی هارمونیک ها**
4. **سرکوب نبض**
5. **اطمینان از نیروی گریز از مرکز روتور**
6. **با قابلیت تنظیم سرعت مغناطیسی ضعیف**
7. ** برآورده کردن الزامات طراحی هزینه موتور **
8. ** الزامات ضریب قدرت موتور را برآورده کنید **
9. **اطمینان از قدرت خروجی موتور **
#### I. سینوسی بودن چگالی مغناطیسی شکاف هوا
**ساختار آهنربایی نوع نان نصب شده روی سطح:**
- **ویژگی ها:** سینوسی بودن چگالی مغناطیسی شکاف هوا بین استاتور و روتور را افزایش می دهد و در نتیجه ضربان گشتاور کم و خطی بودن گشتاور خوب با تغییرات جریان ایجاد می شود. معمولاً در موتورهای کوچک یا بسیار بزرگ، محیطهای با سرعت کم و کنترل بالا استفاده میشود.
- **معایب:** جریان گردابی زیاد در آهنرباها، هزینه های پردازش بالای آهنرباهای نوع نان، برای گسترش سرعت مغناطیسی ضعیف مناسب نیست.
** ساختار شکاف هوایی نابرابر داخلی:**
- **ویژگی ها: ** سینوسی بودن شکاف هوای روتور را بهبود می بخشد، ضربان گشتاور را کاهش می دهد، از استفاده از پوشش های محافظ آهنربا اجتناب می کند و برای موتورهایی با سرعت نه چندان بالا مناسب است و جریان گردابی آهنربایی را کاهش می دهد.
- **معایب:** قابلیت انبساط سرعت مغناطیسی ضعیف، نشتی مغناطیسی خاص در مقایسه با موتورهای روی سطح، اندوکتانس بزرگتر نسبت به موتورهای روی سطح، و ضریب توان کمتر. افزایش تولید هارمونیک توسط جریان استاتور.
#### دوم. افزایش تفاوت بین Ld و Lq برای افزایش گشتاور رلوکتانس موتور
به طور کلی برای کاربردهایی که نیاز به انبساط با سرعت مغناطیسی ضعیف بالا و موتورهایی با چگالی گشتاور نسبتاً بالا دارند، کاربرد دارد.
**نوع I:**
- **ویژگی ها:** مناسب برای موتورهای سنکرون آهنربای دائم با قطر بیرونی صفحات پانچ در 150 میلی متر که نیاز به انبساط سرعت مغناطیسی ضعیف خاصی دارند. در مواد مغناطیسی صرفه جویی می کند، تنظیم سرعت مغناطیسی ضعیف را امکان پذیر می کند و می تواند به سرعت 8000 دور در دقیقه برسد.
- **معایب:** قابلیت انبساط تنظیم سرعت ضعیف، جزء گشتاور بی میلی عمومی، نامناسب برای موقعیت های با سرعت بالا، و مقاومت ضعیف در برابر نیروی گریز از مرکز.
**نوع V:**
- **ویژگی ها:** ساختار ساده، قابلیت تنظیم سرعت مغناطیسی ضعیف، پارامترهای طراحی روتور کم، و می تواند تا 12000 دور در دقیقه را در خود جای دهد.
- **معایب:** برای سرکوب پدیده افت توان، از آهنرباهای ضخیم تر استفاده می شود که منجر به استفاده بیشتر از آهنربا می شود. شکل موج چگالی مغناطیسی با سرعت بالا مغناطیسی ضعیف و شکل موج EMF پشتی ضعیف هستند و عملکرد کنترل سرعت بالا را کاهش می دهند.
**ضریب قوس دو بخش:**
- ** ویژگی ها: ** شکل موج چگالی مغناطیسی روتور را بهتر تنظیم می کند. ضخامت هر لایه آهنربا به طور کلی در محدوده 4 میلی متر است، که حداقل به اندوکتانس محور q آسیب وارد می کند و گشتاور رلوکتانسی بیشتری را فراهم می کند. آهنرباهای روتور لایه ای دارای هر دو ویژگی شار مغناطیسی و رلوکتانس هستند، که اجازه می دهد هر دو به طور موثر در طراحی موتور مورد استفاده قرار گیرند. مناسب برای کاربردهای پرقدرت با سرعت بالا و گشتاور بالا، برای صفحات پانچ با قطر بیرونی 160 میلی متر مناسب نیست.
- ** معایب: ** درج آهنربا پیچیده، ساختار پیچیده روتور، افزایش تنوع طراحی و افزایش متغیرهای روتور.
**دو نوع I:**
- **ویژگی ها:** باعث صرفه جویی در مواد مغناطیسی، گشتاور بی میلی موتور بزرگ، راندمان با سرعت بالا، هزینه موتور کم می شود. مزایای هزینه قابل توجه در طرح های چگالی الکتریکی بالا استاتور، مناسب برای دویدن با سرعت بالا.
- ** معایب: ** پدیده افت توان قابل توجه، ضریب توان کمتر.
#### III. طراحی کمکی برای سرکوب ضربان و تضعیف هارمونیک
1. **شکاف های کمکی روی سطح شکاف هوای روتور:**
- **ویژگی ها:** اکثر شکاف های کمکی در نزدیکی پل عایق مغناطیسی قرار دارند که یک اثر شکاف هوای ناهموار برای روتور ایجاد می کند و از چگالی مغناطیسی بیش از حد در داخل پل ایزوله مغناطیسی به دلیل مقاومت مغناطیسی جلوگیری می کند. مزایایی برای سرکوب ضربان و سرکوب هارمونیک دارد و می تواند تا حدی به خنک شدن سطح روتور کمک کند.
- **معایب:** برای موقعیت های پر سرعت مناسب نیست.
2. **شکاف های روتور نزدیک شکاف هوا:**
- **ویژگی ها:** هارمونیک های استاتور را سرکوب می کند، اتلاف آهن سطح روتور را کاهش می دهد و به سرکوب ضربان گشتاور موتور کمک می کند. شکاف های کوچک نیاز به قالب را افزایش می دهند.
#### چهارم. تضمین نیروی گریز از مرکز روتور با پل جداسازی مغناطیسی و طراحی دنده تقویتی
1. **نوع فنری:**
- **ویژگی ها:** زوایای دو پخ اصلی که نیروی گریز از مرکز را تحمل می کنند را از طریق طراحی ساختار منحنی افزایش می دهد. ساختار فنری قابلیت تنظیم فضایی خوبی دارد.
2. ** دهانه کمکی برای تغییر نوع تنش پل جداسازی مغناطیسی:**
- **ویژگی ها:** توانایی پل ایزوله مغناطیسی را برای مقاومت در برابر نیروی گریز از مرکز بهبود می بخشد و قابلیت انبساط فضایی را افزایش می دهد.
3. **نوع بهینه سازی هارمونیک:**
- **ویژگی ها:** استحکام ساختاری و قابلیت بهینه سازی شکل موج چگالی مغناطیسی شکاف هوا را متعادل می کند.
