مطالعه در مورد بهینه سازی ساختار روتورهای موتور آهنربای دائمی با سرعت بالا با آهنرباهای ذوزنقه ای مماس تعبیه شده

در زمینه قدرت کوچک موتورهای آهنربای دائمی با سرعت بالا , برای برآورده کردن نیازهای استرس ساختار روتور و ساده سازی فرآیند تولید ، یک ساختار روتور مماس تعبیه شده بر اساس آهنرباهای ذوزنقه ای ارائه شده است. طبق فرض برآورده کردن الزامات اصلی طراحی موتور ، پارامترهای ساختار روتور بهینه شده اند. شبیه سازی عناصر محدود برای تجزیه و تحلیل اثرات ضریب قوس قطب و ساختار سطح روتور بر روی گشتاور سنگی ، گشتاور متوسط ​​و موج دار گشتاور استفاده می شود. بررسی استرس ساختاری نیز انجام می شود.

برای ساده تر کردن فرآیند تولید و مونتاژ روتور موتور ، و آن را برای کاربردهای پر سرعت مناسب تر می کند ، این مطالعه یک ساختار روتور مماس جدید تعبیه شده را بر اساس آهنرباهای ذوزنقه ای برای موتورهای آهنربای دائمی با قدرت کوچک با استفاده از سیم پیچ های غلیظ با شکاف کسری ارائه می دهد. با استفاده از استاتور با استفاده از یک ساختار هسته تقسیم شده ، ساختار سطح روتور بهینه می شود. تجزیه و تحلیل دقیق از چگونگی تأثیر این پارامترهای ساختار روتور بر روی گشتاور و گشتاور متوسط ​​، مرجع ارزشمندی را برای طراحی چنین موتورها فراهم می کند.

این موتور سیم پیچ های غلیظ با شکاف کسری را اتخاذ می کند ، و استاتور از یک ساختار مونتاژ تقسیم شده استفاده می کند ، فرآیندهای سیم پیچ خودکار را تسهیل می کند و هزینه های تولید و پردازش را کاهش می دهد. روتور از یک ساختار تعبیه شده مماس استفاده می کند ، با آهنرباهای ذوزنقه ای که مستقیماً در شکافهای روتور قرار می گیرند. در مقایسه با ساختارهای روتور مماس سنتی ، این طرح جدید هزینه های پردازش هسته روتور را کاهش می دهد و فرآیندهای مونتاژ را ساده می کند.

بهینه سازی ساختار روتور حرکتی به دو بخش تقسیم می شود: بهینه سازی پارامترهای ساختار آهنربا و پارامترهای ساختار سطح روتور. پارامترهای ساختار آهنربا شامل عرض پایه پایین L1 ، عرض پایه بالا L2 و ارتفاع است. عرض پایه پایین L1 و ارتفاع را می توان به طور مقدماتی بر اساس ساختار حرکتی تعیین کرد. قطر داخلی روتور توسط شافت موتور محدود است و با توجه به نیازهای پردازش روتور و الزامات مونتاژ ، ضخامت حلقه داخلی روتور در اصل ثابت است. بنابراین ، ارتفاع آهن ربا از پیش تعیین شده و یک پارامتر بهینه سازی در نظر گرفته نمی شود.

بدون در نظر گرفتن اشباع ، حجم آهنرباهای موجود در روتور متناسب با پیوند شار مغناطیسی دائمی روتور موتور است. برای اطمینان از قابلیت خروجی گشتاور موتور ، باید قبل از بهینه سازی ساختار روتور ، عرض پایه پایین آهنرباهای ذوزنقه ای به حداکثر برسد. با این حال ، یک عرض پایه پایین بزرگتر منجر به عرض پل اتصال کوچکتر در هسته روتور می شود و بر استرس روتور تأثیر می گذارد. اصل برای تعیین عرض پایه پایین آهن ربا ، به حداقل رساندن عرض پل در حالی که اطمینان از استرس روتور برآورده می شود ، به حداقل می رسد. پس از تعیین عرض پایه پایین ، از روشهای المان محدود برای تعریف ابعاد پایه بالایی استفاده می شود.

برای اطمینان از مقاومت مکانیکی ساختار روتور حرکتی نیازهای عملیاتی را برآورده می کند ، یک مدل سه بعدی از ساختار روتور با استفاده از روش های المان محدود ایجاد می شود. با استفاده از بار اینرسی چرخشی سرعت دارای سرعت موتور ، تنش ساختاری روتور تأیید می شود. شکل 2 نقشه ابر توزیع استرس از روتور موتور را نشان می دهد ، که نشانگر حداکثر تنش هسته روتور 0.98 مگاپاسکال است. با توجه به اینکه ماده روتور موتور فولاد سیلیکون با مقاومت عملکرد 405 مگاپاسکال است ، حداکثر استرس در این شرایط زیر استحکام عملکرد است و تأیید می کند که ساختار روتور نیازهای مکانیکی را برآورده می کند.

برای موتورهای آهنربای دائمی با سرعت بالا با سرعت بالا ، یک ساختار روتور مماس تعبیه شده بر اساس آهنرباهای ذوزنقه ای برای ساده کردن فرآیند تولید پیشنهاد شده است. نتایج شبیه سازی عناصر محدود نشان می دهد که تعیین پارامترهای آهنربا نیاز به بررسی جامع گشتاور خروجی ، گشتاور گشتاور ، فرآیندهای تولید و خطاها دارد. بهینه سازی سطح بیرونی روتور می تواند باعث کاهش بیشتر موج گشتاور شود. این مطالعه نشان می دهد که ساختار روتور حرکتی جدید به طور قابل توجهی پردازش روتور و هزینه ها را با حداقل تأثیر بر عملکرد گشتاور ساده می کند ، تجربه و مرجع ارزشمند طراحی مهندسی را برای بهینه سازی این نوع موتور فراهم می کند.