Tanulmány a nagysebességű állandó mágneses motoros rotorok szerkezetének optimalizálásáról Tangenciálisan beágyazott trapéz mágnesekkel

A kis hatalommal összefüggésben Nagysebességű állandó mágnesmotorok, , amelyek megfelelnek a rotorszerkezet feszültségkövetelményeinek, és egyszerűsítik a termelési folyamatot, a trapéz mágneseken alapuló tangenciálisan beágyazott rotorszerkezetet javasolunk. A motor alapvető tervezési követelményeinek való megfelelés előfeltétele szerint a rotorszerkezet paramétereit optimalizálják. A véges elem szimulációt alkalmazzuk a pólus ív együtthatójának és a rotor felületének szerkezetének hatásainak elemzésére a nyomatékra, az átlagos nyomatékra és a nyomaték fodrozódására. Strukturális stressz -ellenőrzéseket is végeznek.

A motoros rotor gyártási és összeszerelési folyamatának további egyszerűsítése érdekében, így a nagysebességű alkalmazásokhoz megfelelőbbé válik, ez a tanulmány egy új, tangenciálisan beágyazott rotorszerkezetet javasol, amely trapézmágnesekre alapul a kis teljesítményű állandó mágnesmotorok számára, frakcionált résű koncentrált tekercsek felhasználásával. Ha az állórész szegmentált magszerkezetet használ, a forgórészfelület szerkezete optimalizálva van. Részletes elemzés arról, hogy ezek a rotorszerkezeti paraméterek hogyan befolyásolják a nyomaték fodrozódását, és az átlagos nyomaték értékes referenciát ad az ilyen motorok tervezéséhez.

A motor frakcionált rés-koncentrált tekercseket alkalmaz, és az állórész szegmentált összeszerelési struktúrát használ, megkönnyítve az automatizált tekercselési folyamatokat, és csökkenti a termelési és feldolgozási költségeket. A rotor tangenciálisan beágyazott szerkezetet alkalmaz, trapéz mágnesekkel közvetlenül a rotorrésekbe. A hagyományos tangenciális rotorszerkezetekhez képest ez az új kialakítás csökkenti a rotormag -feldolgozási költségeket és egyszerűsíti az összeszerelési folyamatokat.

A motoros rotor szerkezetének optimalizálása két részre oszlik: a mágnesszerkezet paramétereinek és a forgórész felületének paramétereinek optimalizálása. A mágnesszerkezeti paraméterek között szerepel az L1 alsó bázis szélessége, az L2 felső bázis szélessége és a magasság. Az alsó L1 bázis szélessége és a magasság a motor szerkezete alapján előre meghatározható. A forgórész belső átmérőjét a motor tengelye korlátozza, és figyelembe véve a forgórészfeldolgozási és összeszerelési követelményeket, a forgórész belső gyűrűjének vastagsága alapvetően rögzített. Így a mágnesek magassága előre meghatározott, és nem tekinthető optimalizálási paraméternek.

A telítettség figyelembevétele nélkül a rotor mágneseinek térfogata arányos a motoros rotor állandó mágneses fluxus összekapcsolásával. A motor nyomaték kimeneti képességének biztosítása érdekében a trapéz mágnesek alsó alapjának szélességét maximalizálni kell a forgórészszerkezet optimalizálása előtt. A nagyobb alsó bázisszélesség azonban egy kisebb összekötő hídszélességet eredményez a forgórészmagban, befolyásolva a forgórész feszültségét. A mágnesek alsó bázisszélességének meghatározásának alapelve a híd szélességének minimalizálása, miközben biztosítja, hogy a forgórész feszültsége megfelel -e a követelményeknek. Miután az alsó bázis szélességét meghatározták, a véges elem módszereket használják a felső bázis méretének meghatározására.

Annak biztosítása érdekében, hogy a motoros rotorszerkezet mechanikai szilárdságát megfeleljen az üzemeltetési követelményeknek, véges elem módszerekkel állapítható meg a rotorszerkezet háromdimenziós modelljét. A motor névleges sebességének forgási tehetetlenségi terhelését alkalmazva a forgórész szerkezeti feszültségét igazolják. A 2. ábra a motor forgórészének feszültség -eloszlási felhő térképét mutatja, jelezve a 0,98 MPa maximális rotormag -feszültséget. Tekintettel arra, hogy a motoros forgórész anyag szilícium acél, 405 MPa hozamszilárdsággal, a maximális feszültség ilyen körülmények között a hozamszilárdság alatt van, megerősítve, hogy a forgórészszerkezet megfelel a mechanikai követelményeknek.

A nagysebességű, kicsi teljesítményű állandó mágnesmotorok esetében a termelési folyamat egyszerűsítésére javasoljuk a trapéz mágneseken alapuló tangenciálisan beágyazott rotorszerkezetet. A véges elem szimulációs eredményei azt mutatják, hogy a mágnes paraméterek meghatározásához a kimeneti nyomaték, a nyomaték fodrozódása, a gyártási folyamatok és a hibák átfogó megfontolása szükséges. A forgórész külső felületének optimalizálása tovább csökkentheti a nyomaték fodrozódását. A tanulmány azt mutatja, hogy az új motoros rotorszerkezet jelentősen leegyszerűsíti a rotorfeldolgozást és a költségeket, minimális hatással a nyomaték teljesítményére, értékes mérnöki tervezési élményt és referenciát biztosítva az ilyen típusú motor optimalizálásához.