Բարձր արագությամբ մշտական ​​մագնիսական շարժիչի ռոտորների կառուցվածքի օպտիմալացման ուսումնասիրություն՝ շոշափելիորեն ներկառուցված տրապեզոիդային մագնիսներով

Փոքր իշխանության համատեքստում բարձր արագությամբ մշտական ​​մագնիսական շարժիչներ՝ , ռոտորի կառուցվածքի լարվածության պահանջները բավարարելու և արտադրական գործընթացը պարզեցնելու համար, առաջարկվում է շոշափելիորեն ներկառուցված ռոտորային կառուցվածք, որը հիմնված է trapezoidal մագնիսների վրա: Շարժիչի նախագծման հիմնական պահանջների բավարարման նախադրյալի ներքո ռոտորի կառուցվածքի պարամետրերը օպտիմիզացված են: Վերջավոր տարրերի մոդելավորումն օգտագործվում է բևեռային աղեղի գործակիցի և ռոտորի մակերեսի կառուցվածքի ազդեցությունը պտտվող ոլորող մոմենտի, միջին ոլորող մոմենտի և ոլորող մոմենտի ալիքների վրա վերլուծելու համար: Կատարվում են նաև կառուցվածքային լարվածության ստուգումներ։

Շարժիչի ռոտորի արտադրության և հավաքման գործընթացն ավելի պարզեցնելու համար՝ այն ավելի հարմար դարձնելով բարձր արագությամբ կիրառման համար, այս ուսումնասիրությունն առաջարկում է նոր շոշափելիորեն ներկառուցված ռոտորի կառուցվածք, որը հիմնված է փոքր հզորության մշտական ​​մագնիսների շարժիչների համար տրապեզոիդային մագնիսների վրա՝ օգտագործելով կոտորակային անցքերով կենտրոնացված ոլորուններ: Երբ ստատորը օգտագործում է հատվածային միջուկային կառուցվածք, ռոտորի մակերեսի կառուցվածքը օպտիմիզացված է: Մանրամասն վերլուծությունը, թե ինչպես են ռոտորի կառուցվածքի այս պարամետրերը ազդում ոլորող մոմենտների բարձրացման և միջին ոլորող մոմենտների վրա, արժեքավոր հղում է տալիս նման շարժիչների նախագծմանը:

Շարժիչը ընդունում է կոտորակային անցքերով կենտրոնացված ոլորուններ, իսկ ստատորը օգտագործում է հատվածային հավաքման կառուցվածք՝ հեշտացնելով ոլորման ավտոմատացված գործընթացները և նվազեցնելով արտադրության և վերամշակման ծախսերը: Ռոտորն օգտագործում է շոշափելիորեն ներկառուցված կառուցվածք՝ տրապեզոիդային մագնիսներով, որոնք ուղղակիորեն տեղադրված են ռոտորի անցքերի մեջ: Համեմատած ավանդական շոշափող ռոտորային կառույցների հետ՝ այս նոր դիզայնը նվազեցնում է ռոտորի միջուկի մշակման ծախսերը և հեշտացնում հավաքման գործընթացները:

Շարժիչի ռոտորի կառուցվածքի օպտիմալացումը բաժանված է երկու մասի՝ մագնիսի կառուցվածքի պարամետրերի օպտիմալացում և ռոտորի մակերեսի կառուցվածքի պարամետրեր: Մագնիսների կառուցվածքի պարամետրերը ներառում են L1 ստորին բազայի լայնությունը, L2 վերին բազայի լայնությունը և բարձրությունը: Ստորին բազայի L1 լայնությունը և բարձրությունը կարող են նախապես որոշվել շարժիչի կառուցվածքի հիման վրա: Ռոտորի ներքին տրամագիծը սահմանափակվում է շարժիչի լիսեռով, և հաշվի առնելով ռոտորի մշակման և հավաքման պահանջները, ռոտորի ներքին օղակի հաստությունը էապես ամրագրված է: Այսպիսով, մագնիսների բարձրությունը կանխորոշված ​​է և չի համարվում օպտիմալացման պարամետր:

Առանց հագեցվածությունը հաշվի առնելու, ռոտորում մագնիսների ծավալը համաչափ է շարժիչի ռոտորի մշտական ​​մագնիսական հոսքի կապին: Շարժիչի ոլորող մոմենտ ստեղծելու հնարավորությունը ապահովելու համար, նախքան ռոտորի կառուցվածքը օպտիմալացնելը, պետք է առավելագույնի հասցնել տրապեզոիդային մագնիսների ստորին հիմքի լայնությունը: Այնուամենայնիվ, ավելի մեծ ստորին հիմքի լայնությունը հանգեցնում է ռոտորի միջուկում միացնող կամրջի ավելի փոքր լայնությանը, ինչը ազդում է ռոտորի լարվածության վրա: Մագնիսների ստորին հիմքի լայնությունը որոշելու սկզբունքն է նվազագույնի հասցնել կամրջի լայնությունը՝ միաժամանակ ապահովելով, որ ռոտորի լարվածությունը համապատասխանում է պահանջներին: Ստորին հիմքի լայնությունը որոշվելուց հետո վերջավոր տարրերի մեթոդներն օգտագործվում են վերին հիմքի չափերը որոշելու համար:

Ապահովելու համար, որ շարժիչի ռոտորի կառուցվածքի մեխանիկական ուժը համապատասխանում է գործառնական պահանջներին, սահմանվում է ռոտորի կառուցվածքի եռաչափ մոդել՝ օգտագործելով վերջավոր տարրերի մեթոդները: Կիրառելով շարժիչի անվանական արագության պտտվող իներցիայի բեռը, ստուգվում է ռոտորի կառուցվածքային լարվածությունը: Նկար 2-ը ցույց է տալիս շարժիչի ռոտորի լարվածության բաշխման ամպային քարտեզը, որը ցույց է տալիս ռոտորի միջուկի առավելագույն լարվածությունը 0,98 ՄՊա: Հաշվի առնելով, որ շարժիչի ռոտորի նյութը սիլիցիումային պողպատ է՝ 405 ՄՊա զիջման ուժով, այս պայմաններում առավելագույն լարվածությունը ցածր է ելքի ուժից՝ հաստատելով, որ ռոտորի կառուցվածքը համապատասխանում է մեխանիկական պահանջներին:

Բարձր արագությամբ փոքր հզորության մշտական ​​մագնիսների շարժիչների համար առաջարկվում է շոշափելիորեն ներկառուցված ռոտորային կառուցվածք, որը հիմնված է տրապեզոիդային մագնիսների վրա՝ արտադրության գործընթացը պարզեցնելու համար: Վերջավոր տարրերի մոդելավորման արդյունքները ցույց են տալիս, որ մագնիսի պարամետրերը որոշելը պահանջում է ելքային ոլորող մոմենտ, ոլորող մոմենտ ստեղծելու, արտադրական գործընթացների և սխալների համապարփակ դիտարկում: Ռոտորի արտաքին մակերևույթի օպտիմիզացումը կարող է հետագայում նվազեցնել ոլորող մոմենտների ալիքը: Ուսումնասիրությունը ցույց է տալիս, որ շարժիչի ռոտորի նոր կառուցվածքը զգալիորեն հեշտացնում է ռոտորի մշակումը և ծախսերը՝ նվազագույն ազդելով ոլորող մոմենտների աշխատանքի վրա՝ ապահովելով արժեքավոր ինժեներական նախագծման փորձ և հղում այս տեսակի շարժիչների օպտիմալացման համար: