Il disegno del la struttura dei rotori nei motori a magneti permanenti è fondamentale. Diversi tipi di strutture del rotore hanno le proprie applicazioni adatte, quindi è necessario studiare e comprendere ciascuna struttura del rotore.
#### Considerazioni sulla progettazione della struttura del rotore del motore sincrono a magneti permanenti:
1. **Sinusoidalizzazione della forma d'onda del rotore**
2. **Aumenta la differenza tra Ld e Lq**
3. **Indebolire alcune armoniche**
4. **Soppressione delle pulsazioni**
5. **Garantire la forza centrifuga del rotore**
6. **Soddisfa la debole capacità di regolazione della velocità magnetica**
7. **Soddisfare i requisiti di progettazione relativi ai costi del motore**
8. **Soddisfare i requisiti del fattore di potenza del motore**
9. **Garantire la potenza di uscita del motore**
#### I. Sinusoidalità della densità magnetica del traferro
**Struttura magnetica tipo pane montata su superficie:**
- **Caratteristiche:** Migliora la sinusoidalità della densità magnetica del traferro tra lo statore e il rotore, con conseguente bassa pulsazione di coppia e buona linearità della coppia con variazioni di corrente. Tipicamente utilizzato in motori piccoli o molto grandi, ambienti a bassa velocità e con requisiti di controllo elevati.
- **Svantaggi:** Elevate correnti parassite nei magneti, elevati costi di lavorazione dei magneti tipo pane, non adatti per un'espansione a bassa velocità magnetica.
**Struttura di traferro disuguale incorporata:**
- **Caratteristiche:** Migliora la sinusoidalità del traferro del rotore, riduce le pulsazioni di coppia, evita l'uso di coperture di protezione dei magneti ed è adatto per motori con velocità non troppo elevate, riducendo le correnti parassite del magnete.
- **Svantaggi:** Capacità limitata di espansione della velocità magnetica debole, certa dispersione magnetica rispetto ai motori montati su superficie, induttanza maggiore rispetto ai motori montati su superficie e fattore di potenza inferiore. Maggiore generazione di armoniche da parte della corrente dello statore.
#### II. Aumentare la differenza tra Ld e Lq per migliorare la coppia di riluttanza del motore
Generalmente applicabile ad applicazioni che richiedono un'espansione della velocità magnetica elevata e debole e motori con densità di coppia relativamente elevata.
**Tipo I:**
- **Caratteristiche:** Adatto per motori sincroni a magneti permanenti con un diametro esterno delle lamiere perforate entro 150 mm che richiedono una certa debole espansione della velocità magnetica. Risparmia sul materiale del magnete, consente una debole regolazione della velocità magnetica e può raggiungere velocità fino a 8000 giri al minuto.
- **Svantaggi:** Scarsa capacità di espansione della regolazione della velocità, componente di coppia di riluttanza generale, non adatto a situazioni ad alta velocità e scarsa resistenza alla forza centrifuga.
**Tipo V:**
- **Caratteristiche:** Struttura semplice, buona capacità di regolazione della velocità magnetica debole, pochi parametri di progettazione del rotore e può ospitare fino a 12000 giri al minuto.
- **Svantaggi:** Per sopprimere i fenomeni di calo di potenza, vengono utilizzati magneti più spessi, con conseguente maggiore utilizzo del magnete. La forma d'onda di densità magnetica del traferro ad alta velocità post debole magnetico e la forma d'onda EMF posteriore sono scadenti, riducendo le prestazioni di controllo ad alta velocità.
**Coefficiente arco a doppio segmento:**
- **Caratteristiche:** Regola meglio la forma d'onda della densità magnetica del rotore. Lo spessore di ogni strato magnetico è generalmente entro 4 mm, danneggiando minimamente l'induttanza dell'asse q, fornendo una maggiore coppia di riluttanza. I magneti del rotore stratificati hanno caratteristiche sia di flusso magnetico che di riluttanza, consentendo di utilizzare entrambi in modo efficace nella progettazione del motore. Adatto per applicazioni ad alta velocità, alta potenza, bassa velocità e coppia elevata, non adatto per lamiere perforate con diametro esterno inferiore a 160 mm.
- **Svantaggi:** Inserimento complicato del magnete, struttura complessa del rotore, maggiore variabilità del design e maggiori variabili del rotore.
**Doppia Tipo I:**
- **Caratteristiche:** Risparmia sul materiale del magnete, elevata coppia di riluttanza del motore, elevata efficienza ad alta velocità, basso costo del motore. Significativi vantaggi in termini di costi negli schemi ad alta densità elettrica dello statore, adatti al funzionamento ad alta velocità.
- **Svantaggi:** Fenomeni di caduta di potenza evidenti, fattore di potenza inferiore.
#### III. Progettazione ausiliaria per la soppressione delle pulsazioni e l'indebolimento armonico
1. **Scanalature ausiliarie sulla superficie del traferro del rotore:**
- **Caratteristiche:** La maggior parte degli slot ausiliari si trovano vicino al ponte di isolamento magnetico, creando un effetto di traferro irregolare per il rotore e prevenendo un'eccessiva densità magnetica all'interno del ponte di isolamento magnetico a causa della resistenza magnetica. Presenta vantaggi per la soppressione delle pulsazioni e delle armoniche e può contribuire in una certa misura a raffreddare la superficie del rotore.
- **Svantaggi:** Non adatto a situazioni ad alta velocità.
2. **Slot sul rotore vicino al traferro:**
- **Caratteristiche:** Sopprime le armoniche dello statore, riduce la perdita di ferro sulla superficie del rotore e aiuta a sopprimere le pulsazioni della coppia del motore. Le piccole fessure aumentano i requisiti dello stampo.
#### IV. Garantire la forza centrifuga del rotore con il ponte di isolamento magnetico e il design delle nervature di rinforzo
1. **Tipo a molla:**
- **Caratteristiche:** Aumenta gli angoli dei due smussi principali che sopportano la forza centrifuga attraverso un design della struttura curva. La struttura a molla ha una buona capacità di adattamento spaziale.
2. **Apertura ausiliaria per modificare il tipo di sollecitazione del ponte di isolamento magnetico:**
- **Caratteristiche:** Migliora la capacità del ponte di isolamento magnetico di resistere alla forza centrifuga e migliora la capacità di espansione spaziale.
3. **Tipo di ottimizzazione armonica:**
- **Caratteristiche:** Bilancia la resistenza strutturale e la capacità di ottimizzazione della forma d'onda della densità magnetica del traferro.
