小さな力の文脈で 高速永久磁石モーター, ローター構造の応力要件を満たし、生産プロセスを簡素化するために、台形磁石に基づいた接線埋め込みローター構造が提案されています。モーターの基本設計要件を満たすという前提で、ローター構造パラメーターが最適化されています。有限要素シミュレーションを使用して、収集トルク、平均トルク、トルクリップルに対する極アーク係数とローター表面構造の影響を分析します。構造ストレスチェックも実施されます。
モーターローターの製造および組み立てプロセスをさらに簡素化し、高速アプリケーションにより適したものにするために、この研究では、フラクショナルスロット濃縮巻線を使用した小型パワーマグネットモーターの台形磁石に基づいた新しい接線関数埋め込みローター構造を提案します。セグメント化されたコア構造を使用するステーターを使用すると、ローター表面構造が最適化されます。これらのローター構造パラメーターがトルクリップルと平均トルクにどのように影響するかの詳細な分析は、そのようなモーターの設計に貴重な参照を提供します。
モーターは分数スロット濃縮巻線を採用し、ステーターはセグメント化されたアセンブリ構造を使用して、自動巻線プロセスを促進し、生産コストと処理コストを削減します。ローターは接線に埋め込まれた構造を使用し、台形磁石がロータースロットに直接挿入されています。従来の接線ローター構造と比較して、この新しい設計により、ローターコア処理コストが削減され、アセンブリプロセスが簡素化されます。
モーターローター構造の最適化は、磁石構造パラメーターとローター表面構造パラメーターの最適化の2つの部分に分割されます。磁石構造パラメーターには、下部ベースL1の幅、上部ベースL2の幅、および高さが含まれます。下部ベースL1と高さの幅は、運動構造に基づいて事前に決定できます。ローターの内径はモーターシャフトによって制限されており、ローターの処理とアセンブリの要件を考慮すると、ローターの内側の環の厚さは本質的に固定されています。したがって、磁石の高さは事前に決定されており、最適化パラメーターとは見なされません。
飽和を考慮せずに、ローター内の磁石の体積は、モーターローターの永久磁束結合に比例します。モーターのトルク出力能力を確保するには、ローター構造を最適化する前に、台形磁石の下部の底の幅を最大化する必要があります。ただし、ベース幅が大きくなると、ローターコアの接続ブリッジ幅が小さくなり、ローターの応力に影響します。磁石のベース幅の低い幅を決定する原則は、ローター応力が要件を満たすことを保証しながら、ブリッジ幅を最小限に抑えることです。より低いベース幅が決定されると、上部ベースの寸法を定義するために有限要素メソッドが使用されます。
モーターローター構造の機械的強度が運用要件を満たすようにするために、有限要素法を使用してローター構造の3次元モデルが確立されます。モーターの定格速度の回転慣性負荷を適用すると、ローターの構造応力が検証されます。図2は、モーターローターの応力分布クラウドマップを示しており、0.98 MPaの最大ローターコア応力を示しています。モーターローター材料が405 MPaの降伏強度を持つシリコン鋼であることを考えると、これらの条件下での最大応力は降伏強度を下回り、ローター構造が機械的要件を満たしていることを確認します。
高速電力永久磁石モーターの場合、台形磁石に基づいた接線方向に埋め込まれたローター構造が、生産プロセスを簡素化するために提案されています。有限要素シミュレーション結果は、マグネットパラメーターを決定するには、出力トルク、トルクリップル、製造プロセス、およびエラーを包括的に考慮する必要があることを示しています。ローターの外面を最適化すると、トルクリップルがさらに減少する可能性があります。この研究では、新しいモーターローター構造がローターの処理とコストを大幅に簡素化し、トルク性能への影響を最小限に抑え、このタイプのモーターを最適化するための貴重なエンジニアリング設計の経験と参照を提供することを示しています。
