작은 힘의 맥락에서 고속 영구 자석 모터를 개발 하기 위해 사다리꼴 자석을 기반으로 접선으로 내장된 회전자 구조가 제안되었습니다. , 회전자 구조의 응력 요구 사항을 충족하고 생산 공정을 단순화하기 위해 모터의 기본 설계 요구 사항을 충족한다는 전제 하에 회전자 구조 매개변수가 최적화됩니다. 극 아크 계수와 회전자 표면 구조가 코깅 토크, 평균 토크 및 토크 리플에 미치는 영향을 분석하기 위해 유한 요소 시뮬레이션이 사용됩니다. 구조적 응력 점검도 수행됩니다.
모터 회전자의 제조 및 조립 공정을 더욱 단순화하고 고속 응용 분야에 더욱 적합하도록 하기 위해 본 연구에서는 분수 슬롯 집중 권선을 사용하는 소전력 영구 자석 모터용 사다리꼴 자석을 기반으로 하는 새로운 접선으로 내장된 회전자 구조를 제안합니다. 분할된 코어 구조를 사용하는 고정자로 로터 표면 구조가 최적화됩니다. 이러한 회전자 구조 매개변수가 토크 리플 및 평균 토크에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 자세한 분석은 그러한 모터 설계에 대한 귀중한 참고 자료를 제공합니다.
모터는 분할 슬롯 집중 권선을 채택하고 고정자는 분할 조립 구조를 사용하여 자동화된 권선 프로세스를 촉진하고 생산 및 처리 비용을 절감합니다. 로터는 사다리꼴 자석이 로터 슬롯에 직접 삽입되는 접선 방향으로 내장된 구조를 사용합니다. 기존의 접선 로터 구조와 비교하여 이 새로운 설계는 로터 코어 처리 비용을 줄이고 조립 공정을 단순화합니다.
모터 회전자 구조의 최적화는 자석 구조 매개변수의 최적화와 회전자 표면 구조 매개변수의 두 부분으로 나뉩니다. 자석 구조 매개변수에는 하부 베이스의 폭(L1), 상부 베이스의 폭(L2), 높이가 포함된다. 하부 베이스(L1)의 폭과 높이는 모터 구조에 따라 미리 결정될 수 있다. 로터의 내경은 모터 샤프트에 의해 제한되며 로터 가공 및 조립 요구 사항을 고려하여 로터 내부 링의 두께는 기본적으로 고정됩니다. 따라서 자석의 높이는 미리 결정되어 있으며 최적화 매개변수로 간주되지 않습니다.
포화를 고려하지 않으면 회전자에 있는 자석의 부피는 모터 회전자의 쇄교 영구 자속에 비례합니다. 모터의 토크 출력 성능을 보장하려면 회전자 구조를 최적화하기 전에 사다리꼴 자석의 하단 베이스 폭을 최대화해야 합니다. 그러나 낮은 베이스 폭이 클수록 로터 코어의 연결 브리지 폭이 작아져 로터의 응력에 영향을 미칩니다. 자석의 하부 베이스 폭을 결정하는 원리는 로터 응력이 요구 사항을 충족하도록 보장하면서 브리지 폭을 최소화하는 것입니다. 하단 베이스 너비가 결정되면 유한 요소법을 사용하여 상단 베이스의 치수를 정의합니다.
모터 회전자 구조의 기계적 강도가 작동 요구 사항을 충족하는지 확인하기 위해 유한 요소 방법을 사용하여 회전자 구조의 3차원 모델을 구축했습니다. 모터 정격속도의 회전관성하중을 적용하여 회전자의 구조적 응력을 검증합니다. 그림 2는 모터 로터의 응력 분포 클라우드 맵을 보여주며, 최대 로터 코어 응력이 0.98MPa임을 나타냅니다. 모터 로터 재료가 항복 강도가 405MPa인 규소강이라는 점을 고려하면 이러한 조건에서 최대 응력은 항복 강도보다 낮으므로 로터 구조가 기계적 요구 사항을 충족한다는 것이 확인됩니다.
고속 소전력 영구자석 모터의 경우 생산 공정을 단순화하기 위해 사다리꼴 자석을 기반으로 한 접선 매립형 회전자 구조가 제안되었습니다. 유한 요소 시뮬레이션 결과에 따르면 자석 매개변수를 결정하려면 출력 토크, 토크 리플, 제조 공정 및 오류를 종합적으로 고려해야 합니다. 로터의 외부 표면을 최적화하면 토크 리플을 더욱 줄일 수 있습니다. 연구에 따르면 새로운 모터 로터 구조는 토크 성능에 미치는 영향을 최소화하면서 로터 처리 및 비용을 크게 단순화하고 이러한 유형의 모터를 최적화하기 위한 귀중한 엔지니어링 설계 경험과 참조를 제공합니다.
