작은 힘의 맥락에서 고속 영구 자석 모터 , 로터 구조의 응력 요구 사항을 충족시키고 사다리꼴 자석에 기초한 접선 내장 로터 구조 인 생산 공정을 단순화하기위한 고속 영구 자석 모터가 제안된다. 모터의 기본 설계 요구 사항을 충족하기위한 전제에 따라 로터 구조 매개 변수가 최적화됩니다. 유한 요소 시뮬레이션은 코깅 토크, 평균 토크 및 토크 리플에 대한 극 아크 계수 및 로터 표면 구조의 영향을 분석하기 위해 사용됩니다. 구조적 스트레스 점검도 수행됩니다.
모터 로터의 제조 및 조립 공정을 더욱 단순화하여 고속 응용 분야에 더 적합하게 만들기 위해,이 연구는 분수 슬롯 농축 풍력을 사용하여 소형 전력 영구 자석 모터에 대한 사다리꼴 자석을 기반으로 새로운 접선 내장 회전 구조를 제안합니다. 세그먼트 된 코어 구조를 사용하여 고정자를 사용하면 로터 표면 구조가 최적화됩니다. 이러한 로터 구조 매개 변수가 토크 리플과 평균 토크에 미치는 영향에 대한 자세한 분석은 이러한 모터 설계에 대한 귀중한 참조를 제공합니다.
모터는 분수 슬롯 농축 권선을 채택하고 고정자는 세그먼트 조립 구조를 사용하여 자동화 된 와인딩 프로세스를 용이하게하고 생산 및 처리 비용을 줄입니다. 로터는 탄중식으로 내장 된 구조를 사용하며, 사다리꼴 자석은 로터 슬롯에 직접 삽입됩니다. 전통적인 접선 로터 구조와 비교 하여이 새로운 설계는 로터 코어 처리 비용을 줄이고 조립 프로세스를 단순화합니다.
모터 로터 구조의 최적화는 자석 구조 파라미터의 최적화와 로터 표면 구조 파라미터의 두 부분으로 나뉩니다. 자석 구조 파라미터에는 하부베이스 L1의 폭, 상부베이스 L2의 폭 및 높이가 포함됩니다. 하부베이스 L1의 폭과 높이는 모터 구조에 따라 예비 결정될 수 있습니다. 로터의 내 직경은 모터 샤프트에 의해 제한되며 로터 처리 및 어셈블리 요구 사항을 고려할 때 로터의 내부 고리의 두께는 본질적으로 고정됩니다. 따라서, 자석의 높이는 사전 결정되며 최적화 매개 변수로 간주되지 않습니다.
포화를 고려하지 않고, 로터의 자석의 부피는 모터 로터의 영구 자기 플럭스 연결에 비례합니다. 모터의 토크 출력 기능을 보장하려면 회전식 구조를 최적화하기 전에 사다리꼴 자석의 하단의 폭을 최대화해야합니다. 그러나베이스 너비가 커지면 로터 코어에서 연결 브리지 너비가 작아 로터의 응력에 영향을 미칩니다. 자석의 하단 기본 폭을 결정하는 원리는 로터 응력이 요구 사항을 충족하는 동시에 브리지 너비를 최소화하는 것입니다. 더 낮은 염기 폭이 결정되면 유한 요소 방법을 사용하여 상부베이스의 치수를 정의합니다.
모터 로터 구조의 기계적 강도가 작동 요구 사항을 충족하도록하기 위해, 유한 요소 방법을 사용하여 로터 구조의 3 차원 모델이 설정됩니다. 모터의 정격 속도의 회전 관성 부하를 적용하면 로터의 구조적 응력이 검증됩니다. 그림 2는 모터 로터의 응력 분포 클라우드 맵을 보여줍니다. 이는 0.98 MPa의 최대 로터 코어 응력을 나타냅니다. 모터 로터 재료가 405 MPa의 항복 강도를 갖는 실리콘 스틸이라는 점을 감안할 때, 이러한 조건에서 최대 응력은 항복 강도보다 낮아서 로터 구조가 기계적 요구 사항을 충족 함을 확인합니다.
고속 소형 전력 영구 자석 모터의 경우, 생산 공정을 단순화하기 위해 사다리꼴 자석에 기초한 접선 내장 로터 구조가 제안된다. 유한 요소 시뮬레이션 결과 자석 매개 변수를 결정하려면 출력 토크, 토크 리플, 제조 공정 및 오류를 포괄적으로 고려해야합니다. 로터의 외부 표면을 최적화하면 토크 리플을 더욱 줄일 수 있습니다. 이 연구는 새로운 모터 로터 구조가 토크 성능에 최소의 영향을 미치면서 로터 처리 및 비용을 크게 단순화하여 이러한 유형의 모터를 최적화하기위한 귀중한 엔지니어링 설계 경험과 기준을 제공합니다.
