Studie naar optimalisatie van snelle permanente magneetmotorrotors structuur met tangentieel ingebedde trapeziumvormige magneten

In de context van kleine kracht High-speed permanente magneetmotoren , Om te voldoen aan de spanningsvereisten van de rotorstructuur en het productieproces te vereenvoudigen, wordt een tangentieel ingebedde rotorstructuur op basis van trapeziumvormige magneten voorgesteld. Onder het uitgangspunt van het voldoen aan de basisontwerpvereisten van de motor, zijn de rotorstructuurparameters geoptimaliseerd. Simulatie van eindige elementen wordt gebruikt om de effecten van poolboogcoëfficiënt en rotoroppervlakstructuur op het cogging koppel, gemiddeld koppel en koppelripple te analyseren. Structurele stresscontroles worden ook uitgevoerd.

Om het productie- en assemblageproces van de motorrotor verder te vereenvoudigen, waardoor deze geschikter is voor hogesnelheidstoepassingen, stelt deze studie een nieuwe tangentieel ingebedde rotorstructuur voor op basis van trapeziumvormige magneten voor permanente magneetmotoren met kleine stroom met behulp van fractionele slot geconcentreerde wikkelingen. Met de stator met behulp van een gesegmenteerde kernstructuur is de rotoroppervlakstructuur geoptimaliseerd. Gedetailleerde analyse van hoe deze rotorstructuurparameters het koppelripple en het gemiddelde koppel beïnvloeden, biedt waardevolle referentie voor het ontwerp van dergelijke motoren.

De motor neemt fractionele slot geconcentreerde wikkelingen aan, en de stator gebruikt een gesegmenteerde assemblagestructuur, waardoor geautomatiseerde wikkelingsprocessen worden vergemakkelijkt en de productie- en verwerkingskosten wordt verlaagd. De rotor gebruikt een tangentieel ingebedde structuur, met trapeziumvormige magneten die direct in de rotorslots zijn ingebracht. In vergelijking met traditionele tangentiële rotorstructuren vermindert dit nieuwe ontwerp de verwerkingskosten van de rotorkern en vereenvoudigt assemblageprocessen.

De optimalisatie van de motorrotorstructuur is verdeeld in twee delen: optimalisatie van de magneetstructuurparameters en de rotoroppervlakstructuurparameters. De parameters van de magneetstructuur omvatten de breedte van de onderste basis L1, de breedte van de bovenste basis L2 en de hoogte. De breedte van de onderste basis L1 en de hoogte kan voorlopig worden bepaald op basis van de motorstructuur. De binnendiameter van de rotor wordt beperkt door de motoras, en gezien de rotorverwerking en assemblagevereisten, is de dikte van de binnenste ring van de rotor in wezen vast. Aldus wordt de hoogte van de magneten vooraf bepaald en niet als een optimalisatieparameter beschouwd.

Zonder verzadiging te overwegen, is het volume van de magneten in de rotor evenredig met de permanente magnetische fluxbinding van de motorrotor. Om het koppeluitgangsmogelijkheden van de motor te waarborgen, moet de breedte van de onderste basis van de trapeziumvormige magneten worden gemaximaliseerd voordat de rotorstructuur wordt geoptimaliseerd. Een grotere onderste basisbreedte resulteert echter in een kleinere verbindende brugbreedte in de rotormern, die de spanning van de rotor beïnvloedt. Het principe voor het bepalen van de onderste basisbreedte van de magneten is om de brugbreedte te minimaliseren, terwijl de rotorspanning aan de vereisten voldoet. Zodra de onderste basisbreedte is bepaald, worden eindige -elementenmethoden gebruikt om de afmetingen van de bovenste basis te definiëren.

Om te zorgen voor de mechanische sterkte van de motorrotorstructuur voldoet aan de operationele vereisten, wordt een driedimensionaal model van de rotorstructuur vastgesteld met behulp van eindige-elementenmethoden. Door de rotatie -traagheidsbelasting van de nominale snelheid van de motor toe te passen, wordt de structurele spanning van de rotor geverifieerd. Figuur 2 toont de spanningsverdeling wolkenkaart van de motorrotor, wat een maximale rotorkernspanning van 0,98 MPa aangeeft. Gezien het feit dat het motorrotormateriaal siliciumstaal is met een vloeigrenssterkte van 405 MPa, is de maximale spanning onder deze omstandigheden onder de opbrengststerkte, wat bevestigt dat de rotorstructuur aan de mechanische vereisten voldoet.

Voor snelle permanente magneetmotoren met kleine stroom wordt een tangentieel ingebedde rotorstructuur op basis van trapeziumvormige magneten voorgesteld om het productieproces te vereenvoudigen. Simulatieresultaten voor eindelementen geven aan dat het bepalen van de magneetparameters een uitgebreide overweging van uitgangskoppel, koppelripple, productieprocessen en fouten vereist. Het optimaliseren van het buitenoppervlak van de rotor kan het koppelripple verder verminderen. De studie toont aan dat de nieuwe motorrotorstructuur de rotorverwerking en kosten aanzienlijk vereenvoudigt met minimale impact op de koppelprestaties, waardoor waardevolle technische ontwerpervaring en referentie biedt voor het optimaliseren van dit type motor.