Studie om optimalisering av høyhastighets permanent magnetmotorrotorstruktur med tangentielt innebygde trapesformet magneter

I sammenheng med liten kraft Høyhastighets permanente magnetmotorer , For å oppfylle stresskravene til rotorstrukturen og forenkle produksjonsprosessen, foreslås en tangentielt innebygd rotorstruktur basert på trapesformet magneter. Under forutsetningen for å oppfylle de grunnleggende designkravene til motoren, er rotorstrukturparametrene optimalisert. Endelig simulering av element brukes for å analysere effekten av polbue -koeffisient og rotoroverflatestruktur på koggemoment, gjennomsnittlig dreiemoment og dreiemomentkrupp. Strukturelle stresskontroller gjennomføres også.

For ytterligere å forenkle produksjons- og monteringsprosessen for motorrotoren, noe som gjør den mer egnet for høyhastighetsapplikasjoner, foreslår denne studien en ny tangentielt innebygd rotorstruktur basert på trapesformet magneter for små effekt permanente magnetmotorer ved bruk av brøk-sple-splot konsentrerte viklinger. Med statoren som bruker en segmentert kjernestruktur, er rotoroverflatestrukturen optimalisert. Detaljert analyse av hvordan disse rotorstrukturparametrene påvirker dreiemomentet og gjennomsnittlig dreiemoment gir verdifull referanse for utforming av slike motorer.

Motoren vedtar konsentrerte viklinger fra brøkdeler, og statoren bruker en segmentert monteringsstruktur, og letter automatiserte viklingsprosesser og reduserer produksjons- og prosesseringskostnadene. Rotoren bruker en tangentielt innebygd struktur, med trapesformet magneter som er direkte satt inn i rotorsporene. Sammenlignet med tradisjonelle tangensielle rotorkonstruksjoner, reduserer denne nye designen rotorkjernebehandlingskostnader og forenkler monteringsprosesser.

Optimaliseringen av motorrotorstrukturen er delt inn i to deler: optimalisering av magnetstrukturparametrene og rotoroverflatestrukturparametrene. Magnetstrukturparametrene inkluderer bredden på den nedre basen L1, bredden på den øvre basen L2 og høyden. Bredden på den nedre basen L1 og høyden kan bestemmes foreløpig basert på motorstrukturen. Rotorens indre diameter er begrenset av motorakselen, og med tanke på rotorbehandlings- og monteringskravene er tykkelsen på rotorens indre ring i hovedsak fikset. Dermed er høyden på magneten forhåndsbestemt og ikke betraktet som en optimaliseringsparameter.

Uten å vurdere metning, er volumet av magneter i rotoren proporsjonalt med den permanente magnetiske fluksbindingen til motorrotoren. For å sikre motorens dreiemomentutgangsevne, må bredden på den nedre basen på trapesformet magneter maksimeres før du optimaliserer rotorstrukturen. Imidlertid resulterer en større lavere basebredde i en mindre forbindelsesbrobredde i rotorkjernen, noe som påvirker rotorens stress. Prinsippet for å bestemme den nedre basebredden på magneten er å minimere brobredden og samtidig sikre at rotorspenningen oppfyller kravene. Når den nedre basebredden er bestemt, brukes endelige elementmetoder for å definere dimensjonene til den øvre base.

For å sikre den mekaniske styrken til motorrotorstrukturen oppfyller driftskrav, etableres en tredimensjonal modell av rotorstrukturen ved bruk av endelige elementmetoder. Påføring av rotasjons treghetsbelastningen til motorens nominelle hastighet, blir den strukturelle belastningen til rotoren bekreftet. Figur 2 viser stressfordelingsskytekartet over motorrotoren, noe som indikerer en maksimal rotor -kjernestress på 0,98 MPa. Gitt at motorrotormaterialet er silisiumstål med en flytestyrke på 405 MPa, er den maksimale belastningen under disse forholdene under flytestyrken, og bekrefter at rotorstrukturen oppfyller mekaniske krav.

For høyhastighets små kraft permanente magnetmotorer foreslås en tangentielt innebygd rotorstruktur basert på trapesformet magneter for å forenkle produksjonsprosessen. Simuleringsresultater for endelige elementer indikerer at bestemmelse av magnetparametrene krever omfattende vurdering av utgangsmoment, dreiemomentkrupp, produksjonsprosesser og feil. Optimalisering av rotorens ytre overflate kan redusere dreiemomentets krusning ytterligere. Studien viser at den nye motorrotorkonstruksjonen forenkler rotorbehandling og kostnader betydelig med minimal innvirkning på dreiemomentytelsen, og gir verdifull ingeniørdesignopplevelse og referanse for å optimalisere denne typen motor.