Projekt Konstrukcja wirników w silnikach z magnesami trwałymi ma kluczowe znaczenie. Różne typy konstrukcji wirnika mają swoje własne, odpowiednie zastosowania, dlatego konieczne jest zbadanie i zrozumienie każdej konstrukcji wirnika.
#### Rozważania dotyczące projektowania konstrukcji wirnika silnika synchronicznego z magnesami trwałymi:
1. **Sinusoidalizacja kształtu fali wirnika**
2. **Zwiększ różnicę między Ld i Lq**
3. **Osłabienie niektórych harmonicznych**
4. **Tłumienie pulsacji**
5. **Zapewnij siłę odśrodkową wirnika**
6. ** Poznaj słabą zdolność regulacji prędkości magnetycznej **
7. **Spełnij wymagania projektowe dotyczące kosztów silnika**
8. **Spełnij wymagania dotyczące współczynnika mocy silnika**
9. **Zapewnij moc wyjściową silnika**
#### I. Sinusoidalność gęstości magnetycznej szczeliny powietrznej
**Konstrukcja magnesu typu chlebowego do montażu powierzchniowego:**
- **Charakterystyka:** Zwiększa sinusoidalność gęstości magnetycznej szczeliny powietrznej pomiędzy stojanem a wirnikiem, co skutkuje niską pulsacją momentu obrotowego i dobrą liniowością momentu obrotowego przy zmianach prądu. Zwykle stosowane w małych lub bardzo dużych silnikach, w środowiskach o niskiej prędkości i wysokich wymaganiach dotyczących sterowania.
- **Wady:** Wysokie prądy wirowe w magnesach, wysokie koszty przetwarzania magnesów typu chlebowego, nieodpowiednie do słabej ekspansji prędkości magnetycznej.
**Wbudowana nierówna struktura szczeliny powietrznej:**
- **Charakterystyka:** Poprawia sinusoidalność szczeliny powietrznej wirnika, zmniejsza pulsację momentu obrotowego, pozwala uniknąć stosowania osłon ochronnych magnesów i nadaje się do silników o niezbyt dużych prędkościach obrotowych, redukując prądy wirowe magnesów.
- **Wady:** Ograniczona zdolność do zwiększania prędkości przy słabym magnesie, pewien wyciek magnetyczny w porównaniu z silnikami do montażu powierzchniowego, większa indukcyjność niż silniki do montażu powierzchniowego i niższy współczynnik mocy. Zwiększone generowanie harmonicznych przez prąd stojana.
#### II. Zwiększanie różnicy między Ld i Lq w celu zwiększenia momentu reluktancyjnego silnika
Ogólne zastosowanie do zastosowań wymagających dużego, słabego wzrostu prędkości magnetycznej i silników o stosunkowo dużej gęstości momentu obrotowego.
**Typ I:**
- **Charakterystyka:** Nadaje się do silników synchronicznych z magnesami trwałymi o zewnętrznej średnicy blach dziurkowanych do 150 mm, wymagających pewnego słabego rozszerzania prędkości magnetycznej. Oszczędza materiał magnesu, pozwala na słabą regulację prędkości magnetycznej i może osiągać prędkości do 8000 obr/min.
- **Wady:** Słaba zdolność rozszerzania regulacji prędkości, ogólna składowa momentu reluktancyjnego, nieodpowiednia do zastosowań z dużymi prędkościami i słaba odporność na siłę odśrodkową.
**Typ V:**
- **Charakterystyka:** Prosta konstrukcja, dobra zdolność regulacji prędkości przy słabym magnesie, kilka parametrów konstrukcyjnych wirnika i możliwość pracy z prędkością do 12000 obr./min.
- **Wady:** Aby stłumić zjawisko spadku mocy, stosuje się grubsze magnesy, co prowadzi do większego ich zużycia. Po słabym magnetycznym przebiegu fali gęstości magnetycznej o dużej prędkości i przebiegu wstecznego pola elektromagnetycznego są słabe, co zmniejsza wydajność sterowania przy dużych prędkościach.
**Współczynnik łuku dwusegmentowego:**
- **Charakterystyka:** Lepiej dostosowuje kształt fali gęstości magnetycznej wirnika. Grubość każdej warstwy magnesu zwykle mieści się w granicach 4 mm, co minimalnie niszczy indukcyjność osi q, zapewniając większy moment reluktancyjny. Warstwowe magnesy wirnika charakteryzują się zarówno strumieniem magnetycznym, jak i reluktancją, co pozwala na ich efektywne wykorzystanie w projektowaniu silników. Nadaje się do zastosowań wymagających dużych prędkości, dużej mocy i małych prędkości oraz wysokiego momentu obrotowego, nie nadaje się do blach dziurkowanych o średnicy zewnętrznej do 160 mm.
- **Wady:** Skomplikowane wprowadzanie magnesu, złożona konstrukcja wirnika, zwiększona zmienność konstrukcji i zwiększone zmienne właściwości wirnika.
**Podwójny typ I:**
- **Charakterystyka:** Oszczędność materiału magnesu, duży moment reluktancyjny silnika, wysoka wydajność przy dużych prędkościach, niski koszt silnika. Znaczące korzyści kosztowe w schematach o dużej gęstości elektrycznej stojana, odpowiednich do pracy z dużymi prędkościami.
- **Wady:** Zauważalne zjawisko spadku mocy, niższy współczynnik mocy.
#### III. Konstrukcja pomocnicza do tłumienia pulsacji i osłabienia harmonicznych
1. **Dodatkowe szczeliny na powierzchni szczeliny powietrznej wirnika:**
- **Charakterystyka:** Większość szczelin pomocniczych znajduje się w pobliżu mostka izolacji magnetycznej, tworząc efekt nierównej szczeliny powietrznej w wirniku i zapobiegając nadmiernej gęstości magnetycznej w mostku izolacji magnetycznej z powodu oporu magnetycznego. Ma zalety w zakresie tłumienia pulsacji i tłumienia harmonicznych i może w pewnym stopniu pomóc w schłodzeniu powierzchni wirnika.
- **Wady:** Nie nadaje się do jazdy z dużą prędkością.
2. **Szczeliny na wirniku w pobliżu szczeliny powietrznej:**
- **Charakterystyka:** Tłumi harmoniczne stojana, zmniejsza utratę żelaza na powierzchni wirnika i pomaga tłumić pulsację momentu obrotowego silnika. Małe szczeliny zwiększają wymagania dotyczące formy.
#### IV. Zapewnienie siły odśrodkowej wirnika za pomocą mostka izolacji magnetycznej i konstrukcji żebra wzmacniającego
1. **Typ sprężynowy:**
- **Charakterystyka:** Zwiększa kąty dwóch głównych fazowań przenoszących siłę odśrodkową poprzez zakrzywioną konstrukcję. Struktura sprężyny ma dobre możliwości regulacji przestrzennej.
2. **Otwór pomocniczy do zmiany naprężenia mostka izolacji magnetycznej:**
- **Charakterystyka:** Poprawia zdolność mostka izolacji magnetycznej do wytrzymywania siły odśrodkowej i zwiększa zdolność do ekspansji przestrzennej.
3. **Typ optymalizacji harmonicznych:**
- **Charakterystyka:** Równoważy wytrzymałość strukturalną i zdolność optymalizacji kształtu fali gęstości magnetycznej w szczelinie powietrznej.
