Študija o optimizaciji visoke hitrosti trajne strukture motoričnih rotorjev s tangencialno vgrajenimi trapezoidnimi magnetom

V okviru majhne moči Predlagani je visokohitrostni trajni motorni magnetni motorji, , ki izpolnjujejo potrebe po napetosti strukture rotorja in poenostavijo proces proizvodnje, predlagamo tangencialno vgrajeno strukturo rotorja, ki temelji na trapeznih magnetih. V skladu z izpolnjevanjem osnovnih oblikovalskih zahtev motorja so optimizirani parametri strukture rotorja. Za analizo učinkov koeficienta polnega loka in površinske strukture koeficienta polnega loka na navora, povprečnega navora in navornega valovanja je uporabljena simulacija končnih elementov. Izvajajo se tudi strukturni pregledi stresa.

Za nadaljnjo poenostavitev procesa proizvodnje in montaže motorja rotorja, zaradi česar je bolj primeren za hitro uporabo, ta študija predlaga novo tangencialno vgrajeno strukturo rotorja, ki temelji na trapeznih magnetih za majhne moči trajne magnetne motorje z uporabo frakcijskih koncentriranih vetrov. S statorjem, ki uporablja segmentirano strukturo jedra, je optimizirana površinska struktura rotorja. Podrobna analiza, kako ti parametri strukture rotorja vplivajo na valovanje navora in povprečni navor zagotavlja dragoceno referenco za oblikovanje takšnih motorjev.

Motor sprejme koncentrirane navitja z reže, stator pa uporablja segmentirano strukturo montaže, kar olajša avtomatizirane procese navijanja in zmanjšuje stroške proizvodnje in predelave. Rotor uporablja tangencialno vgrajeno strukturo s trapezoidnimi magneti, neposredno vstavljenimi v reže rotorja. V primerjavi s tradicionalnimi tangencialnimi strukturami rotorja ta nova zasnova zmanjšuje stroške obdelave jedra rotorja in poenostavlja procese montaže.

Optimizacija strukture motorja je razdeljena na dva dela: optimizacija parametrov strukture magnetne strukture in parametrov površinske strukture rotorja. Parametri magnetne strukture vključujejo širino spodnje podlage L1, širino zgornje podlage L2 in višino. Širina spodnje osnove L1 in višine je mogoče predhodno določiti na podlagi motorične strukture. Notranji premer rotorja je omejen z gredjo motorja, glede na potrebe po obdelavi rotorja in montaže pa je debelina notranjega obroča rotorja v bistvu pritrjena. Tako je višina magnetov vnaprej določena in ne šteje za optimizacijski parameter.

Brez upoštevanja nasičenosti je prostornina magnetov v rotorju sorazmerna s trajnim magnetnim pretokom motorja rotorja. Za zagotovitev zmogljivosti izhodnega navora motorja je treba pred optimizacijo strukture rotorja povečati širino spodnje podlage trapeznih magnetov. Vendar večja spodnja osnovna širina povzroči manjšo širino mostu v jedru rotorja, kar vpliva na stres rotorja. Načelo za določitev spodnje osnove širine magnetov je, da zmanjšamo širino mostu, hkrati pa zagotavljanje, da stres rotorja izpolnjuje zahteve. Ko je določena spodnja osnovna širina, se za določitev dimenzij zgornje baze uporabljajo metode končnih elementov.

Za zagotovitev mehanske trdnosti strukture motorja ustreza operativnim zahtevam, se z metodami končnih elementov vzpostavi tridimenzionalni model strukture rotorja. Z uporabo rotacijske vztrajnosti obremenitve motorja nazivno hitrost je preverjen konstrukcijski stres rotorja. Slika 2 prikazuje zemljevid oblaka za porazdelitev napetosti motorja rotorja, kar kaže na največjo napetost jedra rotorja 0,98 MPa. Glede na to, da je material motorja silicijevega jekla s trdnostjo donosa 405 MPa, je največji napetost pod temi pogoji pod trdnostjo donosa, kar potrjuje, da struktura rotorja ustreza mehanskim potrebam.

Za stalne motorje z majhno močjo z visoko hitrostjo je predlagana tangencialno vgrajena struktura rotorja, ki temelji na trapeznih magnetih, da se poenostavi proizvodni postopek. Rezultati simulacije končnih elementov kažejo, da je za določitev magnetnih parametrov potrebna celovita upoštevanja izhodnega navora, valovanja navora, proizvodnih procesov in napak. Optimizacija zunanje površine rotorja lahko še zmanjša valovanje navora. Študija kaže, da nova struktura motoričnega rotorja bistveno poenostavi obdelavo rotorja in stroške z minimalnim vplivom na zmogljivost navora, kar zagotavlja dragoceno izkušnjo inženirskega oblikovanja in reference za optimizacijo te vrste motorja.