Studim mbi optimizimin e strukturës së rotorëve të motorëve me magnet të përhershëm me shpejtësi të lartë me magnet trapezoidal të ngulitur në mënyrë tangjenciale

Në kuadrin e fuqisë së vogël Motorët me magnet të përhershëm me shpejtësi të lartë , për të përmbushur kërkesat e stresit të strukturës së rotorit dhe për të thjeshtuar procesin e prodhimit, propozohet një strukturë e rotorit e ngulitur në mënyrë tangjenciale e bazuar në magnet trapezoidale. Nën premisën e përmbushjes së kërkesave bazë të projektimit të motorit, parametrat e strukturës së rotorit janë optimizuar. Simulimi i elementeve të fundme përdoret për të analizuar efektet e koeficientit të harkut të poleve dhe strukturës së sipërfaqes së rotorit në çift rrotullues, çift rrotullues mesatar dhe valëzimin e rrotullimit. Gjithashtu kryhen kontrolle të stresit strukturor.

Për të thjeshtuar më tej procesin e prodhimit dhe montimit të rotorit të motorit, duke e bërë atë më të përshtatshëm për aplikime me shpejtësi të lartë, ky studim propozon një strukturë të re të rotorit të ngulitur në mënyrë tangjenciale të bazuar në magnet trapezoidale për motorët me magnet të përhershëm me fuqi të vogël duke përdorur mbështjellje të përqendruara me slot fraksionale. Me statorin që përdor një strukturë bërthamore të segmentuar, struktura e sipërfaqes së rotorit optimizohet. Analiza e detajuar se si këto parametra të strukturës së rotorit ndikojnë në valëzimin e çift rrotullues dhe çift rrotullues mesatar ofron një referencë të vlefshme për projektimin e motorëve të tillë.

Motori miraton mbështjellje të përqendruara me slot fraksionale dhe statori përdor një strukturë montimi të segmentuar, duke lehtësuar proceset e automatizuara të mbështjelljes dhe duke reduktuar kostot e prodhimit dhe të përpunimit. Rotori përdor një strukturë të ngulitur në mënyrë tangjenciale, me magnet trapezoidë të futur drejtpërdrejt në foletë e rotorit. Krahasuar me strukturat tradicionale të rotorit tangjencial, ky dizajn i ri redukton kostot e përpunimit të bërthamës së rotorit dhe thjeshton proceset e montimit.

Optimizimi i strukturës së rotorit të motorit ndahet në dy pjesë: optimizimi i parametrave të strukturës së magnetit dhe parametrat e strukturës së sipërfaqes së rotorit. Parametrat e strukturës së magnetit përfshijnë gjerësinë e bazës së poshtme L1, gjerësinë e bazës së sipërme L2 dhe lartësinë. Gjerësia e bazës së poshtme L1 dhe lartësia mund të përcaktohen paraprakisht në bazë të strukturës së motorit. Diametri i brendshëm i rotorit është i kufizuar nga boshti i motorit, dhe duke marrë parasysh kërkesat e përpunimit dhe montimit të rotorit, trashësia e unazës së brendshme të rotorit është në thelb e fiksuar. Kështu, lartësia e magneteve është e paracaktuar dhe nuk konsiderohet një parametër optimizimi.

Pa marrë parasysh ngopjen, vëllimi i magneteve në rotor është proporcional me lidhjen e përhershme të fluksit magnetik të rotorit të motorit. Për të siguruar aftësinë e prodhimit të çift rrotullues të motorit, gjerësia e bazës së poshtme të magneteve trapezoidale duhet të maksimizohet përpara se të optimizoni strukturën e rotorit. Megjithatë, një gjerësi më e madhe e bazës më e ulët rezulton në një gjerësi më të vogël të urës lidhëse në bërthamën e rotorit, duke ndikuar në stresin e rotorit. Parimi për përcaktimin e gjerësisë së bazës së poshtme të magneteve është të minimizohet gjerësia e urës duke siguruar që stresi i rotorit të plotësojë kërkesat. Pasi të përcaktohet gjerësia e bazës së poshtme, përdoren metodat e elementeve të fundme për të përcaktuar dimensionet e bazës së sipërme.

Për të siguruar që forca mekanike e strukturës së rotorit të motorit plotëson kërkesat operative, është krijuar një model tredimensional i strukturës së rotorit duke përdorur metodat e elementeve të fundme. Duke aplikuar ngarkesën e inercisë rrotulluese të shpejtësisë nominale të motorit, verifikohet stresi strukturor i rotorit. Figura 2 tregon hartën e reve të shpërndarjes së stresit të rotorit të motorit, duke treguar një stres maksimal të bërthamës së rotorit prej 0,98 MPa. Duke qenë se materiali i rotorit të motorit është çeliku i silikonit me një forcë rrjedhëse prej 405 MPa, stresi maksimal në këto kushte është nën forcën e rrjedhjes, duke konfirmuar që struktura e rotorit plotëson kërkesat mekanike.

Për motorët me magnet të përhershëm me fuqi të vogël me shpejtësi të lartë, propozohet një strukturë e rotorit e ngulitur në mënyrë tangjenciale e bazuar në magnet trapezoidë për të thjeshtuar procesin e prodhimit. Rezultatet e simulimit të elementeve të fundme tregojnë se përcaktimi i parametrave të magnetit kërkon shqyrtim gjithëpërfshirës të çift rrotullues në dalje, valëzimin e çift rrotullues, proceset e prodhimit dhe gabimet. Optimizimi i sipërfaqes së jashtme të rotorit mund të zvogëlojë më tej valëzimin e çift rrotullues. Studimi tregon se struktura e re e rotorit të motorit thjeshton ndjeshëm përpunimin dhe kostot e rotorit me ndikim minimal në performancën e çift rrotullues, duke ofruar përvojë të vlefshme të projektimit inxhinierik dhe referencë për optimizimin e këtij lloji të motorit.