การศึกษาการปรับโครงสร้างโรเตอร์มอเตอร์แม่เหล็กถาวรความเร็วสูงด้วยแม่เหล็กสี่เหลี่ยมคางหมูแบบฝังในแนวสัมผัส

ในบริบทของอำนาจเล็กๆ มอเตอร์แม่เหล็กถาวรความเร็วสูง , เพื่อตอบสนองความต้องการความเค้นของโครงสร้างโรเตอร์และลดความซับซ้อนของกระบวนการผลิต โดยนำเสนอโครงสร้างโรเตอร์แบบฝังในแนวสัมผัสโดยใช้แม่เหล็กรูปสี่เหลี่ยมคางหมู ภายใต้สมมติฐานที่จะต้องตอบสนองความต้องการการออกแบบพื้นฐานของมอเตอร์ พารามิเตอร์ของโครงสร้างโรเตอร์จึงได้รับการปรับให้เหมาะสม การจำลองไฟไนต์เอลิเมนต์ใช้เพื่อวิเคราะห์ผลกระทบของค่าสัมประสิทธิ์ส่วนโค้งของขั้วและโครงสร้างพื้นผิวโรเตอร์ต่อแรงบิดฟันเฟือง แรงบิดเฉลี่ย และการกระเพื่อมของแรงบิด มีการตรวจสอบความเค้นของโครงสร้างด้วย

เพื่อลดความซับซ้อนของกระบวนการผลิตและการประกอบของโรเตอร์ของมอเตอร์ ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ความเร็วสูงมากขึ้น การศึกษานี้เสนอโครงสร้างโรเตอร์ที่ฝังในแนวสัมผัสแบบใหม่โดยใช้แม่เหล็กรูปสี่เหลี่ยมคางหมูสำหรับมอเตอร์แม่เหล็กถาวรกำลังขนาดเล็กโดยใช้ขดลวดที่มีความเข้มข้นของช่องเศษส่วน ด้วยสเตเตอร์ที่ใช้โครงสร้างแกนแบบแบ่งส่วน โครงสร้างพื้นผิวโรเตอร์จึงได้รับการปรับปรุงให้เหมาะสม การวิเคราะห์โดยละเอียดว่าพารามิเตอร์โครงสร้างโรเตอร์เหล่านี้ส่งผลต่อการกระเพื่อมของแรงบิดและแรงบิดเฉลี่ยอย่างไร ให้การอ้างอิงที่มีคุณค่าสำหรับการออกแบบมอเตอร์ดังกล่าว

มอเตอร์ใช้ขดลวดที่มีความเข้มข้นของช่องเศษส่วน และสเตเตอร์ใช้โครงสร้างการประกอบแบบแบ่งส่วน ช่วยอำนวยความสะดวกในกระบวนการขดลวดอัตโนมัติ และลดต้นทุนการผลิตและการประมวลผล โรเตอร์ใช้โครงสร้างที่ฝังอยู่ในแนวสัมผัส โดยมีแม่เหล็กรูปสี่เหลี่ยมคางหมูสอดเข้าไปในช่องโรเตอร์โดยตรง เมื่อเปรียบเทียบกับโครงสร้างโรเตอร์แนวสัมผัสแบบดั้งเดิม การออกแบบใหม่นี้ช่วยลดต้นทุนการประมวลผลแกนโรเตอร์ และทำให้กระบวนการประกอบง่ายขึ้น

การปรับโครงสร้างโรเตอร์ของมอเตอร์ให้เหมาะสมแบ่งออกเป็นสองส่วน: การเพิ่มประสิทธิภาพของพารามิเตอร์โครงสร้างแม่เหล็กและพารามิเตอร์โครงสร้างพื้นผิวโรเตอร์ พารามิเตอร์โครงสร้างแม่เหล็กประกอบด้วยความกว้างของฐานล่าง L1 ความกว้างของฐานด้านบน L2 และความสูง สามารถกำหนดความกว้างของฐานล่าง L1 และความสูงเบื้องต้นได้ตามโครงสร้างของมอเตอร์ เส้นผ่านศูนย์กลางภายในของโรเตอร์ถูกจำกัดโดยเพลามอเตอร์ และเมื่อพิจารณาถึงข้อกำหนดในการประมวลผลและการประกอบโรเตอร์ ความหนาของวงแหวนด้านในของโรเตอร์จึงได้รับการแก้ไขเป็นหลัก ดังนั้นความสูงของแม่เหล็กจึงถูกกำหนดไว้ล่วงหน้าและไม่ถือเป็นพารามิเตอร์การปรับให้เหมาะสม

ปริมาตรของแม่เหล็กในโรเตอร์จะเป็นสัดส่วนกับการเชื่อมต่อฟลักซ์แม่เหล็กถาวรของโรเตอร์ของมอเตอร์โดยไม่คำนึงถึงความอิ่มตัว เพื่อให้มั่นใจถึงความสามารถในการส่งแรงบิดของมอเตอร์ ความกว้างของฐานด้านล่างของแม่เหล็กสี่เหลี่ยมคางหมูจะต้องถูกขยายให้สูงสุดก่อนที่จะปรับโครงสร้างของโรเตอร์ให้เหมาะสม อย่างไรก็ตาม ความกว้างฐานล่างที่ใหญ่ขึ้นส่งผลให้ความกว้างของสะพานเชื่อมต่อในแกนโรเตอร์มีขนาดเล็กลง ซึ่งส่งผลต่อความเค้นของโรเตอร์ หลักการในการกำหนดความกว้างฐานด้านล่างของแม่เหล็กคือการลดความกว้างของสะพานให้เหลือน้อยที่สุด ในขณะเดียวกันก็ให้แน่ใจว่าความเค้นของโรเตอร์เป็นไปตามข้อกำหนด เมื่อกำหนดความกว้างฐานด้านล่างแล้ว จะใช้วิธีการไฟไนต์เอลิเมนต์เพื่อกำหนดขนาดของฐานด้านบน

เพื่อให้แน่ใจว่าความแข็งแรงเชิงกลของโครงสร้างโรเตอร์ของมอเตอร์ตรงตามข้อกำหนดในการปฏิบัติงาน จึงได้มีการสร้างแบบจำลองสามมิติของโครงสร้างโรเตอร์ขึ้นโดยใช้วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ การใช้โหลดความเฉื่อยในการหมุนของความเร็วที่กำหนดของมอเตอร์ จะตรวจสอบความเค้นเชิงโครงสร้างของโรเตอร์ รูปที่ 2 แสดงแผนที่เมฆกระจายความเค้นของโรเตอร์ของมอเตอร์ ซึ่งระบุความเค้นแกนโรเตอร์สูงสุดที่ 0.98 MPa เนื่องจากวัสดุโรเตอร์ของมอเตอร์เป็นเหล็กซิลิกอนที่มีความแข็งแรงครากที่ 405 MPa ความเครียดสูงสุดภายใต้สภาวะเหล่านี้จะต่ำกว่าความแข็งแรงของคราก ซึ่งยืนยันว่าโครงสร้างของโรเตอร์เป็นไปตามข้อกำหนดทางกล

สำหรับมอเตอร์แม่เหล็กถาวรกำลังขนาดเล็กความเร็วสูง มีการเสนอโครงสร้างโรเตอร์แบบฝังในแนวสัมผัสโดยใช้แม่เหล็กรูปสี่เหลี่ยมคางหมูเพื่อลดความซับซ้อนของกระบวนการผลิต ผลการจำลองไฟไนต์เอลิเมนต์บ่งชี้ว่าการกำหนดพารามิเตอร์แม่เหล็กจำเป็นต้องพิจารณาแรงบิดเอาท์พุต การกระเพื่อมของแรงบิด กระบวนการผลิต และข้อผิดพลาดอย่างครอบคลุม การปรับพื้นผิวด้านนอกของโรเตอร์ให้เหมาะสมสามารถลดการกระเพื่อมของแรงบิดได้อีก การศึกษาแสดงให้เห็นว่าโครงสร้างโรเตอร์ของมอเตอร์ใหม่ช่วยลดความยุ่งยากในการประมวลผลของโรเตอร์และต้นทุนโดยมีผลกระทบต่อประสิทธิภาพของแรงบิดน้อยที่สุด ทำให้ได้รับประสบการณ์การออกแบบทางวิศวกรรมที่มีคุณค่าและเป็นข้อมูลอ้างอิงในการเพิ่มประสิทธิภาพมอเตอร์ประเภทนี้