Дизайн структура роторів у двигунах з постійними магнітами має вирішальне значення. Різні типи роторних структур мають свої відповідні застосування, тому необхідно вивчити та зрозуміти кожну роторну структуру.
#### Міркування щодо конструкції ротора синхронного двигуна з постійними магнітами:
1. **Синусоїдізація форми сигналу ротора**
2. **Збільшити різницю між Ld і Lq**
3. **Послаблення певних гармонік**
4. **Придушення пульсації**
5. **Забезпечте відцентрову силу ротора**
6. **Можливість регулювання слабкої магнітної швидкості**
7. **Відповідність вимогам щодо вартості двигуна**
8. **Відповідати вимогам щодо коефіцієнта потужності двигуна**
9. **Перевірте вихідну потужність двигуна**
#### I. Синусоїдальність магнітної густини повітряного зазору
**Поверхнева магнітна структура типу хліба:**
- **Характеристики:** Підсилює синусоїдальність магнітної щільності повітряного зазору між статором і ротором, що призводить до низької пульсації крутного моменту та хорошої лінійності крутного моменту зі змінами струму. Зазвичай використовується в малих або дуже великих двигунах, низькій швидкості та високих вимогах до керування.
- **Недоліки: ** Високі вихрові струми в магнітах, висока вартість обробки хлібних магнітів, непридатних для слабкого магнітного розширення.
**Вбудована структура нерівного повітряного зазору:**
- **Характеристики:** Покращує синусоїдальність повітряного зазору ротора, зменшує пульсації крутного моменту, уникає використання захисних кожухів магнітів і підходить для двигунів з не надто високими швидкостями, зменшуючи магнітні вихрові струми.
- **Недоліки:** Обмежена слабка магнітна здатність розширення швидкості, певний магнітний витік порівняно з двигунами з поверхневим монтажем, більша індуктивність, ніж двигуни з поверхневим монтажем, і нижчий коефіцієнт потужності. Підвищена генерація гармонік струмом статора.
#### II. Збільшення різниці між Ld і Lq для посилення обертального моменту двигуна
Загалом застосовується до застосувань, які вимагають високого слабкого магнітного розширення швидкості та двигунів із відносно високою щільністю крутного моменту.
**Тип I:**
- **Характеристики:** Підходить для синхронних двигунів з постійними магнітами із зовнішнім діаметром перфорованих листів у межах 150 мм, що вимагає певного розширення швидкості слабкого магніту. Він економить на магнітному матеріалі, забезпечує слабке магнітне регулювання швидкості та може досягати швидкості до 8000 об/хв.
- **Недоліки:** Погана здатність регулювання швидкості розширення, загальна складова крутного моменту, непридатна для ситуацій з високою швидкістю, і слабкий опір відцентровій силі.
**V-тип:**
- **Характеристики:** Проста конструкція, хороша слабка магнітна здатність регулювання швидкості, кілька конструктивних параметрів ротора та здатність вміщувати до 12000 об/хв.
- **Недоліки:** Для придушення явища падіння потужності використовуються більш товсті магніти, що призводить до більшого використання магніту. Форма хвилі щільності магнітного зазору після слабкого магнітного високошвидкісного повітряного зазору та форма хвилі зворотної електромагнітної напруги погані, що знижує ефективність керування високою швидкістю.
**Двосегментний дуговий коефіцієнт:**
- **Характеристики:** Краще регулює форму хвилі магнітної щільності ротора. Товщина кожного шару магніту зазвичай не перевищує 4 мм, мінімально пошкоджуючи індуктивність осі q, забезпечуючи більший крутний момент. Багатошарові роторні магніти мають як магнітний потік, так і реактивні характеристики, що дозволяє ефективно використовувати їх у конструкції двигуна. Підходить для високошвидкісних, високопотужних, низькошвидкісних застосувань із високим крутним моментом, не підходить для перфорованих листів із зовнішнім діаметром до 160 мм.
- **Недоліки:** Складне вставлення магніту, складна структура ротора, підвищена варіативність конструкції та збільшення змінних ротора.
**Подвійний тип I:**
- **Характеристики:** Економія магнітного матеріалу, великий крутний момент двигуна, висока ефективність на високій швидкості, низька вартість двигуна. Значні економічні переваги в схемах з високою електричною щільністю статора, придатних для роботи на високій швидкості.
- **Недоліки:** Помітне явище падіння потужності, нижчий коефіцієнт потужності.
#### III. Допоміжний дизайн для придушення пульсації та ослаблення гармоній
1. **Допоміжні слоти на поверхні повітряного зазору ротора:**
- **Характеристики:** Більшість допоміжних слотів знаходяться поблизу магнітної ізоляції, що створює ефект нерівномірного повітряного зазору для ротора та запобігає надмірній магнітній щільності в магнітній ізоляції через магнітний опір. Він має переваги для придушення пульсації та придушення гармонік і може певною мірою допомогти охолодити поверхню ротора.
- **Недоліки:** Не підходить для ситуацій з високою швидкістю.
2. **Прорізи на роторі біля повітряного зазору:**
- **Характеристики:** пригнічує гармоніки статора, зменшує втрати заліза на поверхні ротора та допомагає придушити пульсацію крутного моменту двигуна. Маленькі прорізи збільшують вимоги до форми.
#### IV. Забезпечення відцентрової сили ротора за допомогою магнітного ізоляційного мосту та дизайну ребра підсилення
1. **Пружинний тип:**
- **Характеристики:** Збільшує кути двох головних фасок, що сприймають відцентрову силу, через вигнуту структуру. Пружинна структура має хорошу можливість просторового регулювання.
2. **Допоміжний отвір для зміни типу напруги магнітного ізоляційного моста:**
- **Характеристики:** Покращує здатність магнітного ізоляційного моста протистояти відцентровій силі та покращує здатність до просторового розширення.
3. **Гармонійний тип оптимізації:**
- **Характеристики:** Збалансовує структурну міцність і можливість оптимізації форми хвилі магнітної щільності повітряного зазору.
