Rotorkärnans hjälpspår under permanentmagnet

Rotorkärnans hjälpspår under permanentmagnet

Även om motorn visad i figur 1 använder en ytainsatt brödformad permanentmagnet, är den radiella fältmagnetomotivkraften i motorens luftgap fortfarande inte sinusformad. Dessutom medför statorluckaöppningen att luftgapslängden är ojämnt fördelad i omkretsriktningen och därigenom förvärrar den icke-sinusoidala luftgapens magnetiska densitet. Dessa faktorer kan orsaka motorens vridmoment och vridmomentets rippel under lastoperationen. För den ytinsattade permanentmagnemotorn är hjälpspåret format på rotorkärnan under permanentmagneten för att ändra den ekvivalenta luftspaltlängden, varigenom luftgapets magnetiska densitet fördelas och sålunda förväntas det minska vridmomentrippeln.

3.1 rektangulär hjälpplats

Såsom visas i FIG. 2 är två rektangulära spår symmetriska kring mittlinjen formade under varje magnetisk pol hos motorns rotorkärna och kanterna hos de rektangulära spåren är inriktade mot kanterna hos permanentmagneterna. Spårets bredd är inställd på l1 och djupet är h1. Motorns vridmomentprestanda kan ändras med storleken på det rektangulära spåret som visas i figur 3. Det framgår av figuren att motorns vridmoment rippel tenderar att minska när det rektangulära spårdjupet h1 ökas på lämpligt sätt.

Samtidigt när spårdjupet är konstant minskar förstoringen av vridmomentpulsationen först och ökar sedan när spårbredden ökar och medelmomentet minskar givetvis när spårbredden ökar. Det framgår av figuren att vridmomentkretsen är optimalt 6,2% när l1 = 7mm, h1 = 4mm, men det genomsnittliga vridmomentet reduceras till 49,9Nm. Figur 4 visar den icke-belastande luftspaltens radiella magnetflödesvågform av referensprototypen utan hjälpspåret och motorn med ovannämnda optimala hjälplucka. Det framgår att ett lämpligt rektangulärt hjälpspår är fördelaktigt för att minska den luftgap magnetiska densitetens harmoniska komponent. Självklart kommer öppningen av hjälpspåret att orsaka att den motsvarande luftspaltlängden blir större, vilket oundvikligen medför att medelmomentet faller.

När fyra rektangulära hjälpluckor är symmetriska kring mittlinjen såsom visas i FIG. 5 används, fem parametrar av li, h1, x1, 12 och h2 optimeras och analyseras. Det framgår av fig 6 att när spårets storlek är konstant blir vridmomentets rippel större när avståndet x1 mellan de två rektangulära hjälpspåren ökar. Och det kan ses att motorens prestanda påverkas starkt av hjälpspåret nära kanten av magnetpolen. Det optimala resultatet i simuleringen är att när l1 = 7mm, h1 = 4mm, x1 = 0,5mm, l2 = 1mm, h2 = 2mm, är det genomsnittliga motorns vridmoment 49,6Nm och vridmomentet är 5,5%. I motsats till det fall där endast ett symmetriskt enda rektangulärt hjälpspår läggs till, kan den rimliga tillsatsen av det inre hjälpspåret ytterligare dämpa vridmomentkretsen, men samtidigt minskar medelmomentet också. En enkel optimeringsmetod är att optimera inre tanken när yttertanken optimeras.

På basis av de symmetriska fyra spåren öppnas ett par hjälpspår på insidan för att bilda en symmetrisk sex rektangulär extra spårstruktur. Optimera analys av slotposition x2 och storlek 13, h3. För enkelhets skull är l1 = 7 mm, h1 = 4 mm, x1 = 0,5 mm, l2 = 1 mm och h2 = 2 mm på förhand bestämda. Resultaten för slutgiltiga element visar att återupptagningen av det inre spåret inte försvagar vridmomentet. Tvärtom, när avståndet på det inre spåret ökar, minskar även motorns prestanda. Därför har det tredje paret av rektangulära hjälpspår inte stor betydelse.

3,2 halvcirkelformad hjälpplats

För att studera effekten av det halvcirkelformiga hjälpspåret på vridmomentet för den invändiga permanentmagnemotorn öppnas två halvcirkulära hjälpspår i förhållande till mittlinjen på rotorkärnan under magnetstålet, såsom visas i fig. 7 kan positionen och storleken begränsas och optimeras med l1, r1 och resultatet visas i fig. 8. Vridmomentrippeln är minst 4,9%, men det genomsnittliga vridmomentfallet är 49,3 Nm. Man kan se att vridmomentrippeln först minskar och ökar sedan när spårradien blir större.

När det yttre halvcirkelformiga hjälpspåret är optimalt öppnas ett par halvcirkelformade hjälpspår på insidan. Begränsningsoptimering av de interna hjälpspåren med parametrarna x1 och r2. Den ändliga elementberäkningen visar emellertid att öppningen av det inre hjälpspåret inte spelar en roll för att försämra vridmomentet, så det visas inte.