Scanalatura ausiliaria del nucleo del rotore sotto il magnete permanente
Sebbene il motore mostrato in Figura 1 utilizzi un magnete permanente a forma di pane inserito in superficie, la forza magnetomotrice del campo radiale nello spazio d'aria del motore non è ancora sinusoidale. Inoltre, l'apertura della fessura dello statore fa sì che la lunghezza del traferro sia distribuita in modo non uniforme nella direzione circonferenziale, esacerbando così la non-sinusoidalità della densità magnetica del traferro. Questi fattori possono causare la coppia di cogging del motore e l'ondulazione della coppia durante l'operazione di carico. Per il motore a magnete permanente inserito in superficie, la scanalatura ausiliaria è formata sul nucleo del rotore sotto il magnete permanente per cambiare la lunghezza equivalente del traferro, cambiando quindi la distribuzione della densità magnetica del traferro, e quindi si prevede che riduca l'ondulazione della coppia.
3.1 slot ausiliario rettangolare
Come mostrato in FIG. 2, due scanalature rettangolari simmetriche attorno alla linea centrale sono formate sotto ciascun polo magnetico dell'anima del rotore del motore, e i bordi delle scanalature rettangolari sono allineati con i bordi dei magneti permanenti. La larghezza della scanalatura è impostata su l1 e la profondità è h1. La prestazione di coppia del motore può essere cambiata con la dimensione della scanalatura rettangolare come mostrato in Fig. 3. Dalla figura si può notare che quando la profondità della scanalatura rettangolare h1 viene aumentata in modo appropriato, l'ondulazione della coppia del motore tende a diminuire.
Allo stesso tempo, quando la profondità della scanalatura è costante, l'entità della pulsazione della coppia diminuisce prima e poi aumenta all'aumentare della larghezza della scanalatura, e ovviamente la coppia media diminuisce all'aumentare della larghezza della scanalatura. Dalla figura si può notare che l'ondulazione della coppia è ottimale del 6,2% quando l1 = 7 mm, h1 = 4 mm, ma la coppia media è ridotta a 49,9 nm. La Figura 4 mostra la forma d'onda del flusso magnetico radiale del vuoto d'aria senza carico del prototipo di riferimento senza la fessura ausiliaria e il motore con la fessura ausiliaria ottimale menzionata sopra. Si può vedere che un'idonea scanalatura ausiliaria rettangolare è vantaggiosa per ridurre la componente armonica di densità magnetica del traferro. Naturalmente, aprendo la scanalatura ausiliaria si aumenterà la lunghezza equivalente del traferro, che inevitabilmente farà cadere la coppia media.
Quando quattro fessure ausiliarie rettangolari simmetriche attorno alla linea centrale come mostrato in FIG. 5 sono utilizzati, cinque parametri di l1, h1, x1, l2 e h2 sono ottimizzati e analizzati. Dalla Fig. 6 si può vedere che quando la dimensione della scanalatura è costante, l'ondulazione della coppia del motore diventa maggiore quando aumenta la distanza x1 tra le due scanalature ausiliarie rettangolari. E si può vedere che le prestazioni del motore sono fortemente influenzate dalla scanalatura ausiliaria vicino al bordo del polo magnetico. Il risultato ottimale nella simulazione è che quando l1 = 7 mm, h1 = 4 mm, x1 = 0,5 mm, l2 = 1 mm, h2 = 2 mm, la coppia media del motore è 49,6 Nm e l'ondulazione della coppia è del 5,5%. In contrasto con il caso in cui viene aggiunta solo una scanalatura ausiliaria rettangolare singola simmetrica, l'aggiunta ragionevole della scanalatura ausiliaria interna può ulteriormente attenuare l'ondulazione della coppia, ma allo stesso tempo anche la coppia media diminuisce. Un semplice metodo di ottimizzazione consiste nell'ottimizzare il serbatoio interno quando il serbatoio esterno è ottimizzato.
Sulla base delle quattro scanalature simmetriche, una coppia di scanalature ausiliarie sono aperte sul lato interno per formare una struttura di scanalatura ausiliaria a sei rettangolare simmetrica. Ottimizza l'analisi della posizione dello slot x2 e della dimensione l3, h3. Per semplicità, l1 = 7 mm, h1 = 4 mm, x1 = 0,5 mm, l2 = 1 mm e h2 = 2 mm sono fissati in anticipo. I risultati del calcolo degli elementi finiti mostrano che la riapertura della scanalatura interna non indebolisce l'ondulazione della coppia. Al contrario, con l'aumento della distanza della scanalatura interna, anche le prestazioni del motore diminuiscono. Pertanto, la terza coppia di scanalature ausiliarie rettangolari non ha molto significato.
3.2 slot ausiliario semicircolare
Per studiare l'effetto della scanalatura ausiliaria semicircolare sulla coppia del motore a magnete permanente inserito in superficie, due gole ausiliarie semicircolari rispetto alla linea centrale sono aperte sul nucleo del rotore sotto l'acciaio magnetico, come mostrato in Fig. 7, la posizione e La dimensione possono essere vincolate e ottimizzate con l1, r1, e il risultato è mostrato nella Figura 8. L'ondulazione di coppia è un minimo del 4,9%, ma la caduta di coppia media è di 49,3 Nm. Si può vedere che l'ondulazione della coppia diminuisce prima e poi aumenta man mano che il raggio della scanalatura diventa più grande.
Quando la scanalatura ausiliaria semicircolare esterna è ottimale, una coppia di scanalature ausiliarie semicircolari sono aperte sul lato interno. Ottimizzazione del vincolo degli slot ausiliari interni mediante i parametri x1 e r2. Tuttavia, il calcolo degli elementi finiti mostra che l'apertura della scanalatura ausiliaria interna non gioca un ruolo nell'indebolimento dell'ondulazione di coppia, quindi non viene mostrato.
