Rotorkjernehjelpspor under permanentmagnet
Selv om motoren vist i figur 1 anvender en overflateinnsatsbrødformet permanentmagnet, er den radiale feltmagnetomotivkraft i motorens luftspalte fortsatt ikke sinusformet. Dessuten fører statoråpningsåpningen til at luftspaltlengden blir ujevnt fordelt i omkretsretningen og derved forverrer den ikke-sinusformede luftgapens magnetiske tetthet. Disse faktorene kan forårsake motorens tannhjulsmoment og dreiemomentrippelen under lastoperasjonen. For den overflateinnsatte permanentmagnetmotoren dannes hjelpesporet på rotorkjernen under permanentmagneten for å endre ekvivalent luftspaltlengde, hvorved luftgapets magnetiske tetthetsfordeling forandres, og det forventes derfor å redusere dreiemomentrippelen.
3.1 rektangulært tilleggspor
Som vist i fig. 2 er to rektangulære riller symmetriske om midtlinjen formet under hver magnetisk pol på rotorkjernen av motoren, og kantene på de rektangulære sporene er justert med kantene til de permanente magneter. Bredden på sporet er satt til l1 og dybden er h1. Motormomentets ytelse kan endres med størrelsen på den rektangulære sporet som vist på figur 3. Det kan ses fra figuren at motorenes dreiemoment ripple har en tendens til å redusere når den rektangulære sporet dybde h1 økes på riktig måte.
Samtidig når sporet dybden er konstant, reduseres størrelsen på dreiemomentpulsering først og øker deretter ettersom sporet bredder øker, og gjennomsnittlig dreiemoment synker tydeligvis ettersom sporet bredder øker. Det kan ses fra figuren at dreiemomentrippelen er optimalt 6,2% når l1 = 7mm, h1 = 4mm, men gjennomsnittlig dreiemoment er redusert til 49,9Nm. Figur 4 viser den ikke-belastede luftspalte radialmagnetisk flussbølgeform av referanseprototypen uten hjelpesporet og motoren med den ovennevnte optimale hjelpespalte. Det kan ses at en egnet rektangulær hjelpespor er fordelaktig for å redusere den luftspaltmagnetiske densitetens harmoniske komponent. Selvfølgelig vil åpning av hjelpesporet føre til at den tilsvarende luftspalte lengde blir større, noe som uunngåelig fører til at gjennomsnittlig dreiemoment faller.
Når fire rektangulære hjelpespor er symmetriske om senterlinjen som vist på fig. 5 er brukt, er fem parametere av l1, h1, x1, l2 og h2 optimalisert og analysert. Det kan ses fra figur 6 at når sporens størrelse er konstant, blir dreiemomentets rippel større da avstanden x1 mellom de to rektangulære hjelpesporene øker. Og det kan sees at ytelsen til motoren er sterkt påvirket av hjelpesporet nær kanten av magnetpolen. Det optimale resultatet i simuleringen er at når l1 = 7mm, h1 = 4mm, x1 = 0,5mm, l2 = 1mm, h2 = 2mm, er det gjennomsnittlige motormoment 49,6Nm og dreiemomentrippelen er 5,5%. I motsetning til tilfellet der bare en symmetrisk enkelt rektangulær hjelpespor er tilsatt, kan det rimelige tillegg av den indre hjelpesporet ytterligere dempe dreiemomentrippelen, men samtidig reduseres også det gjennomsnittlige dreiemoment. En enkel optimaliseringsmetode er å optimalisere den indre tanken når den ytre tanken er optimalisert.
På grunnlag av de symmetriske fire sporene åpnes et par hjelpespor på innsiden for å danne en symmetrisk seks rektangulær hjelpesporstruktur. Optimaliser analysen av sporposisjon x2 og størrelse 13, h3. For enkelhets skyld er l1 = 7 mm, h1 = 4 mm, x1 = 0,5 mm, l2 = 1 mm og h2 = 2 mm forhåndsbestemt. Resultatene for endelige elementberegning viser at gjenåpningen av den indre sporet ikke svekker dreiemomentet. Tvert imot, da avstanden til den indre sporet økes, reduseres ytelsen til motoren også. Derfor har det tredje paret av rektangulære hjelpespor ikke stor betydning.
3,2 halvcirkelformet hjelpespor
For å studere effekten av den halvcirkulære hjelpesporet på dreiemomentet til den overflatemastede permanente magnetmotor, åpnes to halvcirkulære hjelpespor i forhold til midtlinjen på rotorkjernen under magnetstålet, som vist i figur 7 kan stillingen og størrelsen begrenses og optimaliseres med l1, r1, og resultatet er vist i figur 8. Dreiemomentrippelen er minimum 4,9%, men gjennomsnittlig dreiemomentfall er 49,3 Nm. Det kan sees at dreiemomentrippelen først reduseres og øker da sporetradiusen blir større.
Når den ytre halvcirkelformede hjelpesporet er optimal, åpnes et par halvcirkelformede hjelpespor på innsiden. Begrensning av optimalisering av de interne hjelpesporene ved parametere x1 og r2. Den endelige elementberegningen viser imidlertid at åpningen av den interne hjelpesporet ikke spiller en rolle ved svekkelse av dreiemomentrippelen, slik at den ikke vises.
