Pomožni utor sredice rotorja pod permanentnim magnetom
Čeprav motor, prikazan na sliki 1, uporablja površinsko vstavljen krušni permanentni magnet, radialno polje magnetomotorne sile v zračni reži motorja še vedno ni sinusno. Razen tega odprtina statorske reže povzroči, da je dolžina zračne reže neenakomerno porazdeljena v obodni smeri, s čimer se poslabša ne-sinusoidnost magnetne gostote zračne reže. Ti dejavniki lahko povzročijo navor motorja in nihanje vrtilnega momenta med obremenitvijo. Pri motorju s trajnim magnetom, ki je vstavljen na površino, se na jedru rotorja pod trajnim magnetom oblikuje pomožni utor, ki spremeni ekvivalentno dolžino zračne reže, s čimer se spremeni porazdelitev magnetne gostote v zračni reži in se tako pričakuje zmanjšanje nihanja navora.
3.1 pravokotna pomožna reža
Kot je prikazano na sl. 2 sta pod vsakim magnetnim polom rotorskega jedra motorja izoblikovana dva pravokotna utora, simetrična okoli središčnice, robovi pravokotnih utorov pa so poravnani z robovi trajnih magnetov. Širina utora je nastavljena na l1, globina pa na h1. Zmogljivost motorja se lahko spremeni z velikostjo pravokotnega utora, kot je prikazano na sliki 3. Iz slike je razvidno, da se pravokotna globina utora h1 ustrezno poveča, da se nihanje vrtilnega momenta motorja zmanjša.
Ob istem času, ko je globina utora konstantna, se velikost pulziranja navora najprej zmanjša, nato pa se poveča, ko se širina utora poveča, in povprečni navor se očitno zmanjša, ko se širina utora poveča. Iz slike je razvidno, da je nihanje navora optimalno 6,2% pri l1 = 7mm, h1 = 4mm, vendar se povprečni navor zmanjša na 49,9 Nm. Slika 4 prikazuje valovno obliko radialnega magnetnega pretoka brez zračnega reža referenčnega prototipa brez pomožne reže in motorja z zgoraj omenjeno optimalno pomožno režo. Vidimo lahko, da je primerna pravokotna pomožna utora ugodna za zmanjšanje harmonske komponente magnetne gostote v zračni reži. Odpiranje pomožnega žleba bo seveda povzročilo, da bo ustrezna dolžina zračne reže postala večja, kar neizogibno povzroči padec povprečnega navora.
Ko so štiri pravokotne pomožne reže simetrične glede na središčnico, kot je prikazano na sl. 5, se optimizira in analizira pet parametrov l1, h1, x1, l2 in h2. Iz slike 6 je razvidno, da ko je velikost utora konstantna, nihanje vrtilnega momenta motorja postane večje, ko se razdalja x1 med dvema pravokotnima pomožnima utori poveča. In vidimo, da na delovanje motorja močno vpliva pomožni utor blizu roba magnetnega pola. Optimalni rezultat pri simulaciji je, da ko je l1 = 7mm, h1 = 4mm, x1 = 0.5mm, l2 = 1mm, h2 = 2mm, je povprečni navor motorja 49.6Nm, valovanje navora pa 5.5%. V nasprotju s primerom, kjer je dodan le simetrični enojni pravokotni pomožni žleb, lahko razumno dodajanje notranjega pomožnega žleba dodatno zmanjša valovanje navora, hkrati pa se zmanjša tudi povprečni navor. Enostavna optimizacijska metoda je optimizacija notranjega rezervoarja, ko je zunanji rezervoar optimiziran.
Na osnovi simetričnih štirih utorov se na notranji strani odpre par pomožnih utorov, da tvorijo simetrično šest pravokotno pomožno žlebno strukturo. Optimizirajte analizo položaja reže x2 in velikosti l3, h3. Zaradi enostavnosti sta vnaprej določena l1 = 7 mm, h1 = 4 mm, x1 = 0,5 mm, l2 = 1 mm in h2 = 2 mm. Rezultati izračuna končnih elementov kažejo, da ponovno odprtje notranjega utora ne oslabi nihanja navora. Nasprotno, s povečanjem razdalje notranjega utora se zmanjša tudi zmogljivost motorja. Torej tretji par pravokotnih pomožnih utorov nima velikega pomena.
3.2 polkrožna pomožna reža
Za preučevanje učinka polkrožnega pomožnega utora na vrtilni moment vgrajenega motorja s trajnim magnetom, se na jedru rotorja pod magnetnim jeklom odprejo dve polkrožni pomožni utori glede na središčnico, kot je prikazano Na sliki 7 je položaj in velikost lahko omejena in optimizirana z l1, r1, rezultat pa je prikazan na sliki 8. Nihanje vrtilnega momenta je najmanj 4,9%, povprečni navor pa 49,3 Nm. Vidimo, da se nihanje vrtilnega momenta najprej zmanjša in se nato poveča, ko se radij žleba poveča.
Ko je zunanji polkrožni pomožni utor optimalen, se na notranji strani odpre par polkrožnih pomožnih utorov. Optimizacija omejitev notranjih pomožnih rež po parametrih x1 in r2. Vendar izračun končnih elementov kaže, da odprtina notranjega pomožnega žleba ne vpliva na slabitev nihanja navora, zato ni prikazana.
