Rotor kerne hjælpespor under permanent magnet
Skønt motoren vist i fig. 1 anvender en overfladeindsat brødformet permanentmagnet, er den radiale feltmagnetomotivkraft i motorens luftgab stadig ikke sinusformet. Endvidere forårsager statoråbningsåbningen luftspaltlængden ujævnt fordelt i omkredsretningen og derved forværrer den ikke-sinusformede luftgapens magnetiske densitet. Disse faktorer kan forårsage motorens tændmoment og drejningsmomentet under belastning. For den overfladeinputede permanente magnetmotor dannes hjælpesporet på rotorkernen under permanentmagneten for at ændre den tilsvarende luftgabelængde, hvorved luftgapets magnetiske densitetsfordeling ændres, og det forventes derfor at reducere drejningsmomentet.
3.1 rektangulær hjælpespalte
Som vist i fig. 2 er to rektangulære riller symmetriske omkring midterlinien dannet under hver magnetpol af rotorkernen i motoren, og kanterne af de rektangulære riller er justeret med kanterne af de permanente magneter. Bredden af rillen er sat til l1 og dybden er h1. Motorkraftens drejningsmoment kan ændres med størrelsen af den rektangulære rille som vist i figur 3. Det kan ses fra figuren, at når den rektangulære rille dybde h1 er passende forøget, har motorens drejningsmoment tendens til at falde.
På samme tid, når spordybden er konstant, falder størrelsen af drejningsmomentpulsen først og derefter forøges, når rillens bredde stiger, og gennemsnitsmomentet falder tydeligvis, når rillens bredde stiger. Det fremgår af figuren, at drejningsmomentet er optimalt 6,2% når l1 = 7mm, h1 = 4mm, men det gennemsnitlige drejningsmoment er reduceret til 49,9Nm. Figur 4 viser den ikke-belastede luftspalte radiale magnetiske fluxbølgeform af referenceprototypen uden hjælpespalten og motoren med den ovennævnte optimale hjælpespalte. Det kan ses, at en egnet rektangulær hjælpespor er fordelagtig til reduktion af den luftgap magnetiske densitet harmoniske komponent. Åbning af hjælpesporet vil selvfølgelig medføre, at den tilsvarende luftspaltelængde bliver større, hvilket uundgåeligt medfører, at det gennemsnitlige drejningsmoment falder.
Når fire rektangulære hjælpeslidser er symmetriske omkring midterlinien som vist i fig. 5 anvendes, fem parametre af l1, h1, x1, l2 og h2 optimeres og analyseres. Det fremgår af figur 6, at når størrelsen af rillen er konstant, bliver motorens drejningsmoment større, da afstanden x1 mellem de to rektangulære hjælpesporer stiger. Og det kan ses, at motorens ydeevne er stærkt påvirket af hjælpesporet nær kanten af magnetstangen. Det optimale resultat i simuleringen er, at når l1 = 7mm, h1 = 4mm, x1 = 0,5mm, l2 = 1mm, h2 = 2mm, er det gennemsnitlige motorvridmoment 49,6Nm, og drejningsmomentet er 5,5%. I modsætning til det tilfælde hvor kun en symmetrisk enkelt rektangulær hjælpespor er tilsat, kan den rimelige tilsætning af den indre hjælpespor yderligere dæmpe drejningsmomentet, men samtidig reduceres det gennemsnitlige drejningsmoment. En simpel optimeringsmetode er at optimere den indre tank, når den ydre tank er optimeret.
På basis af de symmetriske fire riller åbnes et par hjælpespor på indersiden for at danne en symmetrisk seks rektangulær hjælpesporstruktur. Optimer analyse af slotsposition x2 og størrelse 13, h3. Af hensyn til enkelheden er l1 = 7 mm, h1 = 4 mm, x1 = 0,5 mm, l2 = 1 mm og h2 = 2 mm forudfastsatte. Resultatet af de endelige elementberegninger viser, at genåbningen af den indre rille ikke svækker drejningsmomentet. Tværtimod, når afstanden af den indre rille er forøget, falder motorens ydeevne også. Derfor har det tredje par rektangulære hjælpespor ikke meget betydning.
3,2 halvcirkelformet hjælpespalte
For at studere effekten af den halvcirkulære hjælpespor på drejningsmomentet af den overfladeinputede permanente magnetmotor åbnes to halvcirkulære hjælpespor i forhold til midterlinien på rotorkernen under magnetstålet, som vist i figur 7 kan positionen og størrelsen begrænses og optimeres med l1, r1, og resultatet er vist i figur 8. Drejningsmomentet er mindst 4.9%, men det gennemsnitlige momentfald er 49,3 Nm. Det kan ses, at drejningsmomentet først falder og øges da sporetradiusen bliver større.
Når den ydre halvcirkelformede hjælpespor er optimal, åbnes et par halvcirkelformede hjælpespor på indersiden. Begrænsning af optimering af de interne hjælpeslots med parametre x1 og r2. Den endelige elementberegning viser imidlertid, at åbningen af den interne hjælpespor ikke spiller en rolle ved svækkelse af drejningsmomentet, så det vises ikke.
