În ultimii ani, aplicarea motoarelor sincrone cu magnet permanent (PM) în vehiculele electrice a crescut rapid. Acest lucru se datorează în principal faptului că PMSM-urile pot atinge viteze mai mari decât motoarele cu inducție AC convenționale. Cu toate acestea, funcționarea cu viteză mare a PMSM-urilor pune mai multe provocări în proiectarea electromagnetică, managementul termic și structura mecanică. Pentru a îmbunătăți eficiența și densitatea de putere a PMSM-urilor, au fost dezvoltate o serie de tehnici. Acestea includ optimizarea pierderii miezului de fier, îmbunătățirea intensității inducției magnetice și a componentelor armonice ale diferitelor poziții din miezul de fier, reducerea consumului de cupru prin adoptarea structurii înfășurării toroidale și minimizarea numărului de spire pe înfășurarea finală.
Cea mai importantă provocare în dezvoltarea PMSM-urilor de mare viteză este reducerea pierderii miezului de fier al rotorului. În acest scop, au fost propuse diverse măsuri precum reglarea lățimii deschiderii fantei statorului, optimizarea potrivirii stâlp-fantă, utilizarea unei fante înclinate și a unei pane cu fantă magnetică [1]. Cu toate acestea, aceste metode nu pot decât să slăbească pierderile de curenți turbionari în rotor, dar nu le pot reduce complet. În plus, necesită sisteme de control complexe și costisitoare.
O altă problemă importantă este îmbunătățirea stabilității PMSM-urilor la viteze mari. În acest scop, utilizarea rulmenților fără contact este o soluție eficientă. Dintre aceștia, rulmenții cu aer și rulmenții cu levitație magnetică sunt cei mai promițători. În comparație cu rulmenții cu bile, acești rulmenți fără contact pot susține rotorul la o masă mult mai mică și pot funcționa la viteze mai mari. Cu toate acestea, costul lor este încă prohibitiv.
Pentru a reduce și mai mult pierderea de fier din rotor a PMSM-urilor, este necesar să se optimizeze parametrii de instalare a magneților permanenți. Acest lucru poate fi realizat prin aplicarea unei noi metode de analiză și optimizare a distribuției curenților turbionari a circuitelor magnetice. Această metodă utilizează o combinație a modelului cu elemente finite și a unui model fizic simplificat. Modelul rezultat este potrivit pentru calcularea câmpului de temperatură al unui HSPMM de tip V cu două straturi într-o varietate de condiții.
Spre deosebire de cercetările anterioare, care se concentrează pe schimbarea structurilor rotorului și statorului sau a modului de răcire pentru a scădea temperatura de funcționare a HSPMM, această metodă nu necesită modificări structurale. De asemenea, se concentrează pe reducerea pierderilor de cupru și fier prin modificarea parametrilor de instalare ai magneților permanenți. Mai mult, rezultatele acestei metode au fost verificate prin compararea modelelor electromagnetice ale HSPMM cu cele ale ETCM. După cum se arată în Fig. 7, precizia de convergență între FEA și MEC este peste 0,95, ceea ce înseamnă că această metodă poate economisi o mulțime de ori în procesul de calcul electromagnetic al HSPMM-urilor. În plus, precizia convergentă a fost verificată și cu rezultatele experimentale ale unui model de testare. Aceste rezultate indică faptul că metoda ETCM și metoda de optimizare a câmpului de temperatură propuse în această lucrare sunt fiabile și eficiente.
Neodim Fier Bor Magnet Producători
