Analiza nasycenia strefy przyszczelinowej w silniku synchronicznym z magnesami ułożonymi w kształcie litery „V”

W artykule przedstawiono opracowany w środowisku Maxwell model polowy silnika synchronicznego z magnesami w kształcie litery „V”. Wykonano obliczenia symulacyjne dla wariantów tej struktury silnika zmieniając wymiary wycięcia ograniczającego strumień rozproszenia magnesów (bariery magnetycznej) wpływającego na nasycenie strefy przyszczelinowej. Na podstawie analizy rozkładów pola magnetycznego i wyznaczonych parametrów funkcjonalnych wytypowano strukturę najlepiej ograniczającą skutki bocznikowania magnesów. Niewątpliwym osiągnięciem zrealizowanych badań jest optymalizacja bariery magnetycznej w celu zapewnienia najmniejszego strumienia rozproszenia magnesów w strefie przyszczelinowej, przy zachowaniu możliwie najlepszych parametrów funkcjionalnych rozpatrywanego silnika.

In the paper the model of an internal permanent magnet synchronous motor with magnets arranged in “V” shape is presented. The model was developed using professional FEM package Maxwell v.15. The field simulations of motor operation under different conditions were performed. The influence of several rotor air-gap zone dimensions was studied. The most crucial is the magnetic bridge size between poles. The special attention was paid to the impact of the magnetic bridge saturation effects on the magnetic flux path (see magnetic field distributions in Figs. 2,7), the back emf values (Tab. 1) and torque pulsation values (Tab. 2). Also the effective torque vs. torque angle characteristics were investigated (Fig. 3). On the basis of the performed simulations and analysis, the optimal design of the rotor air-gap zone was proposed. The goal of the optimization process was minimization of the magnetic flux leakage (understood as the flux between poles not crossing the air-gap) with respect to the high values of the analyzed functional parameters of the considered motor. The presented results show that the proper design of the magnetic bridges allows reducing costs of expensive permanent magnets materials.