Influence selected geometrical parameters on electromagnetic and cogging torque and deformation of stator core due to Maxwell forces in BLDC motor

This article deals with electromagnetic and cogging torque and also for stator deformation due to Maxwell forces in BLDC motor. Torque ripple is undesirable because introduces vibrations and noise. One of the main source of vibrations and noise is stator deformation due to Maxwell forces. Results were performed to establish effect change geometric parameters of BLDC machine on the electromagnetic and cogging torque and also on static deformation due to Maxwell forces using finite element program.

W artykule poruszono problem wpływu wybranych wymiarów geometrycznych maszyny na wytwarzaną wartość momentu elektromagnetycznego oraz ograniczania zjawiska pasożytniczego w tej maszynie jakim jest moment zaczepowy. Moment zaczepowy jest jednym ze źródeł drgań maszyny pochodzenia magnetycznego. Dla wybranych przypadków przeprowadzono statyczną analizę przemieszczeń wybranych punktów stojana maszyny z zastosowaniem metody numerycznej. Zainteresowanie maszynami elektrycznymi z komutacją elektroniczną utrzymuje się na wysokim poziomie już od kilku lat. Ogólnie maszyny bezszczotkowe z komutacją elektroniczną są przeznaczone do napędów o regulowanej prędkości obrotowej. Jedną z przyczyn takiego stanu rzeczy jest wysoka sprawność maszyn bezszczotkowych. Dotyczy to szczególnie maszyn w których są wykorzystane wysokoenergetyczne magnesy trwałe (BLDC i PMSM). W maszynach w których jako wzbudzenie wykorzystuje się magnesy trwałe powstaje problem momentu zaczepowego. Problem ten jest szeroko opisany w literaturze [1-6]. Moment zaczepowy wpływa bardzo niekorzystnie na pracę maszyny. Jest jednym ze źródeł pulsacji momentu elektromagnetycznego oraz dodatkowym źródłem drgań oraz hałasu pochodzenia magnetycznego. W chwili obecnej szczególna uwagę zwraca się na poziom generowanego hałasu poprzez maszyny elektryczne już w trakcie ich projektowania. Wymaga to odmiennego niż dotychczas podejścia do zagadnienia procesu projektowania. Dotychczasowy proces projektowania maszyny musi zostać uzupełniony o zaawansowaną analizę strukturalną maszyny. Jako dane wejściowe do analizy strukturalnej wykorzystuje się wyniki z analizy elektromagnetycznej [7-8]. Obliczenia wykonuje się z wykorzystaniem metod numerycznych (FEM). Odpowiedni dobór wymiarów geometrycznych ma dość istotny wpływ na wartość wytwarzanego momentu elektromagnetycznego oraz wartość momentu zaczepowego. W artykule dokonano analizy wpływu zmiany wybrany wybranych wymiarów geometrycznych na wartość średnią wytwarzanego momentu elektromagnetycznego, kształt momentu zaczepowego silnika BLDC. Dodatkowo przeprowadzono analizę deformacji stojana wywołanej siłami (Maxwella) naciągu magnetycznego poprzez obserwację przemieszczania się wybranych punktów stojana.