در سال های اخیر، استفاده از موتورهای سنکرون آهنربای دائم (PM) در وسایل نقلیه الکتریکی به سرعت افزایش یافته است. این عمدتا به این دلیل است که PMSM ها می توانند به سرعت های بالاتری نسبت به موتورهای القایی AC معمولی دست یابند. با این حال، سرعت بالای عملیات PMSM چالش‌های بیشتری را در طراحی الکترومغناطیسی، مدیریت حرارتی و ساختار مکانیکی ایجاد می‌کند. به منظور بهبود کارایی و چگالی توان PMSM، تعدادی تکنیک توسعه داده شده است. اینها شامل بهینه سازی تلفات هسته آهنی، بهبود شدت القای مغناطیسی و اجزای هارمونیک موقعیت های مختلف در هسته آهنی، کاهش مصرف مس با اتخاذ ساختار سیم پیچ حلقوی و به حداقل رساندن تعداد چرخش در سیم پیچ انتهایی است.
مهمترین چالش در توسعه PMSMهای پرسرعت، کاهش تلفات هسته آهن روتور است. برای این منظور، اقدامات مختلفی مانند تنظیم عرض شکاف استاتور، بهینه سازی تناسب قطب-شکاف، استفاده از شیار شیب و گوه شکاف مغناطیسی پیشنهاد شده است [1]. با این حال، این روش‌ها تنها می‌توانند تلفات جریان گردابی در روتور را تضعیف کنند، اما نمی‌توانند به طور کامل آنها را کاهش دهند. علاوه بر این، آنها به سیستم های کنترل پیچیده و گران قیمت نیاز دارند.
موضوع مهم دیگر بهبود پایداری PMSM ها در سرعت های بالا است. برای این منظور استفاده از یاتاقان های بدون تماس راه حل موثری است. در این میان، بلبرینگ های هوا و یاتاقان های شناور مغناطیسی امیدوارکننده ترین هستند. در مقایسه با بلبرینگ‌ها، این یاتاقان‌های غیر تماسی می‌توانند روتور را با جرم بسیار کمتری پشتیبانی کنند و با سرعت‌های بالاتر کار کنند. با این وجود، هزینه آنها هنوز هم گران است.
برای کاهش بیشتر تلفات آهن روتور PMSMها، لازم است پارامترهای نصب آهنرباهای دائمی بهینه شوند. این را می توان با استفاده از روشی جدید برای تحلیل و بهینه سازی توزیع جریان گردابی مدارهای مغناطیسی به دست آورد. این روش از ترکیب مدل اجزا محدود و یک مدل فیزیکی ساده شده استفاده می کند. مدل به دست آمده برای محاسبه میدان دمایی HSPMM نوع V دولایه تحت شرایط مختلف مناسب است.
برخلاف تحقیقات قبلی که بر تغییر ساختار روتور و استاتور یا حالت خنک کننده برای کاهش دمای عملیاتی HSPMM تمرکز دارد، این روش نیازی به تغییر ساختاری ندارد. همچنین بر کاهش تلفات مس و آهن با اصلاح پارامترهای نصب آهنرباهای دائمی تمرکز دارد. علاوه بر این، نتایج این روش با مقایسه مدل های الکترومغناطیسی HSPMM با مدل های ETCM تأیید شده است. همانطور که در شکل نشان داده شده است. 7، دقت همگرایی بین FEA و MEC بالای 0.95 است، به این معنی که این روش می تواند زمان زیادی را در فرآیند محاسبه الکترومغناطیسی HSPMM ها ذخیره کند. علاوه بر این، دقت همگرا نیز با نتایج تجربی یک مدل آزمایشی تأیید شده است. این نتایج نشان می‌دهد که روش ETCM و روش بهینه‌سازی میدان دما پیشنهاد شده در این مقاله قابل اعتماد و کارآمد هستند.
تولید کنندگان آهنربا آهن بور نئودیمیم
