Posljednjih godina, primjena sinkronih motora s permanentnim magnetom (PM) u električnim vozilima naglo je porasla. To je uglavnom zato što PMSM mogu postići veće brzine od konvencionalnih AC indukcijskih motora. Međutim, rad velike brzine PMSM-a postavlja više izazova u elektromagnetskom dizajnu, upravljanju toplinom i mehaničkoj strukturi. Kako bi se poboljšala učinkovitost i gustoća snage PMSM-a, razvijene su brojne tehnike. To uključuje optimizaciju gubitka željezne jezgre, poboljšanje intenziteta magnetske indukcije i harmoničkih komponenti različitih položaja u željeznoj jezgri, smanjenje potrošnje bakra usvajanjem toroidalne strukture namota i minimiziranje broja zavoja na krajnjem namotu.
Najvažniji izazov u razvoju PMSM-a velike brzine je smanjenje gubitka željezne jezgre rotora. U tu svrhu predložene su različite mjere kao što su podešavanje širine otvora utora statora, optimizacija pristajanja polova i utora, korištenje kosog utora i magnetskog klina utora [1]. Međutim, te metode mogu samo oslabiti gubitke vrtložne struje u rotoru, ali ih ne mogu u potpunosti smanjiti. Osim toga, zahtijevaju složene i skupe sustave upravljanja.
Drugo važno pitanje je poboljšati stabilnost PMSM-a pri velikim brzinama. U tu svrhu učinkovito je rješenje korištenje beskontaktnih ležajeva. Među njima najviše obećavaju zračni ležajevi i ležajevi magnetske levitacije. U usporedbi s kugličnim ležajevima, ovi beskontaktni ležajevi mogu poduprijeti rotor pri puno manjoj masi i mogu raditi pri većim brzinama. Unatoč tome, njihov je trošak i dalje previsok.
Kako bi se dodatno smanjio gubitak željeza rotora PMSM-a, potrebno je optimizirati parametre ugradnje trajnih magneta. To se može postići primjenom nove metode za analizu i optimizaciju distribucije vrtložnih struja magnetskih krugova. Ova metoda koristi kombinaciju modela konačnih elemenata i pojednostavljenog fizičkog modela. Rezultirajući model prikladan je za izračun temperaturnog polja dvoslojnog V-tipa HSPMM-a pod različitim uvjetima.
Za razliku od prethodnih istraživanja, koja su usmjerena na promjenu strukture rotora i statora ili načina hlađenja radi snižavanja radne temperature HSPMM-a, ova metoda ne zahtijeva nikakve strukturne promjene. Također se fokusira na smanjenje gubitka bakra i željeza modificiranjem instalacijskih parametara trajnih magneta. Štoviše, rezultati ove metode potvrđeni su usporedbom elektromagnetskih modela HSPMM-a s onima ETCM-a. Kao što je prikazano na sl. 7, konvergentna točnost između FEA i MEC je iznad 0,95, što znači da ova metoda može uštedjeti mnogo vremena u procesu elektromagnetskog proračuna HSPMM-ova. Dodatno, konvergentna točnost također je potvrđena eksperimentalnim rezultatima testnog modela. Ovi rezultati pokazuju da su ETCM metoda i metoda optimizacije temperaturnog polja predložene u ovom radu pouzdane i učinkovite.
Proizvođači neodimijskog željeza i bora magneta
