در فرآیند طراحی و ساخت موتورهای فن ، طراحی ساختار الکترومغناطیسی استاتور و روتور عنصر اصلی برای بهینه سازی راندمان موتور است. استاتور معقول و ساختار روتور می تواند به طور موثری مسیر شار مغناطیسی را بهینه کند ، مقاومت مغناطیسی را کاهش داده و چگالی شار مغناطیسی را افزایش دهد ، در نتیجه باعث افزایش قابل توجهی در بازده تبدیل انرژی الکترومغناطیسی می شود. در طراحی هسته استاتور ، استفاده از بهینه سازی شکاف ، تنظیم شکل شکاف و کنترل دقیق عرض دندان و نسبت عرض شکاف می تواند به طور موثری توزیع الکترومغناطیسی را بهبود بخشد و تلفات مغناطیسی و هارمونیکی نشت را کاهش دهد. قسمت روتور یک ساختار آهنربای دائمی نصب شده یا تعبیه شده را اتخاذ می کند ، که نه تنها قدرت میدان مغناطیسی را بهبود می بخشد ، بلکه عملکرد کارایی موتور را با سرعت کم و خروجی گشتاور بالا افزایش می دهد. علاوه بر این ، درمان عایق بین لایه و دقت پانچ لمینت های استاتور نیز تأثیر مهمی در کاهش از بین رفتن آهن و لرزش مکانیکی دارد. این جزئیات طراحی در بهبود کارآیی کلی ضروری است.
کنترل طول فاصله هوا یک پیوند کلیدی در طراحی ساختار حرکتی است. شکاف هوا شکاف بین استاتور و روتور است و طول آن به طور مستقیم بر چگالی شار مغناطیسی و درجه اتصال الکترومغناطیسی موتور تأثیر می گذارد. شکاف هوا که بسیار بزرگ است باعث کاهش شار ، افزایش مقاومت مغناطیسی و در نتیجه کاهش کارآیی خروجی گشتاور الکترومغناطیسی می شود. در حالی که شکاف هوا که بسیار کوچک است می تواند چگالی شار مغناطیسی را افزایش دهد ، همچنین باعث افزایش مشکل در تولید و خطرات مکانیکی مانند تحمل جبران یا خراش روتور ناشی از گسترش حرارتی می شود. بنابراین ، در طراحی موتورهای فن ، معمولاً از فناوری بهینه سازی شکاف هوا و پردازش معمولاً برای اطمینان از عملکرد کارآمد ضمن اطمینان از ایمنی مکانیکی استفاده می شود.
چیدمان ساختار سیم پیچ نیز تأثیر بسزایی در کارآیی موتور دارد. سیم پیچ های متمرکز و سیم پیچ های توزیع شده دارای مزایا و معایب خاص خود هستند. اگرچه سیم پیچ های متمرکز به راحتی تولید و مناسب برای محصولاتی با کنترل هزینه بالا هستند ، اما توزیع میدان مغناطیسی آنها نسبتاً ناهموار است ، که ممکن است منجر به افزایش هارمونیک الکترومغناطیسی و افزایش تلفات مس شود. سیم پیچ های توزیع شده نسبتاً صحبت می کنند ، به طور موثری سر و صدای الکترومغناطیسی و تلفات هارمونیک را از طریق توزیع چند شکاف کاهش می دهد و از این طریق باعث افزایش کارایی حرکتی می شود. طراحی خوب پارامترهایی مانند تعداد چرخش ها ، قطر سیم ، میزان پر کردن شکاف و یکنواختی درمان لاک سیم پیچ به طور مستقیم با سطح از دست دادن مس و کنترل افزایش دمای سیم پیچ مرتبط است. بنابراین ، در موتورهای با راندمان بالا ، از طراحی سیم پیچ دقیق و فرآیندهای سیم پیچ خودکار معمولاً برای اطمینان از قوام و هدایت حرارتی استفاده می شود.
طراحی هندسی لمینت های هسته نیز عامل مهمی است که بر کارآیی موتور تأثیر می گذارد. با استفاده از نفوذپذیری مغناطیسی بالا ، مواد فولادی سیلیکون کم از دست رفته و مونتاژ هسته استاتور از طریق یک فرآیند مهر زنی نه تنها می تواند از بین رفتن آهن به طور مؤثر کاهش یابد ، بلکه ضخامت هسته و چگالی انباشت را بهینه سازی می کند تا قوام قدرت مکانیکی و خصوصیات مغناطیسی را تقویت کند. برای موتورهای فن پر سرعت ، ساختار اصلی نیز باید از ویژگی های متعادل کننده پویا خوبی برای کاهش ارتعاشات محوری و شعاعی برخوردار باشد ، در نتیجه باعث کاهش تلفات مکانیکی و سر و صدای عملیاتی می شود و به طور غیرمستقیم باعث بهبود بهره وری انرژی می شود. $ $
