Việc giảm mô men đập mạch đặc biệt quan trọng trong các hệ thống truyền động trực tiếp, nơi không có bánh răng để giảm thiểu hoặc hấp thụ mô men đập mạch. Đã
có rất nhiều công trình công bố về các phương pháp để giảm mô men đập mạch. Hầu như tất cả công trình nghiên cứu đều liên quan đến những thay đổi của thiết kế động cơ như định hình nam châm, nghiêng nam châm, chiều rộng miệng rãnh nhỏ hơn, tăng tỷ lệ rãnh/cực, bổ sung các rãnh giả làm giảm số lượng nam châm trên các rãnh stator [22], [23]. Việc tối ưu hóa chiều rộng miệng rãnh stator là một trong những phương pháp được sử dụng phổ biến nhất để giảm mô men đập mạch, bao gồm thiết kế chiều rộng miệng rãnh stator thích hợp hoặc thậm chí đóng kín miệng rãnh. Tuy nhiên với một lượng nam châm nhất định trên rotor có thể gây ra tình trạng chiều rộng miệng rãnh quá hẹp sẽ khó khăn khi lắp đặt cuộn dây stator [24]– [26].
Hoặc có thể giảm thiểu mô men đập mạch bằng cách ghép nối các răng stator, tối ưu tỷ lệ cung cực và độ lệch rotor [27]. Thực hiện các phân đoạn, dịch chuyển, định hình và sắp xếp nam châm không đối xứng là một số phương pháp đã được phân tích để giảm thiểu mô men đập mạch [28]–[34]. Ba phương pháp chuyển dịch nam châm vĩnh cửu, phân đoạn nam châm vĩnh cửu và phương pháp vật liệu nam châm vĩnh cửu hỗn hợp được nghiên cứu để mô men đập mạch [35], [36].
Trong [37], bốn mô hình phân tích để tính toán mô men đập mạch được so sánh và mô hình miền phụ được coi là mô hình chính xác nhất. Trong [38] nam châm vĩnh cửu có hình dạng ổ bánh mì được đề xuất và mô hình phân tích để giảm mô men đập mạch được phát triển. Một số phương pháp bao gồm phân đoạn PM, đưa vào các rãnh phụ trợ đặc biệt, sử dụng rotor hai phần…v.v, được nghiên cứu hoặc tăng cường khả năng mô men đập mạch cho một số ứng dụng đặc biệt [39]. Nghiên cứu tính năng mô men đập mạch tạo ra bởi một PM đơn lẻ và đưa ra phương pháp dịch chuyển các cực PM theo đơn vị để giảm mô men đập mạch [40].
Ren và cộng sự đề xuất rotor kiểu chữ V không đối xứng để giảm sự hình thành mô men đập mạch cho động cơ PMSM rotor bên trong. Hiệu quả của phương pháp này được kiểm chứng thông qua phân tích phần tử hữu hạn và thí nghiệm nguyên mẫu [41]. Nghiên cứu ảnh hưởng của dung sai chế tạo đến mô men đập mạch ở động cơ PMSM rotor trong và phương pháp cán quay được đề xuất để chế tạo các mạch từ stator và rotor cải tiến [42]. Phương pháp phân tích tối ưu lệch rãnh stator để giảm mô men đập mạch được đề xuất [43].
Wang và cộng sự. đề xuất một phương pháp kết hợp bao gồm phương pháp Taguchi, phương pháp luận bề mặt phản ứng và thuật toán di truyền để tối ưu hóa mô men đập mạch [44]. Để hạn chế mô men đập mạch của máy PM đảo chiều từ thông, một khoảng trống nhỏ được đưa vào giữa hai nam châm liền kề [45].
Một vài nghiên cứu để nâng cao hiệu năng động cơ BLDC tải quạt gió (quạt trần) cũng đã được đề cập trong những năm gần đây. Thực hiện thiết kế hình dạng cánh quạt giống với hình dạng của cánh máy bay để giảm tiêu thụ năng lượng [12]. Nghiên cứu đã chứng minh rằng, bằng cách sử dụng vật liệu nhẹ hơn như thép tấm có thể tiết kiệm nhiều năng lượng so với vật liệu bằng gỗ. Mối liên hệ giữa độ lớn
mô men đập mạch với tốc độ động cơ cũng đã chỉ ra, ở tốc độ thấp mô men đập mạch thể hiện rõ ràng còn ở tốc độ cao, quán tính làm giảm tác dụng của lực đập mạch. Ảnh hưởng của hình dạng lõi stator đối với hiệu suất động cơ được thực hiện bởi [46] đã chỉ ra rằng cả lõi tròn và lõi tối ưu đều tốt hơn trong việc tăng hiệu suất lên tới 90% so với thiết kế lõi cơ bản.
Hình 1.13. Hình dạng lõi của động cơ BLDC [46]
Hình 1.13 cho thấy bốn thiết kế hình dạng lõi khác nhau của stator: a. Lõi cơ bản
b. Lõi có rãnh c. Lõi tròn d. Lõi tối ưu
Sự lựa chọn tỷ lệ số cực và số rãnh cũng ảnh hưởng đến mô men đập mạch trong máy [47], [48]. Nghiên cứu được thực hiện bởi [49] cho thấy ảnh hưởng của số lượng cực đến hiệu suất động cơ, như trên hình 1.14, M.Fazil và K.R.Rajagopal kết luận rằng sử dụng 8 cực là lựa chọn tốt nhất khi xét đến hiệu quả và chi phí sản xuất.
Việc tăng số lượng cực sẽ làm tăng chi phí sản xuất do đó cần phải cân nhắc kỹ lưỡng trước khi quyết định số lượng cực được sử dụng. Một nghiên cứu khác được thực hiện bởi Li Zhu cùng các cộng sự chỉ ra mối quan hệ giữa số cực, số rãnh và đỉnh của mô men đập mạch [48]. Theo hình 1.15, giá trị mô men đập mạch tăng lên khi tỷ lệ số cực nam châm vĩnh cửu và số rãnh tăng lên.
Hình 1.15. Mô men điện từthay đổi khi kết hợp giữa sốrãnh và cực [48]
Mô men đập mạch chịu tác động lớn đối với góc nghiêng của nam châm vĩnh cửu. Fazil M. và các cộng sự đã tiến hành một thí nghiệm để xét mối quan hệ giữa vị trí lệch của nam châm vĩnh cửu ảnh hưởng đến giá trị mô men đập mạch. Họ đã thử nghiệm ở các vị trí góc nghiêng 300, 450, 600 và nhận thấy rằng khi góc nghiêng tăng lên, giá trị mô men đập mạch giảm xuống [50]. Hạn chế của kỹ thuật này là làm cho chi phí sản xuất tăng lên vì khó khăn trong việc từ hóa hàng loạt nam châm vĩnh cửu, tăng điện cảm rò rỉ, tăng tổn thất phân tán và cũng làm giảm công suất điện từ của máy [51], [52]. Một đề xuất ghép nối hai loại răng với chiều rộng khác nhau có thể làm giảm mô men đập mạch, do đó giảm được tiếng ồn âm thanh. Kết quả thí nghiệm cho thấy việc đề xuất ghép nối răng làm giảm 85% mô men đập mạch và tiếng ồn âm thanh xuống 3,1dB [53].