Hoë-snelheidsmotorrotorstruktuur en ontwerpkenmerke (statorontwerp, verskillende soorte rotorstruktuurontwerp)

Motorrotor met 'n hoë snelheid het die eienskappe van klein grootte, hoë drywingsdigtheid, direkte verbinding met hoë snelheidslading, die uitskakeling van die tradisionele meganiese versnellingsapparaat, vermindering van stelselgeraas en die verbetering van die transmissie-doeltreffendheid, ens. as kragvoorsieningstoerusting vir vliegtuie of skepe, en het dit een van die navorsingshotspots in die internasionale elektriese veld geword.

Die belangrikste eienskappe van 'n hoë snelheidsmotor is 'n hoë rotorsnelheid, 'n hoë stator-wikkelingstroom en magnetiese vloedfrekwensie in die kern, hoë drywingsdigtheid en verliesdigtheid. Hierdie eienskappe bepaal dat die sleuteltegnologie en ontwerpmetodes van hoëspoedmotor verskil van dié van konstante snelheidsmotor.

Die rotorsnelheid van die hoëspoedmotor is gewoonlik hoër as 10 000 r/min. As u teen 'n hoë snelheid draai, kan die konvensionele gelamineerde rotor nie die groot sentrifugale krag weerstaan ​​nie, dus moet spesiale hoë-sterkte gelamineerde of vaste rotorstruktuur gebruik word. Vir permanente magneetmotors is die probleem van rotorsterkte meer prominent, omdat die gesinterde permanente magneetmateriaal nie die trekspanning wat deur die hoë snelheidsrotasie van die rotor gegenereer word, kan weerstaan ​​nie, en beskermingsmaatreëls vir die permanente magneet moet tref. Die hoë snelheid wrywing tussen die rotor en die luggaping veroorsaak baie groter wrywingverlies op die rotoroppervlak as dié van die konstante snelheidsmotor, wat groot probleme by die rotorhitte -verspreiding bring. Om te verseker dat die rotor voldoende sterkte het, is die rotor van die hoëspoedmotor meestal skraal, dus in vergelyking met die konstante snelheidsmotor, word die moontlikheid dat die rotorstelsel die kritieke snelheid van die snelheidsmotor nader, baie verhoog. Gewone motorlaers kan nie betroubaar teen 'n hoë snelheid werk nie, en hoëspoed-drastelsels moet gebruik word.

Die hoë wisselende frekwensie van wikkelingstroom en magnetiese vloed in die kern van 'n hoë snelheidsmotor sal 'n groot hoë frekwensie ekstra verlies in die wikkeling van motor, statorkern en rotor lewer. As die statorstroomfrekwensie laag is, kan die effek van die veleffek en die nabyheidseffek op die kronkelende verlies geïgnoreer word, maar met 'n hoë frekwensie, sal die statorwikkeling duidelike veleffek en nabyheidseffek lewer, en die ekstra verlies van die wikkeling verhoog. Die magnetiese vloedfrekwensie in die statorkern van 'n hoë snelheidsmotor is groot, die invloed van die veleffek kan nie geïgnoreer word nie, en die konvensionele berekeningsmetode sal groot foute meebring. Om die stator kernverlies van 'n hoë snelheidsmotor akkuraat te bereken, is dit nodig om die berekeningsmodel van ysterverlies onder hoë frekwensie-toestande te ondersoek. Die ruimtelike harmonieke wat veroorsaak word deur die statorgleuf en die kronkelende nie-sinusvormige verspreiding, sowel as die huidige en tyd-harmonieke wat deur PWM-kragbron opgewek word, sal 'n groot, rommelstroomverlies in die rotor lewer. As gevolg van die klein grootte van die rotor en swak verkoelingstoestande, sal dit die verspreiding van die rotorhitte groot probleme bring. Daarom sal die akkurate berekening van die stroomverlies van die rotor en die eksplorasie van effektiewe maatreëls om die stroomverlies van die rotor te verminder, bespreek word. Dit is van groot belang vir die betroubare werking van hoëspoedmotor. Terselfdertyd bring hoëfrekwensie-spanning of stroom ook uitdagings vir die beheerderontwerp van hoë-krag-snelheidsmotors.

Die volume van die hoë snelheidsmotor is baie kleiner as die konstante snelheidsmotor van dieselfde krag, nie net die drywingsdigtheid en die verliesdigtheid is groot nie, maar ook die hittedissipasie is moeilik, as die spesiale hittedissipasiemaatreëls nie gebruik word nie, sal die temperatuurstygings van die motor te hoog wees, en die lewensduur van die wikkeling is, veral vir die permanente magnet, in die geval van die rotor-temperatuur, is die permanente permanent, in die geval van die rotor se temperatuur onomkeerbare demagnetisering. 'N Goed ontwerpte verkoelingstelsel kan die temperatuurverhoging van die vaste rotor effektief verminder, wat die sleutel is tot die langtermyn-stabiele werking van hoë-krag-motors.

Samevattend is daar baie spesiale sleutelprobleme in die rotorsterkte, die dinamika van die rotorstelsel, elektromagnetiese ontwerp, koelstelselontwerp en die berekening van temperatuurverhoging, hoëspoed-laer en beheerderontwikkeling wat nie in konvensionele motors beskikbaar is nie. Daarom is die ontwerp van hoëspoedmotor 'n uitgebreide ontwerpproses van veelvuldige iterasies van fisiese velde soos elektromagnetiese veld, rotorsterkte, rotordinamika, vloeistofveld en temperatuurveld. Op die oomblik is die hooftipes motors wat in hoëspoedvelde gebruik word, induksiemotors, permanente magneetmotors, geskakelde onwilligheidsmotors en kloumotors, en elke motortipe het 'n ander topologie.

Hierdie artikel ontleed die ontwikkelingstatus van verskillende soorte hoëspoedmotors tuis en in die buiteland, en gee 'n opsomming van die limietindeks van verskillende soorte hoëspoedmotors. Die struktuur- en ontwerpkenmerke van hoëspoedmotor word breedvoerig ontleed, insluitend statorontwerp, rotorstruktuurontwerp, die dinamika-analise van die rotorstelsel, die ontwerp van die seleksie en die verkoelingstelsel, ens. Uiteindelik word die belangrikste probleme wat die ontwikkeling van hoëspoedmotories in die gesig staar, geanaliseer, en die ontwikkeling van 'n hoë snelheid word voorgelê.