በገጽ ላይ የተጫነ ባለከፍተኛ ፍጥነት ሮተር ማግኔት ማቆየት፡ ለምን 'ማጣበቂያው ይይዘዋል' በጣም አደገኛው ቅዠት ነው

በ ባለከፍተኛ ፍጥነት ቋሚ-ማግኔት ሞተር ከ20,000 ሩብ በሰአት በላይ ይሰራል፣ እያንዳንዱ ማግኔት በ rotor periphery ላይ የራሱ ክብደት በደርዘን የሚቆጠሩ የሴንትሪፉጋል ኃይል ያጋጥመዋል። ንድፍ አውጪው 'የተሻለ ማጣበቂያ ይይዘዋል' ብሎ ከገመተ ውጤቱ ብዙውን ጊዜ በጥንካሬው ውስጥ የማጣበቂያውን ንብርብር በፀጥታ ሲሞክር ፣ ማግኔቱ ይበርራል ፣ እና rotor-stator rubbing ፣ short circuits እና አጠቃላይ የማሽን ውድቀት በቅደም ተከተል ይከተላሉ። ላይ ላዩን-የተፈናጠጠ ባለከፍተኛ ፍጥነት rotor ውስጥ,  ማጣበቂያ ፈጽሞ ዋና ማቆያ መንገድ አይደለም; ለቦታ አቀማመጥ እና እርጥበት ደጋፊ ተጫዋች ብቻ ነው . በትክክል ማግኔቶቹ 'መብረር ወይም አይበሩም' የሚወስነው ከጭነት መንገዶች እስከ መዋቅራዊ ዝርዝሮች ድረስ ያለው የስርዓተ-ደረጃ ምህንድስና አካሄድ ነው።

ሴንትሪፉጋል ኃይል እና ማግኔት መሰባበር፡ የማይቀር ተቃርኖ

ላይ ላዩን-ሊፈናጠጥ rotor ውስጥ, ቋሚ ማግኔቶችን በ rotor ውጫዊ ገጽ ላይ በቀጥታ ይቀመጣሉ, እና ሴንትሪፉጋል ኃይል ሙሉ በሙሉ ማግኔቶችን እራሳቸው እና ከነሱ ውጭ ያለውን የማቆያ መዋቅር ተሸክመው ነው. የ NdFeB ገዳይ ድክመት ጠንካራ እና ተሰባሪ ነው-የመሸከም ጥንካሬው ከመጨመቂያው ጥንካሬ በጣም ያነሰ ነው፣ እና ለአካባቢ ጉድለቶች፣ ማይክሮክራኮች እና የመሰብሰቢያ ጉዳቶች እጅግ በጣም ስሜታዊ ነው። በይበልጥ በቁም ነገር፣ ሴንትሪፉጋል ሎድ ከካሬው የፍጥነት ካሬ ጋር ያድጋል፡ ፍጥነቱ በእጥፍ ይጨምራል፣ እና ጭነቱ በአራት እጥፍ ይበልጣል። በ 40 ሚሜ ዲያሜትር በ 30,000 ሩብ ደቂቃ ላይ ለሚሰራ rotor, የላይኛው መስመራዊ ፍጥነት ወደ 62.8 ሜ / ሰ ነው. ይህ አስቀድሞ በቁም ነገር መታከም ያለበት መዋቅራዊ ሁኔታ ነው - በማጣበቂያ ብቻ 'ሊገዛው' የሚችል ሁኔታ አይደለም።

በክፍል ሙቀት ውስጥ የሚለጠፍ ሸለተ-ጥንካሬ መረጃ ብዙውን ጊዜ አስደናቂ ይመስላል, ነገር ግን ከፍተኛ ፍጥነት ያለው የ rotor ውስጣዊ ሙቀት በሚሠራበት ጊዜ ወደ 150 ° ሴ ወይም ከዚያ በላይ ሊጨምር ይችላል. በእንደዚህ ዓይነት ሙቀቶች ውስጥ የተራ መዋቅራዊ ማጣበቂያዎች ሞጁሎች በከፍተኛ ሁኔታ ይወድቃሉ እና ለረጅም ጊዜ ሴንትሪፉጋል ሸለቆ ስር ያለው ተለጣፊ ንብርብር ወደ ክሪፕ - ስንጥቅ - መገጣጠም ወደ ድምር ጉዳት ጎዳና ይገባል። የምህንድስና ልምድ እንደሚያሳየው በማጣበቂያ ላይ ብቻ የሚመሰረቱ መዋቅሮች ከ10,000 ሩብ ደቂቃ በታች መስራት አይችሉም፣ ነገር ግን አንዴ 15,000 ሩብ ደቂቃ ገደብ ካለፈ፣ የማጣበቂያው ንብርብር የረጅም ጊዜ አስተማማኝነት ተቀባይነት የለውም። ይህ የሆነበት ምክንያት ማጣበቂያው ራሱ 'መጥፎ' ስለሆነ ሳይሆን  ማጣበቂያው ዋናውን ሸክም መሸከም በማይገባበት ቦታ ላይ በመቀመጡ ነው።.

መያዣ መያዣ፡ የሴንትሪፉጋል-ሎድ ባቶን ወደ ከፍተኛ-ጥንካሬ እቃዎች ማለፍ

ለከፍተኛ ፍጥነት ላዩን ለተሰቀሉ rotors በጣም የተለመደው የማቆያ መፍትሄ ከማግኔቶች ውጭ መከላከያ እጀታውን እንዲገጥም እና ራዲያል ቅድመ ጭነትን ወደ ማግኔቶቹ ጣልቃ በመግባት ጣልቃገብነት በመግጠም ማግኔቶቹ በተጨናነቁ ወይም በተቆጣጠሩት ውጥረት ውስጥ እንዲቆዩ፣ በብርድ ሁኔታ ውስጥ በከፍተኛ ፍጥነት እና በከፍተኛ ፍጥነት በሞቃት ሁኔታ ውስጥ እንዲቆዩ ማድረግ ነው። የእጅጌ ንድፍ ዋናው ነገር ሼል መጨመር አይደለም, ነገር ግን  ትክክለኛው የጣልቃ ገብነት ምርጫ : በጣም ትንሽ ጣልቃገብነት, እና የግንኙነቱ ግፊት በከፍተኛ ፍጥነት ወደ ዜሮ ይወርዳል, ይህም ማግኔቶችን ከ rotor ኮር ይለያሉ; በጣም ብዙ ጣልቃ ገብነት፣ እና የእጅጌው የራሱ የሆፕ ጭንቀት ከገደቡ አልፏል፣ ወይም በማግኔቶቹ ላይ ያለው ከልክ ያለፈ የግፊት ጫና የአካባቢ ስብራት ያስከትላል።

በእጅጌ ማቴሪያል ምርጫ፣ በካርቦን ፋይበር ውህዶች እና በብረት ውህዶች መካከል ያለው የንግድ ልውውጥ የ rotor መጥፋትን፣ የሙቀት መጨመርን እና የሃይል-ትፍገትን ወሰን በቀጥታ ይወስናል።

የካርቦን-ፋይበር ጥምር እጅጌዎች ይግባኝ  እጅግ በጣም ከፍተኛ ልዩ የሆፕ ጥንካሬ  እና ዝቅተኛ እፍጋት ላይ ነው። ከብረት እጀታዎች ቀጭን ሊሠሩ ይችላሉ, ለአየር ክፍተት ተጨማሪ ቦታን ያስለቅቃሉ እና የኃይል ጥንካሬን ለማሻሻል ይረዳሉ. ነገር ግን ጥንቅሮች anisotropic ናቸው; የእነርሱ የሆፕ ጥንካሬ በፋይበር ጠመዝማዛ አቅጣጫ እና በሂደት ጥራት ላይ የተመሰረተ ነው፣ እና የውድቀታቸው ሁነታዎች የፋይበር ስብራትን፣ የማትሪክስ መሰንጠቅን እና መፍታትን ያካትታሉ። የፍተሻ እና የመቀበል አመክንዮ ከብረት ክፍሎች ፈጽሞ የተለየ ነው. ሌላው ብዙ ጊዜ የማይረሳው እውነታ  የካርቦን ፋይበር ኢንሱሌተር አይደለም . የ CFRP እጅጌ በተለዋዋጭ መግነጢሳዊ መስክ ውስጥ ኢዲ-የአሁኑን ኪሳራ ያመነጫል ፣ እና ኪሳራው በአቀማመጥ መዋቅር ፣ በፋይበር ግንኙነት ሁኔታ እና በሬንጅ ሲስተም ላይ የተመሠረተ ነው ። እንደ 'ዜሮ ኪሳራ' ማቃለል አይቻልም። የካርቦን ፋይበር የሙቀት መጠንም በአቅጣጫ ላይ የተመሰረተ ነው፣ እና በ rotor ውስጥ ያለው ሙቀት ወደ ውጭ የሚተላለፍበት መንገድ ከብረት እጀታ የበለጠ የተወሳሰበ ነው።

የብረት እጅጌዎች ጥቅሞች-የቲታኒየም ቅይጥ ፣ ኢንኮኔል 718 ፣ አይዝጌ ብረት - አይዞትሮፒክ  ፣ የተሻለ የሙቀት አማቂነት ያለው እና የበለጠ የበሰለ ትክክለኛ ትክክለኛነት እና የስብስብ ወጥነት ይሰጣል ። የታይታኒየም ቅይጥ መጠነኛ ጥግግት እና ጥንካሬ እና የሙቀት የመቋቋም መካከል ጥሩ ሚዛን አለው, ይህም በከፍተኛ ፍጥነት rotors ውስጥ የተለመደ ስምምነት በማድረግ; Inconel 718 የበለጠ የላቀ ከፍተኛ ሙቀት ያለው ጥንካሬ አለው፣ ነገር ግን ከፍተኛ ጥግግት እና ወቅታዊ ኪሳራ አለው። የብረት እጀታ ያለው ወጪ ከፍተኛ የኤሌክትሪክ conductivity ነው: stator ማስገቢያ harmonics እጅጌው ውስጥ Eddy ሞገድ ያነሳሳቸዋል, እና ይህ ኪሳራ rotor ያለው አማቂ ጭነት ላይ በቀጥታ ተደራቢ ነው, ይህ ደግሞ ጣልቃ ብቃት ያለውን ትኩስ-ግዛት ግንኙነት ግፊት ይለውጣል. ከቅርብ ዓመታት ወዲህ ግልጽ የሆነ አዝማሚያ  የተዋሃደ እጅጌ መዋቅር ነው -የውጭ የታይታኒየም ቅይጥ ሽፋን ዋናውን የሆፕ ጭነት ይሸከማል, ውስጣዊ የካርቦን-ፋይበር ወይም ዝቅተኛ-ኪሳራ ንብርብር የሙቀት ማዛመጃ እና ኪሳራ ስርጭትን ያስተካክላል. ለ 45 ኪሎ ዋት / 45,000 ራፒኤም-ክፍል ሞተሮች ንፅፅር, የ rotor-side የሙቀት መጨመር የተቀናበረ እጅጌው ከሁሉ-ቲታኒየም ድርብ-ንብርብር እጅጌ ያነሰ ነበር, ይህም 'በንብርብሮች ውስጥ ብዙ ተቃርኖዎችን መፍታት' የሚለውን ሀሳብ ያሳያል.

ማቆየት ያበቃል፡ 'የመጨረሻው የማቆያ ግድግዳ' በማጣበቂያ ላይ በተመሰረቱ ንድፎች የተረሳ

እጅጌ ጋር እንኳን, ወደ axial አቅጣጫ ምንም ሜካኒካል ማገጃ የለም ከሆነ, አንድ የተደበቀ ውድቀት መንገድ ይቀራል: ከፍተኛ-ፍጥነት ሽክርክር ያለውን ንዝረት እና አማቂ ብስክሌት ስር, ማግኔቶችን ትንሽ axial ፍልሰት, ቀስ በቀስ ተለጣፊ ንብርብር ሊጎዳ እና የመገናኛ ቦታዎች ለብሶ, እና በመጨረሻም የባሰ እጅጌው preload ስርጭት. የፍጻሜ ማቆየት መዋቅር ሚና ይህንን መንገድ ሙሉ በሙሉ መዝጋት ነው.

በጣም ቀጥተኛው አቀራረብ  የማቆያ ቀለበቶችን ወይም የመጨረሻ ሰሌዳዎችን መትከል ነው።  ማግኔቶችን በዘፈቀደ ለመገደብ በሁለቱም የ rotor ጫፎች ላይ ይበልጥ የታመቁ ንድፎች ውስጥ, አንድ annular እርምጃ በ rotor ኮር መጨረሻ ላይ ማሽን ይቻላል, ስለዚህም ማግኔቶችን ከገቡ በኋላ, ደረጃ ወለል axial ማቆየት ይሰጣል; በአማራጭ፣ የግፊት ሰሌዳዎች/የማቆያ ባህሪያት ሁለቱንም የዙሪያ አቀማመጥ እና የአክሲያል ገደቦችን ለማቅረብ በአጎራባች ማግኔቶች መካከል ሊቀመጡ ይችላሉ። ለውጫዊ-rotor መዋቅር ፣ በማግኔት መጫኛ ዞን እና ከበሮው ውስጠኛው ግድግዳ ላይ ባለው የመቆያ ዞን መካከል የከፍታ ልዩነት ይፈጠራል ፣ እና የማግኔት መጫኛ ዞን የመጨረሻ ፊት በተፈጥሮው የአክሲል ማቆያ ከንፈር ይሆናል። የእነዚህ አወቃቀሮች የጋራ አመክንዮ  -አክሲል ማቆየት በማጣበቂያው ንብርብር ላይ አይመካም, ነገር ግን በቀጥታ በብረት ወይም በተዋሃዱ አካላት ይሸከማል . ከሲሞ ፎረም የተገኘው የመጀመሪያ ተሞክሮም ይህንን ያረጋግጣል - በሁለቱም የማግኔቶች ጫፍ ላይ የማይዝግ ብረት ማቆየት ከንፈር ከተጨመረ በኋላ ፣ ተመሳሳይ የማጣበቅ ዘዴ በ 20,000 ከሰዓት በሰዓት የመቆየት ችሎታ ሳይፈታ የ1,000 ሰአታት የመቆየት ሙከራን ያጠናቀቀ ሲሆን ከዚህ በፊት ግን በማጣበቂያ ላይ ብቻ ሲታመን የማግኔት መፈናቀል ይከሰት ነበር።

የሸክላ ስራ ሚና፡ ውህደት ግን ፓናሲያ አይደለም።

Epoxy potting ብዙ ጊዜ ማግኔቶችን ወደ አመታዊ አሃድ ለማዋሃድ ይጠቅማል፣ ይህም የግለሰብ ማግኔቶችን የመሳሳት ወይም የመውደቅ አደጋን ይቀንሳል። ማሰሮ በእርግጥም የንዝረት እርጥበታማነትን ማሻሻል፣የጭነት ስርጭትን የበለጠ ወጥ ማድረግ እና በተወሰነ ደረጃ የአካባቢን ሚዲያዎች ማግለል ይችላል። ግን ግልጽ ገደቦችም አሉት. የድድ ማሽቆልቆል፣ ቀሪ ባዶዎች እና የሸክላ ሙጫ የሙቀት አማቂነት ሶስት የማይቀሩ የምህንድስና ገደቦች ናቸው፡ ባዶዎች በኤሌክትሪክ ሽፋን እና በሙቀት ማስተላለፊያ ውስጥ የአካባቢያዊ ደካማ ነጥቦችን ይፈጥራሉ እና በተለዋዋጭ ሴንትሪፉጋል ጭነት ስር ስንጥቅ ማስጀመሪያ ቦታዎች ይሆናሉ። ኤክሶተርሚክ ፈውስ እና ማሽቆልቆል በትክክል ካልተቆጣጠረ ቀሪው ጭንቀት በሬንጅ ውስጥ ይቀራል። በጥቃቅን ክፍተቶች ውስጥ, ያልተስተካከለ የሬንጅ ስርጭት የመስተካከል ጥንካሬን በቀጥታ ይቀንሳል እና በጣም በከፋ ሁኔታ, የማግኔት መለቀቅ ምክንያት ይሆናል. ትክክለኛው የሸክላ ስራ እንደ  ረዳት እገዳ እና የመዋሃድ ዘዴ ነው ፡ እጅጌው እና መጨረሻው ማቆየት ቀደም ሲል ዋናውን የጭነት መንገድ ከፈጠሩ በኋላ የስርዓቱን ወጥነት እና ዘላቂነት ሊያሻሽል ይችላል, ነገር ግን እራሱን የቻለ ሴንትሪፉጋል ሸክም የሚሸከም መፍትሄ ተደርጎ ሊወሰድ አይገባም.

አስተማማኝነት ብዙውን ጊዜ በሂደት ዝርዝሮች ይወሰናል

መዋቅራዊው እቅድ ከተወሰነ በኋላ, የማጣበቂያው ንብርብር እና የመገጣጠም ሂደት ዝርዝሮች የንድፈ ሃሳቡ ንድፍ እውን መሆን አለመሆኑን ይወስናሉ. በተደጋጋሚ የተረጋገጠ የምህንድስና ህግ የሚከተለው ነው-  በማግኔቱ አጠቃላይ የጀርባ ሽፋን ላይ ማጣበቂያ አይጠቀሙ . በ 0.1 ሚሜ ቅደም ተከተል የማግኔት ጀርባ ወይም የ rotor core ገጽ ላይ ተጣባቂ የትርፍ ፍሰቶችን በማቀነባበር, ግፊት በሚደረግበት ጊዜ ከመጠን በላይ ማጣበቂያው በጉድጓዶቹ ላይ ይወጣል, ይህም አየር እንዲወጣ ያስችለዋል. የቦንዱን ውፍረት መቆጣጠር በሚቻልበት ክልል ውስጥ መቆጣጠር ይቻላል፣ ባዶ ጉድለቶች በከፍተኛ ሁኔታ ይቀንሳሉ፣ እና ውጤታማ የማስያዣ ቦታ እና ወጥነት ይሻሻላል። የማጣበቂያ ምርጫም በክፍል-ሙቀት መጠን ጥንካሬ ላይ ብቻ የተመሰረተ መሆን የለበትም; በ 150 ዲግሪ ሴንቲግሬድ ውስጥ በቂ የመቁረጥ ሞጁሎችን የሚይዝ የተሻሻለ epoxy መዋቅራዊ ማጣበቂያ ለከፍተኛ ፍጥነት የ rotor መተግበሪያዎች ዝቅተኛው መስፈርት ነው።

እጅጌ የማገጣጠም ሂደቶች እንዲሁ በዝግመተ ለውጥ ላይ ናቸው። የባህላዊ የካርቦን-ፋይበር እጅጌዎች በጣልቃገብነት ወይም በብርድ መገጣጠሚያ ላይ ይመሰረታሉ። ቀዝቃዛ ፊቲንግ ዘንግ ወይም ማግኔት መገጣጠሚያውን ለማቀዝቀዝ ፈሳሽ ናይትሮጅን ይጠቀማል እና በማግኔት አፈፃፀም ወይም በማያያዝ ጥንካሬ ላይ ምንም አይነት አሉታዊ ተጽእኖ እንደሌለው ተረጋግጧል። አዲስ አቅጣጫ  የፕሬስ ተስማሚ የካርቦን-ፋይበር-የተጠናከረ ፖሊመር እጅጌ ነው -የባለቤትነት የፕሬስ-አካል ብቃት ሂደት ከፍተኛ ቅድመ-መጫን በቤት ሙቀት ውስጥ ያለ ሙጫ እና የሙቀት ጭንቀትን ሳያስተዋውቅ ያመነጫል ፣ እና ከ 30 እስከ 300 ሚሜ ዲያሜትሮች ላላቸው rotors ተስማሚ ነው ፣ 'ጣልቃ ገብነት ' እና ' ከሙቀት መጫኑን አተገባበርን ያስወግዳል። የእንደዚህ አይነት ሂደቶች አስፈላጊነት በሚሰበሰቡበት ጊዜ በቁሳቁስ ላይ የሚደርሰውን ጉዳት በመቀነሱ እና የእጅጌ ጭነት የበለጠ ሊተነበይ የሚችል እና ሊደገም የሚችል ማድረጉ ነው።

ማጠቃለያ

በላይ ላይ በተሰቀሉ ባለከፍተኛ ፍጥነት ሮተሮች ውስጥ የማግኔት ማቆየት ዋና አመክንዮ በአንድ ዓረፍተ ነገር ሊጠቃለል ይችላል፡-  በ'አድሴሽን' ላይ የተመሰረተ ምንም አይነት ግንኙነት እንዳይሸከም የታሰበውን ሴንትሪፉጋል ሸክም አይፍቀድ ። እጅጌው የተሰላ ራዲያል ቅድመ ጭነት ያቀርባል, የመጨረሻው መዋቅር ለአክሲያል ፍልሰት መውጫውን ይዘጋል, እና ማሰሮ እና ማጣበቂያ በተገቢው ቦታዎቻቸው ላይ አቀማመጥ, እርጥበት እና ውህደትን ያከናውናሉ, ጣልቃገብነት, የሙቀት ማዛመጃ, ኪሳራ እና የሂደት መስኮቶች በስርዓት ደረጃ በተደጋጋሚ ይደጋገማሉ. ለከፍተኛ ፍጥነት ሮተሮች 'አንዴ-እና-ለ-ሁሉም' የማቆያ መፍትሄ የለም - የምህንድስና ፍርድ ብቻ በጭነት መንገድ ላይ የተደራረቡ መከላከያዎችን የሚገነባ እና በእያንዳንዱ በይነገጽ ላይ የቁሳቁሶችን ትክክለኛ ባህሪ የሚያከብር።