Højhastighedsmotorrotorstruktur og designegenskaber (statordesign, forskellige typer rotorstrukturdesign)

Højhastighedsmotorrotor har egenskaberne ved lille størrelse, høj effekttæthed, direkte forbindelse med høj hastighedsbelastning, eliminering af den traditionelle mekaniske accelerationsindretning, reduktion af systemstøj og forbedring af systemets transmissionseffektivitet osv. Det har brede applikationsmuligheder i markerne med højhastighedsslibemaskiner, luftcirkulationskølingssystem for fly eller skibe og er blevet en af ​​forskningshotspotterne inden for det internationale elektriske felt.

De vigtigste egenskaber ved højhastighedsmotor er høj rotorhastighed, høj statorviklingstrøm og magnetisk fluxfrekvens i kernen, høj effektdensitet og tabstæthed. Disse egenskaber bestemmer, at nøgleteknologi- og designmetoder til højhastighedsmotor er forskellige fra dem med konstant hastighedsmotor.

Rotorhastigheden for højhastighedsmotoren er normalt højere end 10 000 R/min. Ved roterende i høj hastighed kan den konventionelle laminerede rotor ikke modstå den enorme centrifugalkraft, så speciel højstyrke lamineret eller fast rotorstruktur skal anvendes. For permanente magnetmotorer er problemet med rotorstyrke mere fremtrædende, fordi de sintrede permanente magnetmateriale ikke kan modstå trækspænding, der genereres af rotorens højhastighedsrotation, og beskyttelsesforanstaltninger skal træffes for den permanente magnet. Friktionen med høj hastighed mellem rotoren og luftgabet forårsager meget større friktionstab på rotoroverfladen end den konstante hastighedsmotor, hvilket bringer store vanskeligheder for rotorvarmeafledning. For at sikre, at rotoren har tilstrækkelig styrke, er rotoren af ​​højhastighedsmotoren for det meste slank, så sammenlignet med den konstante hastighedsmotor øges muligheden for, at rotorsystemet nærmer sig den kritiske hastighed for højhastighedsmotoren. Almindelige motorlejer kan ikke operere pålideligt i høj hastighed, og højhastighedsbæresystemer skal bruges.

Den høje vekslende frekvens af viklingstrøm og magnetisk flux i kernen i højhastighedsmotoren vil producere stort højfrekvens yderligere tab i snoet af motor, statorkerne og rotor. Når statorstrømfrekvensen er lav, kan effekten af ​​hudeffekt og nærhedseffekt på viklingstabet ignoreres, men ved højfrekvens vil statorviklingen give åbenlyst hudeffekt og nærhedseffekt og øge det yderligere tab af viklingen. Den magnetiske fluxfrekvens i statorkernen i højhastighedsmotoren er høj, påvirkningen af ​​hudeffekten kan ikke ignoreres, og den konventionelle beregningsmetode vil medføre store fejl. For nøjagtigt at beregne statorens kernetab af højhastighedsmotor er det nødvendigt at undersøge beregningsmodellen for jerntab under højfrekvensbetingelser. Rummonikken forårsaget af statorspalten og vikling af ikke-sinusoidal fordeling såvel som de nuværende og tidsharmonik genereret af PWM-strømforsyning, vil producere stort hvirvelstrømtab i rotoren. På grund af den lille størrelse af rotoren og de dårlige kølingsforhold vil det bringe store vanskeligheder til rotorvarmeafledningen. Derfor vil den nøjagtige beregning af rotor -hvirvelsestab og udforskning af effektive foranstaltninger til at reducere rotor -hvirvelsestab drøftet. Det er af stor betydning for den pålidelige betjening af højhastighedsmotoren. På samme tid bringer højfrekvent spænding eller strøm også udfordringer til controller-designet af højeffekten højhastighedsmotorer.

Mængden af ​​højhastighedsmotorens volumen er meget mindre end den konstante hastighedsmotor af den samme effekt, ikke kun effekttætheden og tabstætheden er stor, men også varmeafledningen er vanskelig, hvis den specielle varmeafledning måler ikke anvendes, er temperaturstigningen af ​​motoren for høj, og dermed forkortelse af de viklinger, især for den permanente magnetmotor, er det for højen, den permanente. demagnetisering. Et godt designet kølesystem kan effektivt reducere temperaturstigningen af ​​den faste rotor, som er nøglen til den langsigtede stabile drift af højeffekten højhastighedsmotorer.

For at opsummere er der mange specielle nøgleproblemer inden for rotorstyrke, rotorsystemdynamik, elektromagnetisk design, kølesystemdesign og temperaturstigningsberegning, højhastighedsbærende og controllerudvikling, der ikke er tilgængelig i konventionelle motorer. Derfor er designet af højhastighedsmotor en omfattende designproces for flere iterationer af fysiske felter, såsom elektromagnetisk felt, rotorstyrke, rotordynamik, væskefelt og temperaturfelt. På nuværende tidspunkt er de vigtigste typer motorer, der bruges i højhastighedsfelter, induktionsmotorer, permanente magnetmotorer, skiftede modvilje motorer og klo-polmotorer, og hver motorisk type har en anden topologi.

Denne artikel analyserer udviklingsstatus for forskellige typer højhastighedsmotorer i ind-og udland og opsummerer grænseindekset for forskellige typer højhastighedsmotorer. Struktur- og designkarakteristika for højhastighedsmotor analyseres detaljeret, herunder statordesign, rotorstrukturdesign, rotorsystemdynamikanalyse, bærende udvælgelse og kølesystemdesign osv. Endelig er de største problemer, som udviklingen af ​​højhastighedsmotoren analyserer, og udviklingstrenden og udsigten til højhastighedsmotor udgøres.