Introduktion af rotor af højhastighedsmotor

EN Højhastighedsmotorrotor er en kritisk del af en højhastighedsmotor, der typisk udgør en roterende skaft. Det fungerer ved at udnytte den elektriske effekt, der genereres af motoren til at give rotationsbevægelse til mekaniske enheder. Et definerende kendetegn ved højhastighedsmotorrotorer er deres høje rotationshastighed, der ofte overstiger 10.000 omdrejninger pr. Minut (RPM).

I den strukturelle design af højhastighedsmotorrotorer skal der tages væsentligt hensyn til faktorer, såsom centrifugalkraft og slagkraft, der opstår fra højhastighedsoperation. Dette nødvendiggør optimering af aksial letvægtning, dynamisk balanceydelse og slidstyrke. Der findes adskillige almindelige strukturelle typer højhastighedsmotorrotorer, herunder ærmelype, disk-type, magnetisk ophængstype og coplanar-type. Valget af strukturel type skal være baseret på praktiske behov.

High-speed motors, featuring small size, high power density, direct connection with high-speed loads, elimination of traditional mechanical speed-increasing devices, reduced system noise, and improved system transmission efficiency, have broad application prospects in various fields such as high-speed grinding machines, air circulation refrigeration systems, energy storage flywheels, fuel cells, high-speed centrifugal compressors for natural gas transportation, and distributed power generation Systemer, der bruges som fly- eller skibets strømforsyningsudstyr. De er blevet en af ​​forskningshotspotterne inden for det internationale elektrotekniske ingeniørfelt.

De vigtigste egenskaber ved højhastighedsmotorer inkluderer høj rotorhastighed, høj statorviklingstrøm og magnetisk fluxfrekvens i jernkernen og høj effekttæthed og tabstæthed. Disse egenskaber kræver nøgleteknologier og designmetoder, der er unikke for højhastighedsmotorer, hvilket adskiller dem fra konventionelle hastighedsmotorer. Højhastighedsmotorrotorer roterer typisk med hastigheder over 10.000 o / min. Under højhastighedsrotation kæmper konventionelle laminerede rotorer for at modstå enorme centrifugalkræfter, hvilket nødvendiggør vedtagelsen af ​​specielle højstyrke laminerede eller faste rotorstrukturer. For permanente magnetmotorer er problemer med rotorstyrke endnu mere fremtrædende, da sintrede permanente magnetmaterialer ikke kan modstå trækspændingen genereret af højhastighedsrotorrotation, hvilket kræver beskyttelsesforanstaltninger for de permanente magneter.

Desuden resulterer den højhastighedsfriktion mellem rotoren og luftgabet i friktionstab på rotoroverfladen, der er meget større end dem i konventionelle hastighedsmotorer, hvilket udgør betydelige udfordringer for rotormorkøling. For at sikre tilstrækkelig rotorstyrke er højhastighedsmotorrotorer ofte slanke, hvilket øger sandsynligheden for at nærme sig kritiske rotationshastigheder sammenlignet med konventionelle hastighedsmotorer. For at undgå at bøje resonans er det vigtigt at forudsige rotorsystemets kritiske rotorsystem nøjagtigt.

Derudover kan konventionelle motorlejer ikke pålideligt fungere i høje hastigheder, hvilket kræver vedtagelse af højhastighedsbæresystemer. Den højfrekvente vekselstrøm i viklingen og den magnetiske flux i statorjernkernen i højhastighedsmotorer genererer betydelige højfrekvente yderligere tab i motorviklingen, statorjernkernen og rotoren. Hudeneffekt og nærhedseffekt på viklingstab kan normalt ignoreres, når statorstrømfrekvensen er lav, men i højfrekvente situationer udviser statorviklingen betydelig hudeffekt og nærhedseffekt, hvilket øger snoede yderligere tab.

Den høje magnetiske fluxfrekvens i stator jernkerne i højhastighedsmotorer kan ikke forsømme påvirkningen af ​​hudeneffekten, og konventionelle beregningsmetoder kan føre til betydelige fejl. For nøjagtigt at beregne stator-jern kernetab af højhastighedsmotorer er det nødvendigt at undersøge modeller for jerntabsberegning under højfrekvente forhold. Rumlige harmonik forårsaget af statorspaltning og ikke-sinusoid viklingsfordeling såvel som aktuelle tidsharmonik genereret af PWM-strømforsyning, alle producerer betydelige hvirvelstrømstab i rotoren. Den lille rotorvolumen og dårlige kølingsbetingelser udgør store vanskeligheder ved rotorkøling. Derfor er nøjagtig beregning af rotor-hvirvelstrømtab og udforskning af effektive foranstaltninger til at reducere dem afgørende for den pålidelige drift af højhastighedsmotorer.

Endvidere udgør højfrekvente spændinger eller strømme udfordringer for controller-designet af højeffekten højhastighedsmotorer. Højhastighedsmotorer er meget mindre end konventionelle hastighedsmotorer med ækvivalent effekt med høj effektdensitet og tabstæthed samt vanskelig afkøling. Uden særlige afkølingsforanstaltninger kan motorens temperatur stige for meget og forkorte det viklende liv. Især for permanente magnetmotorer kan overdreven rotortemperatur føre til irreversibel demagnetisering af permanente magneter.

Højhastighedsmotorer henviser generelt til motorer med rotationshastigheder, der overstiger 10.000 o / min eller vanskelighedsværdier (produktet af rotationshastighed og kvadratroten af ​​strøm), der overstiger 1 × 10^5. Blandt de forskellige typer motorer, der i øjeblikket er tilgængelige, inkluderer de med succes at opnå høje hastigheder primært induktionsmotorer, indvendige permanente magnetmotorer, skiftede modvilje Motorer og et par udvendige permanente magnetmotorer og Claw Pole Motors. Rotorstrukturer af højhastighedsinduktionsmotorer er relativt enkle med lav rotationsinerti og evnen til at operere i længere perioder under høje temperatur og højhastighedsbetingelser, hvilket gør dem vidt brugt i højhastighedsapplikationer.

I sammendraget er højhastighedsmotorrotorer afgørende komponenter, der muliggør højhastighedsdrift af motorer, kendetegnet ved deres høje rotationshastigheder, specielle strukturelle design og udfordringer i køling og lejesystemer. Med teknologiske fremskridt og industrielle opgraderinger anvendes højhastighedsmotorer i stigende grad inden for felter som elektriske køretøjer, rumfart, industrielle robotter og ren energi, hvilket driver udviklingen af ​​materialer og teknologier med højt ydeevne. Den udbredte anvendelse af kulfiberrotorer, for eksempel, forbedrer motorisk effektivitet og holdbarhed markant, hvilket markerer en ny æra med højhastighedsmotorteknologi.