Vigtigheden af ​​rotordesign i højhastigheds børsteløse motorer

Højhastigheds børsteløs motorrotor kører typisk ved hastigheder fra 20.000 til 100.000 omdr./min. Designet af højhastighedsmotorer adskiller sig væsentligt fra det for konventionelle lavhastighedsmotorer med lav frekvens. En dynamisk analyse af rotor- og lejesystemer er afgørende for driftssikkerheden af ​​højhastighedsmotorer.

Rotorens design er nøglen i højhastigheds børsteløs motordesign, med hovedovervejelser, herunder: valg af rotordiameter og længde, valg af permanentmagnetmaterialer og anvendte beskyttelsesmetoder (da permanentmagneterne ikke kan modstå de enorme centrifugalkræfter, der opstår ved høje hastigheder og skal afskærmes med materialer med høj styrke). Dette involverer analyse af rotorstyrke og stivhed og design af lejer (da højhastigheds børsteløse motorer ikke kan bruge standardlejer og i stedet skal bruge berøringsfrie typer som luft- eller magnetiske lejer).

For højhastigheds børsteløse motorer skal designet af permanentmagnetrotoren tage hensyn til både elektromagnetiske og mekaniske aspekter. Det betyder, at permanentmagnetrotoren skal give et tilstrækkeligt stærkt rotationsmagnetisk felt til statorviklingerne, samtidig med at den er i stand til at modstå de enorme centrifugalkræfter, der genereres af højhastighedsrotation.

Høj hastighed børsteløse motorer har generelt færre poler, typisk med 2 eller 4 poler. En 2-polet motor letter brugen af ​​en solid struktur til de permanente magneter for at sikre mekanisk og elektromagnetisk symmetri. Desuden er statorkernens magnetfelt og viklingsstrømmen og frekvensen af ​​en 2-polet motor kun halvdelen af ​​en 4-polet motor, hvilket hjælper med at reducere jern- og kobbertabene i motorstatoren. En stor ulempe ved 2-polede motorer er dog, at statorviklingerne er længere og kræver et større statorkerneareal.

Valget af permanentmagnetmaterialer i højhastigheds børsteløse motorer påvirker motorens størrelse og ydeevne markant. Når du vælger permanentmagnetmaterialer, bør du overveje følgende:

1. For at forbedre motorens effekttæthed og effektivitet skal der vælges materialer med høj restfluxtæthed, koercivitet og magnetisk energiprodukt.

2. Afmagnetiseringskurven for permanentmagnetmaterialet bør ændres lineært inden for det tilladte driftstemperaturområde. For at sikre, at permanentmagnetrotorens driftstemperatur ikke overstiger magneternes afmagnetiseringstemperatur, bør der anvendes højtemperaturbestandige permanentmagnetmaterialer.

I betragtning af de enorme centrifugalkræfter, som højhastigheds børsteløse motor permanentmagnetrotorer skal modstå, er magnetmaterialernes mekaniske egenskaber også kritiske. I betragtning af de tekniske krav og materialeomkostninger anvendes sintret neodymjernbor, en type pulvermetallurgi permanent magnetmateriale, almindeligvis. Beskyttelsesmetoder for disse magneter omfatter tilføjelse af et højstyrke, ikke-magnetisk beskyttelseshylster uden for magneten, monteret tæt over den. En anden beskyttelsesmetode involverer at bruge kulfiberbånd til at fastgøre magneterne.