Hochgeschwindigkeitsmotor-Rotorstruktur- und Konstruktionseigenschaften (Statorkonstruktion, verschiedene Arten von Rotorstruktur Design)

High speed motor rotor has the characteristics of small size, high power density, direct connection with high speed load, eliminating the traditional mechanical acceleration device, reducing system noise and improving system transmission efficiency, etc. It has broad application prospects in the fields of high-speed grinding machines, air circulation refrigeration systems, energy storage flywheels, fuel cells, high-speed centrifugal compressors for natural gas transmission and distributed power generation systems as power supply equipment for Flugzeuge oder Schiffe und sind zu einer der Forschungs -Hotspots im internationalen Elektrofeld geworden.

Die Hauptmerkmale des Hochgeschwindigkeitsmotors sind hohe Rotorgeschwindigkeit, Hochstatoren-Wickelstrom und magnetische Flussfrequenz im Kern, hohe Leistungsdichte und Verlustdichte. Diese Eigenschaften bestimmen, dass sich die wichtigsten Technologie- und Designmethoden des Hochgeschwindigkeitsmotors von denen des Motors mit konstanter Geschwindigkeit unterscheiden.

Die Rotorgeschwindigkeit des Hochgeschwindigkeitsmotors ist normalerweise höher als 10 000 R/min. Beim Drehen mit hoher Geschwindigkeit kann der herkömmliche laminierte Rotor der riesigen Zentrifugalkraft nicht standhalten, so Bei permanenten Magnetenmotoren ist das Problem der Rotorfestigkeit deutlicher, da das gesinterte permanente Magnetmaterial der durch die Hochgeschwindigkeitsdrehung des Rotor erzeugten Zugspannung nicht standhalten kann und Schutzmaßnahmen für den dauerhaften Magneten ergriffen werden müssen. Die Hochgeschwindigkeitsreibung zwischen Rotor und Luftspalt führt zu einem viel größeren Reibungsverlust auf der Rotoroberfläche als die des Motors mit konstanter Geschwindigkeit, was der Rotorwärmeableitung große Schwierigkeiten bringt. Um sicherzustellen, dass der Rotor eine ausreichende Festigkeit aufweist, ist der Rotor des Hochgeschwindigkeitsmotors größtenteils schlank. Im Vergleich zum Motor mit konstanter Geschwindigkeit ist die Möglichkeit, dass sich das Rotorsystem der kritischen Geschwindigkeit des Hochgeschwindigkeitsmotors nähert, stark erhöht. Normale Motorlager können bei hoher Geschwindigkeit nicht zuverlässig funktionieren, und Hochgeschwindigkeitslagersysteme müssen verwendet werden.

Die hohe Wechselfrequenz des Wicklungsstroms und des magnetischen Flusses im Kern des Hochgeschwindigkeitsmotors erzeugt einen großen Hochfrequenz zusätzlichen Verlust bei der Wicklung von Motor, Statorkern und Rotor. Wenn die Statorstromfrequenz niedrig ist, kann der Effekt des Hauteffekts und der Näheseffekt auf den Wickelverlust ignoriert werden, aber bei hoher Frequenz führt die Statorswicklung zu einem offensichtlichen Hauteffekt und der Nähe von Nähe und erhöht den zusätzlichen Verlust der Wicklung. Die magnetische Flussfrequenz im Statorkern des Hochgeschwindigkeitsmotors ist hoch, der Einfluss des Hauteffekts kann nicht ignoriert werden, und die herkömmliche Berechnungsmethode bringt große Fehler. Um den Statorkernverlust des Hochgeschwindigkeitsmotors genau zu berechnen, muss das Berechnungsmodell des Eisenverlusts unter Hochfrequenzbedingungen untersucht werden. Die durch den Statorschlitz und die nicht-sinusoidalen Verteilung des Wickelns verursachten Raumharmonischen sowie die durch PWM-Stromversorgung erzeugten Strom- und Zeitharmonische erzeugen einen großen Wirbelstromverlust im Rotor. Aufgrund der geringen Größe des Rotors und der schlechten Abkühlungsbedingungen hat die Rotorwärmeableitung große Schwierigkeiten. Daher wird die genaue Berechnung des Rotorwirbelstromverlusts und die Untersuchung wirksamer Maßnahmen zur Verringerung des Rotorwirbelstromverlusts erörtert. Es ist von großer Bedeutung für den zuverlässigen Betrieb des Hochgeschwindigkeitsmotors. Gleichzeitig bringt Hochfrequenzspannung oder Strom auch Herausforderungen für das Controller-Design von Hochgeschwindigkeitsmotoren mit hoher Leistung.

Das Volumen des Hochgeschwindigkeitsmotors ist viel kleiner als der Motor mit konstanter Geschwindigkeitsmotor derselben Leistung, nicht nur die Leistungsdichte und die Verlustdichte, sondern auch die Wärmeabteilung ist schwierig, wenn die speziellen Wärmeableitungsmaßnahmen nicht verwendet werden, ist der Temperaturanstieg des Motors zu hoch. Dadurch wird der Lebensdauer des Wickels, insbesondere der permanente Magnet. Der Hörmotor, das der Rotoraufruft, im Hässer. Der Rotoraufruch. Der Hörer. Das Hegen des Rotors. Der Rotoraufruch, das zum Haufen des Rotors, ist der Aufstieg. Der Hass. Der Scheinweit. Entmagnetisierung. Ein gut gestaltetes Kühlsystem kann den Temperaturanstieg des festen Rotors effektiv verringern, was der Schlüssel zum langfristigen stabilen Betrieb von Hochgeschwindigkeits-Hochgeschwindigkeitsmotoren ist.

Zusammenfassend gibt es viele spezielle wichtige Probleme in der Rotorstärke, der Dynamik des Rotorsystems, der elektromagnetischen Konstruktion, der Konstruktion des Kühlsystems und der Berechnung des Temperaturanstiegs, der Hochgeschwindigkeitslager und der Entwicklung von Controller, die bei herkömmlichen Motoren nicht verfügbar sind. Daher ist das Design des Hochgeschwindigkeitsmotors ein umfassender Entwurfsprozess mehrerer Iterationen von physikalischen Feldern wie elektromagnetischem Feld, Rotorfestigkeit, Rotordynamik, Flüssigkeitsfeld und Temperaturfeld. Gegenwärtig sind die in Hochgeschwindigkeitsfeldern verwendeten Hauptmotortypen Induktionsmotoren, Permanentmagnetmotoren, geschaltete Reluktanzmotoren und Krallenmotoren, und jeder Motortyp hat eine andere Topologie.

Dieses Papier analysiert den Entwicklungsstatus verschiedener Arten von Hochgeschwindigkeitsmotoren im In- und Ausland und fasst den Grenzindex verschiedener Arten von Hochgeschwindigkeitsmotoren zusammen. Die Struktur- und Konstruktionseigenschaften des Hochgeschwindigkeitsmotors werden ausführlich analysiert, einschließlich Statorgestaltung, Rotorstruktur-Design, Rotorsystemdynamikanalyse, Lagerauswahl und Kühlsystemdesign usw. Schließlich werden die Hauptprobleme, mit denen die Entwicklung des Hochgeschwindigkeitsmotors konfrontiert ist, analysiert, und der Entwicklungstrend und die Aussicht auf Hochgeschwindigkeitsmotor sind auf dem Laufenden.