Η σημασία του σχεδιασμού του ρότορα σε κινητήρες χωρίς ψήκτρες υψηλής ταχύτητας

Ο δρομέας κινητήρα υψηλής ταχύτητας χωρίς ψήκτρες λειτουργεί τυπικά σε ταχύτητες που κυμαίνονται από 20.000 έως 100.000 σ.α.λ. Ο σχεδιασμός κινητήρων υψηλής ταχύτητας διαφέρει σημαντικά από αυτόν των συμβατικών κινητήρων χαμηλής ταχύτητας, χαμηλής συχνότητας. Μια δυναμική ανάλυση των συστημάτων ρότορα και εδράνου είναι ζωτικής σημασίας για την επιχειρησιακή αξιοπιστία των κινητήρων υψηλής ταχύτητας.

Ο σχεδιασμός του ρότορα είναι το κλειδί σε σχεδιασμό υψηλής ταχύτητας χωρίς ψήκτρες, με κύριες εκτιμήσεις που περιλαμβάνουν: την επιλογή της διαμέτρου και του μήκους του ρότορα, την επιλογή των μόνιμων μαγνητικών υλικών και τις χρησιμοποιούμενες μέθοδοι προστασίας (καθώς οι μόνιμοι μαγνήτες δεν μπορούν να αντέξουν τις τεράστιες φυγοκεντρικές δυνάμεις που συναντώνται με υψηλές ταχύτητες και πρέπει να προστατεύονται με υψηλής κίνησης). Αυτό περιλαμβάνει την ανάλυση της αντοχής και της ακαμψίας του ρότορα και του σχεδιασμού των ρουλεμάν (δεδομένου ότι οι κινητήρες χωρίς ψήκτρες υψηλής ταχύτητας δεν μπορούν να χρησιμοποιήσουν τυπικά ρουλεμάν και πρέπει να χρησιμοποιούν τύπους μη επαφής όπως αέρα ή μαγνητικά ρουλεμάν).

Για τους κινητήρες χωρίς ψήκτρες υψηλής ταχύτητας, ο σχεδιασμός του ρότορα μόνιμου μαγνήτη πρέπει να εξετάζει τόσο τις ηλεκτρομαγνητικές όσο και τις μηχανικές πτυχές. Αυτό σημαίνει ότι ο ρότορας μόνιμου μαγνήτη πρέπει να παρέχει ένα επαρκώς ισχυρό περιστροφικό μαγνητικό πεδίο για τις περιελίξεις του στάτη, ενώ παράλληλα είναι ικανή να αντέξει τις τεράστιες φυγοκεντρικές δυνάμεις που παράγονται από την περιστροφή υψηλής ταχύτητας.

Υψηλής ταχύτητας Οι κινητήρες χωρίς ψήκτρες έχουν γενικά λιγότερους πόλους, συνήθως χρησιμοποιώντας 2 ή 4 πόλους. Ένας κινητήρας 2-πόλων διευκολύνει τη χρήση μιας στερεής δομής για τους μόνιμους μαγνήτες για να εξασφαλίσει μηχανική και ηλεκτρομαγνητική συμμετρία. Επιπλέον, το μαγνητικό πεδίο του πυρήνα του στάτορα και το ρεύμα περιέλιξης και η συχνότητα ενός κινητήρα 2-πόλων είναι μόνο το ήμισυ αυτού ενός κινητήρα 4-πόλων, ο οποίος βοηθά στη μείωση των απώλειας σιδήρου και χαλκού στον στάτορα του κινητήρα. Ωστόσο, ένα σημαντικό μειονέκτημα των 2-πολικών κινητήρων είναι ότι οι περιελίξεις του στάτορα είναι μεγαλύτερα και απαιτούν μεγαλύτερη περιοχή πυρήνα στάτορα.

Η επιλογή του Τα μόνιμα υλικά μαγνήτη σε κινητήρες χωρίς ψήκτρες υψηλής ταχύτητας επηρεάζουν σημαντικά το μέγεθος και την απόδοση του κινητήρα. Όταν επιλέγετε υλικά μόνιμου μαγνήτη, οι εκτιμήσεις περιλαμβάνουν:

1 Για να ενισχυθεί η πυκνότητα και η απόδοση ισχύος του κινητήρα, πρέπει να επιλεγούν υλικά με υψηλή πυκνότητα υπολειμματικής ροής, εξαναγκαστικότητα και προϊόν μαγνητικής ενέργειας.

2. Η καμπύλη απομαγνητισμού του μόνιμου μαγνητικού υλικού θα πρέπει να αλλάζει γραμμικά εντός του επιτρεπόμενου εύρους θερμοκρασίας λειτουργίας. Για να εξασφαλιστεί η θερμοκρασία λειτουργίας του ρότορα μόνιμου μαγνήτη δεν υπερβαίνει τη θερμοκρασία απομαγνήτισης των μαγνητών, θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί ανθεκτικά σε ανθεκτικά σε ανθεκτικά υλικά μνήμης.

Λαμβάνοντας υπόψη τις τεράστιες φυγοκεντρικές δυνάμεις που πρέπει να αντέχουν οι μηχανικές ιδιότητες των μηχανών υψηλής ταχύτητας, οι μηχανικές ιδιότητες των μαγνητικών υλικών είναι επίσης κρίσιμες. Λαμβάνοντας υπόψη τις τεχνικές απαιτήσεις και το υλικό κόστος, χρησιμοποιείται συνήθως χρησιμοποιείται συνήθως χρησιμοποιείται το Sintered Neodymium Iron Boron, ένας τύπος μόνιμου μαγνητικού υλικού με μεταλλουργία σε σκόνη. Οι μέθοδοι προστασίας για αυτούς τους μαγνήτες περιλαμβάνουν την προσθήκη ενός μη-μαγνητικού προστατευτικού περιβλήματος υψηλής αντοχής έξω από τον μαγνήτη, τοποθετημένο σφιχτά πάνω του. Μια άλλη μέθοδος προστασίας περιλαμβάνει τη χρήση ζωνών από ίνες άνθρακα για την εξασφάλιση των μαγνητών.