Η σημασία της σχεδίασης ρότορα σε κινητήρες χωρίς ψήκτρες υψηλής ταχύτητας

Ο ρότορας κινητήρα χωρίς ψήκτρες υψηλής ταχύτητας λειτουργεί συνήθως σε ταχύτητες που κυμαίνονται από 20.000 έως 100.000 σ.α.λ. Ο σχεδιασμός των κινητήρων υψηλής ταχύτητας διαφέρει σημαντικά από αυτόν των συμβατικών κινητήρων χαμηλής ταχύτητας και χαμηλής συχνότητας. Μια δυναμική ανάλυση του ρότορα και των συστημάτων ρουλεμάν είναι ζωτικής σημασίας για τη λειτουργική αξιοπιστία των κινητήρων υψηλής ταχύτητας.

Ο σχεδιασμός του ρότορα είναι το κλειδί στο σχεδιασμό του κινητήρα χωρίς ψήκτρες υψηλής ταχύτητας, με κύρια ζητήματα που περιλαμβάνουν: την επιλογή της διαμέτρου και του μήκους του ρότορα, την επιλογή υλικών μόνιμου μαγνήτη και τις μεθόδους προστασίας που χρησιμοποιούνται (καθώς οι μόνιμοι μαγνήτες δεν μπορούν να αντέξουν τις τεράστιες φυγόκεντρες δυνάμεις που συναντώνται σε υψηλές ταχύτητες και πρέπει να θωρακίζονται με υλικά υψηλής αντοχής). Αυτό περιλαμβάνει ανάλυση της αντοχής και της ακαμψίας του ρότορα και το σχεδιασμό των ρουλεμάν (καθώς οι κινητήρες χωρίς ψήκτρες υψηλής ταχύτητας δεν μπορούν να χρησιμοποιούν τυπικά ρουλεμάν και πρέπει να χρησιμοποιούν τύπους χωρίς επαφή, όπως ρουλεμάν αέρα ή μαγνητικά).

Για κινητήρες χωρίς ψήκτρες υψηλής ταχύτητας, ο σχεδιασμός του ρότορα μόνιμου μαγνήτη πρέπει να λαμβάνει υπόψη 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 είναι επίσης ικανός να αντέξει τις τεράστιες φυγόκεντρες δυνάμεις που δημιουργούνται από την περιστροφή υψηλής ταχύτητας.

Υψηλής ταχύτητας Οι κινητήρες χωρίς ψήκτρες έχουν γενικά λιγότερους πόλους, συνήθως χρησιμοποιούν 2 ή 4 πόλους. Ένας κινητήρας 2 πόλων διευκολύνει τη χρήση μιας συμπαγούς δομής για τους μόνιμους μαγνήτες για την εξασφάλιση μηχανικής και ηλεκτρομαγνητικής συμμετρίας. Επιπλέον, το μαγνητικό πεδίο του πυρήνα του στάτορα και το ρεύμα περιέλιξης και η συχνότητα ενός κινητήρα 2 πόλων είναι μόνο το μισό από έναν κινητήρα 4 πόλων, γεγονός που συμβάλλει στη μείωση των απωλειών σιδήρου και χαλκού στον στάτορα κινητήρα. Ωστόσο, ένα σημαντικό μειονέκτημα των διπολικών κινητήρων είναι ότι οι περιελίξεις του στάτη είναι μακρύτερες και απαιτούν μεγαλύτερη περιοχή πυρήνα στάτη.

Η επιλογή του Τα υλικά μόνιμου μαγνήτη σε κινητήρες χωρίς ψήκτρες υψηλής ταχύτητας επηρεάζουν σημαντικά το μέγεθος και την απόδοση του κινητήρα. Όταν επιλέγετε υλικά μόνιμου μαγνήτη, πρέπει να λάβετε υπόψη:

1. Για τη βελτίωση της πυκνότητας και της απόδοσης ισχύος του κινητήρα, θα πρέπει να επιλέγονται υλικά με υψηλή πυκνότητα υπολειμματικής ροής, καταναγκασμό και προϊόν μαγνητικής ενέργειας.

2. Η καμπύλη απομαγνήτισης του υλικού μόνιμου μαγνήτη πρέπει να μεταβάλλεται γραμμικά εντός του επιτρεπόμενου εύρους θερμοκρασίας λειτουργίας. Για να διασφαλιστεί ότι η θερμοκρασία λειτουργίας του ρότορα μόνιμου μαγνήτη δεν υπερβαίνει τη θερμοκρασία απομαγνήτισης των μαγνητών, θα πρέπει να χρησιμοποιούνται υλικά μόνιμου μαγνήτη ανθεκτικά σε υψηλή θερμοκρασία.

Δεδομένων των τεράστιων φυγόκεντρων δυνάμεων που πρέπει να αντέχουν οι ρότορες μόνιμου μαγνήτη κινητήρα χωρίς ψήκτρες υψηλής ταχύτητας, οι μηχανικές ιδιότητες των υλικών μαγνητών είναι επίσης κρίσιμες. Λαμβάνοντας υπόψη τις τεχνικές απαιτήσεις και το κόστος των υλικών, χρησιμοποιείται συνήθως πυροσυσσωματωμένο σίδηρο βόριο νεοδυμίου, ένας τύπος υλικού μόνιμου μαγνήτη μεταλλουργίας σκόνης. Οι μέθοδοι προστασίας για αυτούς τους μαγνήτες περιλαμβάνουν την προσθήκη ενός υψηλής αντοχής, μη μαγνητικού προστατευτικού περιβλήματος έξω από τον μαγνήτη, τοποθετημένο σφιχτά πάνω του. Μια άλλη μέθοδος προστασίας περιλαμβάνει τη χρήση ζωνών από ανθρακονήματα για τη στερέωση των μαγνητών.