Kiire mootori rootori struktuur ja konstruktsioonilised omadused (staatori konstruktsioon, erinevat tüüpi rootori konstruktsiooni konstruktsioon)

Kiire mootorirootori omadused on väikesed, suur võimsustihedus, otseühendus suure kiirusega koormusega, traditsioonilise mehaanilise kiirendusseadme kõrvaldamine, süsteemi müra vähendamine ja süsteemi ülekande efektiivsuse parandamine jne. Sellel on laialdased kasutusvõimalused kiirete lihvimismasinate, õhutsirkulatsiooniga jahutussüsteemide, energiasalvestite hoorataste, kütuseelementide, kiirete õhusõidukite jaotusseadmete tsentrifugaalgaasi toiteseadmetena. või laevad, ja sellest on saanud üks rahvusvahelise elektrivaldkonna uurimispunkte.

Kiire mootori peamised omadused on suur rootori kiirus, suur staatori mähise vool ja magnetvoo sagedus südamikus, suur võimsustihedus ja kadude tihedus. Need omadused määravad kindlaks, et kiire mootori põhitehnoloogia ja projekteerimismeetodid erinevad konstantse kiirusega mootorite omadest.

Kiirmootori rootori kiirus on tavaliselt suurem kui 10 000 p/min. Suurel kiirusel pöörlemisel ei talu tavaline lamineeritud rootor tohutut tsentrifugaaljõudu, mistõttu tuleb kasutada spetsiaalset ülitugevat lamineeritud või tahket rootori konstruktsiooni. Püsimagnetmootorite puhul on rootori tugevuse probleem silmatorkavam, kuna paagutatud püsimagnetmaterjal ei talu rootori kiirest pöörlemisest tekkivat tõmbepinget ja püsimagneti puhul tuleb võtta kaitsemeetmeid. Suure kiirusega hõõrdumine rootori ja õhupilu vahel põhjustab rootori pinnal palju suurema hõõrdekadu kui püsikiirusega mootoril, mis raskendab rootori soojuse hajumist. Rootori piisava tugevuse tagamiseks on suure kiirusega mootori rootor enamasti peenike, nii et võrreldes püsikiirusega mootoriga suureneb oluliselt võimalus, et rootorsüsteem läheneb suure kiirusega mootori kriitilisele kiirusele. Tavalised mootorilaagrid ei saa suurel kiirusel töökindlalt töötada ja kasutada tuleb kiireid laagrisüsteeme.

Mähise voolu ja magnetvoo suur vahelduv sagedus kiire mootori südamikus tekitab suure kõrgsagedusliku lisakadu mootori, staatori südamiku ja rootori mähises. Kui staatori voolu sagedus on madal, võib nahaefekti ja läheduse mõju mähise kadudele ignoreerida, kuid kõrge sagedusega tekitab staatori mähis ilmse nahaefekti ja läheduse efekti ning suurendab mähise täiendavat kadu. Kiirmootori staatori südamiku magnetvoo sagedus on kõrge, nahaefekti mõju ei saa eirata ja tavaline arvutusmeetod toob kaasa suuri vigu. Kiirmootori staatori südamiku kao täpseks arvutamiseks on vaja uurida rauakao arvutusmudelit kõrgsageduslikes tingimustes. Staatori pilu ja mähise mittesinusoidse jaotuse tekitatud ruumiharmoonikud, samuti PWM-i toiteallika tekitatud voolu- ja ajaharmoonikud tekitavad rootoris suure pöörisvoolukadu. Rootori väiksuse ja halbade jahutustingimuste tõttu põhjustab see suuri raskusi rootori soojuse hajutamisel. Seetõttu arutatakse rootori pöörisvoolukao täpset arvutamist ja tõhusate meetmete uurimist rootori pöörisvoolukadude vähendamiseks. See on suure kiirusega mootori usaldusväärse töö jaoks väga oluline. Samal ajal toob kõrgsageduslik pinge või vool väljakutseid ka suure võimsusega kiirete mootorite kontrolleri disainile.

Kiirmootori maht on palju väiksem kui sama võimsusega konstantse kiirusega mootoril, mitte ainult võimsustihedus ja kadude tihedus on suur, vaid ka soojuse hajumine on keeruline, kui spetsiaalseid soojuse hajutamise meetmeid ei kasutata, on mootori temperatuuri tõus liiga kõrge, lühendades seeläbi mähise eluiga, eriti püsimagnetmootori puhul, magneti puhul on temperatuuri tõus liiga kõrge, temperatuur on liiga kõrge. demagnetiseerimine. Hästi läbimõeldud jahutussüsteem võib tõhusalt vähendada fikseeritud rootori temperatuuri tõusu, mis on suure võimsusega kiirete mootorite pikaajalise stabiilse töö võti.

Kokkuvõtteks võib öelda, et rootori tugevuse, rootorisüsteemi dünaamika, elektromagnetilise konstruktsiooni, jahutussüsteemi projekteerimise ja temperatuuritõusu arvutamise, kiire laagrite ja kontrolleri arendamise osas on palju erilisi võtmeprobleeme, mida tavalistes mootorites pole. Seetõttu on suure kiirusega mootorite projekteerimine kõikehõlmav projekteerimisprotsess, mis hõlmab füüsiliste väljade, näiteks elektromagnetvälja, rootori tugevuse, rootori dünaamika, vedelikuvälja ja temperatuurivälja mitme iteratsiooni. Praegu on kiirväljadel kasutatavad peamised mootoritüübid asünkroonmootorid, püsimagnetmootorid, lülitatud reluktantsmootorid ja küünispoolusega mootorid ning igal mootoritüübil on erinev topoloogia.

Käesolevas artiklis analüüsitakse erinevat tüüpi kiirete mootorite arenguseisu nii kodu- kui välismaal ning tehakse kokkuvõte eri tüüpi kiirete mootorite piirindeksitest. Analüüsitakse üksikasjalikult kiirmootori ehitust ja konstruktsiooniomadusi, sealhulgas staatori konstruktsiooni, rootori konstruktsiooni konstruktsiooni, rootorisüsteemi dünaamika analüüsi, laagrite valikut ja jahutussüsteemi projekteerimist jne. Lõpuks analüüsitakse kiirete mootorite arendamise peamisi probleeme ning vaadatakse välja kiire mootori arengusuund ja väljavaade.