Rootori disaini tähtsus suure kiirusega harjadeta mootorites

Suure kiirusega harjadeta mootorirootor töötab tavaliselt kiirustel vahemikus 20 000 kuni 100 000 p/min. Kiirete mootorite konstruktsioon erineb oluliselt tavapäraste madala kiirusega madala sagedusega mootorite omast. Rootori ja laagrisüsteemide dünaamiline analüüs on kiirete mootorite töökindluse jaoks ülioluline.

Rootori konstruktsioon on suure kiirusega harjadeta mootorite konstrueerimisel võtmetähtsusega, kusjuures peamised kaalutlused hõlmavad järgmist: rootori läbimõõdu ja pikkuse valik, püsimagnetmaterjalide valik ja kasutatavad kaitsemeetodid (kuna püsimagnetid ei talu suurel kiirusel tekkivaid tohutuid tsentrifugaaljõude ja neid tuleb varjestada ülitugevate materjalidega). See hõlmab rootori tugevuse ja jäikuse analüüsi ning laagrite konstruktsiooni (kuna suure kiirusega harjadeta mootorid ei saa kasutada standardseid laagreid ja nende asemel tuleb kasutada mittekontaktseid laagreid, nagu õhk- või magnetlaagrid).

Kiirete harjadeta mootorite puhul peab püsimagnetrootori projekteerimisel arvestama nii elektromagnetilisi kui ka mehaanilisi aspekte. See tähendab, et püsimagnetrootor peab tagama staatori mähiste jaoks piisavalt tugeva pöörleva magnetvälja, olles samal ajal suuteline vastu pidama suurele pöörlemisel tekkivatele tohututele tsentrifugaaljõududele.

Kiire harjadeta mootoritel on tavaliselt vähem pooluseid, tavaliselt kasutatakse 2 või 4 poolust. 2-pooluseline mootor hõlbustab püsimagnetite jaoks tugeva konstruktsiooni kasutamist, et tagada mehaaniline ja elektromagnetiline sümmeetria. Lisaks on staatori südamiku magnetväli ning 2-pooluselise mootori mähisevool ja sagedus vaid poole väiksem kui 4-pooluselisel mootoril, mis aitab vähendada raua- ja vasekadusid mootori staatoris. 2-pooluseliste mootorite suur puudus on aga see, et staatori mähised on pikemad ja nõuavad suuremat staatori südamiku pindala.

Valik püsimagnetmaterjalid kiiretes harjadeta mootorites mõjutavad oluliselt mootori suurust ja jõudlust. Püsimagnetmaterjalide valimisel tuleb arvesse võtta järgmist:

1. Mootori võimsustiheduse ja tõhususe suurendamiseks tuleks valida materjalid, millel on suur jääkvootihedus, koertsitiivsus ja magnetiline energiatoode.

2. Püsimagnetmaterjali demagnetiseerimiskõver peaks muutuma lineaarselt lubatud töötemperatuuri vahemikus. Tagamaks, et püsimagnetrootori töötemperatuur ei ületaks magnetite demagnetiseerimistemperatuuri, tuleks kasutada kõrgtemperatuurikindlaid püsimagnetmaterjale.

Arvestades tohutuid tsentrifugaaljõude, mida suure kiirusega harjadeta mootoriga püsimagnetrootorid peavad taluma, on magnetmaterjalide mehaanilised omadused samuti kriitilised. Arvestades tehnilisi nõudeid ja materjalikulusid, kasutatakse tavaliselt paagutatud neodüümraudboori, pulbermetallurgia püsimagnetmaterjali tüüpi. Nende magnetite kaitsemeetodid hõlmavad tugeva, mittemagnetilise kaitseümbrise lisamist väljaspool magneti, mis on tihedalt selle peale kinnitatud. Teine kaitsemeetod hõlmab süsinikkiust riba kasutamist magnetite kinnitamiseks.