ساختار روتور موتور با سرعت بالا و ویژگی های طراحی (طراحی استاتور ، انواع مختلف طراحی ساختار روتور)

روتور موتور با سرعت بالا ویژگی های اندازه کوچک ، چگالی قدرت بالا ، اتصال مستقیم با بار با سرعت بالا ، از بین بردن دستگاه شتاب مکانیکی سنتی ، کاهش نویز سیستم و بهبود بهره وری انتقال سیستم و غیره را دارد. یا کشتی ها ، و به یکی از نقاط مهم تحقیق در زمینه برق بین المللی تبدیل شده است.

ویژگی های اصلی موتور با سرعت بالا سرعت روتور بالا ، جریان سیم پیچ استاتور بالا و فرکانس شار مغناطیسی در هسته ، چگالی قدرت بالا و چگالی از دست دادن است. این خصوصیات تعیین می کند که فناوری کلیدی و روشهای طراحی موتور پر سرعت با روشهای موتور سرعت ثابت متفاوت است.

سرعت روتور موتور پر سرعت معمولاً بالاتر از 10 000 R/دقیقه است. هنگام چرخش با سرعت زیاد ، روتور لمینت معمولی نمی تواند در برابر نیروی عظیم گریز از مرکز مقاومت کند ، بنابراین باید از ساختار روتور لمینت یا روتور با استحکام بالا استفاده شود. برای موتورهای آهنربای دائمی ، مشکل مقاومت روتور برجسته تر است ، زیرا ماده آهنربای دائمی سینتر نمی تواند در برابر تنش کششی ایجاد شده توسط چرخش با سرعت بالا روتور مقاومت کند و اقدامات محافظت باید برای آهنربای دائمی انجام شود. اصطکاک با سرعت بالا بین روتور و شکاف هوا باعث از بین رفتن اصطکاک بسیار بیشتری در سطح روتور نسبت به موتور سرعت ثابت می شود که این مسئله مشکل بزرگی را برای اتلاف حرارت روتور به وجود می آورد. برای اطمینان از اینکه روتور از استحکام کافی برخوردار است ، روتور موتور با سرعت بالا عمدتاً باریک است ، بنابراین در مقایسه با موتور سرعت ثابت ، احتمال نزدیک شدن سیستم روتور به سرعت بحرانی موتور پر سرعت بسیار افزایش می یابد. یاتاقان های موتور معمولی نمی توانند با سرعت بالا کار کنند و باید از سیستم های یاتاقان با سرعت بالا استفاده شود.

فرکانس متناوب بالا جریان سیم پیچ و شار مغناطیسی در هسته موتور با سرعت بالا باعث از بین رفتن فرکانس زیاد در سیم پیچ موتور ، هسته استاتور و روتور می شود. هنگامی که فرکانس جریان استاتور کم است ، می توان اثر اثر پوست و اثر نزدیکی بر از بین رفتن سیم پیچ را نادیده گرفت ، اما در فرکانس بالا ، سیم پیچ استاتور اثر پوستی و اثر نزدیکی را ایجاد می کند و باعث افزایش اضافی سیم پیچ می شود. فرکانس شار مغناطیسی در هسته استاتور موتور پر سرعت زیاد است ، تأثیر اثر پوست را نمی توان نادیده گرفت و روش محاسبه معمولی خطاهای بزرگی را به همراه خواهد داشت. به منظور محاسبه دقیق از بین رفتن هسته استاتور موتور با سرعت بالا ، لازم است مدل محاسبه از دست دادن آهن در شرایط فرکانس بالا کشف شود. هارمونیک های فضایی ناشی از شکاف استاتور و سیم پیچ توزیع غیر سینوئیدی و همچنین هارمونیک های فعلی و زمان تولید شده توسط منبع تغذیه PWM ، باعث از بین رفتن جریان بزرگ در روتور می شوند. با توجه به اندازه کوچک روتور و شرایط خنک کننده ضعیف ، مشکلات بزرگی را برای اتلاف حرارت روتور به همراه خواهد داشت. بنابراین ، محاسبه دقیق از بین رفتن جریان روتور و اکتشاف اقدامات مؤثر برای کاهش از دست دادن جریان روتور در مورد. از اهمیت زیادی برای عملکرد قابل اعتماد موتور با سرعت بالا برخوردار است. در عین حال ، ولتاژ با فرکانس بالا یا جریان نیز چالش هایی را برای طراحی کنترلر موتورهای پر سرعت با قدرت بالا به همراه می آورد.

حجم موتور پر سرعت بسیار کوچکتر از موتور سرعت ثابت با همان قدرت است ، نه تنها چگالی قدرت و چگالی از بین رفتن بزرگ است ، بلکه اتلاف گرما نیز دشوار است ، اگر از اقدامات اتلاف گرمای ویژه استفاده نشود ، افزایش دما موتور بسیار زیاد خواهد بود ، از این طریق کوتاه کردن عمر سیم پیچ ، به خصوص برای رکورد دائم در حال افزایش درجه حرارت است. عوامفری زدایی. یک سیستم خنک کننده به خوبی طراحی شده می تواند به طور موثری افزایش دما روتور ثابت را کاهش دهد ، که کلید اصلی عملکرد پایدار طولانی مدت موتورهای با سرعت بالا است.

به طور خلاصه ، بسیاری از مشکلات مهم کلیدی در استحکام روتور ، پویایی سیستم روتور ، طراحی الکترومغناطیسی ، طراحی سیستم خنک کننده و محاسبه افزایش دما ، تحمل سرعت بالا و توسعه کنترل کننده وجود دارد که در موتورهای معمولی در دسترس نیستند. بنابراین ، طراحی موتور با سرعت بالا یک فرآیند طراحی جامع از تکرارهای متعدد از زمینه های فیزیکی مانند میدان الکترومغناطیسی ، استحکام روتور ، پویایی روتور ، میدان سیال و میدان دما است. در حال حاضر ، انواع اصلی موتورهای مورد استفاده در زمینه های پر سرعت عبارتند از موتورهای القایی ، موتورهای آهنربای دائمی ، موتورهای بی میلی سوئیچ و موتورهای قطب پنجه و هر نوع موتور دارای توپولوژی متفاوتی است.

در این مقاله به تجزیه و تحلیل وضعیت توسعه انواع مختلف موتورهای پر سرعت در داخل و خارج از کشور و خلاصه کردن شاخص محدودیت انواع مختلف موتورهای پر سرعت. ساختار و ویژگی های طراحی موتور با سرعت بالا با جزئیات مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد ، از جمله طراحی استاتور ، طراحی ساختار روتور ، تجزیه و تحلیل دینامیک سیستم روتور ، انتخاب تحمل و طراحی سیستم خنک کننده و غیره.