اهمیت طراحی روتور در موتورهای براشلس پرسرعت

روتور موتور پرسرعت بدون جاروبک معمولاً در سرعت های بین 20000 تا 100000 RPM کار می کند. طراحی موتورهای پرسرعت به طور قابل توجهی با موتورهای معمولی با سرعت پایین و فرکانس پایین متفاوت است. تجزیه و تحلیل دینامیکی روتور و سیستم های بلبرینگ برای قابلیت اطمینان عملیاتی موتورهای پرسرعت بسیار مهم است.

طراحی روتور در طراحی موتور بدون جاروبک سرعت بالا با ملاحظات اصلی از جمله: انتخاب قطر و طول روتور، انتخاب مواد مغناطیس دائمی، و روش‌های حفاظتی استفاده شده کلیدی است (زیرا آهنرباهای دائمی نمی‌توانند در برابر نیروهای گریز از مرکز در سرعت‌های بالا مقاومت کنند و باید با مواد با مقاومت بالا محافظت شوند). این شامل تجزیه و تحلیل استحکام و استحکام روتور و طراحی یاتاقان ها است (از آنجایی که موتورهای براشلس با سرعت بالا نمی توانند از یاتاقان های استاندارد استفاده کنند و در عوض باید از انواع غیر تماسی مانند یاتاقان های هوا یا مغناطیسی استفاده کنند).

برای موتورهای براشلس با سرعت بالا، طراحی روتور آهنربای دائمی باید هر دو جنبه الکترومغناطیسی و مکانیکی را در نظر بگیرد. این بدان معناست که روتور آهنربای دائمی باید میدان مغناطیسی دورانی به اندازه کافی قوی برای سیم‌پیچ‌های استاتور فراهم کند، در حالی که می‌تواند نیروهای گریز از مرکز عظیم تولید شده توسط چرخش با سرعت بالا را نیز تحمل کند.

سرعت بالا موتورهای بدون جاروبک معمولاً قطب های کمتری دارند و معمولاً از 2 یا 4 قطب استفاده می کنند. یک موتور 2 قطبی استفاده از یک ساختار جامد برای آهنرباهای دائمی را تسهیل می کند تا از تقارن مکانیکی و الکترومغناطیسی اطمینان حاصل شود. علاوه بر این، میدان مغناطیسی هسته استاتور و جریان سیم پیچ و فرکانس یک موتور 2 قطبی تنها نصف یک موتور 4 قطبی است که به کاهش تلفات آهن و مس در استاتور موتور کمک می کند. با این حال، یک اشکال عمده موتورهای 2 قطبی این است که سیم‌پیچ‌های استاتور طولانی‌تر هستند و به ناحیه هسته بزرگ‌تری نیاز دارند.

انتخاب از مواد مغناطیس دائم در موتورهای براشلس با سرعت بالا به طور قابل توجهی بر اندازه و عملکرد موتور تأثیر می گذارد. هنگام انتخاب مواد آهنربای دائمی، ملاحظات عبارتند از:

1. برای افزایش چگالی توان و راندمان موتور، موادی با چگالی شار باقیمانده بالا، قدرت اجباری و محصول انرژی مغناطیسی باید انتخاب شوند.

2. منحنی مغناطیس زدایی مواد آهنربای دائمی باید به صورت خطی در محدوده دمای عملیاتی مجاز تغییر کند. برای اطمینان از اینکه دمای کار روتور آهنربای دائم از دمای مغناطیس زدایی آهنرباها تجاوز نمی کند، باید از مواد آهنربای دائم مقاوم در برابر درجه حرارت بالا استفاده شود.

با توجه به نیروهای گریز از مرکز عظیمی که روتورهای آهنربای دائمی موتورهای بدون جاروبک سرعت بالا باید تحمل کنند، خواص مکانیکی مواد آهنربا نیز حیاتی است. با توجه به الزامات فنی و هزینه های مواد، بور آهن نئودیمیم متخلخل، نوعی ماده آهنربای دائمی متالورژی پودر، معمولا استفاده می شود. روش‌های حفاظتی برای این آهن‌رباها شامل افزودن یک پوشش محافظ غیر مغناطیسی با استحکام بالا در خارج از آهنربا است که به طور محکم روی آن نصب شده است. یکی دیگر از روش های حفاظتی شامل استفاده از نوار فیبر کربن برای محکم کردن آهنرباها است.