Nopea moottorin roottorin rakenne ja suunnitteluominaisuudet (staattorin suunnittelu, erityyppiset roottorin rakenteen suunnittelu)

Nopea moottorin roottorilla on pienikokoiset, suuritehoiset tiheydet, suora yhteys nopeaan kuormitukseen, perinteisen mekaanisen kiihtyvyyslaitteen eliminoinnissa, järjestelmän kohinan vähentämisessä ja järjestelmän lähetystehokkuuden parantamisessa jne. Sillä on laajat sovellusmahdollisuudet nopeiden hiomakoneiden kenttien, ilmankiertojäähdytysjärjestelmien, energianvarastojen säilytyspyörä- ja levityslaitteiden ja jakautuvien välineiden ja levityslaitteiden ja levityslaitteiden ja levityslaitteiden ja levityslaitteiden välittömien välilasuiden kenttien kenttien kentälle lentokoneet tai alukset, ja siitä on tullut yksi kansainvälisen sähkökentän tutkimuspisteistä.

Nopean moottorin pääominaisuudet ovat korkea roottorin nopeus, korkea staattorin käämitysvirta ja magneettinen vuon taajuus ytimessä, korkea tehotiheys ja häviötiheys. Nämä ominaisuudet määrittävät, että avainteknologia ja suunnittelumenetelmät ovat erilaisia ​​kuin vakionopeuden moottori.

Nopean moottorin roottorin nopeus on yleensä yli 10 000 r/min. Kun pyörivät suurella nopeudella, tavanomainen laminoitu roottori ei kestä valtavaa keskipakoisvoimaa, joten on käytettävä erityistä erittäin lujaa laminoitua tai kiinteän roottorin rakennetta. Pysyvien magneettimoottorien kanssa roottorin voimakkuuden ongelma on näkyvämpi, koska sintroitu pysyvä magneettimateriaali ei kestä roottorin nopean pyörimisen aiheuttamaa vetolujuutta ja pysyvälle magneettille on toteutettava suojatoimenpiteet. Roottorin ja ilmavälin välinen nopea kitka aiheuttaa roottorin pinnalla paljon suuremman kitkahäviön kuin vakionopeusmoottorin, mikä aiheuttaa suuria vaikeuksia roottorin lämmön häviämiselle. Jotta roottorilla on riittävä lujuus, nopean moottorin roottori on enimmäkseen hoikka, joten verrattuna vakiona nopeuteen moottoriin, roottorijärjestelmän lähestyessä nopean moottorin kriittistä nopeutta lisääntyy huomattavasti. Tavalliset moottorin laakerit eivät voi toimia luotettavasti suurella nopeudella, ja nopeaa laakerijärjestelmää on käytettävä.

Käämitysvirran ja magneettisen vuon korkea vuorotellen suuren nopeuden moottorin ytimessä tuottavat suuren korkean taajuuden ylimääräistä menetystä moottorin, staattorin ytimen ja roottorin käämityksessä. Kun staattorin virran taajuus on alhainen, ihon vaikutuksen ja läheisyysvaikutuksen vaikutusta käämityshäviöön voidaan jättää huomioimatta, mutta suurella taajuudella staattorin käämi tuottaa ilmeisen ihovaikutuksen ja läheisyyden vaikutuksen ja lisää käämin lisähäviötä. Nopean moottorin staattorin ytimen magneettinen flux-taajuus on korkea, ihovaikutuksen vaikutusta ei voida sivuuttaa, ja tavanomainen laskentamenetelmä tuo suuria virheitä. Nopean moottorin staattorin ytimen menetyksen laskemiseksi on tarpeen tutkia raudan menetyksen laskentamallia korkeissa taajuusolosuhteissa. Staattorin aukon ja käämityksen ei-sinusoidisen jakauman aiheuttamat avaruusharmonikat sekä PWM-virtalähteen tuottamat nykyiset ja ajan harmoniset harmoniset tuottavat roottorin suuria pyörrevirtahäviöitä. Roottorin pienen koon ja huonojen jäähdytysolosuhteiden vuoksi se aiheuttaa suuria vaikeuksia roottorin lämmön hajoamiseen. Siksi keskustellaan roottorin pyörrevirran menetyksen tarkasta laskelmasta ja tehokkaiden toimenpiteiden tutkimisesta roottorin pyörrevirran menetyksen vähentämiseksi. Sillä on suuri merkitys nopean moottorin luotettavalle toiminnalle. Samanaikaisesti korkeataajuusjännite tai virta tuo myös haasteita suuritehoisten nopean moottorien ohjaimen suunnittelulle.

Nopean moottorin tilavuus on paljon pienempi kuin saman tehon vakionopeusmoottori, paitsi tehotiheys ja häviötiheys on suuri, mutta myös lämmön hajoaminen on vaikeaa, jos moottorin lämpötilan nousua on liian korkea, mikä lyhenee siten, demagnetointi. Hyvin suunniteltu jäähdytysjärjestelmä voi tehokkaasti vähentää kiinteän roottorin lämpötilan nousua, mikä on avain suuritehoisten nopean moottorien pitkäaikaiseen vakaan toimintaan.

Yhteenvetona voidaan todeta, että roottorin lujuudessa, roottorijärjestelmän dynamiikassa, sähkömagneettisessa suunnittelussa, jäähdytysjärjestelmän suunnittelussa ja lämpötilan nousukeskuksessa, nopeassa laakerissa ja ohjaimen kehityksessä on monia erityisiä avainongelmia, joita ei ole saatavana tavanomaisissa moottoreissa. Siksi nopean moottorin suunnittelu on kattava suunnitteluprosessi fysikaalisten kenttien, kuten sähkömagneettisen kentän, roottorin voimakkuuden, roottorin dynamiikan, nestekentän ja lämpötilakentän, useita iteraatioita. Tällä hetkellä nopean kentän päätyypit ovat induktiomoottorit, pysyvät magneettimoottorit, kytketyt vastahakoisuusmoottorit ja kynsipylväät, ja jokaisella moottorityypillä on erilainen topologia.

Tässä artikkelissa analysoidaan erityyppisten nopean moottorien kehitystilaa kotona ja ulkomailla ja tiivistää erityyppisten nopean moottorien raja-indeksi. Nopean moottorin rakenne- ja suunnitteluominaisuudet analysoidaan yksityiskohtaisesti, mukaan lukien staattorin suunnittelu, roottorin rakenteen suunnittelu, roottorijärjestelmän dynamiikan analyysi, laakerin valinta- ja jäähdytysjärjestelmän suunnittelu jne. Viimeinkin analysoidaan suurten nopeuden moottorin kehittymisen pääongelmat ja nopean moottorin kehitystrendi ja näkymä on hyötyä.