Nopean moottorin roottorin käyttöönotto

Eräs Nopea moottorin roottori on kriittinen osa nopeaa moottoria, tyypillisesti pyörivää akselia. Se toimii hyödyntämällä moottorin tuottaman sähkövoiman kiertoliikkeen antamiseksi mekaanisiin laitteisiin. Nopealle moottorin roottoreille määrittelevä ominaisuus on niiden korkea pyörimisnopeus, joka ylittää usein 10 000 kierrosta minuutissa (kierrosluvulla).

Nopean moottorin roottorien rakenteellisessa suunnittelussa on harkittava merkittävää huomiota sellaisille tekijöille kuin keskipakovoima ja iskuvoima, jotka johtuvat nopeasta toiminnasta. Tämä edellyttää aksiaalisen kevyen ja dynaamisen tasapainotussuorituskyvyn ja kulutuskestävyyden optimointia. Nopeaa moottorin roottoreita on olemassa useita yleisiä rakennetyyppejä, mukaan lukien holkkityyppi, levytyyppi, magneettinen suspensiotyyppi ja koplanaarityyppi. Rakennetyypin valinnan tulisi perustua käytännön tarpeisiin.

High-speed motors, featuring small size, high power density, direct connection with high-speed loads, elimination of traditional mechanical speed-increasing devices, reduced system noise, and improved system transmission efficiency, have broad application prospects in various fields such as high-speed grinding machines, air circulation refrigeration systems, energy storage flywheels, fuel cells, high-speed centrifugal compressors for natural gas transportation, and distributed power generation systems used as Ilma -aluksen tai laivan virtalähteen laitteet. Niistä on tullut yksi kansainvälisen sähkötekniikan alan tutkimuspisteistä.

Nopea moottorien pääominaisuuksiin kuuluvat korkea roottorin nopeus, korkea staattorin käämitysvirta ja magneettinen vuon taajuus rautaydin ja korkeatehoiden tiheys ja häviötiheys. Nämä ominaisuudet edellyttävät avaintekniikoita ja suunnittelumenetelmiä, jotka ovat ainutlaatuisia nopealle moottoreille, erottamalla ne tavanomaisista nopeuksista. Nopea moottorin roottorit pyörivät tyypillisesti nopeudella yli 10 000 rpm. Nopean pyörimisen aikana tavanomaiset laminoidut roottorit kamppailevat kestämään valtavia keskipakovoimia, mikä edellyttää erityisten erittäin lujuuden laminoidun tai kiinteän roottorin rakenteiden omaksumista. Pysyvien magneettimoottoreiden osalta roottorin lujuusongelmat ovat vielä näkyvämpiä, koska sintroitujen pysyvien magneettimateriaalien ei kestä nopeuden roottorin pyörimisen aiheuttamaa vetolujuutta, mikä edellyttää pysyvien magneettien suojatoimenpiteitä.

Lisäksi roottorin ja ilmarakojen välinen nopea kitka johtaa roottorin pinnalla oleviin kitkahäviöisiin, jotka ovat paljon suurempia kuin tavanomaisten nopeusmoottorien, aiheuttaen merkittäviä haasteita roottorin jäähdytykselle. Riittävän roottorin lujuuden varmistamiseksi nopea moottorin roottorit ovat usein hoikkaa, mikä lisää lähestyä kriittistä pyörimisnopeutta tavanomaisten nopeuksien moottoreihin verrattuna. Resonanssin taivuttamisen välttämiseksi on ratkaisevan tärkeää ennustaa tarkasti roottorijärjestelmän kriittisen pyörimisnopeuden.

Lisäksi tavanomaiset motoriset laakerit eivät voi luotettavasti toimia suurilla nopeuksilla, mikä edellyttää nopean laakerijärjestelmien käyttöönottoa. Käämityksen ja magneettisen virtauksen korkeataajuinen vuorovirta nopeaa moottorien staattorin rautaydintä tuottaa merkittäviä korkeataajuisia lisähäviöitä moottorin käämityksessä, staattorin raudan ytimessä ja roottorissa. Ihonvaikutus ja läheisyysvaikutus käämityshäviöihin voidaan yleensä sivuuttaa, kun staattorin virran taajuus on alhainen, mutta korkeataajuisissa tilanteissa staattorin käämillä on merkittävä ihovaikutus ja läheisyysvaikutus, mikä lisää käämin lisätappioita.

Nopea moottorien staattorin rautaydin korkea magneettinen vuontaajuus ei voi laiminlyödä ihon vaikutuksen vaikutusta, ja tavanomaiset laskentamenetelmät voivat johtaa merkittäviin virheisiin. Nopea moottorien staattorin rautaydinhäviön laskemiseksi tarkasti on tarpeen tutkia raudan menetyksen laskentamalleja korkeataajuisissa olosuhteissa. Staattorin rakojen ja ei-sinusoidisen käämityksen jakautumisen aiheuttamat spatiaaliset harmoniset harmonikat sekä PWM: n virtalähteen tuottamat nykyiset ajan harmoniset harmoniset harmoniset harmoniset harmoniset harmoniset harmoniset harmonikat tuottavat roottorin merkittäviä pyörrevirtahäviöitä. Pieni roottorin tilavuus ja huonot jäähdytysolosuhteet aiheuttavat suuria vaikeuksia roottorin jäähdytykselle. Siksi roottorin pyörrevirtahäviöiden tarkka laskeminen ja tehokkaiden toimenpiteiden tutkiminen niiden vähentämiseksi ovat ratkaisevan tärkeitä nopeiden moottorien luotettavalle toiminnalle.

Lisäksi korkean taajuuden jännitteet tai virrat aiheuttavat haasteita suuritehoisten nopean moottorien ohjaimen suunnittelulle. Nopeat moottorit ovat paljon pienempiä kuin tavanomaiset nopeusmoottorit, jotka ovat ekvivalenttivoiman, ja niissä on suuriteho ja menetystiheys sekä vaikea jäähdytys. Ilman erityisiä jäähdytystoimenpiteitä moottorin lämpötila voi nousta liikaa, lyhentäen käämitystä. Erityisesti pysyvien magneettimoottoreiden kohdalla roottorin liiallinen lämpötila voi johtaa pysyvien magneettien peruuttamattomaan demagnetointiin.

Nopeat moottorit viittaavat yleensä moottoreihin, joiden pyörimisnopeus on yli 10 000 rpm tai vaikeusarvot (pyörimisnopeuden ja tehon neliöjuuren tuote), jotka ylittävät 1 × 10^5. Nykyisten saatavilla olevien erityyppisten moottoreiden joukossa suurten nopeuksien menestyksekkäästi saavuttavat ensisijaisesti induktiomoottorit, sisätilojen pysyvät magneettimoottorit, kytkettyjä vastahakotamoottoreita ja muutamia ulkomuotoisia pysyviä magneettimoottoreita ja kynsien moottoreita. Nopea induktiomoottorien roottorirakenteet ovat suhteellisen yksinkertaisia, alhaisella pyörimishitalla ja kyvyllä toimia pitkiä ajanjaksoja korkean lämpötilan ja nopeiden olosuhteissa, mikä tekee niistä laajasti käytettyjä nopeassa sovelluksessa.

Yhteenvetona voidaan todeta, että nopea moottoriroottorit ovat keskeisiä komponentteja, jotka mahdollistavat moottorien nopean toiminnan, jolle on ominaista niiden suuret pyörimisnopeudet, erityiset rakenteelliset mallit ja haasteet jäähdytys- ja laakerijärjestelmissä. Teknologisen kehityksen ja teollisuuspäivityksen myötä nopeaa moottoria käytetään yhä enemmän aloilla, kuten sähköajoneuvoissa, ilmailu-, teollisuusrobotit ja puhtaan energian, mikä johtaa korkean suorituskyvyn materiaalien ja tekniikoiden kehittämistä. Esimerkiksi hiilikuituroottorien laaja käyttö parantaa merkittävästi moottorin tehokkuutta ja kestävyyttä, mikä merkitsee uuden nopeuden moottoritekniikan aikakautta.