Roottorin suunnittelun merkitys nopealla harjattomilla moottoreilla

Nopea harjaton moottoriroottori toimii tyypillisesti nopeudella 20 000-100 000 rpm. Nopea moottorien suunnittelu eroaa merkittävästi tavanomaisista hitaasti, matalataajuisista moottoreista. Roottorin ja laakerijärjestelmien dynaaminen analyysi on ratkaisevan tärkeä nopeiden moottorien toiminnan luotettavuudelle.

Roottorin suunnittelu on avain nopeassa harjattomassa moottorisuunnittelussa, ja päänäkökohdat mukaan lukien: roottorin halkaisijan ja pituuden valinta, pysyvien magneettimateriaalien valinta ja käytetyt suojausmenetelmät (koska pysyvät magneettit eivät kestä valtavia keskipakovoimia, jotka ovat kohtaavat suurilla nopeuksilla, ja niiden on suojattava korkean voimakkaan materiaalin kanssa). Tähän sisältyy roottorin lujuuden ja jäykkyyden ja laakereiden suunnittelun analysointi (koska nopeat harjattomat moottorit eivät voi käyttää vakiolaakereita, ja sen sijaan niiden on käytettävä kontaktityyppejä, kuten ilmaa tai magneettisia laakereita).

Nopea harjattomat moottorit pysyvän magneettiroottorin suunnittelussa on otettava huomioon sekä sähkömagneettiset että mekaaniset näkökohdat. Tämä tarkoittaa, että pysyvän magneettiroottorin on tarjottava riittävän voimakas pyörimismagneettikenttä staattorin käämille, samalla kun se pystyy kestämään suuren nopeuden kierto tuottaman valtavat keskipakovoimat.

Nopea Harjattomissa moottoreissa on yleensä vähemmän napoja, tyypillisesti käyttämällä 2 tai 4 napaa. 2-napainen moottori helpottaa pysyvien magneettien kiinteän rakenteen käyttöä mekaanisen ja sähkömagneettisen symmetrian varmistamiseksi. Lisäksi staattorin ytimen magneettikenttä ja 2-napaisen moottorin käämitysvirta ja taajuus ovat vain puolet 4-napaisen moottorin, joka auttaa vähentämään moottorin staattorin rauta- ja kuparihäviöitä. 2-napaisten moottorien merkittävä haitta on kuitenkin se, että staattorin käämitys on pidempi ja vaativat suuremman staattorin ydinalueen.

Valinta Pysyvät magneettimateriaalit nopeissa harjattomissa moottoreissa vaikuttavat merkittävästi moottorin kokoon ja suorituskykyyn. Kun valitset pysyviä magneettimateriaaleja, näkökohdat sisältävät:

1. Moottorin tehotiheyden ja tehokkuuden parantamiseksi tulisi valita materiaalit, joilla on korkea jäännösvuon tiheys, pakko ja magneettinen energiatuote.

2. Pysyvän magneettimateriaalin demagnetointikäyrän tulisi muuttua lineaarisesti sallitun käyttölämpötila -alueen sisällä. Pysyvän magneettiroottorin käyttölämpötilan varmistamiseksi tulisi käyttää magneettien demagnetointilämpötilaa, tulisi käyttää korkean lämpötilan kestäviä pysyviä magneettimateriaaleja.

Kun otetaan huomioon valtavat keskipakovoimat, jotka nopea harjaton moottori pysyviä magneettiroottoreita on kestävä, magneettimateriaalien mekaaniset ominaisuudet ovat myös kriittisiä. Kun otetaan huomioon tekniset vaatimukset ja materiaalikustannukset, käytetään yleisesti sintrattu neodyymirautaboori, eräänlainen jauhemetallurgian pysyvä magneettimateriaali. Näiden magneettien suojausmenetelmät sisältävät korkean lujuuden, ei-magneettisen suojakotelon lisäämisen magneetin ulkopuolelle, sovitettu tiukasti sen päälle. Toinen suojausmenetelmä sisältää hiilikuitunauhan käyttöä magneettien kiinnittämiseen.