High-speed motor rotor structure at mga katangian ng disenyo (stator design, iba't ibang uri ng rotor structure design)

Ang high speed motor rotor ay may mga katangian ng maliit na sukat, mataas na densidad ng kapangyarihan, direktang koneksyon na may mataas na bilis ng pagkarga, inaalis ang tradisyunal na mekanikal na acceleration device, pagbabawas ng ingay ng system at pagpapabuti ng kahusayan sa paghahatid ng system, atbp. Ito ay may malawak na mga prospect ng aplikasyon sa larangan ng mga high-speed grinding machine, air circulation refrigeration system, energy storage flywheels, fuel cell, high-speed power generation na supply ng mga sistema ng centrifugal. kagamitan para sa sasakyang panghimpapawid o barko, at naging isa sa mga hotspot ng pananaliksik sa internasyonal na larangan ng kuryente.

Ang mga pangunahing katangian ng high-speed motor ay mataas na rotor speed, high stator winding current at magnetic flux frequency sa core, high power density at loss density. Tinutukoy ng mga katangiang ito na ang mga pangunahing teknolohiya at pamamaraan ng disenyo ng high-speed na motor ay iba sa mga pare-pareho ang bilis ng motor.

Ang bilis ng rotor ng high-speed na motor ay karaniwang mas mataas sa 10 000 r/min. Kapag umiikot sa mataas na bilis, ang maginoo na nakalamina na rotor ay hindi makatiis sa malaking puwersa ng sentripugal, kaya kailangang gumamit ng espesyal na high-strength laminated o solid rotor structure. Para sa mga permanenteng magnet na motor, ang problema sa lakas ng rotor ay mas kitang-kita, dahil ang sintered permanent magnet na materyal ay hindi makatiis sa makunat na stress na nabuo ng mataas na bilis ng pag-ikot ng rotor, at ang mga hakbang sa proteksyon ay dapat gawin para sa permanenteng magnet. Ang mataas na bilis ng alitan sa pagitan ng rotor at ng air gap ay nagdudulot ng mas malaking pagkawala ng friction sa ibabaw ng rotor kaysa sa pare-pareho ang bilis ng motor, na nagdudulot ng malaking kahirapan sa pagwawaldas ng init ng rotor. Upang matiyak na ang rotor ay may sapat na lakas, ang rotor ng high-speed motor ay halos payat, kaya kung ikukumpara sa pare-pareho ang bilis ng motor, ang posibilidad ng rotor system na papalapit sa kritikal na bilis ng high-speed motor ay lubhang nadagdagan. Ang mga ordinaryong motor bearings ay hindi maaaring gumana nang maaasahan sa mataas na bilis, at ang mga high-speed bearing system ay dapat gamitin.

Ang mataas na alternating frequency ng winding current at magnetic flux sa core ng high speed motor ay magbubunga ng malaking high frequency karagdagang pagkawala sa winding ng motor, stator core at rotor. Kapag ang kasalukuyang dalas ng stator ay mababa, ang epekto ng epekto ng balat at epekto ng kalapitan sa pagkawala ng paikot-ikot ay maaaring balewalain, ngunit sa mataas na dalas, ang paikot-ikot na stator ay magbubunga ng halatang epekto sa balat at epekto ng kalapitan, at tataas ang karagdagang pagkawala ng paikot-ikot. Ang dalas ng magnetic flux sa stator core ng high-speed motor ay mataas, ang impluwensya ng epekto sa balat ay hindi maaaring balewalain, at ang maginoo na paraan ng pagkalkula ay magdadala ng malalaking error. Upang tumpak na kalkulahin ang pagkawala ng stator core ng high-speed na motor, kinakailangan upang galugarin ang modelo ng pagkalkula ng pagkawala ng bakal sa ilalim ng mga kondisyon ng mataas na dalas. Ang space harmonics na dulot ng stator slot at winding non-sinusoidal distribution, pati na rin ang current at time harmonics na nabuo ng PWM power supply, ay magbubunga ng malaking eddy current loss sa rotor. Dahil sa maliit na sukat ng rotor at mahinang mga kondisyon ng paglamig, ito ay magdadala ng malaking paghihirap sa rotor heat dissipation. Samakatuwid, tatalakayin ang tumpak na kalkulasyon ng rotor eddy current loss at ang paggalugad ng mga epektibong hakbang upang mabawasan ang rotor eddy current loss. Malaki ang kahalagahan nito sa maaasahang operasyon ng high speed motor. Kasabay nito, ang high-frequency na boltahe o kasalukuyang nagdudulot din ng mga hamon sa disenyo ng controller ng mga high-power na high-speed na motor.

Ang dami ng high-speed motor ay mas maliit kaysa sa pare-pareho ang bilis ng motor ng parehong kapangyarihan, hindi lamang ang density ng kapangyarihan at pagkawala ng density ay malaki, kundi pati na rin ang pagwawaldas ng init ay mahirap, kung ang mga espesyal na hakbang sa pagwawaldas ng init ay hindi ginagamit, ang pagtaas ng temperatura ng motor ay masyadong mataas, at sa gayon ay nagpapaikli sa buhay ng paikot-ikot, lalo na para sa permanenteng magnet na motor, sa kaso ng proversible na pagtaas ng temperatura ng rotor ay masyadong mataas. Ang isang mahusay na dinisenyo na sistema ng paglamig ay maaaring epektibong mabawasan ang pagtaas ng temperatura ng nakapirming rotor, na siyang susi sa pangmatagalang matatag na operasyon ng mga high-power na high-speed na motor.

Sa kabuuan, maraming mga espesyal na pangunahing problema sa lakas ng rotor, dinamika ng rotor system, disenyo ng electromagnetic, disenyo ng sistema ng paglamig at pagkalkula ng pagtaas ng temperatura, high-speed bearing at pag-develop ng controller na hindi magagamit sa mga maginoo na motor. Samakatuwid, ang disenyo ng high speed motor ay isang komprehensibong proseso ng disenyo ng maramihang mga pag-ulit ng mga pisikal na field tulad ng electromagnetic field, lakas ng rotor, dinamika ng rotor, field ng fluid at field ng temperatura. Sa kasalukuyan, ang mga pangunahing uri ng motor na ginagamit sa mga high-speed na field ay induction motors, permanent magnet motors, switched reluctance motors at claw pole motors, at ang bawat uri ng motor ay may iba't ibang topology.

Sinusuri ng papel na ito ang katayuan ng pag-unlad ng iba't ibang uri ng mga high-speed na motor sa tahanan at sa ibang bansa, at ibinubuod ang index ng limitasyon ng iba't ibang uri ng mga high-speed na motor. Ang istraktura at mga katangian ng disenyo ng high-speed motor ay nasuri nang detalyado, kabilang ang stator design, rotor structure design, rotor system dynamics analysis, bearing selection at cooling system design, atbp. Sa wakas, ang mga pangunahing problema na kinakaharap ng pag-unlad ng high-speed motor ay nasuri, at ang development trend at prospect ng high-speed motor ay inaasam-asam.