Structure du rotor moteur à grande vitesse et caractéristiques de conception (conception du stator, différents types de conception de la structure du rotor)

Le rotor moteur à grande vitesse a les caractéristiques de petite taille, de densité de grande puissance, de connexion directe avec une charge à grande vitesse, d'élimination du dispositif d'accélération mécanique traditionnel, de réduction du bruit du système et d'amélioration de l'efficacité de transmission du système, etc. Il dispose de prospects d'application larges dans les champs de machines de broyage à grande vitesse, de systèmes de réfrigération à la circulation de la circulation pour la proportion de produits de stockage, de transmeaux de conduite à grande vitesse pour les compresseurs de produits à base de vitesse En tant qu'équipement d'alimentation pour les avions ou les navires, et est devenu l'un des points chauds de recherche dans le domaine électrique international.

Les principales caractéristiques du moteur à haut débit sont la vitesse élevée du rotor, le courant d'enroulement du stator élevé et la fréquence de flux magnétique dans le noyau, la densité élevée de puissance et la densité de perte. Ces caractéristiques déterminent que la technologie clé et les méthodes de conception du moteur à grande vitesse sont différentes de celles du moteur à vitesse constante.

La vitesse du rotor du moteur à grande vitesse est généralement supérieure à 10 000 r / min. Lors de la rotation à grande vitesse, le rotor laminé conventionnel ne peut pas résister à l'énorme force centrifuge, donc une structure spéciale de rotor stratifié ou solide à haute résistance doit être utilisée. Pour les moteurs aimants permanents, le problème de la résistance au rotor est plus important, car le matériau de l'aimant permanent fritté ne peut pas résister à la contrainte de traction générée par la rotation à grande vitesse du rotor, et les mesures de protection doivent être prises pour l'aimant permanent. Le frottement à grande vitesse entre le rotor et l'espace d'air provoque une perte de frottement beaucoup plus grande sur la surface du rotor que celle du moteur à vitesse constante, ce qui entraîne beaucoup de difficulté à la dissipation de chaleur du rotor. Afin de s'assurer que le rotor a une résistance suffisante, le rotor du moteur à grande vitesse est principalement mince, donc par rapport au moteur à vitesse constante, la possibilité que le système de rotor abordait la vitesse critique du moteur à grande vitesse est considérablement augmentée. Les roulements de moteur ordinaires ne peuvent pas fonctionner de manière fiable à grande vitesse et les systèmes de roulements à grande vitesse doivent être utilisés.

La fréquence alternée élevée du courant d'enroulement et du flux magnétique dans le cœur du moteur à grande vitesse produira une grande perte supplémentaire à haute fréquence dans l'enroulement du moteur, du noyau du stator et du rotor. Lorsque la fréquence du courant du stator est faible, l'effet de l'effet cutané et l'effet de proximité sur la perte de l'enroulement peut être ignoré, mais à haute fréquence, l'enroulement du stator produira un effet cutané et un effet de proximité évidents, et augmentera la perte supplémentaire de l'enroulement. La fréquence de flux magnétique dans le noyau du stator du moteur à grande vitesse est élevée, l'influence de l'effet cutané ne peut pas être ignorée et la méthode de calcul conventionnelle apportera de grandes erreurs. Afin de calculer avec précision la perte du noyau du stator d'un moteur à grande vitesse, il est nécessaire d'explorer le modèle de calcul de la perte de fer dans des conditions de haute fréquence. Les harmoniques spatiales causées par la fente du stator et la distribution non sinusoïdale de stator, ainsi que les harmoniques de courant et de temps générées par l'alimentation PWM, produiront une grande perte de courant de Foucault dans le rotor. En raison de la petite taille du rotor et de mauvaises conditions de refroidissement, il apportera de grandes difficultés à la dissipation de la chaleur du rotor. Par conséquent, le calcul précis de la perte de courant de tourbillon du rotor et l'exploration de mesures efficaces pour réduire la perte de courant de tourbillon du rotor seront discutées. Il est d'une grande importance pour le fonctionnement fiable du moteur à grande vitesse. Dans le même temps, la tension ou le courant à haute fréquence apporte également des défis à la conception du contrôleur de moteurs à grande vitesse à haute puissance.

The volume of the high-speed motor is much smaller than the constant speed motor of the same power, not only the power density and loss density is large, but also the heat dissipation is difficult, if the special heat dissipation measures are not used, the temperature rise of the motor will be too high, thereby shortening the life of the winding, especially for the permanent magnet motor, in the case of the rotor temperature rise is too high, the permanent magnet is prone to irreversible démagnétisation. Un système de refroidissement bien conçu peut réduire efficacement l'élévation de la température du rotor fixe, qui est la clé du fonctionnement stable à long terme des moteurs à grande vitesse à haute puissance.

Pour résumer, il existe de nombreux problèmes clés spéciaux dans la résistance au rotor, la dynamique du système du rotor, la conception électromagnétique, la conception du système de refroidissement et le calcul de l'élévation de la température, le roulement à grande vitesse et le développement du contrôleur qui ne sont pas disponibles dans les moteurs conventionnels. Par conséquent, la conception d'un moteur à grande vitesse est un processus de conception complet de multiples itérations de champs physiques tels que le champ électromagnétique, la résistance au rotor, la dynamique du rotor, le champ fluide et le champ de température. À l'heure actuelle, les principaux types de moteurs utilisés dans les champs à grande vitesse sont les moteurs à induction, les moteurs de l'aimant permanent, les moteurs de réticence commutés et les moteurs à poteaux à griffe, et chaque type de moteur a une topologie différente.

Cet article analyse l'état de développement de différents types de moteurs à grande vitesse au pays et à l'étranger et résume l'indice limite de différents types de moteurs à grande vitesse. La structure et les caractéristiques de conception du moteur à haut débit sont analysées en détail, notamment la conception du stator, la conception de la structure du rotor, l'analyse de la dynamique du système de rotor, la sélection de la sélection de roulements et le système de refroidissement, etc., les principaux problèmes liés au développement d'un moteur à haut débit sont analysés, et la tendance de développement et la perspective d'un moteur à grande vitesse sont prospérées.