מבנה רוטור מנועי במהירות גבוהה ומאפייני תכנון (תכנון סטטור, סוגים שונים של תכנון מבנה הרוטור)

לרוטור מוטורי במהירות גבוהה יש מאפיינים של גודל קטן, צפיפות הספק גבוהה, חיבור ישיר עם עומס במהירות גבוהה, ביטול מכשיר ההאצה המכני המסורתי, הפחתת רעשי המערכת ושיפור יעילות העברת המערכת וכו '. יש לו סיכויי יישום רחבים בשדות שידור דלקת מעצבי דלק, מעצבי טבעי מעצבים, מערכות טבעי מעגל נטורן. ציוד אספקה ​​למטוסים או לספינות, והפך לאחד ממקומות החמים המחקריים בתחום החשמל הבינלאומי.

המאפיינים העיקריים של המנוע במהירות גבוהה הם מהירות רוטור גבוהה, זרם מפותל סטטור גבוה ותדר שטף מגנטי בליבה, צפיפות הספק גבוהה וצפיפות אובדן. מאפיינים אלה קובעים כי טכנולוגיית המפתח ושיטות העיצוב של מנוע במהירות גבוהה שונות מאלה של מנוע מהירות קבועה.

מהירות הרוטור של המנוע במהירות גבוהה בדרך כלל גבוהה מ- 10 000 r/min. כאשר מסתובב במהירות גבוהה, הרוטור למינציה קונבנציונאלי אינו יכול לעמוד בכוח הצנטריפוגלי העצום, ולכן יש להשתמש במבנה רוטור למינציה גבוהה או מוצק מיוחד. עבור מנועי מגנט קבועים, בעיית חוזק הרוטור בולטת יותר, מכיוון שחומר המגנט הקבוע הסינון אינו יכול לעמוד בלחץ המתיחה שנוצר על ידי הסיבוב המהיר של הרוטור, ויש לנקוט באמצעי הגנה למגנט הקבוע. החיכוך המהיר המהיר בין הרוטור לפער האוויר גורם לאובדן חיכוך גדול בהרבה על פני הרוטור מזה של מנוע המהירות הקבועה, מה שמביא קושי רב לפיזור חום הרוטור. על מנת להבטיח שלרוטור יש כוח מספיק, הרוטור של המנוע המהיר ברובו דק, כך בהשוואה למנוע המהירות הקבוע, האפשרות של מערכת הרוטור המתקרבת למהירות הקריטית של המנוע המהיר מוגברת מאוד. מיסבי מנוע רגילים אינם יכולים לפעול באופן אמין במהירות גבוהה, ויש להשתמש במערכות מיסב במהירות גבוהה.

התדירות הגבוהה לסירוגין של זרם מתפתל ושטף מגנטי בליבת המנוע במהירות גבוהה תייצר אובדן נוסף גדול בתדר גבוה בפיתול המנוע, ליבת הסטטור ורוטור. כאשר תדר זרם הסטטור נמוך, ניתן להתעלם מהשפעת השפעת העור והשפעת הקרבה על אובדן המתפתל, אך בתדירות גבוהה, פיתול הסטטור יפיק אפקט עור ברורה ואפקט קרבה, ויגדיל את האובדן הנוסף של המתפתל. תדר השטף המגנטי בליבת הסטטור של המנוע המהיר גבוה הוא גבוה, לא ניתן להתעלם מהשפעת אפקט העור, ושיטת החישוב המקובלת תביא שגיאות גדולות. על מנת לחשב במדויק את אובדן הליבה של הסטטור של המנוע במהירות גבוהה, יש לחקור את מודל החישוב של אובדן ברזל בתנאים בתדירות גבוהה. הרמוניות החלל הנגרמות על ידי משבצת הסטטור והתפלגות לא סינוסואידית מתפתלת, כמו גם ההרמוניות הנוכחיות והזמן שנוצרו על ידי אספקת החשמל של PWM, יפיקו אובדן זרם גדול של הרוטור. בגלל הגודל הקטן של הרוטור ותנאי הקירור הגרועים, הוא יביא קשיים גדולים לפיזור חום הרוטור. לפיכך, יידונו החישוב המדויק של אובדן זרם רוטור אדי ובחינת אמצעים אפקטיביים להפחתת אובדן זרם רוטור רוטור. יש משמעות רבה להפעלה אמינה של מנוע במהירות גבוהה. יחד עם זאת, מתח או זרם בתדר גבוה מביאים גם אתגרים לתכנון הבקר של מנועים במהירות גבוהה בעלת עוצמה גבוהה.

נפח המנוע המהיר הגבוה קטן בהרבה ממנוע המהירות הקבועה של אותו כוח, לא רק צפיפות ההספק וצפיפות האובדן גדול, אלא גם פיזור החום קשה, אם אין להשתמש במדידות פיזור החום המיוחדות, עליית הטמפרטורה של המנוע יהיה גבוה מדי, ובכך קיצר את חייו של פיתול, במיוחד עבור המנוע המגנט הקבוע, במנועי הרוכב, הגובה, הגובה, הגובה, הגובה, הגובה, הגובה, הגובה, הגובה, הגובה, הקבוע, הקבוע, הקבוע, הקבוע, הקבוע, הקבועה, הקבוע, הקבוע, הקבוע, דמגנטיזציה. מערכת קירור מעוצבת היטב יכולה להפחית ביעילות את עליית הטמפרטורה של הרוטור הקבוע, שהוא המפתח לתפעול היציב לטווח הארוך של מנועים במהירות גבוהה.

לסיכום, ישנן בעיות מפתח מיוחדות רבות בעוצמת הרוטור, דינמיקת מערכת הרוטור, תכנון אלקטרומגנטי, תכנון מערכות קירור וחישוב עליית טמפרטורה, מיסב במהירות גבוהה ופיתוח בקר שאינם זמינים במנועים קונבנציונליים. לפיכך, תכנון מנוע במהירות גבוהה הוא תהליך עיצוב מקיף של איטרציות מרובות של שדות פיזיים כמו שדה אלקטרומגנטי, חוזק הרוטור, דינמיקת הרוטור, שדה נוזלים ושדה טמפרטורה. נכון לעכשיו, הסוגים העיקריים של המנועים המשמשים בשדות במהירות גבוהה הם מנועי אינדוקציה, מנועי מגנט קבועים, מנועי חוסר רצון מנותקים ומנועי מוט טופר, ולכל סוג מוטורי יש טופולוגיה שונה.

מאמר זה מנתח את מצב הפיתוח של סוגים שונים של מנועים במהירות גבוהה בבית ומחוצה לה, ומסכם את מדד הגבול של סוגים שונים של מנועים במהירות גבוהה. מבנה ומאפייני התכנון של מנוע במהירות גבוהה מנותחים בפירוט, כולל תכנון סטטור, תכנון מבנה רוטור, ניתוח דינמיקת מערכת הרוטור, בחירה נושאת ותכנון מערכות קירור וכו 'סוף סוף, הבעיות העיקריות העומדות בפני פיתוח מנוע מהיר מנותחות, ומגמת הפיתוח והסיכויים של מנוע מהיר גבוה מנוהלים.