Struktura rotora velike brzine i karakteristike dizajna (dizajn statora, različite vrste dizajna strukture rotora)

High speed motor rotor has the characteristics of small size, high power density, direct connection with high speed load, eliminating the traditional mechanical acceleration device, reducing system noise and improving system transmission efficiency, etc. It has broad application prospects in the fields of high-speed grinding machines, air circulation refrigeration systems, energy storage flywheels, fuel cells, high-speed centrifugal compressors for natural gas transmission and distributed power generation systems as power supply equipment for Zrakoplov ili brodovi i postali su jedno od istraživačkih žarišta u međunarodnom električnom polju.

Glavne karakteristike motora velike brzine su visoka brzina rotora, visoka struja namota statora i frekvencija magnetskog toka u jezgri, velika gustoća snage i gustoća gubitaka. Ove karakteristike određuju da su ključne tehnološke i dizajnerske metode motora velike brzine razlikuju od onih motora konstantne brzine.

Brzina rotora motora velike brzine obično je veća od 10 000 r/min. Kada se rotira velikom brzinom, konvencionalni laminirani rotor ne može izdržati ogromnu centrifugalnu silu, pa treba koristiti posebnu laminiranu ili čvrstu strukturu rotora visoke čvrstoće. Za trajne motore magneta, problem čvrstoće rotora je istaknutiji, jer sinterirani trajni magnetni materijal ne može izdržati zatezni napon stvoren rotacijom rotora velike brzine, a mjere zaštite moraju se poduzeti za trajni magnet. Trenje velike brzine između rotora i zračnog jaza uzrokuje mnogo veći gubitak trenja na površini rotora od onog u motoru stalne brzine, što donosi velike poteškoće u rasipanju topline rotora. Kako bi se osiguralo da rotor ima dovoljnu čvrstoću, rotor motora velike brzine uglavnom je vitak, pa je u usporedbi s motorom stalne brzine, mogućnost rotora koji se približava kritičnoj brzini motora velike brzine uvelike povećava. Obični motorički ležajevi ne mogu pouzdano raditi velikom brzinom, a moraju se koristiti sustavi velike brzine.

Visoka izmjenična frekvencija vijugave struje i magnetskog toka u jezgri motora velike brzine stvorit će veliki dodatni gubitak visoke frekvencije u namotavanju jezgre motora, statora i rotora. Kad je frekvencija struje statora mala, učinak učinka kože i učinak blizine na gubitak namota može se zanemariti, ali pri visokim frekvencijama, namota statora će stvoriti očigledan učinak kože i učinak blizine i povećati dodatni gubitak namota. Frekvencija magnetskog toka u jezgri statora motora velike brzine je visoka, utjecaj učinka kože ne može se zanemariti, a konvencionalna metoda izračuna donijet će velike pogreške. Da bi se precizno izračunala gubitak jezgre statora brzih motora, potrebno je istražiti model izračunavanja gubitka željeza u visokim frekvencijskim uvjetima. Prostorni harmonici uzrokovani utor za stator i namotavanje ne-sinusoidne distribucije, kao i trenutne i vremenske harmonike koje generiraju napajanjem PWM-om, proizvest će veliki gubitak struje u rotoru. Zbog male veličine rotora i loših uvjeta hlađenja, donijet će velike poteškoće u rasipanju topline rotora. Stoga će se raspravljati o preciznom izračunavanju gubitka struje rotora i istraživanju učinkovitih mjera za smanjenje gubitka vrtložne struje rotora. To je od velikog značaja za pouzdani rad motora velike brzine. Istodobno, visokofrekventni napon ili struja također donosi izazove kontroleru dizajna velike brzine motora velike brzine.

Volumen motora velike brzine mnogo je manji od motora konstantne brzine iste snage, ne samo gustoća snage i gustoća gubitka je velika, već je i teška raspršivanja topline, ako se ne upotrebljavaju posebne mjere raspršivanja topline, porast temperature motora bit će previsok, a time je skraćivanje vijuga, posebno za trajni motor, u slučaju stalnog magneta, u slučaju rotora demagnetizacija. Dobro dizajnirani sustav hlađenja može učinkovito smanjiti porast temperature fiksnog rotora, što je ključ dugoročnog stabilnog rada motora velike brzine velike snage.

Ukratko, postoje mnogi posebni ključni problemi u čvrstoći rotora, dinamici rotora, elektromagnetskom dizajnu, dizajnu rashladnog sustava i izračunavanju porasta temperature, velikom brzini ležaja i razvoju kontrolera koji nisu dostupni u konvencionalnim motorima. Stoga je dizajn motora velike brzine sveobuhvatan proces dizajniranja više iteracija fizičkih polja kao što su elektromagnetsko polje, čvrstoća rotora, dinamika rotora, polje fluidnog i temperaturno polje. Trenutno su glavne vrste motora koji se koriste u poljima velike brzine indukcijski motori, trajni motori magneta, prebačeni motori nevoljkosti i motori kandži, a svaka vrsta motora ima različitu topologiju.

Ovaj rad analizira razvojni status različitih vrsta motora velike brzine u zemlji i inozemstvu i sažima granični indeks različitih vrsta motora velike brzine. Strukture i dizajnerske karakteristike motora velike brzine analiziraju se detaljno, uključujući dizajn statora, dizajn strukture rotora, analizu dinamike rotora, dizajn odabira i rashladnog sustava itd. Napokon se analiziraju glavni problemi s kojima se suočava razvoj motora velike brzine, a razvojni trend i perspektiva velike brzine propadaju.