A Rotor velike brzine kritičan je dio motora velike brzine, koji obično utjelovljuje rotirajuću osovinu. Djeluje iskorištavanjem električne energije koju generira motor kako bi prenio rotacijsko kretanje mehaničkim uređajima. Definirajuća karakteristika motornih rotora velike brzine je njihova visoka brzina rotacije, koja često prelazi 10 000 revolucija u minuti (RPM).
U konstrukcijskom dizajnu motornih rotora velike brzine, mora se razmotriti faktori kao što su centrifugalna sila i udarna sila koja proizlaze iz rada velike brzine. To zahtijeva optimizaciju aksijalnih laganih, dinamičnih performansi uravnoteženja i otpornosti na habanje. Postoji nekoliko uobičajenih strukturnih vrsta rotora motora velike brzine, uključujući tip rukava, diskova, magnetsku suspenziju i tipa koplanara. Izbor strukturnog tipa trebao bi se temeljiti na praktičnim potrebama.
High-speed motors, featuring small size, high power density, direct connection with high-speed loads, elimination of traditional mechanical speed-increasing devices, reduced system noise, and improved system transmission efficiency, have broad application prospects in various fields such as high-speed grinding machines, air circulation refrigeration systems, energy storage flywheels, fuel cells, high-speed centrifugal compressors for natural gas transportation, and distributed power generation systems used as Zrakoplov ili brodska oprema za napajanje. Oni su postali jedno od istraživačkih žarišta na međunarodnom području elektrotehnike.
Glavne karakteristike motora velike brzine uključuju visoku brzinu rotora, visoku struju namota statora i frekvenciju magnetskog toka u jezgri željeza, te gustoću velike snage i gustoću gubitka. Ove karakteristike zahtijevaju ključne tehnologije i metode dizajna jedinstvene za motore velike brzine, razlikujući ih od motora konvencionalne brzine. Rotori velike brzine motora obično se okreću brzinom iznad 10 000 okr / min. Tijekom rotacije velike brzine, konvencionalni laminirani rotori bore se da izdrže ogromne centrifugalne sile, što zahtijeva usvajanje posebnih laminiranih ili čvrstih rotora visoke čvrstoće. Za trajne motore magneta, problemi čvrstoće rotora još su istaknuti jer sinterirani materijali za stalni magnet ne mogu podnijeti zatezni napon nastao rotacijom rotora velike brzine, što zahtijeva zaštitne mjere za trajne magnete.
Nadalje, trenje velike brzine između rotora i zračnog jaza rezultira gubicima trenja na površini rotora koji su mnogo veći od onih u motorima konvencionalne brzine, što predstavlja značajne izazove za hlađenje rotora. Da bi se osigurala dovoljna čvrstoća rotora, brzi motorički rotori često su vitki, povećavajući vjerojatnost približavanja kritičnim brzinama rotacije u usporedbi s motorima konvencionalne brzine. Kako bi se izbjeglo rezonancu savijanja, ključno je precizno predvidjeti kritičnu brzinu rotacije rotora.
Uz to, konvencionalni motorički ležajevi ne mogu pouzdano djelovati pri velikim brzinama, što zahtijeva usvajanje sustava brzih ležaja. Visokofrekventna izmjenična struja u namotavanju i magnetski tok u jezgri željeza statora brzih motora stvaraju značajne dodatne gubitke u visokoj frekvenciji u namotu motora, jezgri željeza i rotora statora. Učinak kože i efekt blizine na gubitke namota obično se mogu zanemariti kada je frekvencija struje statora mala, ali u visokofrekventnim situacijama, namotavanje statora pokazuje značajan učinak kože i učinak blizine, povećavajući namotavanje dodatnih gubitaka.
Visoka frekvencija magnetskog toka u jezgri željeza statora brzih motora ne može zanemariti utjecaj učinka kože, a konvencionalne metode izračuna mogu dovesti do značajnih pogrešaka. Da bi se precizno izračunao gubitak jezgre željeza statora brzih motora, potrebno je istražiti modele izračunavanja gubitka željeza u uvjetima visokog frekvencije. Prostorne harmonike uzrokovane utorama statora i ne-sinusoidne distribucije namotavanja, kao i trenutne vremenske harmonike generirane napajanjem PWM-a, sve stvaraju značajne gubitke vrtložne struje u rotoru. Mali volumen rotora i loši uvjeti hlađenja predstavljaju velike poteškoće za hlađenje rotora. Stoga su točni izračunavanje gubitaka struje vrtložnih rotora i istraživanje učinkovitih mjera za njihovo smanjenje ključno za pouzdan rad motora velike brzine.
Nadalje, visokofrekventni naponi ili struje predstavljaju izazove kontroleru dizajna motora velike brzine. Motori velike brzine mnogo su manji od konvencionalnih motora ekvivalentne snage, koji imaju veliku gustoću snage i gustoće gubitaka, kao i teško hlađenje. Bez posebnih mjera hlađenja, temperatura motora može se pretjerano povećavati, skraćujući vijugav vijek. Osobito za trajne motore magneta, prekomjerna temperatura rotora može dovesti do nepovratne demagnetizacije trajnih magneta.
Motori velike brzine uglavnom se odnose na motore s brzinom rotacije veće od 10 000 o / min ili vrijednosti poteškoća (produkt brzine rotacije i kvadratni korijen snage) većim od 1 × 10^5. Među različitim vrstama motora koji su trenutno dostupni, oni koji uspješno postižu velike brzine prije svega uključuju indukcijske motore, unutarnje stalne motore magneta, prebačene motore nevoljkosti i nekoliko motora iz vanjskih stalnih magneta i motora kandži. Strukture rotora brzih indukcijskih motora relativno su jednostavne, s niskom rotacijskom inercijom i mogućnošću rada dužeg razdoblja u uvjetima visoke temperature i velike brzine, što ih čini široko korištenim u aplikacijama velike brzine.
Ukratko, rotori motora velike brzine su ključne komponente koje omogućuju brzi rad motora, karakterizirane visokim brzinama rotacije, posebnim strukturnim dizajnom i izazovima u sustavima za hlađenje i ležaj. S tehnološkim napretkom i industrijskim nadogradnjama, motori brzih brzina sve se više primjenjuju na poljima kao što su električna vozila, zrakoplovne robote i čista energija, pokrećući razvoj materijala i tehnologija visokih performansi. Rasprostranjena upotreba rotora ugljičnih vlakana, na primjer, značajno povećava motoričku učinkovitost i izdržljivost, označavajući novu eru motorne tehnologije velike brzine.
