Važnost dizajna rotora u brzim motorima bez četkica

Rotor motora bez četkica velike brzine obično radi pri brzinama u rasponu od 20 000 do 100 000 okretaja u minuti. Dizajn motora velike brzine značajno se razlikuje od dizajna konvencionalnih motora niske brzine i niske frekvencije. Dinamička analiza rotora i sustava ležaja ključna je za radnu pouzdanost brzohodnih motora.

Dizajn rotora je ključan u dizajnu motora bez četkica velike brzine, a glavna razmatranja uključuju: odabir promjera i duljine rotora, izbor materijala za trajne magnete i korištene metode zaštite (budući da permanentni magneti ne mogu izdržati goleme centrifugalne sile koje se javljaju pri velikim brzinama i moraju biti zaštićeni materijalima visoke čvrstoće). To uključuje analizu čvrstoće i krutosti rotora i dizajn ležajeva (budući da brzi motori bez četkica ne mogu koristiti standardne ležajeve i umjesto toga moraju koristiti beskontaktne tipove poput zračnih ili magnetskih ležajeva).

Za brze motore bez četkica, dizajn rotora s permanentnim magnetom mora uzeti u obzir i elektromagnetske i mehaničke aspekte. To znači da rotor s permanentnim magnetom mora osigurati dovoljno jako rotacijsko magnetsko polje za namote statora, a istovremeno mora biti sposoban izdržati goleme centrifugalne sile koje stvara vrtnja velikom brzinom.

Velika brzina motori bez četkica općenito imaju manje polova, obično koriste 2 ili 4 pola. 2-polni motor olakšava korištenje čvrste strukture za trajne magnete kako bi se osigurala mehanička i elektromagnetska simetrija. Nadalje, magnetsko polje jezgre statora i struja namota i frekvencija 2-polnog motora samo su upola manji od 4-polnog motora, što pomaže u smanjenju gubitaka željeza i bakra u statoru motora. Međutim, veliki nedostatak 2-polnih motora je taj što su statorski namoti duži i zahtijevaju veću površinu jezgre statora.

Izbor od trajni magnetni materijali u brzim motorima bez četkica značajno utječu na veličinu i performanse motora. Prilikom odabira materijala s trajnim magnetima razmotrite sljedeće:

1. Kako bi se povećala gustoća snage i učinkovitost motora, potrebno je odabrati materijale s visokom rezidualnom gustoćom toka, koercitivnošću i produktom magnetske energije.

2. Krivulja demagnetizacije materijala trajnog magneta trebala bi se linearno mijenjati unutar dopuštenog raspona radne temperature. Kako bi se osiguralo da radna temperatura rotora s permanentnim magnetom ne prijeđe temperaturu demagnetizacije magneta, potrebno je koristiti materijale s permanentnim magnetima otporne na visoke temperature.

S obzirom na goleme centrifugalne sile koje moraju izdržati rotori s permanentnim magnetima motora bez četkica velike brzine, mehanička svojstva magnetskih materijala također su kritična. Uzimajući u obzir tehničke zahtjeve i troškove materijala, obično se koristi sinterirani neodimijski željezo bor, vrsta metalurškog praha trajnog magnetskog materijala. Metode zaštite za ove magnete uključuju dodavanje nemagnetskog zaštitnog kućišta visoke čvrstoće izvan magneta, čvrsto postavljenog preko njega. Druga metoda zaštite uključuje korištenje trake od karbonskih vlakana za pričvršćivanje magneta.