A nagy sebességű motor forgórészének szerkezete és tervezési jellemzői (állórész kialakítása, különböző típusú rotorszerkezetek kialakítása)

A nagysebességű motorrotor jellemzői: kis méret, nagy teljesítménysűrűség, közvetlen kapcsolat nagy sebességű terheléssel, kiküszöböli a hagyományos mechanikus gyorsítóberendezést, csökkenti a rendszerzajt és javítja a rendszer átviteli hatékonyságát stb. Széleskörű alkalmazási lehetőségei vannak a nagy sebességű csiszológépek, a légkeringető hűtőrendszerek, az energiatároló lendkerekek, az üzemanyagcellák, a nagy sebességű légterelő berendezések, mint a természetes gázátviteli rendszerek és a nagy sebességű centrifugális légi elosztó berendezések területén. vagy a hajókat, és a nemzetközi elektromos terület egyik kutatási központjává vált.

A nagy sebességű motorok fő jellemzői a nagy forgórész fordulatszám, nagy állórész tekercselési áram és mágneses fluxus frekvencia a magban, nagy teljesítménysűrűség és veszteségsűrűség. Ezek a jellemzők határozzák meg, hogy a nagy sebességű motor kulcsfontosságú technológiája és tervezési módszerei eltérnek az állandó fordulatszámú motorokétól.

A nagy sebességű motor forgórészének fordulatszáma általában nagyobb, mint 10 000 ford/perc. Nagy fordulatszámon forgás esetén a hagyományos laminált rotor nem bírja a hatalmas centrifugális erőt, ezért speciális, nagy szilárdságú laminált vagy tömör rotorszerkezetet kell alkalmazni. Az állandó mágneses motorok esetében a forgórész szilárdságának problémája hangsúlyosabb, mivel a szinterezett állandó mágneses anyag nem bírja a forgórész nagy sebességű forgása által keltett húzófeszültséget, ezért az állandó mágnesnél védelmi intézkedéseket kell tenni. A forgórész és a légrés közötti nagy sebességű súrlódás sokkal nagyobb súrlódási veszteséget okoz a forgórész felületén, mint az állandó fordulatszámú motoré, ami nagy nehézséget okoz a forgórész hőelvezetésében. A megfelelő forgórész szilárdsága érdekében a nagysebességű motor forgórésze többnyire karcsú, így az állandó fordulatszámú motorhoz képest jelentősen megnő annak a lehetősége, hogy a rotorrendszer megközelítse a nagy sebességű motor kritikus fordulatszámát. A közönséges motorcsapágyak nem működhetnek megbízhatóan nagy fordulatszámon, ezért nagy sebességű csapágyrendszereket kell használni.

A tekercselési áram és a mágneses fluxus nagy váltakozó frekvenciája a nagy sebességű motor magjában nagy nagyfrekvenciás járulékos veszteséget okoz a motor, az állórész mag és a forgórész tekercsében. Ha az állórész áramfrekvenciája alacsony, a bőrhatás és a közelségi hatás hatása a tekercsveszteségre figyelmen kívül hagyható, de nagy frekvencián az állórész tekercs nyilvánvaló bőrhatást és közelségi hatást produkál, és növeli a tekercs további veszteségét. A nagy sebességű motor állórész magjában a mágneses fluxus frekvenciája magas, a bőrhatás hatását nem lehet figyelmen kívül hagyni, és a hagyományos számítási módszer nagy hibákat okoz. A nagy fordulatszámú motor állórész magveszteségének pontos kiszámításához szükséges a nagyfrekvenciás körülmények közötti vasveszteség számítási modelljének feltárása. Az állórész rés és a tekercs nem szinuszos eloszlása ​​által okozott térharmonikusok, valamint a PWM tápegység által generált áram- és időharmonikusok nagy örvényáram-veszteséget okoznak a forgórészben. A rotor kis mérete és a rossz hűtési feltételek miatt ez nagy nehézségeket okoz a rotor hőelvezetésében. Ezért szó lesz a forgórész örvényáram-veszteségének pontos kiszámításáról és a rotor örvényáram-veszteségének csökkentésére szolgáló hatékony intézkedések feltárásáról. Nagy jelentőséggel bír a nagy sebességű motor megbízható működése szempontjából. Ugyanakkor a nagyfrekvenciás feszültség vagy áramerősség kihívásokat is jelent a nagy teljesítményű, nagy sebességű motorok vezérlőtervezésénél.

A nagy sebességű motor térfogata sokkal kisebb, mint az azonos teljesítményű állandó fordulatszámú motoré, nemcsak a teljesítménysűrűség és a veszteségsűrűség nagy, hanem a hőleadás is nehézkes, ha nem alkalmazzák a speciális hőelvezetési intézkedéseket, a motor hőmérséklet-emelkedése túl magas lesz, ezáltal lerövidül a tekercs élettartama, különösen az állandó mágneses motornál, túl magas a hőmérséklet emelkedése, vagy túl magas a hőmérséklet. lemágnesezés. Egy jól megtervezett hűtőrendszer hatékonyan csökkentheti a fix rotor hőmérséklet-emelkedését, ami a nagy teljesítményű, nagy sebességű motorok hosszú távú stabil működésének kulcsa.

Összefoglalva, számos olyan speciális kulcsprobléma van a forgórész szilárdságában, a rotorrendszer dinamikájában, az elektromágneses tervezésben, a hűtőrendszer tervezésében és a hőmérséklet-emelkedés számításában, a nagy sebességű csapágyak és a vezérlők fejlesztésében, amelyek a hagyományos motorokban nem elérhetők. Ezért a nagy sebességű motorok tervezése a fizikai mezők, például az elektromágneses mező, a rotor erőssége, a rotor dinamikája, a folyadéktér és a hőmérsékleti mező többszöri iterációjának átfogó tervezési folyamata. Jelenleg a nagy sebességű mezőkben használt fő motortípusok az indukciós motorok, az állandó mágneses motorok, a kapcsolt reluktanciamotorok és a körmös pólusú motorok, és minden motortípusnak más a topológiája.

Ez a cikk a különböző típusú nagysebességű motorok hazai és külföldi fejlesztési állapotát elemzi, és összefoglalja a különböző típusú nagysebességű motorok határindexeit. Részletesen elemezzük a nagysebességű motorok szerkezetét és tervezési jellemzőit, beleértve az állórész tervezést, a forgórész szerkezeti tervezést, a forgórészrendszer dinamikai elemzését, a csapágyválasztást és a hűtőrendszer tervezését stb. Végül elemezzük a nagy sebességű motorok fejlesztésének főbb problémáit, valamint a nagy sebességű motor fejlesztési irányát és kilátásait.