A nagy sebességű motor forgórészének bevezetése

A A nagysebességű motoros forgórész a nagysebességű motor kritikus része, általában egy forgó tengelyt testesít meg. A motor által generált elektromos energia kiaknázásával működik, hogy a mechanikus eszközökre forgó mozgást adjon. A nagysebességű motorrotorok meghatározó jellemzője a nagy forgási sebességük, gyakran meghaladja a 10 000 fordulatot percenként (fordulat / perc).

A nagysebességű motoros rotorok szerkezeti kialakításában jelentős figyelmet kell fordítani olyan tényezőkre, mint például a centrifugális erő és a nagysebességű működésből fakadó hatás. Ehhez szükség van az axiális könnyűsúlyozás, a dinamikus kiegyensúlyozó teljesítmény és a kopásállóság optimalizálására. Számos általános szerkezeti típusú nagysebességű motorrotor létezik, köztük a hüvelyek, a lemez típusú, a mágneses szuszpenzió típusú és a Coplanar típusú. A strukturális típusok megválasztásának gyakorlati igényeken kell alapulnia.

Nagysebességű motorok, kis méretű, nagy teljesítményű sűrűséggel, közvetlen kapcsolat a nagysebességű terhelésekkel, a hagyományos mechanikus sebességnövelő eszközök kiküszöbölése, a csökkentett rendszerzaj és a jobb rendszer-átviteli hatékonyság, széles körű alkalmazásokkal rendelkeznek, például nagysebességű csiszológépeknél, a légkeringési hűtőrendszerekhez és az elosztó rendszerekhez, és elosztó rendszerekhez használták, és az üzemanyag-cellák, a nagysebesség felszerelés. Ezek a Nemzetközi Villamosmérnöki terület egyik kutatási hotpotjává váltak.

A nagysebességű motorok fő jellemzői között szerepel a nagy rotorsebesség, a nagy állórész-tekercselési áram és a mágneses fluxus frekvenciája a vasmagban, valamint a nagy teljesítmény sűrűség és a veszteség sűrűsége. Ezek a jellemzők szükségesek a kulcsfontosságú technológiákra és a nagysebességű motorok számára egyedi kulcsfontosságú technológiákra és tervezési módszerekre, megkülönböztetve őket a hagyományos sebességű motoroktól. A nagysebességű motoros rotorok általában 10 000 fordulat / perc feletti sebességgel forognak. A nagysebességű forgás során a hagyományos laminált rotorok küzdenek a hatalmas centrifugális erők ellen, és szükségük van arra, hogy speciális, nagy szilárdságú laminált vagy szilárd forgórészszerkezeteket alkalmazzanak. Az állandó mágnesmotorok esetében a rotor szilárdságának problémái még kiemelkedőbbek, mivel a szinterelt állandó mágneses anyagok nem tudják ellenállni a nagysebességű forgórész forgása által keltett szakítófeszültségnek, amely az állandó mágnesek védelmi intézkedéseit igényli.

Ezenkívül a forgórész és a légrés között a nagysebességű súrlódás olyan súrlódási veszteségeket eredményez a forgórész felületén, amely sokkal nagyobb, mint a hagyományos sebességű motorokban, és jelentős kihívásokat jelent a forgórészhűtéshez. A megfelelő forgórész szilárdságának biztosítása érdekében a nagysebességű motoros rotorok gyakran karcsúak, növelve a kritikus forgási sebesség megközelítésének valószínűségét a hagyományos sebességű motorokhoz képest. A rezonancia hajlításának elkerülése érdekében elengedhetetlen, hogy pontosan megjósoljuk a rotorrendszer kritikus forgási sebességét.

Ezenkívül a hagyományos motorcsapágyak nem tudnak megbízhatóan működni nagy sebességgel, ami szükséges, hogy a nagysebességű csapágyrendszerek elfogadását. A nagyfrekvenciás váltakozó áram a tekercsben és a mágneses fluxus a nagysebességű motorok állórész-vasmagjában jelentős, nagyfrekvenciás további veszteségeket eredményez a motor tekercsében, az állórész-vasmagban és a forgórészben. A bőrhatást és a tekercselési veszteségekre gyakorolt ​​közelségi hatást általában akkor lehet figyelmen kívül hagyni, ha az állórész áram frekvenciája alacsony, de a nagyfrekvenciás helyzetekben az állórész tekercse jelentős bőrhatást és közelségi hatást mutat, növelve a tekercselő további veszteségeket.

A nagysebességű motorok állórész-vasmagjában lévő nagy mágneses fluxusfrekvencia nem hagyhatja figyelmen kívül a bőrhatás hatását, és a hagyományos számítási módszerek jelentős hibákat okozhatnak. A nagysebességű motorok állórész-vasmag-elvesztésének pontos kiszámításához a vasveszteség-számítási modelleket nagyfrekvenciás körülmények között kell feltárni. Az állórész-rés és a nem-sinusoidális tekercselés, valamint a PWM tápegység által generált jelenlegi időharmonikusok által okozott térbeli harmonikusok mindegyike jelentős örvényáram-veszteségeket okoz a rotorban. A kis rotormennyiség és a rossz hűtési körülmények nagy nehézségeket okoznak a forgórészhűtéshez. Ezért a rotor örvényáram-veszteségeinek pontos kiszámítása és azok csökkentésére szolgáló hatékony intézkedések feltárása kulcsfontosságú a nagysebességű motorok megbízható működéséhez.

Ezenkívül a nagyfrekvenciás feszültségek vagy áramok kihívásokat jelentenek a nagy teljesítményű nagysebességű motorok vezérlő tervezéséhez. A nagysebességű motorok sokkal kisebbek, mint az ekvivalens energiájú hagyományos sebességű motorok, nagy teljesítmény sűrűséggel és veszteség-sűrűséggel, valamint nehéz hűtéssel. Különleges hűtési intézkedések nélkül a motor hőmérséklete túlzottan emelkedhet, lerövidítve a kanyargós élettartamot. Különösen az állandó mágnesmotorok esetében a túlzott forgórész hőmérséklete az állandó mágnesek visszafordíthatatlan demagnetizálásához vezethet.

A nagysebességű motorok általában a 10 000 fordulat / percnél meghaladó forgási sebességgel rendelkező motorokra vagy a nehézségi értékekre (a forgási sebesség szorzata és az energia négyzetgyöke), amely meghaladja az 1 × 10^5-et. A jelenleg rendelkezésre álló különféle motorok közül a nagy sebességet sikeresen elérve elsősorban az indukciós motorok, a belső állandó mágnesmotorok, a váltott váltakozó motorok, valamint néhány külső állandó mágnesmotor és karom pólusmotorok. A nagysebességű indukciós motorok forgórészszerkezete viszonylag egyszerű, alacsony forgási tehetetlenséggel és képes hosszabb ideig működni magas hőmérsékleten és nagysebességű körülmények között, így széles körben használják őket a nagysebességű alkalmazásokban.

Összefoglalva: a nagysebességű motoros forgórészek olyan kulcsfontosságú alkatrészek, amelyek lehetővé teszik a motorok nagysebességű működését, amelyet nagy forgási sebességük, speciális szerkezeti tervek és a hűtési és csapágyrendszerek kihívásai jellemeznek. A technológiai fejlődés és az ipari frissítések révén a nagysebességű motorokat egyre inkább alkalmazzák olyan területeken, mint az elektromos járművek, az űrrepülés, az ipari robotok és a tiszta energia, a nagy teljesítményű anyagok és technológiák fejlesztését. Például a szénszálas rotorok széles körű használata jelentősen növeli a motor hatékonyságát és a tartósságot, jelezve a nagysebességű motoros technológia új korszakát.