Struttura del rotore del motore ad alta velocità e caratteristiche di progettazione (design dello statore, diversi tipi di design della struttura del rotore)

Il rotore del motore ad alta velocità ha le caratteristiche di dimensioni ridotte, ad alta densità di potenza, connessione diretta con carico ad alta velocità, eliminando il tradizionale dispositivo di accelerazione meccanica, riducendo il rumore del sistema e miglioramento dell'efficienza di trasmissione del sistema, ecc. Ha ampie prospettive di applicazione nei campi di trasmissione a gas di trasmissione ad alta velocità e trasmissioni di trasmissione a gas e ad alta velocità di trasmissione a gas e di trasmissione a gas e ad alto livello di trasmissione di gas di trasmissione a gas e di trasmissione a gas e ad alta velocità di trasmissione di gas di trasmissione a gas e di trasmissione a gas e ad alta velocità di trasmissione a gas e di trasmissione a gas e ad alta velocità di trasmissione a gas e a battibee di trasmissione a gas e alimentazione di trasmissione a gas e ad alta velocità di trasmissione a gas e a una macinatura a gas e al centro di trasmissione a gas e al centro di trasmissione a gas e alla trasmissione a gas di trasmissione ad alta velocità e come attrezzatura di alimentazione per aeromobili o navi ed è diventato uno degli hotspot di ricerca nel campo elettrico internazionale.

Le caratteristiche principali del motore ad alta velocità sono un'alta velocità del rotore, la corrente di avvolgimento dello statore elevato e la frequenza del flusso magnetico nel nucleo, l'alta densità di potenza e la densità di perdita. Queste caratteristiche determinano che la tecnologia chiave e i metodi di progettazione del motore ad alta velocità sono diversi da quelli del motore a velocità costante.

La velocità del rotore del motore ad alta velocità è generalmente superiore a 10.000 r/min. Quando si ruota ad alta velocità, il rotore laminato convenzionale non può resistere all'enorme forza centrifuga, quindi è necessario utilizzare una speciale struttura a rotore laminato o solido ad alta resistenza. Per i motori a magneti permanenti, il problema della resistenza al rotore è più prominente, poiché il materiale a magnete permanente sinterizzato non può resistere alla sollecitazione di trazione generata dalla rotazione ad alta velocità del rotore e le misure di protezione devono essere prese per il magnete permanente. L'attrito ad alta velocità tra il rotore e lo spazio d'aria provoca una perdita di attrito molto maggiore sulla superficie del rotore rispetto a quella del motore a velocità costante, che porta grandi difficoltà alla dissipazione del calore del rotore. Al fine di garantire che il rotore abbia una resistenza sufficiente, il rotore del motore ad alta velocità è per lo più snello, quindi rispetto al motore a velocità costante, la possibilità che il sistema del rotore si avvicini alla velocità critica del motore ad alta velocità è notevolmente aumentata. I cuscinetti motori ordinari non possono funzionare in modo affidabile ad alta velocità e è necessario utilizzare sistemi di cuscinetti ad alta velocità.

L'alta frequenza alternata della corrente di avvolgimento e del flusso magnetico nel nucleo del motore ad alta velocità produrrà una grande perdita ad alta frequenza nell'avvolgimento del motore, del nucleo dello statore e del rotore. Quando la frequenza di corrente dello statore è bassa, l'effetto dell'effetto cutaneo e l'effetto di prossimità sulla perdita di avvolgimento possono essere ignorati, ma ad alta frequenza, l'avvolgimento dello statore produrrà evidente effetto cutaneo e effetto di prossimità e aumenterà la perdita aggiuntiva dell'avvolgimento. La frequenza del flusso magnetico nel nucleo dello statore del motore ad alta velocità è elevata, l'influenza dell'effetto della pelle non può essere ignorata e il metodo di calcolo convenzionale porterà grandi errori. Al fine di calcolare accuratamente la perdita del nucleo dello statore del motore ad alta velocità, è necessario esplorare il modello di calcolo della perdita di ferro in condizioni di alta frequenza. Le armoniche di spazio causate dalla fessura dello statore e dalla distribuzione non-sinusoidale avvolgenti, nonché le armoniche attuali e temporali generate dall'alimentazione PWM, produrranno una grande perdita di corrente vortice nel rotore. A causa delle dimensioni ridotte del rotore e delle cattive condizioni di raffreddamento, porterà grandi difficoltà alla dissipazione del calore del rotore. Pertanto, verrà discusso il calcolo accurato della perdita di corrente del voto del rotore e l'esplorazione di misure efficaci per ridurre la perdita di corrente del parassita del rotore. È di grande significato per il funzionamento affidabile del motore ad alta velocità. Allo stesso tempo, la tensione o la corrente ad alta frequenza portano anche sfide alla progettazione del controller di motori ad alta velocità ad alta velocità.

Il volume del motore ad alta velocità è molto più piccolo del motore a velocità costante della stessa potenza, non solo la densità di potenza e la densità di perdita è grande, ma anche la dissipazione del calore è difficile, se le misure speciali di dissipazione del calore non sono usate demagnetizzazione. Un sistema di raffreddamento ben progettato può ridurre efficacemente l'aumento della temperatura del rotore fisso, che è la chiave per il funzionamento stabile a lungo termine dei motori ad alta velocità ad alta velocità.

Per riassumere, ci sono molti problemi chiave chiave nella resistenza al rotore, nella dinamica del sistema del rotore, nella progettazione elettromagnetica, nella progettazione del sistema di raffreddamento e nel calcolo del aumento della temperatura, del cuscinetto ad alta velocità e dello sviluppo del controller che non sono disponibili nei motori convenzionali. Pertanto, la progettazione del motore ad alta velocità è un processo di progettazione completa di più iterazioni di campi fisici come campo elettromagnetico, resistenza al rotore, dinamica del rotore, campo fluido e campo di temperatura. Allo stato attuale, i principali tipi di motori utilizzati nei campi ad alta velocità sono motori a induzione, motori a magneti permanenti, motori a riluttanza commutati e motori a palo di artigli e ogni tipo di motore ha una topologia diversa.

Questo documento analizza lo stato di sviluppo di diversi tipi di motori ad alta velocità in patria e all'estero e riassume l'indice limite di diversi tipi di motori ad alta velocità. Le caratteristiche di struttura e progettazione del motore ad alta velocità vengono analizzate in dettaglio, tra cui la progettazione dello statore, la progettazione della struttura del rotore, l'analisi della dinamica del sistema del rotore, la progettazione del sistema di selezione e del raffreddamento dei cuscinetti, ecc. Vengono analizzati i principali problemi che lo sviluppo del motore ad alta velocità e la prospettiva di sviluppo del motore ad alta velocità sono prospettati.