L'importanza del design del rotore nei motori senza spazzole ad alta velocità

Il rotore del motore senza spazzole ad alta velocità funziona in genere a velocità comprese tra 20.000 e 100.000 giri / min. La progettazione di motori ad alta velocità differisce in modo significativo da quello dei motori convenzionali a bassa velocità e a bassa frequenza. Un'analisi dinamica del rotore e dei sistemi di cuscinetti è cruciale per l'affidabilità operativa dei motori ad alta velocità.

La progettazione del rotore è la chiave nel design del motore senza spazzole ad alta velocità, con considerazioni principali tra cui: la selezione del diametro e della lunghezza del rotore, la scelta dei materiali a magneti permanenti e i metodi di protezione impiegati (poiché i magneti permanenti non possono resistere alle immense forze centrifughe incontrate ad alta velocità e devono essere protetti con materiali ad alta durata). Ciò comporta l'analisi della resistenza e della rigidità del rotore e della progettazione di cuscinetti (poiché i motori senza spazzole ad alta velocità non possono usare cuscinetti standard e devono invece utilizzare tipi non contatti come cuscinetti d'aria o magnetici).

Per i motori senza spazzole ad alta velocità, il design del rotore permanente del magnete deve considerare sia gli aspetti elettromagnetici che meccanici. Ciò significa che il rotore a magnete permanente deve fornire un campo magnetico rotazionale sufficientemente forte per gli avvolgimenti dello statore, pur essendo in grado di resistere alle enormi forze centrifughe generate dalla rotazione ad alta velocità.

Ad alta velocità I motori senza spazzole hanno generalmente meno poli, in genere usando 2 o 4 poli. Un motore a 2 poli facilita l'uso di una struttura solida per i magneti permanenti per garantire la simmetria meccanica ed elettromagnetica. Inoltre, il campo magnetico del nucleo dello statore e la corrente di avvolgimento e la frequenza di un motore a 2 poli sono solo la metà di quello di un motore a 4 poli, che aiuta a ridurre le perdite di ferro e rame nello statore del motore. Tuttavia, un grave svantaggio dei motori a 2 poli è che gli avvolgimenti dello statore sono più lunghi e richiedono un'area centrale dello statore più grande.

La scelta di I materiali a magneti permanenti nei motori senza spazzole ad alta velocità influenzano significativamente le dimensioni e le prestazioni del motore. Quando si selezionano materiali a magneti permanenti, le considerazioni includono:

1. Per migliorare la densità di potenza e l'efficienza del motore, dovrebbero essere selezionati i materiali con alta densità di flusso residuo, coercività e prodotto energetico magnetico.

2. La curva di demagnetizzazione del materiale a magnete permanente dovrebbe cambiare linearmente all'interno dell'intervallo di temperatura operativa ammissibile. Per garantire che la temperatura operativa del rotore a magnete permanente non superi la temperatura di smagnetizzazione dei magneti, è necessario utilizzare materiali a magneti permanenti resistenti ad alta temperatura.

Date le immense forze centrifughe che i rotori a magneti permanenti a motore senza spazzole ad alta velocità devono resistere, anche le proprietà meccaniche dei materiali magneti sono fondamentali. Considerando i requisiti tecnici e i costi del materiale, viene comunemente usato un tipo di materiale a magnete permanente di metallurgia a polvere, un tipo di materiale a magnete per la metallurgia in metallurgia. I metodi di protezione per questi magneti includono l'aggiunta di un involucro protettivo non magnetico ad alta resistenza all'esterno del magnete, montato saldamente su di esso. Un altro metodo di protezione prevede l'uso di bande in fibra di carbonio per fissare i magneti.