高速ブラシレスモーターにおけるローター設計の重要性

高速ブラシレス モーター ローターは 通常、20,000 ～ 100,000 RPM の範囲の速度で動作します。高速モーターの設計は、従来の低速、低周波数モーターの設計とは大きく異なります。ローターとベアリング システムの動的解析は、高速モーターの動作信頼性にとって非常に重要です。

ローターの設計は高速ブラシレスモーター設計の鍵であり、主な考慮事項にはローターの直径と長さの選択、永久磁石材料の選択、採用される保護方法が含まれます (永久磁石は高速で遭遇する巨大な遠心力に耐えられず、高強度材料でシールドする必要があるため)。これには、ローターの強度と剛性の解析、およびベアリングの設計が含まれます（高速ブラシレスモーターでは標準ベアリングを使用できず、代わりに空気ベアリングや磁気ベアリングなどの非接触タイプを使用する必要があるため）。

高速ブラシレス モーターの場合、永久磁石ローターの設計では電磁的側面と機械的側面の両方を考慮する必要があります。これは、永久磁石ロータがステータ巻線に十分に強い回転磁界を提供すると同時に、高速回転によって発生する巨大な遠心力に耐えることができる必要があることを意味します。

高速 ブラシレス モーターは 通常、極の数が少なく、通常は 2 極または 4 極を使用します。 2 極モーターにより、永久磁石の固体構造の使用が容易になり、機械的および電磁的対称性が確保されます。さらに、2 極モーターのステーター コアの磁界、巻線電流と周波数は 4 極モーターの半分にすぎないため、モーターのステーターでの鉄損と銅損が低減されます。ただし、2 極モーターの大きな欠点は、固定子巻線が長くなり、より大きな固定子コア面積が必要になることです。

の選択 永久磁石材料は、モーターのサイズと性能に大きな影響を与えます。 高速ブラシレスモーターの永久磁石材料を選択する際には、次の点を考慮してください。

1. モーターの出力密度と効率を高めるには、残留磁束密度、保磁力、磁気エネルギー積が高い材料を選択する必要があります。

2. 永久磁石材料の減磁曲線は、許容使用温度範囲内で直線的に変化する必要があります。永久磁石ローターの動作温度が磁石の減磁温度を超えないようにするために、高温耐性のある永久磁石材料を使用する必要があります。

高速ブラシレスモーターの永久磁石ロータが耐えなければならない巨大な遠心力を考慮すると、磁石材料の機械的特性も重要です。技術的要件と材料コストを考慮すると、粉末冶金永久磁石材料の一種である焼結ネオジム鉄ボロンが一般的に使用されます。これらの磁石の保護方法には、磁石の外側に高強度の非磁性保護ケースを追加し、その上にしっかりと取り付けることが含まれます。別の保護方法には、カーボンファイバーバンドを使用して磁石を固定する方法があります。