Struktur pemutar motor berkelajuan tinggi dan ciri reka bentuk (reka bentuk stator, pelbagai jenis reka bentuk struktur pemutar)

Pemutar motor berkelajuan tinggi mempunyai ciri-ciri saiz kecil, ketumpatan kuasa tinggi, sambungan terus dengan beban berkelajuan tinggi, menghapuskan peranti pecutan mekanikal tradisional, mengurangkan bunyi sistem dan meningkatkan kecekapan penghantaran sistem, dan lain-lain. Ia mempunyai prospek aplikasi yang luas dalam bidang mesin pengisar berkelajuan tinggi, sistem penyejukan peredaran udara, roda tenaga penyimpanan tenaga, sel bahan api, sistem emparan bekalan kuasa pemampat dan pemampat tinggi berkelajuan tinggi. peralatan untuk pesawat atau kapal, dan telah menjadi salah satu titik panas penyelidikan dalam bidang elektrik antarabangsa.

Ciri-ciri utama motor berkelajuan tinggi ialah kelajuan rotor tinggi, arus belitan stator tinggi dan frekuensi fluks magnet dalam teras, ketumpatan kuasa tinggi dan ketumpatan kehilangan. Ciri-ciri ini menentukan bahawa teknologi utama dan kaedah reka bentuk motor berkelajuan tinggi adalah berbeza daripada motor kelajuan malar.

Kelajuan pemutar motor berkelajuan tinggi biasanya lebih tinggi daripada 10 000 r/min. Apabila berputar pada kelajuan tinggi, rotor berlamina konvensional tidak dapat menahan daya emparan yang besar, jadi struktur pemutar berlamina atau pepejal kekuatan tinggi khas perlu digunakan. Bagi motor magnet kekal, masalah kekuatan pemutar adalah lebih menonjol, kerana bahan magnet kekal yang disinter tidak dapat menahan tegasan tegangan yang dihasilkan oleh putaran pemutar berkelajuan tinggi, dan langkah perlindungan mesti diambil untuk magnet kekal. Geseran berkelajuan tinggi antara pemutar dan jurang udara menyebabkan kehilangan geseran yang lebih besar pada permukaan pemutar berbanding dengan motor kelajuan malar, yang membawa kesukaran besar kepada pelesapan haba pemutar. Untuk memastikan pemutar mempunyai kekuatan yang mencukupi, pemutar motor berkelajuan tinggi kebanyakannya langsing, jadi berbanding dengan motor kelajuan malar, kemungkinan sistem pemutar menghampiri kelajuan kritikal motor berkelajuan tinggi sangat meningkat. Galas motor biasa tidak boleh beroperasi dengan pasti pada kelajuan tinggi, dan sistem galas berkelajuan tinggi mesti digunakan.

Kekerapan seli tinggi arus belitan dan fluks magnet dalam teras motor berkelajuan tinggi akan menghasilkan kerugian tambahan frekuensi tinggi yang besar dalam belitan motor, teras pemegun dan pemutar. Apabila frekuensi arus pemegun rendah, kesan kesan kulit dan kesan kedekatan pada kehilangan belitan boleh diabaikan, tetapi pada frekuensi tinggi, belitan stator akan menghasilkan kesan kulit dan kesan kedekatan yang jelas, dan meningkatkan kehilangan tambahan belitan. Kekerapan fluks magnet dalam teras pemegun motor berkelajuan tinggi adalah tinggi, pengaruh kesan kulit tidak boleh diabaikan, dan kaedah pengiraan konvensional akan membawa ralat besar. Untuk mengira dengan tepat kehilangan teras pemegun motor berkelajuan tinggi, adalah perlu untuk meneroka model pengiraan kehilangan besi di bawah keadaan frekuensi tinggi. Harmonik ruang yang disebabkan oleh slot pemegun dan pengedaran bukan sinusoidal penggulungan, serta harmonik semasa dan masa yang dijana oleh bekalan kuasa PWM, akan menghasilkan kehilangan arus pusar yang besar dalam pemutar. Oleh kerana saiz pemutar yang kecil dan keadaan penyejukan yang lemah, ia akan membawa kesukaran besar kepada pelesapan haba pemutar. Oleh itu, pengiraan tepat kehilangan arus pusar rotor dan penerokaan langkah berkesan untuk mengurangkan kehilangan arus pusar rotor akan dibincangkan. Ia amat penting untuk pengendalian motor berkelajuan tinggi yang boleh dipercayai. Pada masa yang sama, voltan atau arus frekuensi tinggi juga membawa cabaran kepada reka bentuk pengawal motor berkelajuan tinggi berkuasa tinggi.

Isipadu motor berkelajuan tinggi jauh lebih kecil daripada motor kelajuan malar kuasa yang sama, bukan sahaja ketumpatan kuasa dan ketumpatan kehilangan adalah besar, tetapi juga pelesapan haba adalah sukar, jika langkah pelesapan haba khas tidak digunakan, kenaikan suhu motor akan menjadi terlalu tinggi, dengan itu memendekkan hayat penggulungan, terutamanya untuk motor magnet kekal, dalam kes kenaikan suhu pemutar magnet kekal terlalu tinggi, peningkatan suhu pemutar magnet kekal terlalu tinggi. Sistem penyejukan yang direka bentuk dengan berkesan boleh mengurangkan kenaikan suhu pemutar tetap, yang merupakan kunci kepada operasi stabil jangka panjang bagi motor berkelajuan tinggi berkuasa tinggi.

Kesimpulannya, terdapat banyak masalah utama khas dalam kekuatan pemutar, dinamik sistem pemutar, reka bentuk elektromagnet, reka bentuk sistem penyejukan dan pengiraan kenaikan suhu, galas berkelajuan tinggi dan pembangunan pengawal yang tidak terdapat dalam motor konvensional. Oleh itu, reka bentuk motor berkelajuan tinggi adalah proses reka bentuk komprehensif bagi pelbagai lelaran medan fizikal seperti medan elektromagnet, kekuatan pemutar, dinamik pemutar, medan bendalir dan medan suhu. Pada masa ini, jenis utama motor yang digunakan dalam medan berkelajuan tinggi ialah motor aruhan, motor magnet kekal, motor keengganan beralih dan motor kutub cakar, dan setiap jenis motor mempunyai topologi yang berbeza.

Kertas kerja ini menganalisis status pembangunan pelbagai jenis motor berkelajuan tinggi di dalam dan luar negara, dan meringkaskan indeks had bagi pelbagai jenis motor berkelajuan tinggi. Ciri-ciri struktur dan reka bentuk motor berkelajuan tinggi dianalisis secara terperinci, termasuk reka bentuk stator, reka bentuk struktur rotor, analisis dinamik sistem pemutar, pemilihan galas dan reka bentuk sistem penyejukan, dan lain-lain. Akhirnya, masalah utama yang dihadapi oleh pembangunan motor berkelajuan tinggi dianalisis, dan trend pembangunan dan prospek motor berkelajuan tinggi dijangka.