Snelle motorrotorstructuur en ontwerpkarakteristieken (statorontwerp, verschillende soorten rotorstructuurontwerp)

Motorrotor met hoge snelheid heeft de kenmerken van kleine, hoge vermogensdichtheid, directe verbinding met hoge snelheidsbelasting, het elimineren van het traditionele mechanische versnellingsapparaat, het verminderen van systeemruis en het verbeteren van de systeemtransmissie-efficiëntie, enz. Leveringsapparatuur voor vliegtuigen of schepen en is een van de onderzoekshotspots geworden in het internationale elektrische veld.

De hoofdkenmerken van hoge snelheidsmotor zijn hoge rotorsnelheid, hoge statorwikkelstroom en magnetische fluxfrequentie in de kern, hoge vermogensdichtheid en verliesdichtheid. Deze kenmerken bepalen dat de belangrijkste technologie- en ontwerpmethoden van hogesnelheidsmotor verschillen van die van constante snelheidsmotor.

De rotorsnelheid van de hoge snelheidsmotor is meestal hoger dan 10.000 r/min. Bij het roteren met hoge snelheid kan de conventionele gelamineerde rotor niet bestand zijn tegen de enorme centrifugale kracht, dus speciale hoge sterkte gelamineerde of vaste rotorstructuur moet worden gebruikt. Voor permanente magneetmotoren is het probleem van de rotorsterkte prominenter, omdat het gesinterde permanente magneetmateriaal de trekspanning niet kan weerstaan ​​die wordt gegenereerd door de snelle rotatie van de rotor, en beschermingsmaatregelen moeten worden genomen voor de permanente magneet. De hoge snelheid wrijving tussen de rotor en de luchtspleet veroorzaakt veel groter wrijvingsverlies op het rotoroppervlak dan die van de constante snelheidsmotor, die grote problemen oplevert voor de rotorwarmte -dissipatie. Om ervoor te zorgen dat de rotor voldoende sterkte heeft, is de rotor van de hoge snelheidsmotor meestal slank, dus vergeleken met de constante snelheidsmotor is de mogelijkheid dat het rotorsysteem de kritieke snelheid van de snelle motor nadert sterk toegenomen. Gewone motorlagers kunnen niet betrouwbaar werken met hoge snelheid en moeten high-speed lagersystemen worden gebruikt.

De hoge afwisselende frequentie van wikkelstroom en magnetische flux in de kern van hoge snelheidsmotor zal een groot hoogfrequente extra verlies produceren bij het wikkelen van motor, statorkern en rotor. Wanneer de statorstroomfrequentie laag is, kan het effect van het huideffect en het nabijheidseffect op het wikkelverlies worden genegeerd, maar bij hoge frequentie zal de statorwikkeling duidelijk huideffect en nabijheidseffect produceren en het extra verlies van de wikkeling verhogen. De magnetische fluxfrequentie in de statorkern van hoge snelheidsmotor is hoog, de invloed van het huideffect kan niet worden genegeerd en de conventionele berekeningsmethode zal grote fouten brengen. Om het stator-kernverlies van hoge snelheidsmotor nauwkeurig te berekenen, is het noodzakelijk om het berekeningsmodel van ijzerverlies onder hoogfrequente omstandigheden te verkennen. De ruimteharmonischen veroorzaakt door de statorsleuf en kronkelende niet-sinusoïdale verdeling, evenals de huidige en tijdharmonischen die worden gegenereerd door PWM-voeding, zullen een groot verlies van wervelstroom in de rotor produceren. Vanwege het kleine formaat van de rotor en slechte koelcondities, zal het grote moeilijkheden opleveren voor de rotorwarmte -dissipatie. Daarom zal de nauwkeurige berekening van het verlies van rotor wervelstroom en de verkenning van effectieve maatregelen om het verlies van de rotor wervelstroom te verminderen, worden besproken. Het is van groot belang voor de betrouwbare werking van hoge snelheidsmotor. Tegelijkertijd brengt hoogfrequente spanning of stroom ook uitdagingen op voor het controllerontwerp van krachtige high-speed motoren.

Het volume van de hogesnelheidsmotor is veel kleiner dan de constante snelheidsmotor van hetzelfde vermogen, niet alleen de vermogensdichtheid en verliesdichtheid is groot, maar ook de warmtedissipatie is moeilijk, als de speciale warmtedissipatiemaatregelen niet worden gebruikt, is de temperatuurstijging van de motor te hoog, de levensduur van de permanente magneet is te hoog, de permanente magnet is te hoog, de permanente magnet is te hoog, de permanente maget is te hoog, de permanente magnet is te hoog, de permanente magnet is te hoog, de permanente magnet is te hoog, de permanente maget is te hoog, de permanente maget is te hoog, de permanente magnet is te hoog. demagnetisatie. Een goed ontworpen koelsysteem kan de temperatuurstijging van de vaste rotor effectief verminderen, wat de sleutel is tot de langdurige stabiele werking van hoge snelheidsmotoren.

Samenvattend zijn er veel speciale belangrijke problemen in rotorsterkte, dynamiek van rotorsysteem, elektromagnetisch ontwerp, ontwerp van het koelsysteem en de berekening van de temperatuurstijging, high-speed lager en controllerontwikkeling die niet beschikbaar zijn in conventionele motoren. Daarom is het ontwerp van hoge snelheidsmotor een uitgebreid ontwerpproces van meerdere iteraties van fysieke velden zoals elektromagnetisch veld, rotorsterkte, rotordynamiek, vloeistofveld en temperatuurveld. Momenteel zijn de belangrijkste soorten motoren die worden gebruikt in high-speed velden inductiemotoren, permanente magneetmotoren, geschakelde terughoudendheidsmotoren en klauwpoolmotoren, en elk motortype heeft een andere topologie.

Dit artikel analyseert de ontwikkelingsstatus van verschillende soorten high-speed motoren in binnen- en buitenland en vat de limietindex samen van verschillende soorten hogesnelheidsmotoren. De structuur- en ontwerpkenmerken van de snelle motor worden in detail geanalyseerd, inclusief statorontwerp, ontwerp van rotorstructuur, analyse van de dynamiek van rotorsysteem, het ontwerp van de lagerselectie en het koelsysteem, enz. Eindelijk worden de belangrijkste problemen waarmee de ontwikkeling van de snelle motor wordt geanalyseerd, en de ontwikkelingstrend en vooruitzicht op hoge snelheidsmotor zijn verwerkt.