Introductie van rotor van hoge snelheidsmotor

A High-speed motorrotor is een cruciaal onderdeel van een snelle motor, die meestal een roterende as belichaamt. Het werkt door het door de motor gegenereerde elektrische vermogen te benutten om rotatiebewegingen aan mechanische apparaten te geven. Een bepalend kenmerk van high-speed motorrotors is hun hoge rotatiesnelheid, vaak meer dan 10.000 omwentelingen per minuut (RPM).

In het structurele ontwerp van high-speed motorrotoren moet een aanzienlijke overweging worden gegeven aan factoren zoals centrifugale kracht en impactkracht die voortvloeien uit de hoge snelheid. Dit vereist de optimalisatie van axiale lichtgewicht, dynamische balanceringsprestaties en slijtvastheid. Verschillende veel voorkomende structurele soorten high-speed motorrotors bestaan, waaronder huls-type, schijftype, magnetische suspensietype en coplanar-type. De keuze van het structurele type moet gebaseerd zijn op praktische behoeften.

High-speed motoren, met klein formaat, hoge vermogensdichtheid, directe verbinding met high-speed-belastingen, eliminatie van traditionele mechanische snelheidsverhogende apparaten, verminderd systeemruis en verbeterde systeemtransmissie-efficiëntie, hebben brede toepassingsvooruitzichten in verschillende fields zoals high-speed koelmachines, luchtcirculatie-koelcellen, brandstofcellen, brandstofcellen, brandstofcellen, brandstofcellen, brandstofcellen, brandstofcellen, brandstofcellen, brandstofcellen, brandstofcellen, brandstofcellen, brandstofcellen, brandstofcellen, brandstofcellen, brandstofcellen, brandstofcellen, brandstofcellen, hoogspanningscellen, hoogspanningssysteem, brandstofcellen, brandstofcellen, hoogspanningssystemen voor aardgas. gebruikt als vliegtuig- of boordvoedingsapparatuur. Ze zijn een van de onderzoekshotspots op het gebied van internationale elektrotechniek geworden.

De belangrijkste kenmerken van high-speed motoren omvatten een hoge rotorsnelheid, wikkelstroom met hoge stator en magnetische fluxfrequentie in de ijzeren kern en hoge vermogensdichtheid en verliesdichtheid. Deze kenmerken vereisen belangrijke technologieën en ontwerpmethoden die uniek zijn voor high-speed motoren en onderscheiden ze van conventionele snelheidsmotoren. High-speed motorrotors roteren meestal bij snelheden boven 10.000 tpm. Tijdens snelle rotatie worstelen conventionele gelamineerde rotoren om immense centrifugale krachten te weerstaan, waardoor de goedkeuring van speciale hoogwaardig gelamineerde of vaste rotorstructuren nodig is. Voor permanente magneetmotoren zijn problemen met rotorsterkte nog prominenter omdat gesinterde permanente magneetmaterialen de trekspanning niet kunnen weerstaan ​​die wordt gegenereerd door rotorrotatie met hoge snelheid, waardoor beschermende maatregelen nodig zijn voor de permanente magneten.

Bovendien resulteert de snelle wrijving tussen de rotor en de luchtspleet in wrijvingsverliezen op het rotoroppervlak die veel groter zijn dan die in conventionele snelheidsmotoren, waardoor aanzienlijke uitdagingen zijn voor rotormoeling. Om voldoende rotorsterkte te garanderen, zijn snelle motorrotoren vaak slank, waardoor de kans op het naderen van kritische rotatiesnelheden vergroot in vergelijking met conventionele snelheidsmotoren. Om resonantie te voorkomen, is het cruciaal om de kritische rotatiesnelheid van het rotorsysteem nauwkeurig te voorspellen.

Bovendien kunnen conventionele motorlagers niet betrouwbaar werken met hoge snelheden, waardoor de goedkeuring van high-speed lagersystemen nodig is. De hoogfrequente wisselstroom in de wikkeling en de magnetische flux in de statorijzeren kern van hoge snelheidsmotoren genereren aanzienlijke hoogfrequente extra verliezen in de motorwikkeling, statorijzeren kern en rotor. Huideffect en nabijheidseffect op wikkelverliezen kunnen meestal worden genegeerd wanneer de frequentie van de statorstroom laag is, maar in hoogfrequente situaties vertoont de statorwikkeling een aanzienlijk huideffect en nabijheidseffect, waardoor de wikkel extra verliezen toeneemt.

De hoge magnetische fluxfrequentie in de stator-ijzeren kern van snelle motoren kan de invloed van het huideffect niet verwaarlozen en conventionele berekeningsmethoden kunnen leiden tot significante fouten. Om het verlies van de ijzeren kernverlies van hoge snelheid van high-speed-motoren nauwkeurig te berekenen, is het noodzakelijk om berekeningsmodellen van ijzerverlies te verkennen onder hoogfrequente omstandigheden. Ruimtelijke harmonischen veroorzaakt door statorsleufing en niet-sinusoïdale wikkelverdeling, evenals de huidige tijdharmonischen gegenereerd door PWM-voeding, produceren allemaal aanzienlijke wervelstroomverliezen in de rotor. Het kleine rotorvolume en slechte koelcondities vormen grote problemen voor rotormoeling. Daarom is een nauwkeurige berekening van rotor wervelstroomverliezen en verkenning van effectieve maatregelen om ze te verminderen cruciaal voor de betrouwbare werking van high-speed motoren.

Bovendien vormen hoogfrequente spanningen of stromen uitdagingen voor het controllerontwerp van krachtige high-speed motoren. Snelle motoren zijn veel kleiner dan conventionele snelheidsmotoren van equivalent vermogen, met een hoge vermogensdichtheid en verliesdichtheid, evenals moeilijke koeling. Zonder speciale koelmaatregelen kan de motortemperatuur overdreven stijgen, waardoor de kronkelende levensduur wordt verkort. Vooral voor permanente magneetmotoren kan overmatige rotortemperatuur leiden tot onomkeerbare demagnetisatie van permanente magneten.

Snelle motoren verwijzen in het algemeen naar motoren met rotatiesnelheden van meer dan 10.000 tpm of moeilijkheidswaarden (het product van rotatiesnelheid en de vierkantswortel) van meer dan 1 × 10^5. Onder de verschillende soorten motoren die momenteel beschikbaar zijn, omvatten die met succes hoge snelheden voornamelijk inductiemotoren, interieur permanente magneetmotoren, geschakelde terughoudendheidsmotoren en een paar externe permanente magneetmotoren en klauwpoolmotoren. De rotorstructuren van high-speed inductiemotoren zijn relatief eenvoudig, met lage rotatie-traagheid en het vermogen om gedurende langere perioden onder hoge temperatuur en hoge snelheidsomstandigheden te werken, waardoor ze op grote schaal worden gebruikt in hogesnelheidstoepassingen.

Samenvattend zijn high-speed motorrotors cruciale componenten die de snelle werking van motoren mogelijk maken, gekenmerkt door hun hoge rotatiesnelheden, speciale structurele ontwerpen en uitdagingen in koel- en lagersystemen. Met technologische vooruitgang en industriële upgrades worden hogesnelheidsmotoren in toenemende mate toegepast op gebieden zoals elektrische voertuigen, ruimtevaart, industriële robots en schone energie, waardoor de ontwikkeling van krachtige materialen en technologieën stimuleert. Het wijdverbreide gebruik van koolstofvezelrotoren, bijvoorbeeld, verbetert de motorische efficiëntie en duurzaamheid aanzienlijk, waardoor een nieuw tijdperk van high-speed motortechnologie wordt gemarkeerd.