Het belang van rotorontwerp in high-speed borstelloze motoren

High-speed borstelloze motorrotor werkt meestal met snelheden variërend van 20.000 tot 100.000 tpm. Het ontwerp van high-speed motoren verschilt aanzienlijk van dat van conventionele lage snelheid, laagfrequente motoren. Een dynamische analyse van de rotor- en lagersystemen is cruciaal voor de operationele betrouwbaarheid van high-speed motoren.

Het ontwerp van de rotor is de sleutel bij het ontwerpen van een hoge snelheidsmotor, met de belangrijkste overwegingen, waaronder: de selectie van de rotordiameter en lengte, keuze van permanente magneetmaterialen en gebruikte beschermingsmethoden (omdat de permanente magneten niet bestand zijn tegen de immense centrifugale krachten die bij hoge snelheden worden aangetroffen en moet worden afgeschermd met materialen met hoge sterkte). Dit omvat analyse van rotorsterkte en stijfheid en het ontwerp van lagers (omdat borstelloze motoren met hoge snelheid geen standaardlagers kunnen gebruiken en in plaats daarvan geen contact typen zoals lucht- of magnetische lagers moeten gebruiken).

Voor high-speed borstelloze motoren moet het ontwerp van de permanente magneetrotor zowel elektromagnetische als mechanische aspecten overwegen. Dit betekent dat de permanente magneetrotor een voldoende sterk rotatiemagnetisch veld moet bieden voor de statorwikkelingen, terwijl ook in staat is om de enorme centrifugale krachten te weerstaan ​​die worden gegenereerd door snelle rotatie.

Snelle snelheid Borstelloze motoren hebben over het algemeen minder polen, meestal met behulp van 2 of 4 polen. Een 2-polige motor vergemakkelijkt het gebruik van een vaste structuur voor de permanente magneten om mechanische en elektromagnetische symmetrie te garanderen. Bovendien zijn het magnetische veld van de statorkern en de wikkelstroom en frequentie van een 2-polige motor slechts de helft van die van een 4-polige motor, die helpt het ijzer- en koperen verliezen in de motorstator te verminderen. Een groot nadeel van 2-polige motoren is echter dat de statorwikkelingen langer zijn en een groter stator-kerngebied vereisen.

De keuze van Permanente magneetmaterialen in high-speed borstelloze motoren beïnvloedt de grootte en prestaties van de motor aanzienlijk. Bij het selecteren van permanente magneetmaterialen zijn overwegingen:

1. Om de vermogensdichtheid en efficiëntie van de motor te verbeteren, moeten materialen met een hoge resterende fluxdichtheid, dwang en magnetische energieproduct worden geselecteerd.

2. De demagnetisatiecurve van het permanente magneetmateriaal moet lineair veranderen binnen het toegestane bedrijfstemperatuurbereik. Om ervoor te zorgen dat de bedrijfstemperatuur van de permanente magneetrotor de demagnetisatietemperatuur van de magneten niet overschrijdt, moeten resistente permanente magnetmaterialen op hoge temperatuur worden gebruikt.

Gezien de immense centrifugale krachten die permanente magneetrotors met hoge snelheidsmotor moeten weerstaan, zijn de mechanische eigenschappen van de magneetmaterialen ook kritisch. Gezien de technische vereisten en materiaalkosten, wordt gesinterde neodymium -ijzerboor, een type permanent magnetmateriaal met poedermetallurgie, vaak gebruikt. Beveiligingsmethoden voor deze magneten omvatten het toevoegen van een hoogwaardig, niet-magnetische beschermende behuizing buiten de magneet, strak erover gepast. Een andere beschermingsmethode omvat het gebruik van koolstofvezelbanding om de magneten te beveiligen.