Høyhastighetsmotorrotorstruktur og designegenskaper (statordesign, forskjellige typer rotorstrukturdesign)

Høyhastighetsmotorrotor har egenskapene til liten størrelse, høy effekt, direkte tilkobling med høyhastighetsbelastning, eliminering av den tradisjonelle mekaniske akselerasjonsenheten, reduserer systemstøy og forbedring av systemoverføringseffektiviteten, etc. Den har brede applikasjonsutsikter i åkrene til høyhastighets slipemaskiner, luftsirkulasjon av luftsirkulasjonen, energilagringsflyghjul, drivstoffer, høyhasting av luftsirkulasjonen av deg, energilagring for å få. Forsyningsutstyr til fly eller skip, og har blitt et av forskningshotellene i det internasjonale elektriske feltet.

Hovedegenskapene til høyhastighetsmotor er høy rotorhastighet, høy statorviklingsstrøm og magnetisk fluksfrekvens i kjernen, høy effekttetthet og tapstetthet. Disse egenskapene bestemmer at nøkkelteknologi og designmetoder for høyhastighetsmotor er forskjellige fra konstant hastighetsmotor.

Rotorhastigheten til høyhastighetsmotoren er vanligvis høyere enn 10 000 r/min. Når den roterer i høy hastighet, tåler ikke den konvensjonelle laminerte rotoren den enorme sentrifugalkraften, så spesiell høy styrke laminert eller fast rotorstruktur må brukes. For permanente magnetmotorer er problemet med rotorstyrke mer fremtredende, fordi det sintrete permanente magnetmaterialet ikke tåler strekkspenningen som genereres ved høyhastighetsrotasjonen av rotoren, og beskyttelsesmål må tas for den permanente magneten. Den høye hastighetsfriksjonen mellom rotoren og luftgapet forårsaker mye større friksjonstap på rotoroverflaten enn den for konstant hastighetsmotor, noe som gir store vanskeligheter til rotorvarmen. For å sikre at rotoren har tilstrekkelig styrke, er rotoren til høyhastighetsmotoren for det meste slank, så sammenlignet med konstant hastighetsmotor øker muligheten for at rotorsystemet nærmer seg den kritiske hastigheten til høyhastighetsmotoren. Vanlige motorlager kan ikke fungere pålitelig med høy hastighet, og høyhastighetsbæringssystemer må brukes.

Den høye vekslende frekvensen av viklingsstrøm og magnetisk fluks i kjernen av høyhastighetsmotoren vil gi stor høyfrekvent tilleggstap i viklingen av motor, statorkjerne og rotor. Når statorstrømfrekvensen er lav, kan effekten av hudeffekt og nærhetseffekt på viklingstapet ignoreres, men ved høy frekvens vil statorviklingen gi åpenbar hudeffekt og nærhetseffekt, og øke det ekstra tapet av viklingen. Den magnetiske fluksfrekvensen i statorkjernen i høyhastighetsmotoren er høy, påvirkningen av hudeffekt kan ikke ignoreres, og den konvensjonelle beregningsmetoden vil gi store feil. For å beregne statorens kjernetap av høyhastighetsmotor nøyaktig, er det nødvendig å utforske beregningsmodellen for jerntap under høye frekvensforhold. Space Harmonics forårsaket av statorlot og svingete ikke-sinusoidal distribusjon, så vel som dagens og tidsharmoniske generert av PWM strømforsyning, vil gi stort virvelstrømstap i rotoren. På grunn av den lille størrelsen på rotoren og dårlige kjøleforhold, vil det gi store vanskeligheter for rotorvarmeavledningen. Derfor vil den nøyaktige beregningen av rotorvirvelstrømstap og utforskning av effektive tiltak for å redusere rotorens virvelstrømstap bli diskutert. Det er av stor betydning for pålitelig drift av høyhastighetsmotor. Samtidig bringer høyfrekvensspenning eller strøm også utfordringer til kontrollerutformingen av høye kraftige motorer.

Volumet av høyhastighetsmotoren er mye mindre enn den konstante hastighetsmotoren til den samme kraften, ikke bare krafttettheten og tapstettheten er stor, men også varmedissipasjonen er vanskelig, hvis de spesielle varmeavledningstiltakene ikke blir brukt, vil temperaturstigningen til den permanente magneten være for å gjøre det for den permanente magneten, i den rotten for å gjøre det for den permanente motoren, i den råtteren til den permanente irreversibel demagnetisering. Et godt designet kjølesystem kan effektivt redusere temperaturøkningen til den faste rotoren, som er nøkkelen til den langsiktige stabile driften av høye kraftige motorer.

For å oppsummere, er det mange spesielle viktige problemer i rotordyrke, rotorsystemdynamikk, elektromagnetisk design, kjølesystemdesign og temperaturøkningsberegning, høyhastighetsbæring og kontrollerutvikling som ikke er tilgjengelige i konvensjonelle motorer. Derfor er utformingen av høyhastighetsmotor en omfattende designprosess av flere iterasjoner av fysiske felt som elektromagnetisk felt, rotorstyrke, rotormynamikk, væskefelt og temperaturfelt. For tiden er hovedtypene av motorer som brukes i høyhastighetsfelt induksjonsmotorer, permanente magnetmotorer, byttet motvilkemotorer og klørpolemotorer, og hver motortype har en annen topologi.

Denne artikkelen analyserer utviklingsstatusen til forskjellige typer høyhastighetsmotorer hjemme og i utlandet, og oppsummerer grenseindeksen for forskjellige typer høyhastighetsmotorer. Strukturen og designegenskapene til høyhastighetsmotor blir analysert i detalj, inkludert statordesign, rotordrukturdesign, rotorsystemdynamikkanalyse, lagervalg og kjølesystemdesign, etc. til slutt, de viktigste problemene som utviklingen av høyhastighetsmotoren har analysert, og utviklingstrenden og utsiktene til høyhastighetsmotor er utsikter.