Viktigheten av rotordesign i høyhastighets børsteløse motorer

Høyhastighets børsteløs motorrotor opererer vanligvis med hastigheter fra 20 000 til 100 000 RPM. Utformingen av høyhastighetsmotorer er vesentlig forskjellig fra konvensjonelle lavhastighetsmotorer med lav frekvens. En dynamisk analyse av rotor- og lagersystemene er avgjørende for driftssikkerheten til høyhastighetsmotorer.

Utformingen av rotoren er nøkkelen i høyhastighets børsteløs motordesign, med hovedhensyn inkludert: valg av rotordiameter og lengde, valg av permanentmagnetmaterialer og beskyttelsesmetoder som brukes (da permanentmagnetene ikke tåler de enorme sentrifugalkreftene som oppstår ved høye hastigheter og må skjermes med materialer med høy styrke). Dette innebærer analyse av rotorstyrke og stivhet og utformingen av lagre (siden høyhastighets børsteløse motorer ikke kan bruke standard lagre og i stedet må bruke berøringsfrie typer som luft eller magnetiske lagre).

For høyhastighets børsteløse motorer må utformingen av permanentmagnetrotoren ta hensyn til både elektromagnetiske og mekaniske aspekter. Dette betyr at permanentmagnetrotoren må gi et tilstrekkelig sterkt rotasjonsmagnetisk felt for statorviklingene, samtidig som den er i stand til å motstå de enorme sentrifugalkreftene som genereres av høyhastighetsrotasjon.

Høy hastighet børsteløse motorer har generelt færre poler, vanligvis med 2 eller 4 poler. En 2-polet motor letter bruken av en solid struktur for permanentmagnetene for å sikre mekanisk og elektromagnetisk symmetri. Videre er magnetfeltet til statorkjernen og viklingsstrømmen og frekvensen til en 2-polet motor bare halvparten av en 4-polet motor, noe som bidrar til å redusere jern- og kobbertapene i motorstatoren. En stor ulempe med 2-polede motorer er imidlertid at statorviklingene er lengre og krever et større statorkjerneareal.

Valget av permanentmagnetmaterialer i høyhastighets børsteløse motorer påvirker motorens størrelse og ytelse betydelig. Når du velger permanentmagnetmaterialer, inkluderer hensynene:

1. For å forbedre motorens effekttetthet og effektivitet, bør materialer med høy gjenværende flukstetthet, koersivitet og magnetisk energiprodukt velges.

2. Avmagnetiseringskurven til permanentmagnetmaterialet bør endres lineært innenfor det tillatte driftstemperaturområdet. For å sikre at driftstemperaturen til permanentmagnetrotoren ikke overstiger avmagnetiseringstemperaturen til magnetene, bør høytemperaturbestandige permanentmagnetmaterialer brukes.

Gitt de enorme sentrifugalkreftene som høyhastighets børsteløse motor permanentmagnetrotorer må tåle, er de mekaniske egenskapene til magnetmaterialene også kritiske. Tatt i betraktning de tekniske kravene og materialkostnadene, brukes ofte sintret neodymjernbor, en type pulvermetallurgisk permanentmagnetmateriale. Beskyttelsesmetoder for disse magnetene inkluderer å legge til et høystyrke, ikke-magnetisk beskyttelseshylster utenfor magneten, festet tett over den. En annen beskyttelsesmetode innebærer å bruke karbonfiberbånd for å sikre magnetene.