Znaczenie konstrukcji wirnika w szybkich silnikach bezszczotkowych

Szybki wirnik silnika bezszczotkowego zwykle działa przy prędkościach od 20 000 do 100 000 obr / min. Projekt silników szybkich znacznie różni się od konwencjonalnych silników o niskiej prędkości i niskiej częstotliwości. Dynamiczna analiza systemów wirnika i łożyska ma kluczowe znaczenie dla niezawodności operacyjnej silników szybkich.

Projekt wirnika jest kluczowy w szybkiej konstrukcji silnika bezszczotkowego, z głównymi rozważaniami, w tym: wyborem średnicy i długości wirnika, wyborem materiałów stałych i zastosowanych metod ochrony (ponieważ magnesy stałe nie mogą wytrzymać ogromnych sił odśrodkowych napotykanych przy dużych prędkościach i muszą być osłaniane z materiałami o wysokiej wydajności). Obejmuje to analizę wytrzymałości i sztywności wirnika oraz projektowania łożysk (ponieważ szybkie silniki bezszczotkowe nie mogą używać standardowych łożysk i zamiast tego muszą używać typów bezkontaktowych, takich jak łożyska powietrza lub magnetyczne).

W przypadku szybkich silników bezszczotkowych konstrukcja wirnika stałego magnesu musi rozważyć zarówno aspekty elektromagnetyczne, jak i mechaniczne. Oznacza to, że wirnik stałego magnesu musi zapewnić wystarczająco silne obrotowe pole magnetyczne dla uzwojeń stojana, a jednocześnie jest w stanie wytrzymać ogromne siły odśrodkowe generowane przez obrót o dużej prędkości.

Duża prędkość Bezszczotkowe silniki mają na ogół mniej biegunów, zwykle używając 2 lub 4 biegunów. 2-biegowy silnik ułatwia zastosowanie stałej konstrukcji dla magnesów stałych w celu zapewnienia symetrii mechanicznej i elektromagnetycznej. Ponadto pole magnetyczne rdzenia stojana oraz prąd uzwojenia i częstotliwość silnika 2 biegunowego wynoszą tylko połowę silnika 4-biegunowego, co pomaga zmniejszyć straty żelaza i miedzi w stojanie silnika. Jednak główną wadą silników 2 biegunowych jest to, że uzwojenia stojana są dłuższe i wymagają większego obszaru rdzenia stojana.

Wybór Materiały stałe magnetyczne w szybkich silnikach bezszczotkowych znacząco wpływają na rozmiar i wydajność silnika. Przy wyborze materiałów magnesowych stałych rozważania obejmują:

1. Aby zwiększyć gęstość i wydajność mocy silnika, należy wybrać materiały o wysokiej gęstości strumienia resztkowego, przymusu i produkcie energii magnetycznej.

2. Krzywa demagnetyzacji materiału magnesu stałego powinna liniowo zmienić się w dopuszczalnym zakresie temperatur roboczych. Aby upewnić się, że temperatura robocza wirnika stałego magnesu nie przekracza temperatury demagnetyzacji magnesów, należy zastosować odporne na wysoką temperaturę materiały magnesowe.

Biorąc pod uwagę ogromne siły odśrodkowe, że muszą wytrzymać szybkie bezszczotkowe rotory magnesu bezszczotkowego, właściwości mechaniczne materiałów magnesowych są również krytyczne. Biorąc pod uwagę wymagania techniczne i koszty materiałów, powszechnie stosuje się spiekany neodymowy bor żelazny, rodzaj metalurgii metalurgii proszku. Metody ochrony tych magnesów obejmują dodanie o wysokiej wytrzymałości, niemagnetycznej obudowy ochronnej poza magnesem, mocno nad nią. Inna metoda ochrony polega na stosowaniu pasm z włókna węglowego w celu zabezpieczenia magnesów.