A importância do projeto do rotor em motores sem escova de alta velocidade

O rotor do motor sem escova de alta velocidade normalmente opera em velocidades que variam de 20.000 a 100.000 RPM. O projeto dos motores de alta velocidade difere significativamente dos motores convencionais de baixa velocidade e baixa frequência. Uma análise dinâmica dos sistemas de rotor e rolamento é crucial para a confiabilidade operacional de motores de alta velocidade.

O projeto do rotor é fundamental no projeto de motores sem escovas de alta velocidade, com considerações principais incluindo: a seleção do diâmetro e comprimento do rotor, escolha de materiais de ímã permanente e métodos de proteção empregados (já que os ímãs permanentes não podem suportar as imensas forças centrífugas encontradas em altas velocidades e devem ser protegidos com materiais de alta resistência). Isso envolve a análise da resistência e rigidez do rotor e o projeto dos rolamentos (uma vez que motores sem escovas de alta velocidade não podem usar rolamentos padrão e devem, em vez disso, usar tipos sem contato, como rolamentos pneumáticos ou magnéticos).

Para motores sem escovas de alta velocidade, o projeto do rotor de ímã permanente deve considerar aspectos eletromagnéticos e mecânicos. Isto significa que o rotor de íman permanente deve fornecer um campo magnético rotacional suficientemente forte para os enrolamentos do estator, ao mesmo tempo que é capaz de suportar as enormes forças centrífugas geradas pela rotação a alta velocidade.

De alta velocidade motores sem escova geralmente têm menos pólos, normalmente usando 2 ou 4 pólos. Um motor de 2 pólos facilita o uso de uma estrutura sólida para os ímãs permanentes para garantir a simetria mecânica e eletromagnética. Além disso, o campo magnético do núcleo do estator e a corrente e frequência do enrolamento de um motor de 2 pólos são apenas metade de um motor de 4 pólos, o que ajuda a reduzir as perdas de ferro e cobre no estator do motor. Contudo, uma grande desvantagem dos motores de 2 pólos é que os enrolamentos do estator são mais longos e requerem uma área maior do núcleo do estator.

A escolha de materiais de ímã permanente em motores sem escova de alta velocidade influenciam significativamente o tamanho e o desempenho do motor. Ao selecionar materiais de ímã permanente, as considerações incluem:

1. Para aumentar a densidade de potência e a eficiência do motor, devem ser selecionados materiais com alta densidade de fluxo residual, coercividade e produto de energia magnética.

2. A curva de desmagnetização do material magnético permanente deve mudar linearmente dentro da faixa de temperatura operacional permitida. Para garantir que a temperatura operacional do rotor de ímã permanente não exceda a temperatura de desmagnetização dos ímãs, devem ser usados ​​materiais de ímã permanente resistentes a altas temperaturas.

Dadas as imensas forças centrífugas que os rotores de ímã permanente de motor sem escova de alta velocidade devem suportar, as propriedades mecânicas dos materiais magnéticos também são críticas. Considerando os requisitos técnicos e os custos de material, o neodímio ferro boro sinterizado, um tipo de material magnético permanente da metalurgia do pó, é comumente usado. Os métodos de proteção para esses ímãs incluem a adição de um invólucro protetor não magnético de alta resistência fora do ímã, encaixado firmemente sobre ele. Outro método de proteção envolve o uso de faixas de fibra de carbono para proteger os ímãs.