A importância do design 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 design de motores de alta velocidade difere significativamente do 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 design do motor sem escova de alta velocidade, com as principais considerações, incluindo: a seleção do diâmetro e o comprimento do rotor, a escolha de materiais de ímã permanente e os métodos de proteção empregados (pois os ímãs permanentes não podem suportar as imensas forças centrífugas encontradas em alta velocidade e devem ser protegidas com materiais de alta linha). Isso envolve a análise da resistência e rigidez do rotor e o design de rolamentos (uma vez que os motores de escova de alta velocidade não podem usar rolamentos padrão e, em vez disso, devem usar tipos não contatos, como rolamentos de ar ou magnéticos).

Para motores de escova de alta velocidade, o projeto do rotor de ímã permanente deve considerar aspectos eletromagnéticos e mecânicos. Isso significa que o rotor de ímã permanente deve fornecer um campo magnético rotacional suficientemente forte para os enrolamentos do estator, além de ser capaz de suportar as enormes forças centrífugas geradas por rotação de alta velocidade.

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

A escolha de Materiais ímãs permanentes em motores sem escova de alta velocidade influencia significativamente o tamanho e o desempenho do motor. Ao selecionar materiais ímãs permanentes, as considerações incluem:

1. Para melhorar a densidade e eficiência da potência 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 de ímã 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 utilizados materiais de ímã permanente resistente à temperatura de alta temperatura.

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