Importanța proiectării rotorului în motoarele fără perii de mare viteză

Rotorul de motor fără perie de mare viteză funcționează de obicei la viteze cuprinse între 20.000 și 100.000 rpm. Proiectarea motoarelor de mare viteză diferă semnificativ de cea a motoarelor convenționale cu viteză mică, cu frecvență joasă. O analiză dinamică a rotorului și a sistemelor de rulment este crucială pentru fiabilitatea operațională a motoarelor de mare viteză.

Proiectarea rotorului este esențială în proiectarea motorului fără perii de mare viteză, cu considerente principale, inclusiv: selecția diametrului și lungimii rotorului, alegerea materialelor cu magnet permanent și metodele de protecție folosite (deoarece magneții permanenți nu pot rezista la imensul forțe centrifuge întâlnite la viteze mari și trebuie protejate cu materiale de înaltă rezistență). Aceasta implică analiza rezistenței și rigidității rotorului și a proiectării rulmenților (deoarece motoarele fără perii de mare viteză nu pot folosi rulmenți standard și trebuie să folosească în schimb tipuri de non-contact, cum ar fi aerul sau rulmenții magnetici).

Pentru motoarele fără perii de mare viteză, proiectarea rotorului de magnet permanent trebuie să ia în considerare atât aspecte electromagnetice, cât și mecanice. Aceasta înseamnă că rotorul de magnet permanent trebuie să ofere un câmp magnetic de rotație suficient de puternic pentru înfășurările statorului, fiind capabil să reziste, de asemenea, la forțele centrifuge enorme generate de rotația de mare viteză.

De mare viteză Motoarele fără perii au, în general, mai puțini poli, de obicei folosind 2 sau 4 poli. Un motor cu 2 poli facilitează utilizarea unei structuri solide pentru magneții permanenți pentru a asigura simetria mecanică și electromagnetică. Mai mult, câmpul magnetic al miezului statorului și curentul de înfășurare și frecvența unui motor cu 2 poli sunt doar jumătate față de un motor cu 4 poli, ceea ce ajută la reducerea pierderilor de fier și cupru în statorul motorului. Cu toate acestea, un dezavantaj major al motoarelor cu 2 poli este că înfășurările statorului sunt mai lungi și necesită o suprafață mai mare a miezului stator.

Alegerea Materialele cu magnet permanent în motoarele fără perii de mare viteză influențează în mod semnificativ dimensiunea și performanța motorului. Când selectați materiale cu magnet permanent, considerațiile includ:

1. Pentru a îmbunătăți densitatea și eficiența puterii motorului, trebuie selectate materiale cu densitate reziduală ridicată, coercitivitate și produs energetic magnetic.

2. Curba de demagnetizare a materialului de magnet permanent ar trebui să se schimbe liniar în intervalul de temperatură de funcționare admisibil. Pentru a se asigura că temperatura de funcționare a rotorului de magnet permanent nu depășește temperatura de demagnetizare a magneților, trebuie utilizate materiale de magnet permanente rezistente la temperatură ridicată.

Având în vedere imensul forțe centrifuge pe care rotorii de magneți permanenți permanenți fără perii fără perii de mare viteză trebuie să reziste, proprietățile mecanice ale materialelor magnetului sunt, de asemenea, critice. Având în vedere cerințele tehnice și costurile materiale, este utilizat în mod obișnuit bor de fier de neodim sinodim, un tip de material de magnet permanent pentru metalurgie cu pulbere. Metodele de protecție pentru acești magneți includ adăugarea unei carcase de protecție de înaltă rezistență, nemagnetică în afara magnetului, montată strâns peste ea. O altă metodă de protecție implică utilizarea bandajului de fibre de carbon pentru a asigura magneții.