Высокоскоростная структура и конструктивные характеристики моторного ротора (конструкция статора, различные типы конструкции конструкции ротора)

Высокоскоростный моторный ротор имеет характеристики малого размера, высокой плотности мощности, прямого соединения с высокоскоростной нагрузкой, устранением традиционного устройства механического ускорения, снижения шума системы и повышения эффективности передачи системы и т. Д. самолеты или суда и стали одной из исследовательских горячих точек в международном электрическом поле.

Основными характеристиками высокоскоростного двигателя являются высокая скорость ротора, высокий ток обмотки статора и частота магнитного потока в сердечнике, высокая плотность мощности и плотность потерь. Эти характеристики определяют, что ключевые технологии и методы проектирования высокоскоростного двигателя отличаются от методов постоянной скорости.

Скорость ротора высокоскоростного двигателя обычно выше 10 000 об/мин. При вращении на высокой скорости обычный ламинированный ротор не может противостоять огромной центробежной силе, поэтому необходимо использовать специальную высокопрочную ламинированную или твердое структуру ротора. Для перманентных магнитных двигателей проблема прочности ротора является более заметной, потому что спеченный материал постоянного магнита не может противостоять растягиванию напряжения, создаваемого высокоскоростным вращением ротора, и меры защиты должны быть приняты для постоянного магнита. Высокое скорость трения между ротором и воздушным зазором вызывает гораздо большую потерю трения на поверхности ротора, чем у постоянного двигателя скорости, что приводит к большим трудностям для рассеивания тепла ротора. Чтобы гарантировать, что ротор имеет достаточную прочность, ротор высокоскоростного двигателя в основном стройный, поэтому по сравнению с постоянной скоростью двигатель скорости значительно увеличивается вероятность, что система ротора приближается к критической скорости высокоскоростного двигателя. Обычные моторные подшипники не могут работать надежно на высокой скорости, и должны использоваться высокоскоростные системы подшипника.

Высокая чередующая частота обмотки и магнитного потока в ядре высокоскоростного двигателя будет вызывать большие высокочастотные дополнительные потери в обмотке двигателя, сердечника статора и ротора. Когда частота тока статора низкая, влияние кожного эффекта и эффекта близости на потерю обмотки можно игнорировать, но на высокой частоте обмотка статора приведет к очевидному эффекту кожи и близости и увеличит дополнительную потерю обмотки. Частота магнитного потока в ядре статора высокоскоростного двигателя высока, влияние кожного эффекта не может быть проигнорировано, и обычный метод расчета принесет большие ошибки. Чтобы точно рассчитать потерю сердечника статора высокоскоростного двигателя, необходимо изучить модель расчета потерь железа в условиях высокой частоты. Космические гармоники, вызванные слотом статора и неосунусоидальным распределением обмотки, а также текущие и гармоники времени, генерируемые источником питания ШИМ, будут привести к большим потери вихревого тока в роторе. Из -за небольшого размера ротора и плохих условий охлаждения это принесет большие трудности для рассеивания тепла ротора. Следовательно, будет обсуждаться точный расчет потери вихревого тока ротора и исследование эффективных мер по снижению потери вихревого тока ротора. Это имеет большое значение для надежной работы высокоскоростного двигателя. В то же время высокочастотное напряжение или ток также сталкиваются с проблемами конструкции контроллера высокоскоростных двигателей.

Объем высокоскоростного двигателя намного меньше, чем постоянный двигатель скорости той же мощности, а не только плотность мощности и плотность потерь велики, но и рассеивание тепла затруднено, если особые меры рассеивания тепла не используются, то повышение температуры двигателя будет слишком высоким, тем самым укоренившись срок службы обмотки, особенно для постоянного магнита, в случае, поднятие температуры ротора слишком высокое, наносит невысокий. размагничивание. Хорошо разработанная система охлаждения может эффективно снизить повышение температуры фиксированного ротора, что является ключом к долгосрочной стабильной работе высокоскоростных мощных двигателей.

Подводя итог, существует множество специальных ключевых проблем в прочности ротора, динамики системы ротора, электромагнитной конструкции, проектирования системы охлаждения и расчета повышения температуры, высокоскоростного подшипника и развития контроллера, которые недоступны в обычных двигателях. Следовательно, конструкция высокоскоростного двигателя представляет собой комплексный процесс проектирования множественных итераций физических полей, таких как электромагнитное поле, прочность ротора, динамика ротора, поля жидкости и температурное поле. В настоящее время основными типами двигателей, используемых в высокоскоростных полях, являются индукционные двигатели, перманентные двигатели магнитов, двигатели переключения неглуки и когтя, и каждый тип двигателя имеет различную топологию.

В этом документе анализируется состояние разработки различных типов высокоскоростных двигателей в домашних условиях и за рубежом и суммирует индекс предела различных типов высокоскоростных двигателей. Структура и конструктивные характеристики высокоскоростного двигателя анализируются подробно, включая конструкцию статора, конструкцию структуры ротора, анализ динамики ротора, конструкцию выбора подшипников и конструкцию системы охлаждения и т. Д.