Важность конструкции ротора в высокоскоростных бесщеточных двигателях

Ротор высокоскоростного бесщеточного двигателя обычно работает со скоростью от 20 000 до 100 000 об/мин. Конструкция высокооборотных двигателей существенно отличается от конструкции обычных тихоходных низкочастотных двигателей. Динамический анализ систем ротора и подшипников имеет решающее значение для эксплуатационной надежности высокоскоростных двигателей.

Конструкция ротора является ключевой в конструкции высокоскоростного бесщеточного двигателя, при этом основные соображения включают: выбор диаметра и длины ротора, выбор материалов постоянных магнитов и используемых методов защиты (поскольку постоянные магниты не могут противостоять огромным центробежным силам, возникающим на высоких скоростях, и должны быть экранированы высокопрочными материалами). Это включает анализ прочности и жесткости ротора, а также конструкции подшипников (поскольку высокоскоростные бесщеточные двигатели не могут использовать стандартные подшипники и вместо этого должны использовать бесконтактные типы, такие как воздушные или магнитные подшипники).

Для высокоскоростных бесщеточных двигателей конструкция ротора с постоянными магнитами должна учитывать как электромагнитные, так и механические аспекты. Это означает, что ротор с постоянными магнитами должен обеспечивать достаточно сильное вращательное магнитное поле для обмоток статора, а также быть способен выдерживать огромные центробежные силы, создаваемые высокоскоростным вращением.

Высокоскоростной бесщеточные двигатели обычно имеют меньше полюсов, обычно 2 или 4 полюса. Двухполюсный двигатель позволяет использовать прочную конструкцию постоянных магнитов для обеспечения механической и электромагнитной симметрии. Кроме того, магнитное поле сердечника статора, ток и частота обмотки 2-полюсного двигателя вдвое меньше, чем у 4-полюсного двигателя, что помогает уменьшить потери в железе и меди в статоре двигателя. Однако основным недостатком двухполюсных двигателей является то, что обмотки статора длиннее и требуют большей площади сердечника статора.

Выбор Материалы постоянных магнитов в высокоскоростных бесщеточных двигателях существенно влияют на размер и производительность двигателя. При выборе материалов для постоянных магнитов необходимо учитывать:

1. Для повышения удельной мощности и эффективности двигателя следует выбирать материалы с высокой остаточной плотностью потока, коэрцитивной силой и произведением магнитной энергии.

2. Кривая размагничивания материала постоянного магнита должна линейно изменяться в пределах допустимого диапазона рабочих температур. Чтобы рабочая температура ротора с постоянными магнитами не превышала температуру размагничивания магнитов, следует использовать устойчивые к высоким температурам материалы для постоянных магнитов.

Учитывая огромные центробежные силы, которые должны выдерживать роторы высокоскоростных бесщеточных двигателей с постоянными магнитами, механические свойства магнитных материалов также имеют решающее значение. Учитывая технические требования и стоимость материалов, обычно используется спеченный неодим-железо-бор, тип материала для постоянных магнитов порошковой металлургии. Методы защиты этих магнитов включают установку высокопрочного немагнитного защитного кожуха снаружи магнита, плотно прилегающего к нему. Другой метод защиты предполагает использование лент из углеродного волокна для фиксации магнитов.