A Hitro motorični rotor je kritični del motorja za visoke hitrosti, ki običajno uteleša vrtečo se gred. Deluje tako, da izkorišča električno energijo, ki jo ustvari motor, da se vrti vrtenje na mehanske naprave. Odlična značilnost motoričnih rotorjev z visokimi hitrostmi je njihova visoka vrtilna hitrost, ki pogosto presega 10.000 vrtljajev na minuto (RPM).
Pri konstrukcijski zasnovi motoričnih rotorjev visoke hitrosti je treba upoštevati dejavnike, kot sta centrifugalna sila in udarna sila, ki izhajajo iz obratovanja visoke hitrosti. To zahteva optimizacijo aksialnega lahkega tehtanja, dinamičnega uravnoteženja in odpornosti proti obrabi. Obstaja več skupnih strukturnih vrst hitrih motoričnih rotorjev, vključno z rokavi, diskom, magnetnim vzmetenjem in koplanarnim tipom. Izbira strukturnega tipa bi morala temeljiti na praktičnih potrebah.
Motorji za visoke hitrosti, ki vsebujejo majhno velikost, veliko gostoto moči, neposredna povezava z visokimi obremenitvami, izločanje tradicionalnih mehanskih naprav, ki povečujejo hitrost, zmanjšani sistemski hrup in izboljšana učinkovitost prenosa sistema, imajo široke možnosti uporabe na različnih področjih, kot so stroji za hitro mletstvo za visoko hitrost, ki se prenašajo za prevoz v zraku, visokošolske celice, visoke celice, visoko-SPEED CENTRIFEED CENTIFEED CENTRIFEED CENTHEED CELL CELL, SPREMENJE PREHRANCE, SPREMLJA Sistemi za proizvodnjo električne energije, ki se uporabljajo kot oprema za oskrbo z letali ali na ladji. Postali so ena od raziskovalnih žarišč na mednarodnem področju elektrotehnike.
Glavne značilnosti motorjev z visokimi hitrostmi vključujejo visoko hitrost rotorja, visok statorski navijalni tok in frekvenco magnetnega toka v železnem jedru ter visoko gostoto moči in gostoto izgube. Te značilnosti zahtevajo ključne tehnologije in oblikovalske metode, ki so edinstvene za motorje za visoke hitrosti, pri čemer jih razlikujejo od običajnih motorjev. Hitro motorični rotorji se običajno vrtijo pri hitrostih nad 10.000 vrt./min. Med vrtenjem visoke hitrosti se običajni laminirani rotorji borijo, da bi zdržali neizmerne centrifugalne sile, kar zahteva sprejetje posebnih struktur laminiranih ali trdnih rotorjev z visoko trdnostjo. Za trajne motorje magnetov so težave z jakostjo rotorja še bolj izrazite, saj sintrani materiali trajnega magneta ne morejo prenesti nateznega napetosti, ki nastane z vrtenjem visoke hitrosti rotorja, kar zahteva zaščitne ukrepe za stalne magnete.
Poleg tega je trenje za visoke hitrosti med rotorjem in zračno režo izgubo trenja na površini rotorja, ki so veliko večje od tistih v mototorjih običajne hitrosti, kar predstavlja pomembne izzive za hlajenje rotorja. Da bi zagotovili zadostno trdnost rotorja, so motorični rotorji visoke hitrosti pogosto vitki, kar povečuje verjetnost, da se približajo kritičnim vrtilnim hitrostim v primerjavi z običajnimi motorji. Da bi se izognili upogibanju resonance, je ključnega pomena natančno napovedati kritično vrtilno hitrost sistema rotorja.
Poleg tega običajni motorični ležaji ne morejo zanesljivo delovati pri visoki hitrosti, kar bi zahtevalo sprejetje sistemov za visoke hitrosti. Visokofrekvenčni izmenični tok v vijuganju in magnetni tok v železnem jedru statorja motorjev z visoko hitrostjo ustvarjata znatne visokofrekvenčne dodatne izgube pri navijanju motorja, železnem jedru statorja in rotorju. Učinek kože in učinek bližine na izgube navijanja je običajno mogoče prezreti, kadar je frekvenca statorja nizka, toda v visokofrekvenčnih situacijah je navijanje statorja pomemben kožni učinek in bližini, kar povečuje dodatne izgube.
Visoka frekvenca magnetnega toka v železnem jedru za stator motorjev z visoko hitrostjo ne more zanemariti vpliva kože, običajne metode izračuna pa lahko privedejo do pomembnih napak. Za natančno izračun izgube železovega jedra za stator motorjev z visokimi hitrostmi je treba raziskati modele izračuna izgube železa v visokofrekvenčnih pogojih. Prostorske harmonike, ki jih povzročajo stator in ne-sinusoidno porazdelitev navitja, pa tudi trenutne harmonike, ki jih ustvari napajanje PWM, povzročajo pomembne izgube vrtinčnega toka v rotorju. Majhna količina rotorja in slabi hladilni pogoji predstavljajo velike težave pri hlajenju rotorja. Zato sta natančen izračun izgub vrtinčev rotorjev in raziskovanje učinkovitih ukrepov za njihovo zmanjšanje ključnega pomena za zanesljivo delovanje motorjev z visoko hitrostjo.
Poleg tega visokofrekvenčne napetosti ali tokovi predstavljajo izzive pri oblikovanju krmilnikov motorjev z visoko močjo. Motorji za visoke hitrosti so veliko manjši od običajnih motorjev enakovredne moči, ki vsebujejo veliko gostoto moči in gostoto izgube ter težko hlajenje. Brez posebnih hladilnih ukrepov se lahko temperatura motorja pretirano dvigne, kar skrajša življenjsko dobo. Zlasti za trajne motorje z magnetom lahko prekomerna temperatura rotorja privede do nepopravljive demagnetizacije trajnih magnetov.
Motorji z visokimi hitrostmi se na splošno nanašajo na motorje z rotacijsko hitrostjo, ki presegajo 10.000 vrtljajev ali težavnosti (produkt rotacijske hitrosti in kvadratnega koren moči), ki presega 1 × 10^5. Med različnimi vrstami motorjev, ki so trenutno na voljo, tisti, ki uspešno dosegajo visoke hitrosti, vključujejo predvsem indukcijske motorje, notranje trajne magnetne motorje, preklopljene motorje za naklonjenost in nekaj zunanjih stalnih magnetnih motorjev in motorjev krempljev. Strukture rotorja indukcijskih motorjev z visoko hitrostjo so razmeroma preproste, z nizko rotacijsko vztrajnostjo in sposobnostjo delovanja daljšev v obdobjih v visoki temperaturi in visokih hitrostih, zaradi česar se široko uporabljajo pri aplikacijah za visoke hitrosti.
Če povzamemo, so motorični rotorji visoke hitrosti ključne komponente, ki omogočajo visoko hitrost motorjev, za katere so značilne visoke rotacijske hitrosti, posebne strukturne zasnove in izzivi v sistemih hlajenja in ležajev. S tehnološkim napredkom in industrijskimi nadgradnjami se na področjih, kot so električna vozila, vesoljski, industrijski roboti in čista energija, vse pogosteje uporabljajo motorje za visoke hitrosti, kar spodbuja razvoj visokozmogljivih materialov in tehnologij. Na primer razširjena uporaba rotorjev iz ogljikovih vlaken znatno poveča učinkovitost motorja in trajnost, kar označuje novo obdobje visokohitrostne motorične tehnologije.
