Struktura e rotorit të motorit me shpejtësi të lartë dhe karakteristikat e projektimit (dizajni i statorit, lloje të ndryshme të dizajnit të strukturës së rotorit)

Rotori i motorit me shpejtësi të lartë ka karakteristikat e madhësisë së vogël, densitetit të lartë të fuqisë, lidhjes së drejtpërdrejtë me ngarkesën me shpejtësi të lartë, eliminimit të pajisjes tradicionale të përshpejtimit mekanik, reduktimit të zhurmës së sistemit dhe përmirësimit të efikasitetit të transmetimit të sistemit, etj. Ka perspektiva të gjera aplikimi në fushat e makinerive bluarëse me shpejtësi të lartë, sistemet e ftohjes me qarkullimin e ajrit të përqendruar, qelizat e ruajtjes së karburantit të lartë, fq. kompresorë për transmetimin e gazit natyror dhe sistemet e shpërndara të prodhimit të energjisë si pajisje furnizimi me energji elektrike për avionët ose anijet, dhe është bërë një nga pikat e nxehta të kërkimit në fushën elektrike ndërkombëtare.

Karakteristikat kryesore të motorit me shpejtësi të lartë janë shpejtësia e lartë e rotorit, rryma e lartë e mbështjelljes së statorit dhe frekuenca e fluksit magnetik në bërthamë, densiteti i lartë i fuqisë dhe densiteti i humbjes. Këto karakteristika përcaktojnë se teknologjia kryesore dhe metodat e projektimit të motorit me shpejtësi të lartë janë të ndryshme nga ato të motorit me shpejtësi konstante.

Shpejtësia e rotorit të motorit me shpejtësi të lartë është zakonisht më e lartë se 10 000 r/min. Kur rrotullohet me shpejtësi të lartë, rotori i laminuar konvencional nuk mund t'i rezistojë forcës së madhe centrifugale, kështu që duhet të përdoret struktura speciale e rotorit të laminuar ose të fortë me rezistencë të lartë. Për motorët me magnet të përhershëm, problemi i forcës së rotorit është më i theksuar, sepse materiali i magnetit të përhershëm të sinterizuar nuk mund të përballojë stresin në tërheqje të krijuar nga rrotullimi me shpejtësi të lartë të rotorit, dhe duhet të merren masa mbrojtëse për magnetin e përhershëm. Fërkimi me shpejtësi të lartë ndërmjet rotorit dhe hendekut të ajrit shkakton humbje shumë më të madhe të fërkimit në sipërfaqen e rotorit sesa ajo e motorit me shpejtësi konstante, gjë që sjell vështirësi të mëdha në shpërndarjen e nxehtësisë së rotorit. Për të siguruar që rotori të ketë forcë të mjaftueshme, rotori i motorit me shpejtësi të lartë është kryesisht i hollë, kështu që krahasuar me motorin me shpejtësi konstante, mundësia që sistemi i rotorit t'i afrohet shpejtësisë kritike të motorit me shpejtësi të lartë është rritur shumë. Kushinetat e zakonshme motorike nuk mund të funksionojnë me besueshmëri me shpejtësi të lartë dhe duhet të përdoren sisteme mbajtëse me shpejtësi të lartë.

Frekuenca e lartë e alternuar e rrymës së mbështjelljes dhe e fluksit magnetik në bërthamën e motorit me shpejtësi të lartë do të prodhojë humbje shtesë të mëdha me frekuencë të lartë në mbështjelljen e motorit, bërthamës së statorit dhe rotorit. Kur frekuenca e rrymës së statorit është e ulët, efekti i efektit të lëkurës dhe efekti i afërsisë në humbjen e mbështjelljes mund të shpërfillet, por në frekuencë të lartë, dredha-dredha e statorit do të prodhojë efekt të dukshëm të lëkurës dhe efekt afërsie dhe do të rrisë humbjen shtesë të mbështjelljes. Frekuenca e fluksit magnetik në bërthamën e statorit të motorit me shpejtësi të lartë është e lartë, ndikimi i efektit të lëkurës nuk mund të injorohet dhe metoda konvencionale e llogaritjes do të sjellë gabime të mëdha. Për të llogaritur me saktësi humbjen e bërthamës së statorit të motorit me shpejtësi të lartë, është e nevojshme të eksplorohet modeli i llogaritjes së humbjes së hekurit në kushte të frekuencës së lartë. Harmonikët hapësinorë të shkaktuara nga slota e statorit dhe shpërndarja jo-sinusoidale e mbështjelljes, si dhe harmonika e rrymës dhe e kohës që gjenerohen nga furnizimi me energji PWM, do të prodhojnë humbje të mëdha të rrymës vorbull në rotor. Për shkak të madhësisë së vogël të rotorit dhe kushteve të këqija të ftohjes, do të sjellë vështirësi të mëdha në shpërndarjen e nxehtësisë së rotorit. Prandaj, do të diskutohet llogaritja e saktë e humbjes së rrymës vorbull të rotorit dhe eksplorimi i masave efektive për të reduktuar humbjen e rrymës vorbull të rotorit. Ka një rëndësi të madhe për funksionimin e besueshëm të motorit me shpejtësi të lartë. Në të njëjtën kohë, voltazhi ose rryma me frekuencë të lartë sjell gjithashtu sfida për dizajnin e kontrolluesit të motorëve me shpejtësi të lartë me fuqi të lartë.

Vëllimi i motorit me shpejtësi të lartë është shumë më i vogël se motori me shpejtësi konstante me të njëjtën fuqi, jo vetëm që densiteti i fuqisë dhe densiteti i humbjes është i madh, por edhe shpërndarja e nxehtësisë është e vështirë, nëse nuk përdoren masat speciale të shpërndarjes së nxehtësisë, rritja e temperaturës së motorit do të jetë shumë e lartë, duke shkurtuar kështu jetën e mbështjelljes, veçanërisht për motorin e magnetit të përhershëm, në rastin e rritjes së temperaturës së magnetit të përhershëm. demagnetizimi. Një sistem ftohjeje i projektuar mirë mund të zvogëlojë në mënyrë efektive rritjen e temperaturës së rotorit fiks, i cili është çelësi i funksionimit të qëndrueshëm afatgjatë të motorëve me shpejtësi të lartë me fuqi të lartë.

Për ta përmbledhur, ka shumë probleme të veçanta kyçe në fuqinë e rotorit, dinamikën e sistemit të rotorit, dizajnin elektromagnetik, dizajnin e sistemit të ftohjes dhe llogaritjen e rritjes së temperaturës, kushinetat me shpejtësi të lartë dhe zhvillimin e kontrolluesit që nuk janë të disponueshme në motorët konvencionalë. Prandaj, dizajni i motorit me shpejtësi të lartë është një proces gjithëpërfshirës i projektimit të përsëritjeve të shumta të fushave fizike si fusha elektromagnetike, forca e rotorit, dinamika e rotorit, fusha e lëngut dhe fusha e temperaturës. Aktualisht, llojet kryesore të motorëve të përdorur në fushat me shpejtësi të lartë janë motorët me induksion, motorët me magnet të përhershëm, motorët me revoltancë të ndërruar dhe motorët me shtylla me kthetra, dhe secili lloj motori ka një topologji të ndryshme.

Ky punim analizon statusin e zhvillimit të llojeve të ndryshme të motorëve me shpejtësi të lartë brenda dhe jashtë vendit, dhe përmbledh indeksin kufi të llojeve të ndryshme të motorëve me shpejtësi të lartë. Struktura dhe karakteristikat e projektimit të motorit me shpejtësi të lartë janë analizuar në detaje, duke përfshirë dizajnin e statorit, dizajnin e strukturës së rotorit, analizën e dinamikës së sistemit të rotorit, zgjedhjen e kushinetave dhe dizajnin e sistemit të ftohjes, etj. Më në fund, analizohen problemet kryesore me të cilat përballet zhvillimi i motorit me shpejtësi të lartë dhe prospektohet tendenca e zhvillimit dhe perspektiva e motorit me shpejtësi të lartë.