Prezantimi i rotorit të motorit me shpejtësi të lartë

Një Rotori i motorit me shpejtësi të lartë është një pjesë kritike e një motori me shpejtësi të lartë, duke mishëruar zakonisht një bosht rrotullues. Ajo funksionon duke shfrytëzuar energjinë elektrike të gjeneruar nga motori për të dhënë lëvizje rrotulluese në pajisjet mekanike. Një karakteristikë përcaktuese e rotorëve të motorit me shpejtësi të lartë është shpejtësia e tyre e lartë rrotulluese, shpesh tejkalon 10,000 revolucione në minutë (rpm).

Në hartimin strukturor të rotorëve të motorit me shpejtësi të lartë, duhet të merret në konsideratë të konsiderueshme për faktorë të tillë si forca centrifugale dhe forca e ndikimit që lindin nga funksionimi me shpejtësi të lartë. Kjo kërkon optimizimin e peshës së lehtë boshtore, performancës dinamike të balancimit dhe rezistencës së veshjes. Ekzistojnë disa lloje të zakonshme strukturore të rotorëve të motorit me shpejtësi të lartë, duke përfshirë llojin e mëngës, llojin e diskut, llojin e pezullimit magnetik dhe llojin e koplanarit. Zgjedhja e llojit strukturor duhet të bazohet në nevojat praktike.

High-speed motors, featuring small size, high power density, direct connection with high-speed loads, elimination of traditional mechanical speed-increasing devices, reduced system noise, and improved system transmission efficiency, have broad application prospects in various fields such as high-speed grinding machines, air circulation refrigeration systems, energy storage flywheels, fuel cells, high-speed centrifugal compressors for natural gas transportation, and distributed power generation systems used as aircraft ose pajisjet e furnizimit me energji elektrike të anijes. Ato janë bërë një nga pikat e nxehta të hulumtimit në fushën e Inxhinierisë Elektrike Ndërkombëtare.

Karakteristikat kryesore të motorëve me shpejtësi të lartë përfshijnë shpejtësi të lartë të rotorit, rrymë dredha-dredha të statorit të lartë dhe frekuencë të fluksit magnetik në thelbin e hekurit, dhe densitetin e fuqisë së lartë dhe densitetin e humbjes. Këto karakteristika kërkojnë teknologji kryesore dhe metoda të projektimit unike për motorët me shpejtësi të lartë, duke i dalluar ato nga motorët me shpejtësi konvencionale. Rotorët e motorit me shpejtësi të lartë zakonisht rrotullohen me shpejtësi mbi 10,000 rpm. Gjatë rotacionit me shpejtësi të lartë, rotorët e petëzuar konvencionale luftojnë për t'i bërë ballë forcave të mëdha centrifugale, duke kërkuar miratimin e strukturave të veçanta të rotorit të petëzuar ose të ngurtë me forcë të lartë. Për motorët e përhershëm të magnetit, çështjet e forcës së rotorit janë edhe më të spikatura pasi materialet e sinjuara të përhershme të magnetit nuk mund t'i rezistojnë stresit elastik të gjeneruar nga rotacioni i rotorit me shpejtësi të lartë, duke kërkuar masa mbrojtëse për magnet e përhershëm.

Për më tepër, fërkimi me shpejtësi të lartë midis rotorit dhe hendekut të ajrit rezulton në humbje të fërkimit në sipërfaqen e rotorit që janë shumë më të mëdha se ato në motorët me shpejtësi konvencionale, duke paraqitur sfida të rëndësishme për ftohjen e rotorit. Për të siguruar forcë të mjaftueshme të rotorit, rotorët e motorit me shpejtësi të lartë shpesh janë të hollë, duke rritur mundësinë e afrimit të shpejtësive kritike të rrotullimit në krahasim me motorët me shpejtësi konvencionale. Për të shmangur rezonancën e lakimit, është thelbësore të parashikoni me saktësi shpejtësinë kritike të rrotullimit të sistemit të rotorit.

Për më tepër, kushinetat motorike konvencionale nuk mund të funksionojnë me shpejtësi me shpejtësi të lartë, duke kërkuar miratimin e sistemeve të kushinetave me shpejtësi të lartë. Rryma alternative e frekuencës së lartë në dredha-dredha dhe fluksi magnetik në thelbin e hekurt të statorit të motorëve me shpejtësi të lartë gjenerojnë humbje të konsiderueshme me frekuencë të lartë në dredha-dredha motorike, thelbin e hekurt të statorit dhe rotorin. Efekti i lëkurës dhe efekti i afërsisë në humbjet e dredha-dredha zakonisht mund të injorohet kur frekuenca e rrymës së statorit është e ulët, por në situata me frekuencë të lartë, dredha-dredha e statorit shfaq efekt të rëndësishëm të lëkurës dhe efekt të afërsisë, duke rritur humbjet shtesë të dredha-dredha.

Frekuenca e lartë e fluksit magnetik në thelbin e hekurit të statorit të motorëve me shpejtësi të lartë nuk mund të lënë pas dore ndikimin e efektit të lëkurës, dhe metodat konvencionale të llogaritjes mund të çojnë në gabime të rëndësishme. Për të llogaritur me saktësi humbjen e bërthamës së hekurit të statorit të motorëve me shpejtësi të lartë, është e nevojshme të eksplorohen modelet e llogaritjes së humbjes së hekurit në kushte me frekuencë të lartë. Harmonika hapësinore e shkaktuar nga slotting stator dhe shpërndarja e dredha-dredha jo sinusoidale, si dhe harmonika aktuale e kohës së gjeneruar nga furnizimi me energji PWM, të gjitha prodhojnë humbje të konsiderueshme të rrymës në rotor. Vëllimi i vogël i rotorit dhe kushtet e dobëta të ftohjes paraqesin vështirësi të mëdha për ftohjen e rotorit. Prandaj, llogaritja e saktë e humbjeve të rrymës së rotorit dhe eksplorimi i masave efektive për t'i zvogëluar ato janë thelbësore për funksionimin e besueshëm të motorëve me shpejtësi të lartë.

Për më tepër, voltazhet ose rrymat me frekuencë të lartë paraqesin sfida për hartimin e kontrolluesit të motorëve me shpejtësi të lartë me fuqi të lartë. Motorët me shpejtësi të lartë janë shumë më të vogla se motorët me shpejtësi konvencionale të fuqisë ekuivalente, duke shfaqur densitet të lartë të energjisë dhe densitet të humbjes, si dhe ftohje të vështirë. Pa masa të veçanta ftohjeje, temperatura e motorit mund të rritet tepër, duke shkurtuar jetën e dredha -dredha. Sidomos për motorët e përhershëm të magnetit, temperatura e tepërt e rotorit mund të çojë në demagnetizim të pakthyeshëm të magneteve të përhershëm.

Motorët me shpejtësi të lartë zakonisht i referohen motorëve me shpejtësi rrotulluese që tejkalojnë 10,000 rpm ose vlera të vështirësisë (produkti i shpejtësisë rrotulluese dhe rrënja katrore e fuqisë) që tejkalon 1 × 10^5. Ndër llojet e ndryshme të motorëve që aktualisht janë në dispozicion, ata që arrijnë me sukses shpejtësi të lartë përfshijnë kryesisht motorët induksion, motorët e përhershëm të magnetit të përhershëm, motorët e ngurrimit të ndërprerë dhe disa motorë të përhershëm të përhershëm të magnetit dhe motorë polësh të kthetrave. Strukturat e rotorit të motorëve të induksionit me shpejtësi të lartë janë relativisht të thjeshta, me inerci të ulët rrotulluese dhe aftësinë për të operuar për periudha të zgjatura në temperaturë të lartë dhe kushte me shpejtësi të lartë, duke i bërë ato të përdorura gjerësisht në aplikime me shpejtësi të lartë.

Si përmbledhje, rotorët e motorit me shpejtësi të lartë janë përbërës kryesor që mundësojnë funksionimin me shpejtësi të lartë të motorëve, të karakterizuara nga shpejtësitë e tyre të larta rrotulluese, modelet e veçanta strukturore dhe sfidat në sistemet e ftohjes dhe mbajtjes. Me përparime teknologjike dhe përmirësime industriale, motorët me shpejtësi të lartë po aplikohen gjithnjë e më shumë në fusha të tilla si automjete elektrike, hapësirë ​​ajrore, robotë industrialë dhe energji të pastër, duke drejtuar zhvillimin e materialeve dhe teknologjive me performancë të lartë. Përdorimi i gjerë i rotorëve të fibrave të karbonit, për shembull, rrit ndjeshëm efikasitetin e motorit dhe qëndrueshmërinë, duke shënuar një epokë të re të teknologjisë motorike me shpejtësi të lartë.