Introduktion av rotor med hög hastighetsmotor

En Höghastighetsmotorrotor är en kritisk del av en höghastighetsmotor, som vanligtvis förkroppsligar en roterande axel. Den fungerar genom att utnyttja den elektriska kraften som genereras av motorn för att förmedla rotationsrörelse till mekaniska anordningar. Ett definierande kännetecken för höghastighetsmotorrotorer är deras höga rotationshastighet, som ofta överstiger 10 000 varv per minut (varvtal).

I den strukturella utformningen av höghastighetsmotorrotorer måste betydande hänsyn tas till faktorer som centrifugalkraft och slagkraft som uppstår genom höghastighetsdrift. Detta kräver optimering av axiell lättvikt, dynamisk balansering och slitmotstånd. Flera vanliga strukturella typer av höghastighetsmotorrotorer finns, inklusive ärmtyp, skivtyp, magnetisk suspensionstyp och coplanar-typ. Valet av strukturell typ bör baseras på praktiska behov.

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 or Strömförsörjningsutrustning. De har blivit en av forsknings hotspots inom det internationella elektrotekniska området.

De viktigaste egenskaperna hos höghastighetsmotorer inkluderar hög rotorhastighet, hög statorslingström och magnetisk flödesfrekvens i järnkärnan och högeffektdensitet och förlustdensitet. Dessa egenskaper kräver nyckelteknologier och designmetoder som är unika för höghastighetsmotorer, vilket skiljer dem från konventionella hastighetsmotorer. Höghastighetsmotorrotorer roterar vanligtvis med hastigheter över 10 000 rpm. Under höghastighetsrotation kämpar konventionella laminerade rotorer för att motstå enorma centrifugalkrafter, vilket kräver antagande av speciella höghållfast laminerade eller fasta rotorkonstruktioner. För permanenta magnetmotorer är rotorstyrkaproblemen ännu mer framträdande eftersom sintrade permanentmagnetmaterial inte tål den dragspänningen som genereras genom höghastighetsrotor rotation, vilket kräver skyddande åtgärder för permanentmagneterna.

Dessutom resulterar höghastighetsfriktionen mellan rotorn och luftgapet i friktionsförluster på rotorytan som är mycket större än de i konventionella hastighetsmotorer, vilket utgör betydande utmaningar för rotorkylning. För att säkerställa tillräcklig rotortstyrka är höghastighetsmotorrotorer ofta smala, vilket ökar sannolikheten för att närma sig kritiska rotationshastigheter jämfört med konventionella hastighetsmotorer. För att undvika böjresonans är det avgörande att exakt förutsäga rotorsystemets kritiska rotationshastighet.

Dessutom kan konventionella motorlager inte på ett tillförlitligt sätt fungera med höga hastigheter, vilket kräver antagande av höghastighetsbärsystem. Den högfrekventa växelströmmen i lindningen och det magnetiska flödet i statorjärnkärnan hos höghastighetsmotorer genererar betydande högfrekventa ytterligare förluster i motorlindningen, statorjärnkärnan och rotorn. Hudeffekt och närhetseffekt på lindningsförluster kan vanligtvis ignoreras när statorns strömfrekvens är låg, men i högfrekventa situationer uppvisar statorn slingrande betydande hudeffekt och närhetseffekt, vilket ökar lindningen ytterligare förluster.

Den höga magnetiska flödesfrekvensen i statornjärnkärnan hos höghastighetsmotorer kan inte försumma påverkan av hudeffekt, och konventionella beräkningsmetoder kan leda till betydande fel. För att exakt beräkna statornjärnkärnanförlust av höghastighetsmotorer är det nödvändigt att utforska beräkningsmodeller för järnförlust under högfrekventa förhållanden. Rumsliga harmonier orsakade av statorslurning och icke-sinusformad lindningsfördelning, såväl som nuvarande tid harmonier som genereras av PWM-strömförsörjning, ger alla betydande virvelströmförluster i rotorn. Den lilla rotorvolymen och dåliga kylförhållanden utgör stora svårigheter för rotorkylning. Därför är exakt beräkning av rotor-virvelströmförluster och utforskning av effektiva åtgärder för att minska dem avgörande för tillförlitlig drift av höghastighetsmotorer.

Vidare utgör högfrekventa spänningar eller strömmar utmaningar för kontrollens utformning av högeffekt med hög hastighetsmotorer. Höghastighetsmotorer är mycket mindre än konventionella hastighetsmotorer med motsvarande effekt, med hög effektdensitet och förlustdensitet, liksom svår kylning. Utan särskilda kylningsåtgärder kan motortemperaturen stiga alltför och förkorta den lindande livslängden. Speciellt för permanentmagnetmotorer kan överdriven rotortemperatur leda till irreversibel demagnetisering av permanenta magneter.

Höghastighetsmotorer hänvisar i allmänhet till motorer med rotationshastigheter som överstiger 10 000 rpm eller svårighetsvärden (produkten av rotationshastighet och kvadratroten av kraft) som överstiger 1 × 10^5. Bland de olika typerna av tillgängliga motorer inkluderar de som framgångsrikt uppnår höga hastigheter främst induktionsmotorer, inre permanentmagnetmotorer, byte av motvilliga motorer och några yttre permanentmagnetmotorer och klo -polmotorer. Rotorkonstruktionerna för höghastighetsinduktionsmotorer är relativt enkla, med låg rotationströghet och förmågan att arbeta under längre perioder under hög temperatur och höghastighetsförhållanden, vilket gör dem allmänt använda i höghastighetsapplikationer.

Sammanfattningsvis är höghastighetsmotorrotorer viktiga komponenter som möjliggör höghastighetsdrift av motorer, kännetecknade av deras höga rotationshastigheter, speciella strukturella mönster och utmaningar i kyl- och lagersystem. Med tekniska framsteg och industriella uppgraderingar tillämpas höghastighetsmotorer alltmer inom fält som elfordon, flyg-, industrirobotar och ren energi, vilket driver utvecklingen av högpresterande material och teknik. Den utbredda användningen av kolfiberrotorer, till exempel, förbättrar avsevärt motoreffektivitet och hållbarhet, vilket markerar en ny era med höghastighetsmotor.