Vikten av rotordesign i höghastighetsborstlösa motorer

Höghastighets borstlös motorrotor arbetar vanligtvis med hastigheter från 20 000 till 100 000 rpm. Utformningen av höghastighetsmotorer skiljer sig väsentligt från den för konventionella låghastighetsmotorer med låg frekvens. En dynamisk analys av rotor- och lagersystemen är avgörande för driftsäkerheten hos höghastighetsmotorer.

Rotorns design är nyckeln i höghastighets borstlös motordesign, med huvudöverväganden inklusive: val av rotordiameter och längd, val av permanentmagnetmaterial och använda skyddsmetoder (eftersom permanentmagneterna inte kan motstå de enorma centrifugalkrafter som uppstår vid höga hastigheter och måste skärmas med höghållfasta material). Detta involverar analys av rotorns styrka och styvhet och designen av lager (eftersom höghastighets borstlösa motorer inte kan använda standardlager och istället måste använda beröringsfria typer som luft eller magnetiska lager).

För borstlösa höghastighetsmotorer måste utformningen av permanentmagnetrotorn beakta både elektromagnetiska och mekaniska aspekter. Detta innebär att permanentmagnetrotorn måste ge ett tillräckligt starkt rotationsmagnetfält för statorlindningarna, samtidigt som den kan motstå de enorma centrifugalkrafter som genereras av höghastighetsrotation.

Hög hastighet borstlösa motorer har i allmänhet färre poler, vanligtvis med 2 eller 4 poler. En 2-polig motor underlättar användningen av en solid struktur för permanentmagneterna för att säkerställa mekanisk och elektromagnetisk symmetri. Vidare är magnetfältet i statorkärnan och lindningsströmmen och frekvensen för en 2-polig motor bara hälften av en 4-polig motor, vilket hjälper till att minska järn- och kopparförlusterna i motorns stator. En stor nackdel med 2-poliga motorer är dock att statorlindningarna är längre och kräver en större statorkärnarea.

Valet av permanentmagnetmaterial i höghastighetsborstlösa motorer påverkar avsevärt motorns storlek och prestanda. När du väljer permanentmagnetmaterial bör du tänka på:

1. För att förbättra motorns effekttäthet och effektivitet bör material med hög restflödestäthet, koercitivitet och magnetisk energiprodukt väljas.

2. Avmagnetiseringskurvan för permanentmagnetmaterialet bör linjärt ändras inom det tillåtna driftstemperaturområdet. För att säkerställa att permanentmagnetrotorns driftstemperatur inte överstiger magneternas avmagnetiseringstemperatur, bör högtemperaturbeständiga permanentmagnetmaterial användas.

Med tanke på de enorma centrifugalkrafter som höghastighetsborstlösa motor permanentmagnetrotorer måste motstå, är magnetmaterialens mekaniska egenskaper också kritiska. Med tanke på de tekniska kraven och materialkostnaderna används vanligen sintrat neodymjärnbor, en typ av pulvermetallurgiskt permanentmagnetmaterial. Skyddsmetoder för dessa magneter inkluderar att lägga till ett höghållfast, icke-magnetiskt skyddshölje utanför magneten, tätt monterad över den. En annan skyddsmetod innebär att man använder kolfiberband för att säkra magneterna.