โครงสร้างโรเตอร์มอเตอร์ความเร็วสูงและลักษณะการออกแบบ (การออกแบบสเตเตอร์, การออกแบบโครงสร้างโรเตอร์ประเภทต่าง ๆ )

โรเตอร์มอเตอร์ความเร็วสูง มีลักษณะที่มีขนาดเล็กความหนาแน่นพลังงานสูงการเชื่อมต่อโดยตรงกับโหลดความเร็วสูงขจัดอุปกรณ์เร่งความเร็วเชิงกลแบบดั้งเดิมลดเสียงรบกวนของระบบและปรับปรุงประสิทธิภาพการส่งผ่านระบบ ฯลฯ มันมีโอกาสในการใช้งานในวงกว้าง อุปกรณ์จ่ายไฟสำหรับเครื่องบินหรือเรือและได้กลายเป็นหนึ่งในฮอตสปอตการวิจัยในสนามไฟฟ้าระหว่างประเทศ

ลักษณะหลักของมอเตอร์ความเร็วสูงคือความเร็วของโรเตอร์สูงกระแสที่คดเคี้ยวสูงและความถี่ฟลักซ์แม่เหล็กในแกนกลางความหนาแน่นพลังงานสูงและความหนาแน่นของการสูญเสีย ลักษณะเหล่านี้กำหนดว่าเทคโนโลยีที่สำคัญและวิธีการออกแบบของมอเตอร์ความเร็วสูงนั้นแตกต่างจากมอเตอร์ความเร็วคงที่

ความเร็วของโรเตอร์ของมอเตอร์ความเร็วสูงมักจะสูงกว่า 10,000 R/นาที เมื่อหมุนด้วยความเร็วสูงโรเตอร์ลามิเนตทั่วไปไม่สามารถทนต่อแรงแรงเหวี่ยงขนาดใหญ่ได้ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้โครงสร้างของลาเตอร์ที่มีความแข็งแรงสูงหรือเป็นของแข็ง สำหรับมอเตอร์แม่เหล็กถาวรปัญหาความแข็งแรงของโรเตอร์นั้นโดดเด่นกว่าเนื่องจากวัสดุแม่เหล็กถาวรที่ถูกเผาไม่สามารถทนต่อแรงดึงที่เกิดจากการหมุนความเร็วสูงของโรเตอร์และต้องใช้มาตรการป้องกันสำหรับแม่เหล็กถาวร แรงเสียดทานความเร็วสูงระหว่างโรเตอร์และช่องว่างของอากาศทำให้เกิดการสูญเสียแรงเสียดทานบนพื้นผิวโรเตอร์มากกว่ามอเตอร์ความเร็วคงที่ซึ่งทำให้เกิดความยากลำบากอย่างมากต่อการกระจายความร้อนของโรเตอร์ เพื่อให้แน่ใจว่าโรเตอร์มีความแข็งแรงเพียงพอโรเตอร์ของมอเตอร์ความเร็วสูงส่วนใหญ่เรียวดังนั้นเมื่อเทียบกับมอเตอร์ความเร็วคงที่ความเป็นไปได้ของระบบโรเตอร์ที่เข้าใกล้ความเร็ววิกฤตของมอเตอร์ความเร็วสูงเพิ่มขึ้นอย่างมาก ตลับลูกปืนมอเตอร์ธรรมดาไม่สามารถทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือด้วยความเร็วสูงและต้องใช้ระบบตลับลูกปืนความเร็วสูง

ความถี่สลับกันสูงของกระแสที่คดเคี้ยวและฟลักซ์แม่เหล็กในแกนกลางของมอเตอร์ความเร็วสูงจะทำให้เกิดความถี่สูงเพิ่มขึ้นในการขดลวดของมอเตอร์แกนสเตเตอร์และโรเตอร์ เมื่อความถี่ปัจจุบันของสเตเตอร์ต่ำผลกระทบของผลกระทบของผิวหนังและผลกระทบที่ใกล้เคียงกับการสูญเสียที่คดเคี้ยวสามารถถูกละเว้นได้ แต่ที่ความถี่สูงการขดลวดสเตเตอร์จะสร้างผลกระทบผิวหนังและผลกระทบที่ใกล้เคียงและเพิ่มการสูญเสียที่คดเคี้ยวเพิ่มเติม ความถี่ฟลักซ์แม่เหล็กในแกนสเตเตอร์ของมอเตอร์ความเร็วสูงสูงอิทธิพลของเอฟเฟกต์ผิวหนังไม่สามารถละเว้นได้และวิธีการคำนวณแบบเดิมจะนำข้อผิดพลาดจำนวนมาก ในการคำนวณการสูญเสียแกนสเตเตอร์ของมอเตอร์ความเร็วสูงอย่างแม่นยำจำเป็นต้องสำรวจรูปแบบการคำนวณของการสูญเสียธาตุเหล็กภายใต้สภาวะความถี่สูง อวกาศฮาร์มอนิกที่เกิดจากสล็อตสเตเตอร์และการกระจายแบบไม่ได้มดด้วยซินูสอยด์รวมถึงฮาร์โมนิกปัจจุบันและเวลาที่สร้างขึ้นโดยแหล่งจ่ายไฟ PWM จะทำให้เกิดการสูญเสียกระแสไฟฟ้าไหลเวียนขนาดใหญ่ในโรเตอร์ เนื่องจากขนาดเล็กของโรเตอร์และสภาวะการระบายความร้อนที่ไม่ดีจึงจะนำไปสู่ความยากลำบากอย่างมากในการกระจายความร้อนของโรเตอร์ ดังนั้นการคำนวณที่แม่นยำของการสูญเสียกระแสไหลวนของโรเตอร์และการสำรวจมาตรการที่มีประสิทธิภาพเพื่อลดการสูญเสียกระแสวนของโรเตอร์จะถูกกล่าวถึง มันมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำงานที่เชื่อถือได้ของมอเตอร์ความเร็วสูง ในขณะเดียวกันแรงดันไฟฟ้าความถี่สูงหรือปัจจุบันก็นำความท้าทายมาสู่การออกแบบคอนโทรลเลอร์ของมอเตอร์ความเร็วสูงพลังงานสูง

ปริมาตรของมอเตอร์ความเร็วสูงนั้นมีขนาดเล็กกว่ามอเตอร์ความเร็วคงที่ของพลังงานเท่ากันไม่เพียง แต่ความหนาแน่นของพลังงานและความหนาแน่นของการสูญเสียยังมีขนาดใหญ่ แต่การกระจายความร้อนนั้นยากหากการวัดความร้อนเป็นพิเศษไม่ได้ใช้อุณหภูมิที่สูงเกินไป Demagnetization กลับไม่ได้ ระบบทำความเย็นที่ออกแบบมาอย่างดีสามารถลดการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของโรเตอร์คงที่ซึ่งเป็นกุญแจสำคัญในการทำงานที่มั่นคงในระยะยาวของมอเตอร์ความเร็วสูงพลังงานสูง

โดยสรุปมีปัญหาสำคัญมากมายในความแข็งแรงของโรเตอร์การเปลี่ยนแปลงของระบบโรเตอร์การออกแบบแม่เหล็กไฟฟ้าการออกแบบระบบทำความเย็นและการคำนวณการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิแบริ่งความเร็วสูงและการพัฒนาคอนโทรลเลอร์ที่ไม่สามารถใช้ได้ในมอเตอร์ทั่วไป ดังนั้นการออกแบบมอเตอร์ความเร็วสูงจึงเป็นกระบวนการออกแบบที่ครอบคลุมของการวนซ้ำหลายสนามทางกายภาพเช่นสนามแม่เหล็กไฟฟ้าความแข็งแรงของโรเตอร์พลวัตของโรเตอร์สนามของเหลวและสนามอุณหภูมิ ในปัจจุบันประเภทหลักของมอเตอร์ที่ใช้ในสนามความเร็วสูง ได้แก่ มอเตอร์เหนี่ยวนำมอเตอร์แม่เหล็กถาวรมอเตอร์หยุดยั้งและมอเตอร์ขั้วกรงเล็บและมอเตอร์แต่ละประเภทมีทอพอโลยีที่แตกต่างกัน

บทความนี้วิเคราะห์สถานะการพัฒนาของมอเตอร์ความเร็วสูงประเภทต่าง ๆ ทั้งในและต่างประเทศและสรุปดัชนีขีด จำกัด ของมอเตอร์ความเร็วสูงประเภทต่าง ๆ ลักษณะโครงสร้างและการออกแบบของมอเตอร์ความเร็วสูงได้รับการวิเคราะห์ในรายละเอียดรวมถึงการออกแบบสเตเตอร์การออกแบบโครงสร้างโรเตอร์การวิเคราะห์พลวัตของระบบโรเตอร์การเลือกแบริ่งและการออกแบบระบบทำความเย็น ฯลฯ ในที่สุดปัญหาหลักที่เผชิญกับการพัฒนามอเตอร์ความเร็วสูงจะถูกวิเคราะห์และแนวโน้มการพัฒนาและโอกาสของมอเตอร์ความเร็วสูง