Yüksek hızlı motorlu rotorun tanıtımı

A Yüksek hızlı motor rotor , tipik olarak dönen bir şaftı somutlaştıran yüksek hızlı bir motorun kritik bir parçasıdır. Mekanik cihazlara dönme hareketi vermek için motor tarafından üretilen elektrik gücünü kullanarak çalışır. Yüksek hızlı motor rotorların tanımlayıcı bir özelliği, genellikle dakikada 10.000 devir (RPM) aşan yüksek dönme hızıdır.

Yüksek hızlı motor rotorların yapısal tasarımında, santrifüj kuvvet ve yüksek hızlı operasyondan kaynaklanan darbe kuvveti gibi faktörlere önemli bir dikkat gösterilmelidir. Bu, eksenel hafifleme, dinamik dengeleme performansı ve aşınma direncinin optimizasyonunu gerektirir. Kol tipi, disk tipi, manyetik süspansiyon tipi ve koplanar tipi dahil olmak üzere birkaç yaygın yapısal yüksek hızlı motor rotor vardır. Yapısal tip seçimi pratik ihtiyaçlara dayanmalıdır.

Küçük boyutlu, yüksek güç yoğunluğu, yüksek hızlı yüklerle doğrudan bağlantı, geleneksel mekanik hız artan cihazların ortadan kaldırılması, azaltılmış sistem gürültüsü ve geliştirilmiş sistem iletim verimliliği, yüksek hızlı taşlama makineleri, hava sirkülasyon makineleri, enerji depolama sistemleri için üretilen doğal gazlı sistemler için kullanılan çeşitli alanlarda geniş uygulama beklentilerine sahiptir. uçak veya gemi güç kaynağı ekipmanı. Uluslararası Elektrik Mühendisliği alanındaki araştırma sıcak noktalarından biri haline geldiler.

Yüksek hızlı motorların ana özellikleri arasında yüksek rotor hızı, yüksek stator sarma akımı ve demir çekirdeğinde manyetik akı frekansı ve yüksek güç yoğunluğu ve kayıp yoğunluğu bulunur. Bu özellikler, yüksek hızlı motorlara özgü temel teknolojileri ve tasarım yöntemlerini gerektirir ve bunları geleneksel hızlı motorlardan ayırır. Yüksek hızlı motor rotorlar tipik olarak 10.000 rpm'nin üzerindeki hızlarda döner. Yüksek hızlı rotasyon sırasında, geleneksel lamine rotorlar, muazzam santrifüj kuvvetlere dayanmak için mücadele ederek özel yüksek mukavemetli lamine veya katı rotor yapılarının benimsenmesini gerektirir. Kalıcı mıknatıs motorları için rotor mukavemeti sorunları daha da belirgindir, çünkü sinterlenmiş kalıcı mıknatıs malzemeleri, yüksek hızlı rotor rotasyonunun ürettiği gerilme stresine dayanamaz ve kalıcı mıknatıslar için koruyucu önlemler gerektirir.

Ayrıca, rotor ve hava boşluğu arasındaki yüksek hızlı sürtünme, rotor yüzeyinde geleneksel hızlı motorlardan çok daha büyük olan sürtünme kayıplarına neden olur ve rotor soğutma için önemli zorluklar yaratır. Yeterli rotor mukavemetini sağlamak için, yüksek hızlı motor rotorlar genellikle incedir ve geleneksel hızlı motorlara kıyasla kritik dönme hızlarına yaklaşma olasılığını artırır. Bükülme rezonansından kaçınmak için, rotor sisteminin kritik dönme hızını doğru bir şekilde tahmin etmek çok önemlidir.

Ek olarak, geleneksel motor rulmanları yüksek hızlarda güvenilir bir şekilde çalışamaz ve bu da yüksek hızlı yatak sistemlerinin benimsenmesini gerektirir. Yüksek hızlı motorların stator demir çekirdeğindeki sargılarda yüksek frekanslı alternatif akım ve manyetik akı, motor sargısında, stator demir çekirdeğinde ve rotorda önemli yüksek frekanslı ek kayıplar üretir. Sarma kayıpları üzerindeki cilt etkisi ve yakınlık etkisi genellikle stator akım frekansı düşük olduğunda göz ardı edilebilir, ancak yüksek frekanslı durumlarda, stator sargısı önemli cilt etkisi ve yakınlık etkisi gösterir ve sarma ek kayıpları arttırır.

Yüksek hızlı motorların stator demir çekirdeğindeki yüksek manyetik akı frekansı, cilt etkisinin etkisini ihmal edemez ve geleneksel hesaplama yöntemleri önemli hatalara yol açabilir. Yüksek hızlı motorların stator demir çekirdekli kaybını doğru bir şekilde hesaplamak için, yüksek frekanslı koşullar altında demir kaybı hesaplama modellerini keşfetmek gerekir. Stator slot ve sinüzoidal olmayan sarma dağılımının neden olduğu uzamsal harmoniklerin yanı sıra PWM güç kaynağı tarafından üretilen mevcut zaman harmonikleri, rotorda önemli girdap akım kayıpları üretir. Küçük rotor hacmi ve zayıf soğutma koşulları, rotor soğutma için büyük zorluklar yaratır. Bu nedenle, rotor girdap akım kayıplarının doğru hesaplanması ve bunları azaltmak için etkili önlemlerin araştırılması, yüksek hızlı motorların güvenilir çalışması için çok önemlidir.

Ayrıca, yüksek frekanslı voltajlar veya akımlar, yüksek güçlü yüksek hızlı motorların kontrolör tasarımında zorluklar doğurur. Yüksek hızlı motorlar, yüksek güç yoğunluğu ve kayıp yoğunluğunun yanı sıra zor soğutma içeren, eşdeğer güçlerin geleneksel hızlı motorlarından çok daha küçüktür. Özel soğutma önlemleri olmadan, motor sıcaklığı aşırı derecede yükselebilir ve sarma ömrünü kısaltır. Özellikle kalıcı mıknatıs motorları için, aşırı rotor sıcaklığı, kalıcı mıknatısların geri dönüşü olmayan demanezleştirilmesine yol açabilir.

Yüksek hızlı motorlar genellikle 10.000 rpm'yi aşan dönme hızlarına veya zorluk değerlerine (dönme hızının ve gücün kare kökü) 1 × 10^5'i aşan motorlara atıfta bulunur. Şu anda mevcut olan çeşitli motor türleri arasında, başarılı bir şekilde yüksek hızlara ulaşanlar arasında öncelikle indüksiyon motorları, iç kalıcı mıknatıs motorları, anahtarlamalı isteksizlik motorları ve birkaç dış kalıcı mıknatıs motoru ve pençe direk motorları bulunmaktadır. Yüksek hızlı indüksiyon motorlarının rotor yapıları nispeten basittir, düşük rotasyonel atalet ve yüksek sıcaklık ve yüksek hızlı koşullar altında uzun süreler boyunca çalışma yeteneği ile yüksek hızlı uygulamalarda yaygın olarak kullanılır.

Özetle, yüksek hızlı motor rotorlar, yüksek rotasyonel hızları, özel yapısal tasarımları ve soğutma ve yatak sistemlerindeki zorlukları ile karakterize edilen motorların yüksek hızlı çalışmasını sağlayan önemli bileşenlerdir. Teknolojik gelişmeler ve endüstriyel yükseltmelerle, yüksek hızlı motorlar, elektrikli araçlar, havacılık, endüstriyel robotlar ve temiz enerji gibi alanlarda giderek daha fazla uygulanmakta ve yüksek performanslı malzemelerin ve teknolojilerin geliştirilmesini yönlendirmektedir. Örneğin, karbon fiber rotorlarının yaygın kullanımı, motor verimliliğini ve dayanıklılığı önemli ölçüde artırarak yüksek hızlı motor teknolojisinin yeni bir çağını işaret ediyor.