Швидкісна конструкція ротора двигуна та характеристики дизайну (конструкція статора, різні типи конструкції структури ротора)

Ротор високої швидкості двигуна має характеристики невеликого розміру, високої щільності потужності, пряме з'єднання з високошвидкісним навантаженням, усунення традиційного механічного пристрою прискорення, зменшення системного шуму та вдосконалення ефективності трансмісії системи, він має широкі перспективи застосування на полях високошвидкісних шліфувальних машин, системних силових силових силових силових силових силових силових силових силових систем Обладнання для літальних апаратів або кораблів і стало однією з дослідницьких гарячих точок у міжнародній електричній галузі.

Основними характеристиками високошвидкісного двигуна є висока швидкість ротора, високий струм обмотки статора та частота магнітного потоку в ядрі, висока щільність потужності та щільність втрат. Ці характеристики визначають, що ключові технології та методи проектування швидкісного двигуна відрізняються від методів постійної швидкості.

Швидкість ротора високошвидкісного двигуна зазвичай вище 10 000 об/хв. При обертанні з великою швидкістю звичайний ламінований ротор не може протистояти величезній відцентровій силі, тому необхідно використовувати спеціальну високоміцну ламіновану або тверду структуру ротора. Для постійних магнітних двигунів проблема міцності ротора є більш помітною, оскільки спірований постійний магнітний матеріал не може протистояти напруженню на розтяг, що утворюється при високошвидкісному обертанні ротора, а для постійного магніту необхідно вживати заходи захисту. Високошвидкісне тертя між ротором і повітряним зазором спричиняє значно більшу втрату тертя на поверхні ротора, ніж у двигуна постійної швидкості, що приносить великі труднощі розсіювання тепла ротора. Для того, щоб ротор мав достатню міцність, ротор високошвидкісного двигуна є в основному струнким, тому порівняно з двигуном постійної швидкості, можливість системи ротора наближається до критичної швидкості високошвидкісного двигуна. Звичайні підшипники двигуна не можуть надійно працювати з високою швидкістю, і необхідно використовувати високошвидкісні системи підшипників.

Висока чергування частоти обмотки струму та магнітного потоку в ядрі високошвидкісної двигуна призведе до великої високої частоти додаткової втрати в обмотці двигуна, ядра статора та ротора. Коли частота струму статора низька, вплив ефекту шкіри та ефекту близькості на втрату обмотки можна ігнорувати, але на високій частоті обмотка статора призведе до очевидного ефекту шкіри та близькості та збільшить додаткову втрату обмотки. Частота магнітного потоку в ядрі статора високошвидкісного двигуна висока, вплив ефекту шкіри не можна ігнорувати, а звичайний метод розрахунку принесе великі помилки. Для того, щоб точно обчислити втрату ядра статора високошвидкісного двигуна, необхідно вивчити модель розрахунку втрат заліза в умовах високої частоти. Космічні гармоніки, спричинені слотом статора та обмоткою несинусоїдального розподілу, а також гармоніки струму та часу, що утворюються за допомогою джерела живлення ШІМ, призведуть до великої втрати вихрового струму в роторі. Через невеликий розмір ротора та погані умови охолодження, це принесе великі труднощі у розсіювання тепла ротора. Тому точне розрахунок втрату струму ротора та вивчення ефективних заходів щодо зменшення втрати струму ротора. Це має велике значення для надійної роботи високошвидкісного двигуна. У той же час, високочастотна напруга або струм також приносить виклики конструкції контролера високошвидкісних двигунів.

The volume of the high-speed motor is much smaller than the constant speed motor of the same power, not only the power density and loss density is large, but also the heat dissipation is difficult, if the special heat dissipation measures are not used, the temperature rise of the motor will be too high, thereby shortening the life of the winding, especially for the permanent magnet motor, in the case of the rotor temperature rise is too high, the permanent magnet is prone to irreversible демагнетизація. Добре розроблена система охолодження може ефективно знизити підвищення температури фіксованого ротора, що є ключем до довгострокової стабільної роботи високошвидкісних двигунів.

Підводячи підсумок, існує багато спеціальних ключових проблем у міцності ротора, динаміці системи ротора, електромагнітної конструкції, конструкції системи охолодження та розрахунку підвищення температури, високошвидкісного підшипника та розробки контролера, які недоступні в звичайних двигунах. Тому проект високошвидкісного двигуна - це всебічний процес проектування декількох ітерацій фізичних полів, таких як електромагнітне поле, міцність ротора, динаміка ротора, поле рідини та температура. В даний час основними типами двигунів, що використовуються у високошвидкісних полях, є індукційні двигуни, постійні магнітні двигуни, перемикені двигуни небажання та двигуни полюсів кігтів, і кожен тип двигуна має різну топологію.

У цьому документі аналізується стан розробки різних типів швидкісних двигунів вдома та за кордоном та узагальнює обмежений показник різних типів високошвидкісних двигунів. Детально проаналізовані структура та проектні характеристики швидкісного двигуна, включаючи конструкцію статора, дизайн структури ротора, аналіз динаміки системи роторної системи, конструкцію системи охолодження тощо. Нарешті, проаналізовані основні проблеми, що стоять перед розвитком швидкісного двигуна, а також досліджуються тенденція розвитку та перспективи високошвидкісного двигуна.