Tầm quan trọng của thiết kế cánh quạt trong động cơ không chổi than tốc độ cao

Rôto động cơ không chổi than tốc độ cao thường hoạt động ở tốc độ từ 20.000 đến 100.000 vòng / phút. Thiết kế của các động cơ tốc độ cao khác biệt đáng kể so với động cơ tốc độ thấp, tần số thấp thông thường. Một phân tích động của hệ thống rôto và ổ trục là rất quan trọng đối với độ tin cậy hoạt động của các động cơ tốc độ cao.

Thiết kế của rôto là chìa khóa trong thiết kế động cơ không chổi than tốc độ cao, với những cân nhắc chính bao gồm: việc lựa chọn đường kính và chiều dài của cánh quạt, lựa chọn vật liệu nam châm vĩnh cửu và các phương pháp bảo vệ được sử dụng (vì nam châm vĩnh cửu không thể chịu được các lực ly tâm lớn gặp phải ở tốc độ cao và phải được bảo vệ bằng vật liệu chiều cao). Điều này liên quan đến việc phân tích cường độ và độ cứng của cánh quạt và thiết kế vòng bi (vì động cơ không chổi than tốc độ cao không thể sử dụng vòng bi tiêu chuẩn và thay vào đó phải sử dụng các loại không tiếp xúc như vòng bi không khí hoặc từ tính).

Đối với động cơ không chổi than tốc độ cao, thiết kế của cánh quạt nam châm vĩnh cửu phải xem xét cả hai khía cạnh điện từ và cơ học. Điều này có nghĩa là cánh quạt nam châm vĩnh cửu phải cung cấp một từ trường quay đủ mạnh cho các cuộn dây stato, đồng thời cũng có khả năng chịu được các lực ly tâm khổng lồ được tạo ra bởi vòng quay tốc độ cao.

Tốc độ cao Động cơ không chổi than thường có ít cực hơn, thường sử dụng 2 hoặc 4 cực. Một động cơ 2 cực tạo điều kiện cho việc sử dụng cấu trúc rắn cho các nam châm vĩnh cửu để đảm bảo đối xứng cơ học và điện từ. Hơn nữa, từ trường của lõi stato và dòng điện và tần số của động cơ 2 cực chỉ bằng một nửa so với động cơ 4 cực, giúp giảm tổn thất sắt và đồng trong stator động cơ. Tuy nhiên, một nhược điểm lớn của động cơ 2 cực là các cuộn dây stator dài hơn và yêu cầu diện tích lõi stator lớn hơn.

Sự lựa chọn của Vật liệu nam châm vĩnh cửu trong động cơ không chổi than tốc độ cao ảnh hưởng đáng kể đến kích thước và hiệu suất của động cơ. Khi chọn vật liệu nam châm vĩnh cửu, các cân nhắc bao gồm:

1. Để tăng cường mật độ và hiệu quả công suất của động cơ, các vật liệu có mật độ thông lượng còn lại cao, cưỡng chế và sản phẩm năng lượng từ tính nên được chọn.

2. Đường cong khử từ của vật liệu nam châm vĩnh cửu nên thay đổi tuyến tính trong phạm vi nhiệt độ vận hành cho phép. Để đảm bảo nhiệt độ vận hành của rôto nam châm vĩnh cửu không vượt quá nhiệt độ khử từ của nam châm, nên sử dụng các vật liệu nam châm vĩnh cửu ở nhiệt độ cao.

Với các lực ly tâm to lớn mà các cánh quạt nam châm vĩnh cửu không chổi than tốc độ cao phải chịu được, các tính chất cơ học của vật liệu nam châm cũng rất quan trọng. Xem xét các yêu cầu kỹ thuật và chi phí vật liệu, boron sắt neodymium thiêu kết, một loại vật liệu nam châm vĩnh cửu bột, thường được sử dụng. Các phương pháp bảo vệ cho các nam châm này bao gồm thêm một vỏ bảo vệ không từ tính cao, không từ tính bên ngoài nam châm, được trang bị chặt chẽ trên nó. Một phương pháp bảo vệ khác liên quan đến việc sử dụng dải sợi carbon để bảo vệ nam châm.