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超高速電機的氣隙為什么較大?

超高速電機的氣隙為什么較大?

2024/6/27 13:49:47

1、機械強度原因。超高速電機由于轉速非常高,使得轉子上的零部件(如磁鋼等)在運行時具有非常大的離心力,為了保證轉子的整體強度,必須對轉子上的零部件進行結構強度方面的加固,常見的方法有:在轉子外圓上熱套一個高強度的不銹鋼套;或者在轉子外圓上用玻璃纖維或碳纖維打轂,這些措施都需要占用氣隙尺寸,使得氣隙必須增大。另外超高速電機由于轉子轉速很高,運行時受離心力作用,轉子變形也較大,為了機械結構的安全也需要放大氣隙。

2、電磁方面的原因。超高速電機基頻本身就很高,由于開齒槽的原因使得氣隙磁密中的諧波頻率會更高,這些諧波會在轉子表面和磁鋼內部形成渦流,產生很大的雜散損耗,增大氣隙有利于減小這些渦流造成的雜散損耗。另外超高速電機通常設計得反電勢較低,增大氣隙可有效減小電樞反應的影響,減小弱磁壓力。

3、剛度和轉子動力學方面的原因。超高速電機通常做得細而長,轉子轉速通常高于一階臨界轉速,甚至高于二階臨界轉速,也就是說超高速電機的轉子屬于柔性轉子,運行時的變形較大,需要更大的氣隙才能保證不掃膛。

4、工藝方面的原因。超高速電機由于轉速極高,要求的加工精度極高,否則容易產生干涉和振動噪聲問題,增大氣隙可減輕加工精度過高的壓力。

5、振動噪聲方面的原因。超高速電機在運行時產生的激振力頻率較高,特別是齒諧波產生的激振力較大、頻率較高,很容易產生強烈的振動噪聲,增大氣隙可以有效地減小氣隙磁密中的齒諧波及其產生的激振力,有利于減小振動噪聲。

6、散熱方面的原因。超高速電機通常功率密度極高,而電機的效率通常不會有很大的變化,甚至超高速電機在雜散損耗、鐵耗、機械風摩損耗方面反而更加惡化,由于頻率很高,電流的集膚效應更加顯著,因此銅耗也有惡化的趨勢,這就意味著超高速電機的損耗不會比低速電機或普通電機低,但由于體積較小導致散熱面積減小,使得超高速電機的散熱矛盾更加突出,增大氣隙有利于減小雜散損耗、同時增大氣隙風路截面積,增大氣隙風路的風流量,有利于散熱。

7、軸電流方面的原因。增大氣隙可以減小定轉子之間的耦合電容,有利于抑制共模軸電流。

8、電磁兼容方面的原因。超高速電機基頻很高,氣隙磁密中的高次諧波頻率更高,更容易產生高頻輻射,使得電磁兼容問題比較突出,增大氣隙可有些抑制高次諧波,減小高頻電磁輻射。

審核編輯(
王靜
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