超高速電機(jī)的氣隙為什么較大?
1、機(jī)械強(qiáng)度原因。超高速電機(jī)由于轉(zhuǎn)速非常高,使得轉(zhuǎn)子上的零部件(如磁鋼等)在運(yùn)行時(shí)具有非常大的離心力,為了保證轉(zhuǎn)子的整體強(qiáng)度,必須對轉(zhuǎn)子上的零部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度方面的加固,常見的方法有:在轉(zhuǎn)子外圓上熱套一個(gè)高強(qiáng)度的不銹鋼套;或者在轉(zhuǎn)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(jī)由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速很高,運(yùn)行時(shí)受離心力作用,轉(zhuǎn)子變形也較大,為了機(jī)械結(jié)構(gòu)的安全也需要放大氣隙。
2、電磁方面的原因。超高速電機(jī)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(huì)更高,這些諧波會(huì)在轉(zhuǎn)子表面和磁鋼內(nèi)部形成渦流,產(chǎn)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(jī)通常設(shè)計(jì)得反電勢較低,增大氣隙可有效減小電樞反應(yīng)的影響,減小弱磁壓力。
3、剛度和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)方面的原因。超高速電機(jī)通常做得細(xì)而長,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速通常高于一階臨界轉(zhuǎn)速,甚至高于二階臨界轉(zhuǎn)速,也就是說超高速電機(jī)的轉(zhuǎn)子屬于柔性轉(zhuǎn)子,運(yùn)行時(shí)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(jī)由于轉(zhuǎn)速極高,要求的加工精度極高,否則容易產(chǎn)生干涉和振動(dòng)噪聲問題,增大氣隙可減輕加工精度過高的壓力。
5、振動(dòng)噪聲方面的原因。超高速電機(jī)在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的激振力頻率較高,特別是齒諧波產(chǎn)生的激振力較大、頻率較高,很容易產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)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(chǎn)生的激振力,有利于減小振動(dòng)噪聲。
6、散熱方面的原因。超高速電機(jī)通常功率密度極高,而電機(jī)的效率通常不會(huì)有很大的變化,甚至超高速電機(jī)在雜散損耗、鐵耗、機(jī)械風(fēng)摩損耗方面反而更加惡化,由于頻率很高,電流的集膚效應(yīng)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(jī)的損耗不會(huì)比低速電機(jī)或普通電機(jī)低,但由于體積較小導(dǎo)致散熱面積減小,使得超高速電機(jī)的散熱矛盾更加突出,增大氣隙有利于減小雜散損耗、同時(shí)增大氣隙風(fēng)路截面積,增大氣隙風(fēng)路的風(fēng)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(zhuǎn)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(jī)基頻很高,氣隙磁密中的高次諧波頻率更高,更容易產(chǎn)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。
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