Vliv proměnné délky vzduchové mezery u vysokootáčkového asynchronního motoru s masivním rotorem

Abstract

Nowadays, high-speed electrical motors are in a subject of interest in many papers. Massive rotors, which are used, have to resist high circumferential force. This paper deals with high-speed asynchronous machine with two rotor topology, namely smooth and axially slitted rotor. Subject of interest is reducing losses by eddy current depend on air gap length. Air gap length is key parameter between joule loss in stator and eddy current loss in rotor. Air gap length is usually designed to be as small as possible to avoid low magnetic permeance and magnetizing inductance. Additional loss, which are generated inside of motor are negligible due to laminated rotor stack. Rotor, which are used in high speed induction motors are made by one piece of steel and their mechanical strength is high. Since, rotor is made by one piece of steel, eddy currents are not restricted and therefore eddy currents cause great additional loss. Proper air gap length and its determination is described.Vysokootáčkové motory se v posledních letech dostaly do předmětu zájmu v řadě prací. Rotory, které se využívají v těchto strojích, musí odolat velkému mechanickému namáhání. Tento článek je postaven na analýze vysokootáčkového asynchronního stroje s dvěma typologiemi rotoru, konkrétně s hladkým a axiálně drážkovaným rotorem. Předmětem zájmu budou metody omezení ztrát vířivými proudy v závislosti na různé délce vzduchové mezery. Délka vzduchové mezery je klíčovým parametrem mezi joulovými ztrátami ve statoru a ztrátami v plném rotoru vlivem vířivých proudů. U klasického asynchronního motoru, který je tvořen z izolovaných plechů, je vhodné navrhnout vzduchovou mezeru co nejmenší, aby magnetická vodivost byla spolu s magnetizační indukčností co největší. Dodatečné ztráty, které potom vznikají v rotoru, jsou nepatrné, příčinnou výše jmenovaného složení rotoru z navzájem izolovaných plechů. Rotory, které se používají u vysokootáčkových strojů, jsou tvořeny z jednoho kusu oceli pro jejich vyšší mechanickou pevnost. V důsledku této koncepce se vířivé proudy od vyšších harmonických mohou nepřerušeně uzavírat a vytvářejí tak nezanedbatelné dodatečné ztráty. Podmínky a způsob stanovení optimální délky vzduchové mezery pro masivní rotor s axiálním drážkováním a její dopad na amplitudu jednotlivých harmonických je popsán dále.