Massiiviroottorikone

Massiiviroottorikone on kiertokenttäkoneisiin kuuluva sähkömoottori, jonka roottori valmistetaan yhdestä kappaleesta. Roottori voi olla teräslieriö, minkä tyyppisiä käytetään oikosulkumoottoreissa tai tahtikoneiden, moottoreiden tai generaattoreiden ollessa kyseessä joko avo- tai umpinapainen.

Käyttökohteet 

Massiiviroottorikoneita käytetään niiden mekaanisen kestävyyden vuoksi yleensä erittäin suurta kierrosnopeutta vaativissa käyttökohteissa, kuten esimerkiksi suurta painetta ja virtausta tuottavien kompressoreiden käytössä. Tällaisia kompressoreita käytetään esimerkiksi nykyaikaisessa jätevedenpuhdistuksessa jäteveden ilmastuksessa. Näiden pyörimisnopeudet ovat alueella 10000-20000 rpm. Voimalaitoksissa käytettäville generaattoreille jo yli 1500 kierrosta minuutissa on suuri nopeus, koska pyörivät massat ovat kymmeniä tonneja. Esimerkiksi atomivoimalaitoksissa käytetään umpinapaisia massiiviroottorigeneraattoreita, joiden pyörimisnopeus on 3000 kierrosta minuutissa.

Rakenne ja toiminta 

Induktiolla magnetoitavan massiiviroottorikoneen roottori on pyöreä, homogeenisesta suurlujuusteräksestä valmistettu tanko jonka mekaaninen kestävyys on erittäin korkea. Siinä ei ole käämitystä tai erillisiä osia roottorin magnetoimiseksi kuten esimerkiksi oikosulkuroottorissa, vaan staattorin roottorin pintaan indusoima pyörrevirta synnyttää magneettikentän ja saa roottorin seuraamaan staattorin pyörivää magneettikenttää.

Massiiviroottoria käyttävissä tahtikoneissa on navassa käämitys. Se tehdään joko avonapatyyppisesti, jolloin käämitys on roottorin työstettyjen napojen laidoilla magnetoiden navan, tai umpinapaisena, jolloin käämit ovat roottorin pintaan työstetyissä urissa ja navat erottuvat vain käämin sähköisenkytkennän kautta.

Vääntömomentti

Massiiviroottorin vääntömomentti on kuitenkin huomattavasti heikompi verrattuna oikosulku- tai tahtikoneen roottoriin. Oikosulkumoottorissa momenttia voidaan parantaa merkittävästi esimerkiksi sylinteripinnan aksiaalisella (akselinsuuntaisella) urituksella, ja suunnittelemalla moottorin ja sen ohjaukseen käytettävät laitteet erityisen tarkasti, ottaen huomioon moottorin yksilölliset ominaisuudet ja siihen kohdistuva kuormitus.

Kierrosluvun säätely

Moottorin kierrosluvun nostaminen riittävän korkeaksi vaatii virransyötön taajuusmuuttajaa, joka muuttaa käyttövirran taajuuden huomattavasti tavallista verkkovirtaa korkeammaksi. Myös suurnopeusmassiiviroottorikoneissa ja niihin kytketyissä laitteissa on käytettävä erittäin kestäviä erikoislaakereita, jotka kestävät siihen kohdistuvaa aksiaalista rasitusta ja suurta kierroslukua.

Laakerit

Tavallisten mekaanisten laakereiden sijasta on myös tutkittu mahdollisuutta käyttää magneettilaakereita, jotka toimivat suprajohteilla. Magneettilaakerit mahdollistaisivat akseleiden kellumisen laakereiden sisällä magneettikentän varassa, jolloin ne eivät ottaisi minkäänlaista mekaanista kontaktia itse laakeriin tai muihin kuluviin osiin. Suprajohtavat laakerit myös käytännössä poistaisivat mekaanisen kitkan, vähentäisivät koneen huoltotarvetta ja lisäisivät sen taloudellisuutta.

Katso myös 

Sähkömoottori
Vaihtosähkömoottori
Oikosulkumoottori
Oikosulkuroottori

Lähteet 
Lappeenrannan teknillinen yliopisto: Suurnopeusmassiiviroottoriepätahtikoneen sähkömagneettinen laskenta ja mitoitus

Aiheesta muualla 
Tekniikka & Talous: Harvinainen massiiviroottorikone lähtee merenpohjaan
Lappeenrannan teknillinen korkeakoulu: Massiiviroottori yksivaiheisesti syötetyssä epätahtimoottorissa

Sähkömoottorit