Rotorontwerp

Rotorontwerp is het vakgebied dat zich bezighoudt met het ontwerp van rotoren: de draaiende onderdelen in machines die energie overdragen, opslaan of omzetten in beweging. Het omvat geometrie, materialen en productieaspecten en is gericht op prestaties, betrouwbaarheid en veiligheid. Rotors komen voor in elektrische motoren, turbines, pompsystemen en lucht- en ruimtevaarttoepassingen.

In de praktijk onderscheiden ontwerpers verschillende toepassingsgebieden, zoals elektrische rotoren (inductiemotoren en permanentmagnetische motoren), gasturbine- en aeroturbine-rotoren, en rotorbladen en hubs bij windturbines of propellers bij vliegtuigen. Elk gebied stelt specifieke eisen aan gewicht, sterkte, balans, warmteafvoer en frequentierespons.

Belangrijke ontwerpoverwegingen zijn onder andere balans en inertie, massa-verdeling, sterkte en stijfheid van de as en bevestigingen, rotorspeling en contact met stator, en demping tegen trillingen. Daarnaast spelen temperatuurstijging, aerodynamische weerstand, slijtage, slijtage en veiligheidsruimte een rol. Materiaalkeuze hangt af van sterkte-gewichtsverhouding, corrosiebestendigheid en beheersbare kosten.

Het ontwerp- en analyseproces begint met het vaststellen van functionele eisen, bereik, mogelijkheid tot productie en onderhoud. Vervolgens volgen conceptontwerp, dimensionering en materiaalkeuze, gevolgd door berekeningen van krachten, torsie, buiging en natuurlijk frequenties. Veelvoorkomend is het gebruik van finite-elementanalyse (FEA) voor sterkte en stijfheid, rotor-dynamica-analyses en, bij aerodynamische rotors, computational fluid dynamics (CFD) en thermische modellering.

Productie en integratie vereisen nauwkeurige toleranties en balansmomenten, runoutcontrole en planning voor onderhoud en conditie-monitoring. Veiligheid en betrouwbaarheid staan centraal, mede door normen en certificering die van toepassing zijn op de sector.