1. مقدمة لمحرك عالي السرعة
عادة ما يشير المحرك عالي السرعة إلى المحرك الذي تتجاوز سرعته 10000 دورة / دقيقة. المحركات عالية السرعة صغيرة الحجم ، ويمكن توصيلها مباشرة بأحمال عالية السرعة ، مما يلغي الحاجة إلى أجهزة زيادة السرعة الميكانيكية التقليدية ، ويقلل من ضوضاء النظام ويحسن كفاءة نقل النظام. في الوقت الحالي ، تعد المحركات الحثية والمحركات المغناطيسية الدائمة ومحركات التردد المحول هي المحركات الرئيسية التي حققت بنجاح سرعة عالية.
الخصائص الرئيسية للمحركات عالية السرعة هي سرعة الدوران العالية وتيار لف الجزء الثابت العالي وتردد التدفق في القلب ، كثافة طاقة عالية وكثافة فقدان. تحدد هذه الخصائص أن المحرك عالي السرعة يختلف عن محرك السرعة العادية والتكنولوجيا الرئيسية الفريدة وطرق التصميم ، وغالبًا ما تكون صعوبات التصميم والتصنيع أكبر بشكل كبير من محرك السرعة العادية.
تطبيقات المحركات عالية السرعة.
( 1) تُستخدم المحركات عالية السرعة في تطبيقات مختلفة مثل ضواغط الطرد المركزي لمكيفات الهواء أو الثلاجات.
(2) مع تطور المركبات الهجينة في صناعة السيارات ، سيتم توفير مولدات عالية السرعة صغيرة الحجم وخفيفة الوزن الاهتمام الكامل وآفاق التطبيق الجيدة في مجالات المركبات الهجينة والطيران والسفن وما إلى ذلك.
(3) المولدات عالية السرعة التي تعمل بتوربينات الغاز صغيرة الحجم وذات قدرة عالية على الحركة ويمكن استخدامها كنسخة احتياطية مصدر الطاقة لبعض المرافق الهامة ، أو كمصدر طاقة مستقل أو محطة طاقة صغيرة للتعويض عن نقص إمدادات الطاقة المركزية ، والتي لها قيمة عملية مهمة.
ثانيًا ، حالة تطوير المحرك عالي السرعة في الداخل والخارج
1 、 محرك تحريضي عالي السرعة
هيكل دوار المحرك الحثي بسيط ، وقصور دوراني منخفض ، ويمكن أن يعمل لفترة طويلة في درجات حرارة عالية وسرعة عالية ، لذلك يستخدم المحرك التعريفي على نطاق واسع في مجال السرعة العالية .
في الوقت الحاضر ، المحرك التحريضي عالي السرعة المحلي والأجنبي ، بقوة أكبر 15 ميجاوات ، سرعته 20000 دورة / دقيقة ، تم تطويره لشركة ABB في عام 2002 ، باستخدام هيكل دوار صلب. سرعة المحرك التعريفي عالية السرعة هي الأكبر التي طورتها Westwind Air Bearings ، وسرعة 300000 دورة / دقيقة ، وقوتها 200 واط ، وتستخدم لمغزل آلة الحفر PCB. وبالمثل ، تم تحقيق محرك حثي عالي السرعة بقوة 10 كيلو واط وسرعة 180 ألف دورة / دقيقة في الخارج لاستخدامه كمحرك اختبار. محامل بقوة 200 واط وسرعة 300000 دورة / دقيقة.
البحوث المحلية متخلفة نسبيًا ، من بينها جامعة شنيانغ للتكنولوجيا ، وتشونغتشينغ ديما إلكتريك ، وجامعة الهندسة البحرية ، وجامعة تشجيانغ ووحدات بحثية أخرى نفذت الكثير من العمل البحثي على المحركات الحثية عالية السرعة.
طور Chongqing Dema Motor محرك تحريضي عالي السرعة 100kW ، 25000r / min. أجرت Shenyang University of Technology أبحاثًا على المحركات الحثية عالية السرعة بقوة 280 كيلوواط ، وسرعة 12000 لفة / دقيقة ، وسرعة خطية 132 مترًا / ثانية وهيكل مصفح شائع. أجرت جامعة الهندسة البحرية بحثًا عن المحركات الحثية عالية السرعة بقدرة 2.5 ميجاوات ، وما إلى ذلك.
2 、 محرك مغناطيسي دائم عالي السرعة
محركات المغناطيس الدائم شائعة في التطبيقات عالية السرعة نظرًا لكفاءتها العالية وعاليها عامل الطاقة ونطاق سرعة كبير. بالمقارنة مع محرك المغناطيس الدائم الدوار الخارجي ، يتميز محرك المغناطيس الدائم الدوار الداخلي بمزايا نصف قطر الدوار الصغير والموثوقية العالية ، ليصبح الخيار الأول للمحركات عالية السرعة.
في الوقت الحالي ، من بين محركات المغناطيس الدائم عالية السرعة في الداخل والخارج ، يتم البحث عن أقوى محرك مغناطيسي دائم عالي السرعة في الولايات المتحدة ، بقوة 8 ميجاوات وسرعة 15000 لفة / دقيقة. إنه عبارة عن دوار مغناطيسي دائم مثبت على الوجه مع غلاف واقٍ من ألياف الكربون ونظام تبريد يستخدم مزيجًا من التبريد بالهواء والمبرد بالمياه لمحركات عالية السرعة متوافقة مع توربينات الغاز.
صمم المعهد السويسري للتكنولوجيا ETH في زيورخ محرك مغناطيسي دائم عالي السرعة بأعلى سرعة. المعلمات هي 500000 دورة / دقيقة ، والطاقة 1kW ، والسرعة الخطية 261m / s ، ويتم استخدام سترة واقية من السبائك.
تتركز الأبحاث المحلية حول محرك المغناطيس الدائم عالي السرعة بشكل أساسي في جامعة Zhejiang ، جامعة Shenyang للتكنولوجيا ، معهد هاربين للتكنولوجيا ، معهد هاربين للتكنولوجيا ، جامعة Xi'an Jiaotong ، Nanjing Aerospace Motor ، جامعة جنوب شرق ، جامعة بكين للملاحة الجوية والملاحة الفضائية ، جامعة جيانغسو ، جامعة بكين جياوتونغ ، جامعة قوانغدونغ للتكنولوجيا ، CSR Zhuzhou Motor Co.
لقد أجروا أبحاثًا حول خصائص التصميم وخصائص الخسارة وقوة الدوار وحساب الصلابة ، بالإضافة إلى تصميم نظام التبريد وحساب ارتفاع درجة الحرارة للمحركات عالية السرعة ، وأنتجوا نماذج أولية عالية السرعة لفئات وسرعات طاقة مختلفة.
3 、 تبديل محرك التردد
تجذب محركات التردد المبدلة الانتباه لبنيتها البسيطة وقوتها وتكاليفها المنخفضة ومقاومتها لدرجات الحرارة المرتفعة ، وتستخدم بشكل متزايد في التطبيقات عالية السرعة.
الطاقة القصوى للسرعة العالية محرك ممانعة التبديل هو 250 كيلو وات والسرعة 22000 لفة / دقيقة ، والسرعة القصوى 200000 لفة / دقيقة والطاقة 1 كيلو وات.
جامعة نانجينغ للملاحة الجوية والملاحة الفضائية وجامعة بكين جياوتونغ وجامعة هواتشونغ للعلوم والتكنولوجيا نفذت العمل البحثي على محركات ممانعة التبديل عالية السرعة ، من بينها جامعة نانجينغ للملاحة الجوية والملاحة الفضائية طورت 1 كيلو واط ، 130000 دورة / دقيقة مبدلة
اتجاهات البحث والتطوير الرئيسية للمحركات عالية السرعة هي.
البحث عن القضايا الرئيسية للمحرك عالي السرعة عالي الطاقة والمحرك فائق السرعة عالي السرعة ؛ تصميم مقترن يعتمد على مجال متعدد فيزيائي ومتعدد التخصصات ؛ البحث النظري والتحقق التجريبي من فقدان الجزء الثابت الدوار ؛ تطوير وتطبيق مواد جديدة مثل مواد المغناطيس الدائم ذات القوة العالية ومقاومة درجات الحرارة العالية ، ومواد الألياف ذات التوصيل الحراري العالي ؛ البحث عن مواد وبنية مغلفة بالدوار عالية القوة ؛ تطبيق محامل عالية السرعة تحت مستويات مختلفة من القوة والسرعة ؛ تصميم جيد لتبديد الحرارة لنظام التحكم في المحرك عالي السرعة ؛ تطوير تكنولوجيا معالجة وتجميع الدوارات الجديدة لتلبية متطلبات التصنيع ، إلخ.
Research on key issues of high power high-speed motor and ultra-high speed high-speed motor; coupled design based on multi-physical field and multi-discipline; theoretical research and experimental verification of stator-rotor loss; development and application of new materials such as permanent magnet materials with high strength and high temperature resistance, fiber materials with high thermal conductivity; research on high-strength rotor laminated materials and structure; application of high-speed bearings under different power and speed levels; good heat dissipation Design of high speed motor control system; Development of new rotor processing and assembly technology to meet the industrialization requirements, etc.
