I. Въвеждане на високоскоростен двигател
Високоскоростен двигател обикновено се отнася до мотор, чиято скорост надвишава 10000 r / min. Високоскоростните двигатели са малки по размер, могат да бъдат директно свързани към високоскоростни товари, елиминирайки необходимостта от традиционни механични устройства за увеличаване на скоростта, намалявайки шума на системата и подобрявайки ефективността на предаване на системата. Понастоящем асинхронните двигатели, двигателите с постоянен магнит и двигателите с превключвателно съпротивление са основните, които успешно са постигнали висока скорост.
Основните характеристики на високоскоростните двигатели са висока скорост на ротора, висок ток на намотката на статора и честота на потока в сърцевината, висока плътност на мощността и плътност на загубите. Тези характеристики определят, че високоскоростният двигател има различна от нормалната уникална ключова технология и методи за проектиране, трудностите при проектирането и производството често са експоненциално по-големи от тези на нормалния скоростен двигател.
Приложения на високоскоростни двигатели.
( 1) Високоскоростните двигатели се използват в различни приложения като центробежни компресори за климатици или хладилници.
(2) С развитието на хибридните превозни средства в автомобилната индустрия ще се дадат малки по размер и леко тегло високоскоростни генератори пълно внимание и имат добри перспективи за приложение в областта на хибридните превозни средства, авиацията, корабите и др.
(3) Високоскоростните генератори, задвижвани от газови турбини, са с малки размери и висока мобилност и могат да се използват като резервни източник на енергия за някои важни съоръжения или като независим източник на енергия или малка електроцентрала, за да компенсира липсата на централизирано електрозахранване, което има важна практическа стойност.
Второ, състояние на развитие на високоскоростен двигател у нас и в чужбина
1、Високоскоростен асинхронен двигател
Структурата на ротора на асинхронния двигател е проста, с ниска инерция на въртене и може да работи дълго време при висока температура и висока скорост, така че асинхронният двигател се използва широко във високоскоростната област .
В момента местни и чуждестранни високоскоростни индукционни двигатели, мощността на най-големия 15MW, неговата скорост от 20000 r / min, разработена за ABB през 2002 г., използвайки солидна роторна структура. Скоростта на високоскоростния асинхронен двигател е най-голямата, разработена от Westwind Air Bearings, скорост от 300 000 r/min, мощността му е 200 W, използвана за шпиндела на пробивна машина за PCB. По подобен начин високоскоростен асинхронен двигател с мощност 10 kW и скорост 180 000 r/min е реализиран в чужбина за използване като тестов двигател.
Снимката по-долу показва високоскоростен асинхронен двигател, разработен от Westwind Air Лагери с мощност от 200 W и скорост от 300 000 r/min.
Вътрешните изследвания са сравнително изостанали, сред които Shenyang University of Technology, Chongqing Dema Electric, Naval Engineering University, Zhejiang University и други изследователски звена са извършили много изследователска работа върху високоскоростни асинхронни двигатели.
Chongqing Dema Motor разработи 100kW, 25000r/min високоскоростен асинхронен двигател. Shenyang University of Technology е провел изследване на високоскоростни асинхронни двигатели с мощност 280kW, скорост 12000r/min, линейна скорост 132m/s и обща ламинирана структура. Военноморският инженерен университет е провел изследване на високоскоростни асинхронни двигатели от 2,5 MW и др.
2、Високоскоростен двигател с постоянен магнит
Двигателите с постоянен магнит са популярни във високоскоростни приложения поради тяхната висока ефективност, висока фактор на мощността и голям диапазон на скоростта. В сравнение с двигателя с постоянен магнит с външен ротор, двигателят с постоянен магнит с вътрешен ротор има предимствата на малък радиус на ротора и висока надеждност, превръщайки се в първия избор за високоскоростни двигатели.
В момента сред високоскоростните двигатели с постоянен магнит у дома и в чужбина, най-мощният високоскоростен двигател с постоянен магнит е изследван в Съединените щати, с мощност от 8MW и скорост от 15000r/min. Това е челно монтиран ротор с постоянен магнит със защитна втулка от въглеродни влакна и охладителна система, която използва комбинация от въздушно и водно охлаждане за високоскоростни двигатели, съчетани с газови турбини.
Швейцарската ETH Zurich проектира високоскоростен високоскоростен двигател с постоянен магнит. Параметрите са 500000 r/min, мощността е 1kW, линейната скорост е 261m/s и се използва защитна обвивка от сплав.
Вътрешните изследвания върху високоскоростен двигател с постоянен магнит са съсредоточени главно в Zhejiang University, Shenyang University of Technology, Harbin Institute of Technology, Harbin Institute of Technology, Xi'an Jiaotong University, Nanjing Aerospace Motor, Southeast University, Beijing University of Aeronautics and Astronautics, Jiangsu University, Beijing Jiaotong University, Guangdong University of Technology, CSR Zhuzhou Motor Co.
Те са извършили изследвания върху конструктивните характеристики, характеристиките на загубите, изчислението на якостта и твърдостта на ротора, както и дизайна на охладителната система и изчисляването на повишаването на температурата на високоскоростни двигатели, и са произвели високоскоростни прототипи с различни класове мощност и скорости.
3、Двигател с реактивно превключване
Двигателите с реактивно превключване привличат вниманието със своята проста структура, здравина, ниска цена и устойчивост на висока температура и все повече се използват във високоскоростни приложения.
Максималната мощност на високоскоростните моторът с превключвателно съпротивление е 250kW и скоростта е 22000r/min, а максималната скорост е 200000r/min и мощността е 1kW.
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Beijing Jiaotong University и Huazhong University of Science and Technology са извършили изследователска работа върху високоскоростни превключвани реактивни двигатели, сред които Нанкинският университет по аеронавтика и астронавтика е разработил 1 kW, 130 000 r / min превключван
Основните насоки за изследване и развитие на високоскоростни двигатели са.
Изследване на ключови въпроси за високомощен високоскоростен двигател и свръхвисокоскоростен високоскоростен двигател; свързан дизайн, базиран на мултифизическо поле и мултидисциплина; теоретични изследвания и експериментална проверка на статорно-роторни загуби; разработване и прилагане на нови материали като материали с постоянни магнити с висока якост и устойчивост на висока температура, влакнести материали с висока топлопроводимост; изследване на роторни ламинирани материали и структура с висока якост; приложение на високоскоростни лагери при различни нива на мощност и скорост; добро разсейване на топлината Дизайн на високоскоростна система за управление на двигателя; Разработване на нова технология за обработка и сглобяване на ротори, за да отговори на изискванията за индустриализация и др.
