I. Uvođenje motora velike brzine
Motor velike brzine obično se odnosi na motor čija brzina prelazi 10000 o/min. Motori velike brzine su male veličine, mogu se direktno povezati na opterećenja velikih brzina, eliminišući potrebu za tradicionalnim mehaničkim uređajima za povećanje brzine, smanjujući sistemsku buku i poboljšavajući efikasnost prenosa sistema. Trenutno su indukcioni motori, motori s permanentnim magnetom i motori s komutiranim reluktantnim motorom glavni oni koji su uspješno postigli veliku brzinu.
Glavne karakteristike brzih motora su velika brzina rotora, visoka struja namotaja statora i frekvencija fluksa u jezgru, velika gustina snage i gustina gubitaka. Ove karakteristike određuju da se motor velike brzine razlikuje od motora normalne brzine, jedinstvenu ključnu tehnologiju i metode dizajna, poteškoće u dizajnu i proizvodnji su često eksponencijalno veće od motora normalne brzine.
Primjena motora velike brzine.
( 1) Motori velike brzine se koriste u raznim aplikacijama kao što su centrifugalni kompresori za klima uređaje ili frižidere.
(2) Sa razvojem hibridnih vozila u automobilskoj industriji, dobiće se brzi generatori malih dimenzija i male težine punu pažnju i dobre izglede za primjenu u oblastima hibridnih vozila, avijacije, brodova, itd.
(3) Generatori velike brzine pokretani plinskim turbinama su malih dimenzija i visoke mobilnosti, te se mogu koristiti kao rezervni izvor energije za neke važne objekte, ili kao samostalni izvor energije ili mala elektrana kako bi se nadoknadio nedostatak centraliziranog napajanja, što ima važnu praktičnu vrijednost.
Drugo, status razvoja brzih motora u zemlji i inostranstvu
1、Brzi asinhroni motor
Rotor indukcionog motora je jednostavna, niske rotacijske inercije i može raditi dugo vremena na visokim temperaturama i velikom brzinom, tako da se indukcioni motor široko koristi u polju velikih brzina .
U ovom trenutku, domaći i strani brzi asinhroni motor, snage najvećih 15MW, njegove brzine 20000 o/min, razvijen je za ABB 2002. godine, koristeći čvrstu rotorsku strukturu. Brzina indukcionog motora velike brzine je najveća koju je razvila kompanija Westwind Air Bearings, brzina 300000 o/min, njegova snaga je 200 W, koristi se za vreteno mašine za bušenje štampanih ploča. Slično, indukcioni motor velike brzine sa snagom od 10 kW i brzinom od 180.000 o/min je realizovan u inostranstvu za upotrebu kao test motor.
Na slici ispod prikazan je brzi asinhroni motor koji je razvio Westwind Air Ležajevi sa snagom od 200 W i brzinom od 300.000 o/min.
Domaća istraživanja su relativno zaostala, među kojima su Shenyang University of Technology, Chongqing Dema Electric, Univerzitet mornaričkog inženjerstva, Zhejiang University i druge istraživačke jedinice izvršile mnogo istraživačkog rada na indukcionim motorima velike brzine.
Chongqing Dema Motor je razvio 100kW, 25000r/min velike brzine indukcionog motora. Tehnološki univerzitet u Shenyangu je sproveo istraživanje brzih asinhronih motora snage 280 kW, brzine 12000 o/min, linearne brzine 132 m/s i uobičajene laminirane strukture. Univerzitet mornaričkog inženjerstva je sproveo istraživanje o brzim asinhronim motorima od 2,5 MW, itd.
2、Brzi motori s permanentnim magnetom
Motori s trajnim magnetom su popularni u aplikacijama velikih brzina zbog svoje visoke efikasnosti, visoke faktor snage i veliki raspon brzina. U poređenju sa motorom sa trajnim magnetom sa spoljnim rotorom, motor sa trajnim magnetom sa unutrašnjim rotorom ima prednosti malog radijusa rotora i visoke pouzdanosti, postajući prvi izbor za motore velike brzine.
Trenutno, među motorima sa trajnim magnetima velike brzine u zemlji i inostranstvu, istražuje se najsnažniji motor sa trajnim magnetima velike brzine u Sjedinjenim Državama, snage 8MW i brzine od 15000r/min. To je rotor sa permanentnim magnetom postavljen na lice sa zaštitnim omotom od karbonskih vlakana i sistemom hlađenja koji koristi kombinaciju vazdušnog i vodenog hlađenja za motore velike brzine uparene sa gasnim turbinama.
Švajcarski ETH Zurich je dizajnirao Najveća brzina motora s permanentnim magnetom velike brzine. Parametri su 500000 r/min, snaga je 1kW, linearna brzina je 261m/s, a koristi se zaštitni omot od legure.
Domaća istraživanja o brzom motoru s permanentnim magnetom uglavnom su koncentrisana na Univerzitetu Zhejiang, Univerzitetu tehnologije Shenyang, Tehnološki institut u Harbinu, Tehnološki institut Harbin, Univerzitet Xi'an Jiaotong, Nanjing Aerospace Motor, Jugoistočni univerzitet, Pekinški univerzitet za aeronautiku i astronautiku, Univerzitet Jiangsu, Univerzitet Jiaotong u Pekingu, Tehnološki univerzitet Guangdong, CSR Zhuzhou Motor Co.
Oni su izvršili istraživanja o karakteristikama dizajna, karakteristikama gubitaka, proračunu čvrstoće i krutosti rotora, kao i dizajnu sistema hlađenja i proračunu porasta temperature brzih motora, te proizveli prototipove velikih brzina različitih klasa snage i brzina.
3、Preklopni reluktantni motor
Motori s preklopnim reluktantnim motorom privlače pažnju svojom jednostavnom strukturom, robusnošću, niskom cijenom i otpornošću na visoke temperature, te se sve više koriste u aplikacijama velikih brzina.
Maksimalna snaga velikih brzina preklopni reluktantni motor je 250kW i brzina je 22000r/min, a maksimalna brzina je 200000r/min i snaga je 1kW.
Nanjing Univerzitet za aeronautiku i astronautiku, Peking Jiaotong Univerzitet i Huazhong Univerzitet nauke i tehnologije su izveli istraživački rad na brzim komutiranim reluktantnim motorima, među kojima je Univerzitet za aeronautiku i astronautiku u Nanjingu razvio prekidač od 1 kW, 130.000 o/min
Glavni pravci istraživanja i razvoja brzih motora su.
Istraživanje na ključna pitanja brzog motora velike snage i motora velike brzine velike brzine; spojeni dizajn zasnovan na multi-fizičkom polju i multidisciplini; teorijska istraživanja i eksperimentalna provjera gubitka stator-rotor; razvoj i primjena novih materijala kao što su materijali s trajnim magnetima visoke čvrstoće i otpornosti na visoke temperature, vlaknasti materijali visoke toplinske provodljivosti; istraživanje laminiranih materijala i strukture rotora visoke čvrstoće; primjena brzohodnih ležajeva pod različitim nivoima snage i brzine; dobra disipacija toplote Dizajn kontrolnog sistema motora velike brzine; Razvoj nove tehnologije obrade i montaže rotora u skladu sa zahtjevima industrijalizacije, itd.
