I. Introduktion af højhastighedsmotor
Højhastighedsmotor refererer normalt til den motor, hvis hastighed overstiger 10000 r/min. Højhastighedsmotorer er små i størrelse, kan tilsluttes direkte til højhastighedsbelastninger, hvilket eliminerer behovet for traditionelle mekaniske hastighedsforøgende enheder, reducerer systemstøj og forbedrer systemets transmissionseffektivitet. I øjeblikket er induktionsmotorer, permanentmagnetmotorer og switchede reluktansmotorer de vigtigste, der med succes har opnået høj hastighed.
De vigtigste kendetegn ved højhastighedsmotorer er høj rotorhastighed, høj statorviklingsstrøm og fluxfrekvens i kernen, høj effekttæthed og tabstæthed. Disse karakteristika bestemmer, at højhastighedsmotoren har forskellig fra normalhastighedsmotoren unik nøgleteknologi og designmetoder, design- og fremstillingsproblemer er ofte eksponentielt større end normalhastighedsmotoren.
Anvendelser af højhastighedsmotorer.
( 1) Højhastighedsmotorer bruges i forskellige applikationer, såsom centrifugalkompressorer til klimaanlæg eller køleskabe.
(2) Med udviklingen af hybridkøretøjer i bilindustrien, vil der blive givet højhastighedsgeneratorer af lille størrelse og let vægt fuld opmærksomhed og gode anvendelsesmuligheder inden for hybridkøretøjer, luftfart, skibe osv.
(3) Højhastighedsgeneratorer drevet af gasturbiner er små i størrelse og har høj mobilitet og kan bruges som backup strømkilde til nogle vigtige faciliteter, eller som en uafhængig strømkilde eller lille kraftværk for at kompensere for manglen på centraliseret strømforsyning, hvilket har vigtig praktisk værdi.
For det andet, højhastighedsmotorudviklingsstatus i ind- og udland
1、Højhastighedsinduktionsmotor
Induktionsmotorens rotorstruktur er enkel, lav rotationsinerti og kan køre i lang tid ved høj temperatur og høj hastighed, så induktionsmotoren er meget udbredt i højhastighedsområdet .
På nuværende tidspunkt er indenlandske og udenlandske højhastigheds-induktionsmotorer, kraften fra den største 15MW, dens hastighed på 20.000 r/min, udviklet til ABB i 2002 ved hjælp af en solid rotorstruktur. Højhastigheds-induktionsmotorhastighed er den største udviklet af Westwind Air Bearings, hastighed på 300.000 r/min, dens effekt er 200 W, brugt til PCB-boremaskinespindel. Tilsvarende er der i udlandet realiseret en højhastigheds-induktionsmotor med en effekt på 10 kW og en hastighed på 180.000 r/min til brug som testmotor.
Billedet nedenfor viser en højhastigheds-induktionsmotor udviklet af Westwind Air Lejer med en effekt på 200 W og en hastighed på 300.000 r/min.
Husk forskning er relativt tilbagestående, blandt hvilke Shenyang University of Technology, Chongqing Dema Electric, Naval Engineering University, Zhejiang University og andre forskningsenheder har udført en en masse forskningsarbejde på højhastighedsinduktionsmotorer.
Chongqing Dema Motor har udviklet 100kW, 25000r/min højhastighedsinduktionsmotor. Shenyang University of Technology har udført forskning i højhastigheds-induktionsmotorer med 280kW effekt, 12000r/min hastighed, 132m/s lineær hastighed og almindelig lamineret struktur. Naval Engineering University har forsket i højhastighedsinduktionsmotorer på 2,5 MW osv.
2、Højhastigheds permanentmagnetmotor
Permanentmagnetmotorer er populære i højhastighedsapplikationer på grund af deres høje effektivitet, høje effektfaktor og stort hastighedsområde. Sammenlignet med den ydre rotor permanentmagnetmotor har den indre rotor permanentmagnetmotoren fordelene ved lille rotorradius og høj pålidelighed, og bliver det første valg for højhastighedsmotorer.
På nuværende tidspunkt blandt højhastigheds permanentmagnetmotorerne herhjemme og i udlandet forskes der i den mest kraftfulde højhastigheds permanentmagnetmotor i USA, med en effekt på 8MW og en hastighed på 15000r/min. Det er en ansigtsmonteret permanentmagnetrotor med en kulfiberbeskyttelsesmuffe og et kølesystem, der bruger en kombination af luftkølede og vandkølede til højhastighedsmotorer matchet med gasturbiner.
Schweiziske ETH Zurich designede højeste hastighed høj hastighed permanent magnet motor. Parametrene er 500000 r/min, effekten er 1kW, lineær hastighed er 261m/s, og der er brugt en legeret beskyttende kappe. 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.
De har udført forskning i designkarakteristika, tabskarakteristika, rotorstyrke og stivhedsberegning samt kølesystemdesign og temperaturstigningsberegning af højhastighedsmotorer og har produceret højhastighedsprototyper af forskellige effektklasser og hastigheder.
3、Switchende reluktansmotor
Switched reluktansmotorer tiltrækker opmærksomhed for deres enkle struktur, robusthed, lave omkostninger og høje temperaturbestandigheder og bruges i stigende grad i højhastighedsapplikationer.
Maksimal effekt ved høj hastighed skiftet reluktansmotor er 250kW og hastigheden er 22000r/min, og den maksimale hastighed er 200000r/min og effekten er 1kW.
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Beijing Jiaotong University og Huazhong University of Science and Technology har udført forskningsarbejde om højhastighedskoblede reluktansmotorer, blandt hvilke Nanjing University of Aeronautics and Astronautics har udviklet en 1 kW, 130.000 r/min switched
De vigtigste forsknings- og udviklingsretninger for højhastighedsmotorer er.
Forskning på centrale spørgsmål om højeffekt højhastighedsmotor og ultrahøjhastighed højhastighedsmotor; koblet design baseret på multi-fysisk felt og multi-disciplin; teoretisk forskning og eksperimentel verifikation af stator-rotor tab; udvikling og anvendelse af nye materialer såsom permanentmagnetmaterialer med høj styrke og høj temperaturbestandighed, fibermaterialer med høj varmeledningsevne; forskning i højstyrke rotorlaminerede materialer og struktur; anvendelse af højhastighedslejer under forskellige effekt- og hastighedsniveauer; god varmeafledning Design af højhastigheds motorstyringssystem; Udvikling af ny rotorbearbejdnings- og montageteknologi for at imødekomme industrialiseringskravene mv.
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.
