I. Einführung des Hochgeschwindigkeitsmotors
Hochgeschwindigkeitsmotor bezieht sich normalerweise auf den Motor, dessen Drehzahl 10000 U / min überschreitet. Hochgeschwindigkeitsmotoren sind klein, können direkt an Hochgeschwindigkeitslasten angeschlossen werden, wodurch die Notwendigkeit herkömmlicher mechanischer Drehzahlerhöhungsvorrichtungen entfällt, Systemgeräusche reduziert und die Systemübertragungseffizienz verbessert werden. Gegenwärtig sind Induktionsmotoren, Permanentmagnetmotoren und geschaltete Reluktanzmotoren die wichtigsten, die erfolgreich hohe Geschwindigkeiten erreicht haben.
Die Hauptmerkmale von Hochgeschwindigkeitsmotoren sind hohe Rotorgeschwindigkeit, hoher Statorwicklungsstrom und Flussfrequenz im Kern, hohe Leistungsdichte und Verlustdichte. Diese Eigenschaften bestimmen, dass sich der Hochgeschwindigkeitsmotor von der einzigartigen Schlüsseltechnologie und den Konstruktionsmethoden des Motors mit normaler Geschwindigkeit unterscheidet. Konstruktions- und Herstellungsschwierigkeiten sind oft exponentiell größer als die des Motors mit normaler Geschwindigkeit.
Anwendungen von Hochgeschwindigkeitsmotoren.
( 1) Hochgeschwindigkeitsmotoren werden in verschiedenen Anwendungen wie Kreiselkompressoren für Klimaanlagen oder Kühlschränke verwendet.
(2) Mit der Entwicklung von Hybridfahrzeugen in der Automobilindustrie wird es kleine und leichte Hochgeschwindigkeitsgeneratoren geben volle Aufmerksamkeit und haben gute Anwendungsaussichten in den Bereichen Hybridfahrzeuge, Luftfahrt, Schiffe usw.
(3) Von Gasturbinen angetriebene Hochgeschwindigkeitsgeneratoren sind klein, haben eine hohe Mobilität und können als Backup verwendet werden Energiequelle für einige wichtige Einrichtungen oder als unabhängige Energiequelle oder kleines Kraftwerk, um das Fehlen einer zentralisierten Energieversorgung auszugleichen, was einen wichtigen praktischen Wert hat.
Zweiter Entwicklungsstatus von Hochgeschwindigkeitsmotoren im In- und Ausland
1、Hochgeschwindigkeits-Induktionsmotor
Die Rotorstruktur des Induktionsmotors ist einfach, hat eine geringe Rotationsträgheit und kann lange bei hoher Temperatur und hoher Geschwindigkeit laufen, sodass der Induktionsmotor im Hochgeschwindigkeitsbereich weit verbreitet ist .
Derzeit in- und ausländischer Hochgeschwindigkeits-Induktionsmotor, die Leistung des größten 15 MW, seine Drehzahl von 20000 U / min, im Jahr 2002 für ABB entwickelt, mit einer soliden Rotorstruktur. Die Geschwindigkeit des Hochgeschwindigkeits-Induktionsmotors ist die größte von Westwind Air Bearings entwickelte Geschwindigkeit von 300000 U / min, seine Leistung beträgt 200 W und wird für die Spindel von Leiterplattenbohrmaschinen verwendet. In ähnlicher Weise wurde im Ausland ein Hochgeschwindigkeits-Induktionsmotor mit einer Leistung von 10 kW und einer Drehzahl von 180.000 U/min als Testmotor realisiert.
Das Bild unten zeigt einen von Westwind Air entwickelten Hochgeschwindigkeits-Induktionsmotor Lager mit einer Leistung von 200 W und einer Drehzahl von 300.000 U/min.
Inländische Forschung ist relativ rückständig, darunter die Shenyang University of Technology, Chongqing Dema Electric, Naval Engineering University, Zhejiang University und andere Forschungseinheiten viel Forschungsarbeit zu Hochgeschwindigkeits-Induktionsmotoren.
Chongqing Dema Motor hat einen Hochgeschwindigkeits-Induktionsmotor mit 100 kW und 25000 U/min entwickelt. Die Shenyang University of Technology hat Forschungen zu Hochgeschwindigkeits-Induktionsmotoren mit 280 kW Leistung, 12000 U/min Geschwindigkeit, 132 m/s linearer Geschwindigkeit und gemeinsamer laminierter Struktur durchgeführt. Die Naval Engineering University hat Forschungen zu Hochgeschwindigkeits-Induktionsmotoren mit 2,5 MW usw. durchgeführt.
2、Hochgeschwindigkeits-Permanentmagnetmotor
Permanentmagnetmotoren sind aufgrund ihres hohen Wirkungsgrads in Hochgeschwindigkeitsanwendungen beliebt, hoch Leistungsfaktor und großer Drehzahlbereich. Verglichen mit dem Außenrotor-Permanentmagnetmotor hat der Innenrotor-Permanentmagnetmotor die Vorteile eines kleinen Rotorradius und einer hohen Zuverlässigkeit und wird zur ersten Wahl für Hochgeschwindigkeitsmotoren.
Derzeit unter den Hochgeschwindigkeits-Permanentmagnetmotoren Im In- und Ausland wird in den USA der leistungsstärkste Hochgeschwindigkeits-Permanentmagnetmotor mit einer Leistung von 8 MW und einer Drehzahl von 15000 U / min erforscht. Es handelt sich um einen stirnseitig montierten Permanentmagnetrotor mit einer Kohlefaser-Schutzhülle und einem Kühlsystem, das eine Kombination aus luftgekühlten und wassergekühlten Hochgeschwindigkeitsmotoren verwendet, die mit Gasturbinen abgestimmt sind.
Die Schweizer ETH Zürich hat das entwickelt Höchstgeschwindigkeit Hochgeschwindigkeits-Permanentmagnetmotor. Die Parameter sind 500000 U/min, die Leistung 1 kW, die lineare Geschwindigkeit 261 m/s und es wird eine Schutzummantelung aus einer Legierung verwendet.
Inländische Forschung an Hochgeschwindigkeits-Permanentmagnetmotoren konzentriert sich hauptsächlich auf die 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.
Sie haben Forschungen zu den Konstruktionseigenschaften, Verlusteigenschaften, Rotorfestigkeits- und Steifigkeitsberechnungen sowie zur Kühlsystemkonstruktion und Erwärmungsberechnung von Hochgeschwindigkeitsmotoren durchgeführt und Hochgeschwindigkeitsprototypen mit verschiedenen Leistungsklassen und Geschwindigkeiten hergestellt.
3、Motor mit geschalteter Reluktanz
Motoren mit geschalteter Reluktanz erregen wegen ihrer einfachen Struktur, Robustheit, geringen Kosten und hohen Temperaturbeständigkeit Aufmerksamkeit und werden zunehmend in Hochgeschwindigkeitsanwendungen eingesetzt.
Die maximale Leistung von Hochgeschwindigkeit Der geschaltete Reluktanzmotor hat 250 kW und die Drehzahl 22000 U/min, die Höchstdrehzahl 200000 U/min und die Leistung 1 kW.
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Beijing Jiaotong University und Huazhong University of Science and Technology haben durchgeführt Forschungsarbeiten zu Hochgeschwindigkeitsmotoren mit geschalteter Reluktanz, darunter hat die Nanjing University of Aeronautics and Astronautics einen 1 kW, 130.000 U / min geschalteten
Die wichtigsten Forschungs- und Entwicklungsrichtungen von Hochgeschwindigkeitsmotoren sind.
Forschung auf Hauptprobleme des Hochleistungs-Hochgeschwindigkeitsmotors und des Ultrahochgeschwindigkeits-Hochgeschwindigkeitsmotors; gekoppeltes Design basierend auf multiphysikalischem Feld und Multidisziplin; theoretische Forschung und experimentelle Überprüfung von Stator-Rotor-Verlusten; Entwicklung und Anwendung neuer Materialien wie Permanentmagnetmaterialien mit hoher Festigkeit und hoher Temperaturbeständigkeit, Fasermaterialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit; Forschung zu hochfesten Rotorlaminatmaterialien und -strukturen; Anwendung von Hochgeschwindigkeitslagern bei unterschiedlichen Leistungs- und Geschwindigkeitsstufen; gute Wärmeableitung Design des Hochgeschwindigkeits-Motorsteuerungssystems; Entwicklung neuer Rotorbearbeitungs- und Montagetechnologien zur Erfüllung der Industrialisierungsanforderungen usw.
