I. Εισαγωγή κινητήρα υψηλής ταχύτητας
Μοτέρ υψηλής ταχύτητας αναφέρεται συνήθως στον κινητήρα του οποίου η ταχύτητα υπερβαίνει τα 10000 r / min. Οι κινητήρες υψηλής ταχύτητας είναι μικροί σε μέγεθος, μπορούν να συνδεθούν απευθείας με φορτία υψηλής ταχύτητας, εξαλείφοντας την ανάγκη για παραδοσιακές μηχανικές συσκευές αύξησης ταχύτητας, μειώνοντας το θόρυβο του συστήματος και βελτιώνοντας την απόδοση μετάδοσης του συστήματος. Επί του παρόντος, οι κινητήρες επαγωγής, οι κινητήρες μόνιμου μαγνήτη και οι κινητήρες μεταγωγής απροθυμίας είναι οι κύριοι που έχουν επιτύχει με επιτυχία υψηλή ταχύτητα. υψηλή πυκνότητα ισχύος και πυκνότητα απώλειας. Αυτά τα χαρακτηριστικά καθορίζουν ότι ο κινητήρας υψηλής ταχύτητας έχει διαφορετικό από τον κινητήρα κανονικής ταχύτητας μοναδική βασική τεχνολογία και μέθοδοι σχεδιασμού, οι δυσκολίες σχεδιασμού και κατασκευής είναι συχνά εκθετικά μεγαλύτερες από τον κινητήρα κανονικής ταχύτητας.
Εφαρμογές κινητήρων υψηλής ταχύτητας.
( 1) Οι κινητήρες υψηλής ταχύτητας χρησιμοποιούνται σε διάφορες εφαρμογές όπως φυγόκεντροι συμπιεστές για κλιματιστικά ή ψυγεία.
(2) Με την ανάπτυξη υβριδικών οχημάτων στην αυτοκινητοβιομηχανία, θα δοθούν γεννήτριες υψηλής ταχύτητας μικρού μεγέθους και μικρού βάρους πλήρη προσοχή και έχουν καλές προοπτικές εφαρμογής στους τομείς των υβριδικών οχημάτων, της αεροπορίας, των πλοίων κ.λπ.
(3) Οι γεννήτριες υψηλής ταχύτητας που κινούνται από αεριοστρόβιλους είναι μικρού μεγέθους και υψηλής κινητικότητας και μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως εφεδρικές πηγή ρεύματος για ορισμένες σημαντικές εγκαταστάσεις ή ως ανεξάρτητη πηγή ενέργειας ή μικρός σταθμός παραγωγής ενέργειας για να αντισταθμίσει την έλλειψη κεντρικής παροχής ρεύματος, η οποία έχει σημαντική πρακτική αξία.
Δεύτερη, κατάσταση ανάπτυξης κινητήρα υψηλής ταχύτητας στο εσωτερικό και στο εξωτερικό
1、Επαγωγικός κινητήρας υψηλής ταχύτητας
Η δομή του ρότορα του επαγωγικού κινητήρα είναι απλή, χαμηλής περιστροφικής αδράνειας και μπορεί να λειτουργήσει για μεγάλο χρονικό διάστημα σε υψηλή θερμοκρασία και υψηλή ταχύτητα, επομένως ο επαγωγικός κινητήρας χρησιμοποιείται ευρέως στο πεδίο υψηλής ταχύτητας .
Προς το παρόν, εγχώριος και ξένος επαγωγικός κινητήρας υψηλής ταχύτητας, η ισχύς του μεγαλύτερου 15 MW, η ταχύτητά του 20000 r / min, αναπτύχθηκε για την ABB το 2002, χρησιμοποιώντας μια συμπαγή δομή ρότορα. Η ταχύτητα του κινητήρα επαγωγής υψηλής ταχύτητας είναι η μεγαλύτερη που αναπτύχθηκε από την Westwind Air Bearings, ταχύτητα 300000 r/min, η ισχύς της είναι 200 W, που χρησιμοποιείται για τον άξονα της μηχανής διάτρησης PCB. Ομοίως, ένας επαγωγικός κινητήρας υψηλής ταχύτητας με ισχύ 10 kW και ταχύτητα 180.000 r/min έχει κατασκευαστεί στο εξωτερικό για χρήση ως δοκιμαστικός κινητήρας.
Η παρακάτω εικόνα δείχνει έναν επαγωγικό κινητήρα υψηλής ταχύτητας που αναπτύχθηκε από τη Westwind Air Ρουλεμάν με ισχύ 200 W και ταχύτητα 300.000 r/min.
Η εγχώρια έρευνα είναι σχετικά καθυστερημένη, μεταξύ των οποίων το Shenyang University of Technology, η Chongqing Dema Electric, το Naval Engineering University, το Zhejiang University και άλλες ερευνητικές μονάδες έχουν πραγματοποιήσει πολλή ερευνητική εργασία σε επαγωγικούς κινητήρες υψηλής ταχύτητας.
Chongqing Dema Motor έχει αναπτύξει επαγωγικό κινητήρα υψηλής ταχύτητας 100kW, 25000r/min. Το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Shenyang διεξήγαγε έρευνα σε κινητήρες επαγωγής υψηλής ταχύτητας με ισχύ 280 kW, ταχύτητα 12000 r/min, γραμμική ταχύτητα 132 m/s και κοινή δομή με πλαστικοποίηση. Το Naval Engineering University έχει διεξαγάγει έρευνα σε επαγωγικούς κινητήρες υψηλής ταχύτητας 2,5 MW, κ.λπ.
2、Μοτέρ μόνιμου μαγνήτη υψηλής ταχύτητας
Οι κινητήρες μόνιμου μαγνήτη είναι δημοφιλείς σε εφαρμογές υψηλής ταχύτητας λόγω της υψηλής απόδοσης τους συντελεστής ισχύος και μεγάλο εύρος στροφών. Σε σύγκριση με τον κινητήρα μόνιμου μαγνήτη εξωτερικού ρότορα, ο κινητήρας μόνιμου μαγνήτη εσωτερικού ρότορα έχει τα πλεονεκτήματα της μικρής ακτίνας ρότορα και της υψηλής αξιοπιστίας, καθιστώντας την πρώτη επιλογή για κινητήρες υψηλής ταχύτητας.
Προς το παρόν, μεταξύ των κινητήρων μόνιμου μαγνήτη υψηλής ταχύτητας στο εσωτερικό και στο εξωτερικό, ο ισχυρότερος κινητήρας μόνιμου μαγνήτη υψηλής ταχύτητας ερευνάται στις Ηνωμένες Πολιτείες, με ισχύ 8MW και ταχύτητα 15000r/min. Είναι ένας ρότορας μόνιμου μαγνήτη τοποθετημένο στο πρόσωπο με προστατευτικό χιτώνιο από ανθρακονήματα και σύστημα ψύξης που χρησιμοποιεί έναν συνδυασμό αερόψυκτου και υδρόψυκτου για κινητήρες υψηλής ταχύτητας που ταιριάζουν με αεριοστρόβιλους.
Η ελβετική ETH Zurich σχεδίασε το κινητήρας μόνιμου μαγνήτη υψηλότερης ταχύτητας υψηλής ταχύτητας. Οι παράμετροι είναι 500000 r/min, η ισχύς είναι 1kW, η γραμμική ταχύτητα είναι 261 m/s και χρησιμοποιείται προστατευτικό χιτώνιο. 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.
Διεξήγαγαν έρευνα σχετικά με τα χαρακτηριστικά σχεδιασμού, τα χαρακτηριστικά απώλειας, τον υπολογισμό της αντοχής και ακαμψίας του ρότορα, καθώς και τον σχεδιασμό του συστήματος ψύξης και τον υπολογισμό της αύξησης της θερμοκρασίας των κινητήρων υψηλής ταχύτητας, και έχουν δημιουργήσει πρωτότυπα υψηλής ταχύτητας διαφορετικών κατηγοριών ισχύος και ταχυτήτων.
3、Μοτέρ με απροθυμία μεταγωγής
Οι κινητήρες με απροθυμία μεταγωγής προσελκύουν την προσοχή για την απλή δομή, τη στιβαρότητα, το χαμηλό κόστος και την αντοχή τους σε υψηλές θερμοκρασίες και χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο σε εφαρμογές υψηλής ταχύτητας.
Η μέγιστη ισχύς της υψηλής ταχύτητας Ο κινητήρας μεταγωγής απροθυμίας είναι 250kW και η ταχύτητα είναι 22000r/min και η μέγιστη ταχύτητα είναι 200000r/min και η ισχύς είναι 1kW.
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Beijing Jiaotong University και Huazhong University of Science and Technology ερευνητικές εργασίες σε κινητήρες με μεταγωγή υψηλής ταχύτητας, μεταξύ των οποίων το Πανεπιστήμιο Αεροναυπηγικής και Αστροναυτικής του Nanjing έχει αναπτύξει έναν διακόπτη 1 kW, 130.000 r/min
Οι κύριες κατευθύνσεις έρευνας και ανάπτυξης των κινητήρων υψηλής ταχύτητας είναι.
Έρευνα σε βασικά ζητήματα του κινητήρα υψηλής ταχύτητας υψηλής ισχύος και του κινητήρα υψηλής ταχύτητας εξαιρετικά υψηλής ταχύτητας. συνδυασμένος σχεδιασμός βασισμένος σε πολυφυσικό πεδίο και πολυεπιστημονικότητα. θεωρητική έρευνα και πειραματική επαλήθευση απώλειας στάτορα-ρότορα. ανάπτυξη και εφαρμογή νέων υλικών όπως υλικά μόνιμου μαγνήτη με υψηλή αντοχή και αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία, υλικά ινών με υψηλή θερμική αγωγιμότητα. Έρευνα σε υλικά και δομή με ελασματοποιημένα υλικά με ρότορα υψηλής αντοχής. εφαρμογή ρουλεμάν υψηλής ταχύτητας σε διαφορετικά επίπεδα ισχύος και ταχύτητας. καλή απαγωγή θερμότητας Σχεδιασμός συστήματος ελέγχου κινητήρα υψηλής ταχύτητας. Ανάπτυξη νέας τεχνολογίας επεξεργασίας και συναρμολόγησης ρότορα για την κάλυψη των απαιτήσεων εκβιομηχάνισης κ.λπ.
The main research and development directions of high-speed motors are.
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.
