وضعیت موتورهای پرسرعت در داخل و خارج از کشور

I. معرفی موتور پرسرعت

موتورهای پرسرعت معمولاً به موتورهایی اطلاق می شود که سرعت آنها از 10000 r/min بیشتر باشد. موتورهای پرسرعت از نظر اندازه کوچک هستند، می‌توانند مستقیماً به بارهای با سرعت بالا متصل شوند، نیاز به دستگاه‌های سنتی افزایش سرعت مکانیکی را از بین می‌برند، نویز سیستم را کاهش می‌دهند و راندمان انتقال سیستم را بهبود می‌بخشند. در حال حاضر موتورهای القایی، موتورهای آهنربای دائم و موتورهای رلوکتانس سوئیچ، اصلی‌ترین موتورهایی هستند که با موفقیت به سرعت بالا دست یافته‌اند. چگالی توان بالا و چگالی تلفات. این ویژگی‌ها تعیین می‌کنند که موتور پرسرعت متفاوت از موتور با سرعت معمولی است که فن‌آوری و روش‌های طراحی منحصربه‌فرد کلیدی دارد، مشکلات طراحی و ساخت اغلب به‌طور تصاعدی بیشتر از موتورهای سرعت معمولی است.

کاربردهای موتورهای پرسرعت.

( 1) موتورهای پرسرعت در کاربردهای مختلفی مانند کمپرسورهای گریز از مرکز برای کولر گازی یا یخچال استفاده می شوند.

(2) با توسعه خودروهای هیبریدی در صنعت خودروسازی، ژنراتورهای پرسرعت سایز کوچک و وزن سبک ارائه خواهد شد. توجه کامل و چشم‌اندازهای کاربردی خوبی در زمینه‌های خودروهای هیبریدی، هوانوردی، کشتی‌ها و غیره دارند.

(3) ژنراتورهای پرسرعتی که توسط توربین‌های گازی هدایت می‌شوند اندازه کوچک و تحرک بالایی دارند و می‌توان از آنها به عنوان پشتیبان استفاده کرد. منبع تغذیه برای برخی از امکانات مهم، یا به عنوان یک منبع برق مستقل یا نیروگاه کوچک برای جبران کمبود منبع تغذیه متمرکز، که ارزش عملی مهمی دارد.

دوم، وضعیت توسعه موتور با سرعت بالا در داخل و خارج از کشور

1、موتور القایی با سرعت بالا

ساختار روتور موتور القایی ساده و با اینرسی چرخشی کم است و می تواند برای مدت طولانی در دمای بالا و سرعت بالا کار کند، بنابراین موتور القایی به طور گسترده در زمینه سرعت بالا استفاده می شود. .

در حال حاضر موتورهای القایی پرسرعت داخلی و خارجی، قدرت بزرگترین 15 مگاوات، سرعت آن 20000 r/min است که برای ABB در سال 2002 با استفاده از ساختار روتور جامد توسعه یافته است. سرعت موتور القایی با سرعت بالا بزرگترین است که توسط Westwind Air Bearings توسعه یافته است، سرعت 300000 دور در دقیقه، قدرت آن 200 وات است که برای دوک ماشین حفاری PCB استفاده می شود. به طور مشابه، یک موتور القایی پرسرعت با قدرت 10 کیلو وات و سرعت 180000 دور در دقیقه برای استفاده به عنوان موتور آزمایشی در خارج از کشور ساخته شده است.

تصویر زیر یک موتور القایی با سرعت بالا را نشان می دهد که توسط Westwind Air ساخته شده است. بلبرینگ هایی با توان 200 وات و سرعت 300000 r/min.

تحقیقات داخلی نسبتاً عقب مانده است، در این میان دانشگاه فناوری شن یانگ، چونگ کینگ دما الکتریک، دانشگاه مهندسی دریایی، دانشگاه ژجیانگ و سایر واحدهای تحقیقاتی انجام داده اند. کارهای تحقیقاتی زیادی روی موتورهای القایی با سرعت بالا انجام شده است.

Chongqing Dema Motor موتور القایی با سرعت 100 کیلووات و سرعت 25000r/min را توسعه داده است. دانشگاه صنعتی شن یانگ تحقیقاتی را بر روی موتورهای القایی پرسرعت با توان 280 کیلووات، سرعت 12000 دور در دقیقه، سرعت خطی 132 متر بر ثانیه و ساختار معمولی چند لایه انجام داده است. دانشگاه مهندسی نیروی دریایی تحقیقاتی را روی موتورهای القایی پرسرعت 2.5 مگاوات و غیره انجام داده است.

2、موتورهای آهنربای دائمی پرسرعت

موتورهای آهنربای دائم به دلیل راندمان بالا و بالا در کاربردهای پرسرعت محبوب هستند. ضریب توان و محدوده سرعت زیاد در مقایسه با موتور آهنربای دائم روتور بیرونی، موتور آهنربای دائم روتور داخلی از مزایای شعاع روتور کوچک و قابلیت اطمینان بالا برخوردار است و به اولین انتخاب برای موتورهای پرسرعت تبدیل می شود.

در حال حاضر، در میان موتورهای آهنربای دائمی پرسرعت در داخل و خارج از کشور، قوی ترین موتور آهنربای دائمی پرسرعت در ایالات متحده با قدرت 8 مگاوات و سرعت 15000r/min مورد بررسی قرار گرفته است. این یک روتور آهنربای دائمی است که روی صورت نصب شده است با یک غلاف محافظ فیبر کربن و یک سیستم خنک کننده که از ترکیبی از هوا خنک و آب خنک برای موتورهای پرسرعت که با توربین های گاز همسان هستند استفاده می کند.

سوئیس ETH Zurich موتور آهنربای دائمی با سرعت بالا پارامترها 500000 دور در دقیقه، قدرت 1 کیلو وات، سرعت خطی 261 متر بر ثانیه است و از ژاکت محافظ آلیاژی استفاده شده است. موسسه فناوری هاربین، موسسه فناوری هاربین، دانشگاه شیان جیائوتنگ، موتور هوافضای نانجینگ، دانشگاه جنوب شرقی، دانشگاه هوانوردی و فضانوردی پکن، دانشگاه جیانگ سو، دانشگاه جیائوتنگ پکن، دانشگاه صنعتی گوانگدونگ، شرکت CSR Zhuzhou Motor.

آنها تحقیقاتی را در مورد ویژگی های طراحی، ویژگی های تلفات، محاسبه استحکام و سختی روتور و همچنین طراحی سیستم خنک کننده و محاسبه افزایش دما موتورهای پرسرعت انجام داده اند و نمونه های اولیه با سرعت بالا از کلاس های قدرت و سرعت های مختلف تولید کرده اند.

3、موتور رلوکتانس سوئیچینگ

موتورهای رلوکتانس سوئیچینگ به دلیل ساختار ساده، استحکام، هزینه کم و مقاومت در برابر دمای بالا توجهات را به خود جلب می‌کنند و به طور فزاینده‌ای در کاربردهای پرسرعت استفاده می‌شوند.

حداکثر قدرت سرعت بالا موتور سوئیچ رلوکتانس 250 کیلووات و سرعت 22000r/min و حداکثر سرعت 200000r/min و قدرت 1 کیلووات است. کار تحقیقاتی روی موتورهای رلوکتانس سوئیچ با سرعت بالا، که در میان آنها دانشگاه هوانوردی و فضانوردی نانجینگ یک سوئیچ 1 کیلووات، 130000 دور در دقیقه توسعه داده است

جهت تحقیق و توسعه اصلی موتورهای پرسرعت عبارتند از.

تحقیق در مسائل کلیدی موتور پرسرعت با قدرت بالا و موتور با سرعت بالا با سرعت فوق العاده بالا؛ طراحی تلفیقی بر اساس چند رشته فیزیکی و چند رشته. تحقیقات نظری و تأیید تجربی تلفات استاتور-روتور؛ توسعه و استفاده از مواد جدید مانند مواد مغناطیس دائمی با استحکام بالا و مقاومت در برابر دمای بالا، مواد الیافی با هدایت حرارتی بالا. تحقیق در مورد مواد و ساختار روتور روتور با مقاومت بالا؛ استفاده از یاتاقان های با سرعت بالا در سطوح مختلف قدرت و سرعت؛ اتلاف گرما خوب طراحی سیستم کنترل موتور با سرعت بالا. توسعه فن آوری جدید پردازش و مونتاژ روتور برای برآورده کردن الزامات صنعتی سازی و غیره.

Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Beijing Jiaotong University and Huazhong University of Science and Technology have carried out research work on high-speed switched reluctance motors, among which Nanjing University of Aeronautics and Astronautics has developed a 1 kW, 130,000 r / min switched 

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.