I. הקדמה של מנוע מהיר
מנוע מהיר מתייחס בדרך כלל למנוע שמהירותו עולה על 10000 r/min. מנועים מהירים הם קטנים בגודלם, ניתנים לחיבור ישיר לעומסים במהירות גבוהה, תוך ביטול הצורך בהתקני הגדלת מהירות מכניים מסורתיים, הפחתת רעשי המערכת ושיפור יעילות ההולכה של המערכת. נכון לעכשיו, מנועי אינדוקציה, מנועי מגנט קבוע ומנועי סריגה ממוגנים הם העיקריים שהשיגו בהצלחה מהירות גבוהה.
המאפיינים העיקריים של מנועים מהירים הם מהירות רוטור גבוהה, זרם פיתול סטאטור גבוה ותדר שטף בליבה, צפיפות הספק גבוהה וצפיפות אובדן. מאפיינים אלה קובעים שלמנוע המהיר יש טכנולוגיית מפתח ייחודית ושיטות עיצוב שונות מהמנוע המהיר. 1) מנועים מהירים משמשים ביישומים שונים כגון מדחסים צנטריפוגליים למזגנים או מקררים.
(2) עם התפתחותם של כלי רכב היברידיים בתעשיית הרכב, יינתנו גנרטורים מהירים בגודל קטן וקל משקל. תשומת לב מלאה ובעלי סיכויי יישום טובים בתחומי כלי רכב היברידיים, תעופה, ספינות וכו'.
(3) גנרטורים מהירים המונעים על ידי טורבינות גז הם קטנים בגודלם ובעלי ניידות גבוהה, ויכולים לשמש כגיבוי מקור כוח עבור כמה מתקנים חשובים, או כמקור כוח עצמאי או תחנת כוח קטנה כדי לפצות על היעדר אספקת חשמל מרכזית, שיש לו ערך מעשי חשוב. __@1、מנוע אינדוקציה במהירות גבוהה
מבנה הרוטור של מנוע אינדוקציה הוא פשוט, אינרציה סיבובית נמוכה, ויכול לפעול לאורך זמן בטמפרטורה גבוהה ובמהירות גבוהה, כך שמנוע האינדוקציה נמצא בשימוש נרחב בתחום המהיר .
כיום, מנוע אינדוקציה מהיר מקומי וזר, הספק של 15MW הגדול ביותר, מהירותו של 20000 r/min, פותח עבור ABB בשנת 2002, תוך שימוש במבנה רוטור מוצק. מהירות מנוע אינדוקציה במהירות גבוהה היא הגדולה ביותר שפותחה על ידי Westwind Air Bearings, מהירות של 300000 r/min, ההספק שלו הוא 200 W, משמש לציר מכונת קידוח PCB. באופן דומה, מנוע אינדוקציה מהיר עם הספק של 10 קילוואט ומהירות של 180,000 סל"ד מומש בחו"ל לשימוש כמנוע בדיקה.
התמונה למטה מציגה מנוע אינדוקציה מהיר שפותח על ידי Westwind Air מיסבים בהספק של 200 W ומהירות של 300,000 r/min.
המחקר המקומי הוא אחורי יחסית, ביניהם אוניברסיטת שניאנג לטכנולוגיה, Chongqing Dema Electric, האוניברסיטה להנדסה ימית, אוניברסיטת ג'ה-ג'יאנג ויחידות מחקר אחרות ביצעו הרבה עבודת מחקר על מנועי אינדוקציה במהירות גבוהה.
Chongqing Dema Motor פיתחה מנוע אינדוקציה מהיר של 100kW, 25000r/min. אוניברסיטת שניאנג לטכנולוגיה ערכה מחקר על מנועי אינדוקציה מהירים עם הספק של 280kW, מהירות של 12000 r/min, מהירות ליניארית של 132m/s ומבנה למינציה נפוץ. האוניברסיטה להנדסה ימית ערכה מחקר על מנועי אינדוקציה מהירים של 2.5 MW וכו'. גורם כוח וטווח מהירויות גדול. בהשוואה למנוע המגנט הקבוע של הרוטור החיצוני, למנוע המגנט הקבוע של הרוטור הפנימי יש את היתרונות של רדיוס רוטור קטן ואמינות גבוהה, והופך לבחירה הראשונה למנועים מהירים.
כיום, בין מנועי המגנט הקבוע המהיר במהירות בארץ ובחו"ל נחקר מנוע המגנט הקבוע המהיר ביותר בארצות הברית, עם הספק של 8MW ומהירות של 15000r/min. זהו רוטור מגנט קבוע צמוד פנים עם שרוול מגן מסיבי פחמן ומערכת קירור המשתמשת בשילוב של מקורר אוויר ומקורר מים עבור מנועים מהירים המותאמים לטורבינות גז.
ה-ETH השוויצרי ציריך עיצב את מנוע מגנט קבוע במהירות הגבוהה ביותר. הפרמטרים הם 500000 r/min, הספק הוא 1kW, מהירות לינארית היא 261m/s, ומשתמשים במעיל מגן מסגסוגת. המכון הטכנולוגי של חרבין, המכון הטכנולוגי של חרבין, אוניברסיטת שיאן ג'יאוטונג, נאנג'ינג תעופה וחלל, אוניברסיטת דרום-מזרח, אוניברסיטת בייג'ינג לאווירונאוטיקה ואסטרונאוטיקה, אוניברסיטת ג'יאנגסו, אוניברסיטת בייג'ינג ג'יאוטונג, אוניברסיטת גואנגדונג לטכנולוגיה, CSR Zhuzhou Motor Co.
הם ביצעו מחקר על מאפייני התכנון, מאפייני האובדן, חישוב חוזק הרוטור וקשיחות, כמו גם תכנון מערכת קירור וחישוב עליית טמפרטורה של מנועים מהירים, וייצרו אבות טיפוס במהירות גבוהה של דרגות הספק ומהירויות שונות.
3、מנוע סרבנות מתג
מנועי אי-רצון ממיתוג מושכים תשומת לב בשל המבנה הפשוט, החוסן, העלות הנמוכה וההתנגדות לטמפרטורה גבוהה, ונמצאים יותר ויותר בשימוש ביישומים במהירות גבוהה.
ההספק המרבי של מהירות גבוהה מנוע חוסר רצון מיתוג הוא 250kW והמהירות היא 22000r/min, והמהירות המרבית היא 200000r/min וההספק הוא 1kW.
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Beijing Jiaotong University and Huazhong University of Science and Technology. עבודת מחקר על מנועי סרבנות מהירים, ביניהם אוניברסיטת נאנג'ינג לאווירונאוטיקה ואסטרונאוטיקה פיתחה מתג 1 קילוואט, 130,000 r/min
כיווני המחקר והפיתוח העיקריים של מנועים מהירים הם.
Research on נושאים מרכזיים של מנוע מהיר במהירות גבוהה ומנוע מהיר במיוחד; עיצוב משולב המבוסס על שדה רב-פיזי ורב-דיסציפלינה; מחקר תיאורטי ואימות ניסיוני של אובדן סטאטור-רוטור; פיתוח ויישום חומרים חדשים כגון חומרי מגנט קבוע בעלי חוזק גבוה ועמידות בטמפרטורה גבוהה, חומרי סיבים בעלי מוליכות תרמית גבוהה; מחקר על חומרים ומבנה למינציה רוטור בעל חוזק גבוה; יישום של מיסבים במהירות גבוהה תחת רמות כוח ומהירות שונות; פיזור חום טוב עיצוב של מערכת בקרת מנוע במהירות גבוהה; פיתוח טכנולוגיית עיבוד והרכבה רוטור חדשה כדי לעמוד בדרישות התיעוש וכו'.
They have carried out research on the design characteristics, loss characteristics, rotor strength and stiffness calculation, as well as cooling system design and temperature rise calculation of high-speed motors, and have produced high-speed prototypes of different power classes and speeds.
3、Switching reluctance motor
Switched reluctance motors are attracting attention for their simple structure, robustness, low cost and high temperature resistance, and are increasingly used in high-speed applications.
The maximum power of high-speed switched reluctance motor is 250kW and the speed is 22000r/min, and the maximum speed is 200000r/min and the power is 1kW.
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.
