I. Uvođenje motora velike brzine
Motor velike brzine obično se odnosi na motor čija brzina prelazi 10000 o/min. Motori velike brzine su male veličine, mogu se izravno spojiti na opterećenja velike brzine, eliminirajući potrebu za tradicionalnim mehaničkim uređajima za povećanje brzine, smanjujući buku sustava i poboljšavajući učinkovitost prijenosa sustava. Trenutačno su asinkroni motori, motori s trajnim magnetima i motori s uključenom reluktancijom glavni koji uspješno postižu velike brzine.
Glavne karakteristike brzohodnih motora su velika brzina rotora, velika struja namota statora i frekvencija toka u jezgri, velika gustoća snage i gustoća gubitaka. Ove karakteristike određuju da se motor velike brzine razlikuje od motora normalne brzine, jedinstvena ključna tehnologija i metode dizajna, poteškoće u dizajnu i proizvodnji često su eksponencijalno veće od motora normalne brzine.
Primjene motora velike brzine.
( 1) Motori velike brzine koriste se u raznim primjenama kao što su centrifugalni kompresori za klima-uređaje ili hladnjake.
(2) S razvojem hibridnih vozila u automobilskoj industriji dobit će se generatori velike brzine male veličine i male težine punu pozornost i imaju dobre izglede za primjenu u područjima hibridnih vozila, zrakoplovstva, brodova itd.
(3) Generatori velike brzine koje pokreću plinske turbine male su veličine i imaju visoku mobilnost te se mogu koristiti kao rezervni izvor energije za neke važne objekte, ili kao neovisni izvor energije ili mala elektrana kako bi se nadoknadio nedostatak centraliziranog napajanja, što ima važnu praktičnu vrijednost.
Drugo, status razvoja motora velike brzine u zemlji i inozemstvu
1、Indukcijski motor velike brzine
Struktura rotora asinkronog motora je jednostavna, niske rotacijske inercije i može raditi dugo vremena na visokoj temperaturi i velikoj brzini, tako da se indukcijski motor naširoko koristi u području velikih brzina .
Trenutačno, domaći i strani indukcijski motor velike brzine, snage najvećeg od 15MW, njegove brzine od 20000 o/min, razvijen za ABB 2002. godine, koristeći čvrstu strukturu rotora. Brzina indukcijskog motora velike brzine najveća je koju je razvio Westwind Air Bearings, brzina od 300 000 o/min, snaga mu je 200 W, koristi se za vreteno stroja za bušenje PCB-a. Slično, indukcijski motor velike brzine sa snagom od 10 kW i brzinom od 180 000 o/min realiziran je u inozemstvu za upotrebu kao testni motor.
Slika ispod prikazuje indukcijski motor velike brzine koji je razvio Westwind Air Ležajevi sa snagom od 200 W i brzinom od 300 000 o/min.
Domaća istraživanja su relativno zaostala, među kojima su Shenyang University of Technology, Chongqing Dema Electric, Naval Engineering University, Zhejiang University i druge istraživačke jedinice provele puno istraživačkog rada na indukcijskim motorima velike brzine.
Chongqing Dema Motor je razvio 100kW, 25000r/min indukcijski motor velike brzine. Tehnološko sveučilište u Shenyangu provelo je istraživanje o asinkronim motorima velike brzine sa snagom od 280 kW, brzinom od 12000 o/min, linearnom brzinom od 132 m/s i uobičajenom lameliranom strukturom. Sveučilište za pomorsko inženjerstvo provelo je istraživanje o asinkronim motorima velike brzine od 2,5 MW itd.
2、Motor s permanentnim magnetom velike brzine
Motori s permanentnim magnetom popularni su u primjenama s velikim brzinama zbog svoje visoke učinkovitosti, visoke faktor snage i veliki raspon brzine. U usporedbi s motorom s trajnim magnetom vanjskog rotora, motor s trajnim magnetom s unutarnjim rotorom ima prednosti malog polumjera rotora i visoke pouzdanosti, te postaje prvi izbor za motore velike brzine.
Trenutno, među motorima s trajnim magnetom velike brzine u zemlji i inozemstvu, najjači motor s trajnim magnetom velike brzine istražuje se u Sjedinjenim Državama, snage 8MW i brzine 15000r/min. To je rotor s trajnim magnetom postavljen na prednjoj strani sa zaštitnim omotačem od ugljičnih vlakana i sustavom hlađenja koji koristi kombinaciju zračnog i vodenog hlađenja za motore velike brzine koji odgovaraju plinskim turbinama.
Švicarski ETH Zurich dizajnirao je motor s permanentnim magnetom najveće brzine velike brzine. Parametri su 500000 o/min, snaga je 1 kW, linearna brzina je 261 m/s, a koristi se zaštitni omotač od legure.
Domaća istraživanja o motoru s permanentnim magnetom velike brzine uglavnom su koncentrirana na Sveučilištu Zhejiang, Sveučilištu tehnologije Shenyang, Harbin Institute of Technology, Harbin Institute of Technology, Xi'an Jiaotong University, Nanjing Aerospace Motor, Southeast University, Beijing University of Aeronautics and Astronautics, Beijing University of Aeronautics and Astronautics, Jiangsu University, Beijing Jiaotong University, Guangdong University of Technology, CSR Zhuzhou Motor Co.
Proveli su istraživanja o konstrukcijskim karakteristikama, karakteristikama gubitaka, proračunu čvrstoće i krutosti rotora, kao i dizajnu sustava hlađenja i proračunu porasta temperature motora velikih brzina, te su proizveli prototipove velikih brzina različitih klasa snage i brzina.
3、Preklopni reluktantni motor
Preklopni reluktantni motori privlače pozornost zbog svoje jednostavne strukture, robusnosti, niske cijene i otpornosti na visoke temperature te se sve više koriste u primjenama velikih brzina.
Maksimalna snaga velikih brzina sklopljeni reluktantni motor je 250kW i brzina je 22000r/min, a najveća brzina je 200000r/min i snaga je 1kW.
Nanjing Sveučilište za aeronautiku i astronautiku, Beijing Jiaotong Sveučilište i Huazhong Sveučilište za znanost i tehnologiju proveli su istraživački rad na reluktantnim motorima velike brzine, među kojima je Sveučilište za aeronautiku i astronautiku u Nanjingu razvilo motor snage 1 kW, 130 000 o/min
Glavni pravci istraživanja i razvoja brzohodnih motora su.
Istraživanje na ključna pitanja brzog motora velike snage i brzog motora ultra velike brzine; povezani dizajn temeljen na multifizičkom polju i multidisciplini; teorijska istraživanja i eksperimentalna provjera gubitaka stator-rotor; razvoj i primjena novih materijala kao što su materijali s trajnim magnetima visoke čvrstoće i otpornosti na visoke temperature, vlaknasti materijali visoke toplinske vodljivosti; istraživanje laminiranih materijala i strukture visoke čvrstoće rotora; primjena brzohodnih ležajeva pod različitim razinama snage i brzine; dobra disipacija topline Dizajn sustava upravljanja motorom velike brzine; Razvoj nove tehnologije obrade i sastavljanja rotora za ispunjavanje zahtjeva industrijalizacije, itd.
