I. A nagy fordulatszámú motor bemutatása
A nagy sebességű motor általában azt a motort jelenti, amelynek fordulatszáma meghaladja az 10000 fordulat/perc értéket. A nagy sebességű motorok kis méretűek, közvetlenül csatlakoztathatók nagy sebességű terhelésekhez, így nincs szükség hagyományos mechanikus fordulatszám-növelő eszközökre, csökkentve a rendszerzajt és javítva a rendszer átviteli hatékonyságát. Jelenleg az indukciós motorok, az állandó mágneses motorok és a kapcsolt reluktancia motorok a főbbek, amelyek sikeresen értek el nagy fordulatszámot.
A nagy sebességű motorok fő jellemzői a nagy forgórész fordulatszám, a nagy állórész tekercselési áram és a fluxusfrekvencia a magban, nagy teljesítménysűrűség és veszteségsűrűség. Ezek a jellemzők határozzák meg, hogy a nagy sebességű motor eltér a normál fordulatszámú motortól, egyedi kulcsfontosságú technológiával és tervezési módszerekkel, a tervezési és gyártási nehézségek gyakran exponenciálisan nagyobbak, mint a normál fordulatszámú motoroké.
Nagy sebességű motorok alkalmazásai.
( 1) A nagy sebességű motorokat különféle alkalmazásokban használják, például centrifugális kompresszorokban légkondicionálókhoz vagy hűtőszekrényekhez.
(2) Az autóiparban a hibrid járművek fejlesztésével kis méretű és könnyű tömegű, nagy sebességű generátorokat kapnak teljes figyelmet és jó alkalmazási kilátásokkal rendelkezzenek a hibrid járművek, légi közlekedés, hajók stb. területén.
(3) A gázturbinákkal hajtott nagy sebességű generátorok kis méretűek és nagy mobilitásúak, és tartalékként is használhatók áramforrás néhány fontos létesítmény számára, vagy önálló áramforrásként vagy kis erőműként a központi áramellátás hiányának pótlására, aminek fontos gyakorlati értéke van.
Második, nagysebességű motorfejlesztési státusz itthon és külföldön
1、Nagy sebességű indukciós motor
Az indukciós motor forgórészének szerkezete egyszerű, alacsony forgási tehetetlenséggel rendelkezik, és hosszú ideig működhet magas hőmérsékleten és nagy sebességen, ezért az indukciós motort széles körben használják a nagy sebességű mezőben .
Jelenleg az ABB számára 2002-ben kifejlesztett hazai és külföldi nagysebességű indukciós motor, a legnagyobb 15MW teljesítményű, 20000 rp/perc fordulatszámmal, masszív rotorszerkezettel. A nagy sebességű indukciós motor fordulatszáma a Westwind Air Bearings által kifejlesztett legnagyobb, 300 000 fordulat/perc, teljesítménye 200 W, PCB fúrógép orsójához használják. Hasonlóan egy 10 kW teljesítményű, 180 000 fordulat/perc fordulatszámú, nagy sebességű indukciós motort valósítottak meg külföldön tesztmotorként való használatra.
Az alábbi képen a Westwind Air által kifejlesztett nagy sebességű indukciós motor látható. 200 W teljesítményű és 300 000 fordulat/perc fordulatszámú csapágyak.
A hazai kutatások viszonylag elmaradottak, köztük a Shenyang University of Technology, a Chongqing Dema Electric, a Naval Engineering University, a Zhejiang University és más kutatóegységek sok kutatómunka nagy sebességű indukciós motorokkal kapcsolatban.
A Chongqing Dema Motor 100 kW teljesítményű, 25000 fordulat/perc nagy sebességű indukciós motort fejlesztett ki. A Shenyang University of Technology kutatásokat végzett 280 kW teljesítményű, 12 000 fordulat/perc sebességű, 132 m/s lineáris sebességű és közös laminált szerkezetű nagy sebességű indukciós motorokon. A Naval Engineering University kutatásokat végzett nagy sebességű, 2,5 MW-os indukciós motorokon stb.
2、Nagy sebességű állandó mágneses motor
Az állandó mágneses motorok nagy hatékonyságuk, nagy teljesítményük miatt népszerűek a nagy sebességű alkalmazásokban teljesítménytényező és nagy sebességtartomány. A külső rotoros állandó mágneses motorhoz képest a belső rotoros állandó mágneses motor előnye a kis forgórész sugara és a nagy megbízhatóság, így a nagy sebességű motorok első számú választása.
Jelenleg a nagy sebességű állandó mágneses motorok közül itthon és külföldön a legerősebb, nagy sebességű állandó mágneses motort kutatják az Egyesült Államokban, 8MW teljesítménnyel és 15000r/perc fordulatszámmal. Ez egy homlokra szerelt állandó mágneses forgórész szénszálas védőhüvellyel és hűtőrendszerrel, amely levegő- és vízhűtéses kombinációt alkalmaz a gázturbinákkal kombinált nagy sebességű motorokhoz.
A svájci ETH Zurich tervezte a legnagyobb sebességű, nagy sebességű állandó mágneses motor. A paraméterek 500 000 fordulat/perc, teljesítmény 1 kW, lineáris sebesség 261 m/s, és ötvözetből készült védőköpenyt használnak.
A nagy sebességű állandó mágneses motorral kapcsolatos hazai kutatások főként a Zhejiang Egyetemen, a Shenyangi Műszaki Egyetemen összpontosulnak, Harbin Institute of Technology, Harbin Institute of Technology, Xi'an Jiaotong Egyetem, Nanjing Aerospace Motor, Southeast University, Peking University of Aeronautics and Astronautics, Jiangsu University, Peking Jiaotong University, Guangdong University of Technology, CSR Zhuzhou Motor Co.
Kutatásokat végeztek a nagysebességű motorok tervezési jellemzőivel, veszteségjellemzőivel, forgórész-szilárdság- és merevségszámításával, valamint hűtőrendszer-tervezésével és hőmérséklet-emelkedési számításaival kapcsolatban, valamint különböző teljesítményosztályú és fordulatszámú nagysebességű prototípusokat készítettek.
3、Kapcsolási reluktancia motor
A kapcsolt reluktancia motorok egyszerű felépítésükkel, robusztusságukkal, alacsony költségükkel és magas hőmérsékleti ellenállásukkal hívják fel a figyelmet, és egyre gyakrabban használják nagy sebességű alkalmazásokban.
A nagy sebességű motorok maximális teljesítménye A kapcsolt reluktancia motor 250 kW, a fordulatszám 22 000 r/perc, a maximális sebesség pedig 200 000 r/perc, a teljesítmény pedig 1 kW.
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Peking Jiaotong University és Huazhong University of Science and Technology végeztek nagysebességű kapcsolt reluktancia motorokkal kapcsolatos kutatási munkák, amelyek között a Nanjingi Repülésügyi és Űrhajózási Egyetem 1 kW-os, 130 000 fordulat/perc fordulatszámú kapcsolt motort fejlesztett ki
A nagy sebességű motorok fő kutatási és fejlesztési irányai:
Kutatás a nagy teljesítményű, nagy sebességű motorok és az ultranagy sebességű, nagy sebességű motorok kulcskérdései; több fizikai területen és több tudományterületen alapuló kapcsolt tervezés; állórész-rotor veszteség elméleti kutatása és kísérleti igazolása; új anyagok fejlesztése és alkalmazása, mint például nagy szilárdságú és magas hőmérséklet-állóságú állandó mágneses anyagok, nagy hővezető képességű szálas anyagok; nagy szilárdságú rotoros laminált anyagok és szerkezetek kutatása; nagy sebességű csapágyak alkalmazása különböző teljesítmény- és fordulatszámszintek mellett; jó hőleadás Nagy sebességű motorvezérlő rendszer tervezése; Új rotormegmunkálási és összeszerelési technológia kidolgozása az iparosítási követelményeknek megfelelően stb.
