I. Introduzione del motore ad alta velocità
Il motore ad alta velocità si riferisce solitamente al motore la cui velocità supera i 10000 giri / min. I motori ad alta velocità sono di piccole dimensioni, possono essere collegati direttamente a carichi ad alta velocità, eliminando la necessità dei tradizionali dispositivi meccanici di aumento della velocità, riducendo il rumore del sistema e migliorando l'efficienza della trasmissione del sistema. Attualmente, i motori a induzione, i motori a magneti permanenti e i motori a riluttanza commutata sono i principali che hanno raggiunto con successo l'alta velocità.
Le caratteristiche principali dei motori ad alta velocità sono l'elevata velocità del rotore, l'elevata corrente di avvolgimento dello statore e la frequenza del flusso nel nucleo, elevata densità di potenza e densità di perdita. Queste caratteristiche determinano che il motore ad alta velocità è diverso dalla tecnologia chiave unica del motore a velocità normale e metodi di progettazione, le difficoltà di progettazione e produzione sono spesso esponenzialmente maggiori rispetto al motore a velocità normale.
Applicazioni di motori ad alta velocità.
( 1) I motori ad alta velocità sono utilizzati in varie applicazioni come i compressori centrifughi per condizionatori d'aria o frigoriferi.
(2) Con lo sviluppo di veicoli ibridi nell'industria automobilistica, verranno forniti generatori ad alta velocità di piccole dimensioni e peso leggero piena attenzione e buone prospettive di applicazione nei settori dei veicoli ibridi, dell'aviazione, delle navi, ecc.
(3) I generatori ad alta velocità azionati da turbine a gas sono di piccole dimensioni e hanno un'elevata mobilità e possono essere utilizzati come backup fonte di alimentazione per alcune strutture importanti, o come fonte di alimentazione indipendente o piccola centrale elettrica per compensare la mancanza di alimentazione centralizzata, che ha un importante valore pratico.
In secondo luogo, stato di sviluppo del motore ad alta velocità in patria e all'estero
1、Motore a induzione ad alta velocità
La struttura del rotore del motore a induzione è semplice, a bassa inerzia rotazionale e può funzionare a lungo ad alta temperatura e ad alta velocità, quindi il motore a induzione è ampiamente utilizzato nel campo ad alta velocità .
Attualmente, motore a induzione ad alta velocità nazionale ed estero, la potenza del più grande 15 MW, la sua velocità di 20000 giri / min, sviluppata per ABB nel 2002, utilizzando una solida struttura del rotore. La velocità del motore a induzione ad alta velocità è la più grande sviluppata da Westwind Air Bearings, velocità di 300000 giri/min, la sua potenza è di 200 W, utilizzata per il mandrino della perforatrice PCB. Allo stesso modo, un motore a induzione ad alta velocità con una potenza di 10 kW e una velocità di 180.000 giri/min è stato realizzato all'estero per essere utilizzato come motore di prova.
L'immagine sotto mostra un motore a induzione ad alta velocità sviluppato da Westwind Air Cuscinetti con una potenza di 200 W e una velocità di 300.000 giri/min.
La ricerca domestica è relativamente arretrata, tra cui la Shenyang University of Technology, Chongqing Dema Electric, Naval Engineering University, Zhejiang University e altre unità di ricerca hanno effettuato un molto lavoro di ricerca sui motori a induzione ad alta velocità.
Chongqing Dema Motor ha sviluppato un motore a induzione ad alta velocità da 100 kW, 25000 giri/min. La Shenyang University of Technology ha condotto ricerche sui motori a induzione ad alta velocità con potenza di 280 kW, velocità di 12000 giri/min, velocità lineare di 132 m/s e struttura laminata comune. L'Università di ingegneria navale ha condotto ricerche sui motori a induzione ad alta velocità di 2,5 MW, ecc.
2、Motore a magneti permanenti ad alta velocità
I motori a magneti permanenti sono popolari nelle applicazioni ad alta velocità grazie alla loro elevata efficienza, alta fattore di potenza e ampia gamma di velocità. Rispetto al motore a magneti permanenti del rotore esterno, il motore a magneti permanenti del rotore interno presenta i vantaggi di un raggio del rotore ridotto e di un'elevata affidabilità, diventando la prima scelta per i motori ad alta velocità.
Attualmente, tra i motori a magneti permanenti ad alta velocità in patria e all'estero, negli Stati Uniti si ricerca il più potente motore a magneti permanenti ad alta velocità, con una potenza di 8 MW e una velocità di 15000 giri/min. Si tratta di un rotore a magneti permanenti montato frontalmente con un rivestimento protettivo in fibra di carbonio e un sistema di raffreddamento che utilizza una combinazione di raffreddamento ad aria e ad acqua per motori ad alta velocità abbinati a turbine a gas.
Lo svizzero ETH di Zurigo ha progettato il motore a magneti permanenti ad alta velocità ad alta velocità. I parametri sono 500000 giri/min, la potenza è 1 kW, la velocità lineare è 261 m/s e viene utilizzata una guaina protettiva in lega. 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.
Hanno svolto ricerche sulle caratteristiche di progettazione, sulle caratteristiche di perdita, sulla resistenza del rotore e sul calcolo della rigidità, nonché sulla progettazione del sistema di raffreddamento e sul calcolo dell'aumento della temperatura dei motori ad alta velocità e hanno prodotto prototipi ad alta velocità di diverse classi di potenza e velocità.
3、Motore a riluttanza commutata
I motori a riluttanza commutata stanno attirando l'attenzione per la loro struttura semplice, robustezza, basso costo e resistenza alle alte temperature e sono sempre più utilizzati nelle applicazioni ad alta velocità.
La massima potenza dell'alta velocità il motore a riluttanza commutata è di 250 kW e la velocità è di 22000 giri/min, la velocità massima è di 200000 giri/min e la potenza è di 1 kW. lavoro di ricerca sui motori a riluttanza commutati ad alta velocità, tra i quali l'Università di aeronautica e astronautica di Nanjing ha sviluppato un 1 kW, 130.000 giri / min commutati
Le principali direzioni di ricerca e sviluppo dei motori ad alta velocità sono.
Ricerca su questioni chiave del motore ad alta velocità ad alta potenza e del motore ad alta velocità ad altissima velocità; progettazione accoppiata basata su campo multifisico e multidisciplinare; ricerca teorica e verifica sperimentale delle perdite statore-rotore; sviluppo e applicazione di nuovi materiali come materiali a magneti permanenti con elevata forza e resistenza alle alte temperature, materiali in fibra con elevata conduttività termica; ricerca sui materiali laminati e sulla struttura del rotore ad alta resistenza; applicazione di cuscinetti ad alta velocità con diversi livelli di potenza e velocità; buona dissipazione del calore Progettazione del sistema di controllo del motore ad alta velocità; Sviluppo di una nuova tecnologia di elaborazione e assemblaggio del rotore per soddisfare i requisiti di industrializzazione, ecc.
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.
