I. Introductie van hogesnelheidsmotor
Hogesnelheidsmotor verwijst meestal naar de motor waarvan de snelheid hoger is dan 10000 tpm. Hogesnelheidsmotoren zijn klein van formaat, kunnen rechtstreeks worden aangesloten op hogesnelheidsbelastingen, waardoor traditionele mechanische snelheidsverhogingsapparaten niet meer nodig zijn, het systeemgeluid wordt verminderd en de efficiëntie van de systeemtransmissie wordt verbeterd. Momenteel zijn inductiemotoren, permanentmagneetmotoren en geschakelde terughoudendheidsmotoren de belangrijkste die met succes hoge snelheden hebben bereikt.
De belangrijkste kenmerken van hogesnelheidsmotoren zijn hoge rotorsnelheid, hoge statorwikkelstroom en fluxfrequentie in de kern, hoge vermogensdichtheid en verliesdichtheid. Deze kenmerken bepalen dat de hogesnelheidsmotor verschilt van de motor met normale snelheid, unieke sleuteltechnologie en ontwerpmethoden, ontwerp- en fabricageproblemen zijn vaak exponentieel groter dan de motor met normale snelheid.
Toepassingen van hogesnelheidsmotoren.
( 1) Hogesnelheidsmotoren worden gebruikt in verschillende toepassingen, zoals centrifugaalcompressoren voor airconditioners of koelkasten.
(2) Met de ontwikkeling van hybride voertuigen in de auto-industrie zullen kleine en lichtgewicht hogesnelheidsgeneratoren worden gegeven volle aandacht en hebben goede toepassingsmogelijkheden op het gebied van hybride voertuigen, luchtvaart, schepen, enz.
(3) Hogesnelheidsgeneratoren aangedreven door gasturbines zijn klein van formaat en hebben een hoge mobiliteit, en kunnen worden gebruikt als back-up stroombron voor een aantal belangrijke voorzieningen, of als een onafhankelijke stroombron of kleine krachtcentrale om het gebrek aan gecentraliseerde stroomvoorziening te compenseren, wat een belangrijke praktische waarde heeft.
Ten tweede, snelle motorontwikkelingsstatus in binnen- en buitenland
1、Hoge snelheid inductiemotor
Inductiemotorrotorstructuur is eenvoudig, lage rotatietraagheid en kan lange tijd draaien bij hoge temperatuur en hoge snelheid, dus de inductiemotor wordt veel gebruikt in het hogesnelheidsveld .
Op dit moment, binnenlandse en buitenlandse high-speed inductiemotor, de kracht van de grootste 15MW, zijn snelheid van 20000 r / min, ontwikkeld voor ABB in 2002, met behulp van een solide rotorstructuur. Hoge snelheid inductiemotorsnelheid is de grootste ontwikkeld door Westwind Air Bearings, snelheid van 300000 tpm, het vermogen is 200 W, gebruikt voor de spindel van de PCB-boormachine. Evenzo is in het buitenland een hogesnelheidsinductiemotor met een vermogen van 10 kW en een snelheid van 180.000 omw/min gerealiseerd voor gebruik als testmotor.
De onderstaande afbeelding toont een door Westwind Air ontwikkelde hogesnelheidsinductiemotor Lagers met een vermogen van 200 W en een snelheid van 300.000 omw/min.
Binnenlands onderzoek is relatief achtergebleven, waaronder Shenyang University of Technology, Chongqing Dema Electric, Naval Engineering University, Zhejiang University en andere onderzoekseenheden hebben een veel onderzoek naar inductiemotoren met hoge snelheid.
Chongqing Dema Motor heeft een inductiemotor met hoge snelheid van 100 kW, 25000 omw/min ontwikkeld. Shenyang University of Technology heeft onderzoek gedaan naar snelle inductiemotoren met een vermogen van 280 kW, een snelheid van 12000 omw/min, een lineaire snelheid van 132 m/s en een gemeenschappelijke gelamineerde structuur. De Naval Engineering University heeft onderzoek gedaan naar supersnelle inductiemotoren van 2,5 MW, enz.
2、Supersnelle permanentmagneetmotor
Permanentmagneetmotoren zijn populair in hogesnelheidstoepassingen vanwege hun hoge efficiëntie, hoge arbeidsfactor en groot toerentalbereik. Vergeleken met de motor met permanente magneet van de buitenste rotor, heeft de motor met permanente magneet van de binnenrotor de voordelen van een kleine rotorradius en hoge betrouwbaarheid, waardoor het de eerste keuze wordt voor hogesnelheidsmotoren.
Momenteel, onder de hogesnelheidsmotoren met permanente magneet in binnen- en buitenland wordt in de Verenigde Staten de krachtigste high-speed permanente magneetmotor onderzocht, met een vermogen van 8MW en een snelheid van 15000r/min. Het is een op het gezicht gemonteerde permanente magneetrotor met een koolstofvezel beschermhoes en een koelsysteem dat gebruik maakt van een combinatie van luchtgekoeld en watergekoeld voor hogesnelheidsmotoren in combinatie met gasturbines.
De Zwitserse ETH Zürich ontwierp de hoogste snelheid hoge snelheid permanente magneetmotor. De parameters zijn 500.000 omw/min, het vermogen is 1 kW, de lineaire snelheid is 261 m/s en er wordt een legeringsbeschermend omhulsel gebruikt. 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.
Ze hebben onderzoek gedaan naar de ontwerpkarakteristieken, verlieskarakteristieken, rotorsterkte en -stijfheidsberekening, evenals koelsysteemontwerp en temperatuurstijgingsberekening van hogesnelheidsmotoren, en hebben hogesnelheidsprototypes geproduceerd met verschillende vermogensklassen en snelheden.
3、Schakelende terughoudendheidsmotor
Geschakelde terughoudendheidsmotoren trekken de aandacht vanwege hun eenvoudige structuur, robuustheid, lage kosten en hoge temperatuurbestendigheid, en worden steeds vaker gebruikt in toepassingen met hoge snelheid.
Het maximale vermogen van hoge snelheid geschakelde terughoudendheidsmotor is 250kW en de snelheid is 22000r/min, en de maximale snelheid is 200000r/min en het vermogen is 1kW.
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Beijing Jiaotong University en Huazhong University of Science and Technology hebben uitgevoerd onderzoek naar snel geschakelde terughoudendheidsmotoren, waaronder de Nanjing University of Aeronautics and Astronautics een 1 kW, 130.000 omw/min geschakelde
De belangrijkste onderzoeks- en ontwikkelingsrichtingen van hogesnelheidsmotoren zijn.
Onderzoek naar sleutelkwesties van krachtige hogesnelheidsmotor en ultrasnelle hogesnelheidsmotor; gekoppeld ontwerp op basis van multi-fysiek veld en multi-discipline; theoretisch onderzoek en experimentele verificatie van stator-rotorverlies; ontwikkeling en toepassing van nieuwe materialen zoals permanente magneetmaterialen met hoge sterkte en hoge temperatuurbestendigheid, vezelmaterialen met hoge thermische geleidbaarheid; onderzoek naar zeer sterke rotorgelamineerde materialen en structuur; toepassing van hogesnelheidslagers onder verschillende vermogens- en snelheidsniveaus; goede warmteafvoer Ontwerp van een motorbesturingssysteem met hoge snelheid; Ontwikkeling van nieuwe rotorverwerkings- en assemblagetechnologie om te voldoen aan de eisen van de industrialisatie, enz.
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.
