I. Внедрение высокоскоростного двигателя
Высокоскоростным двигателем обычно называют двигатель, скорость которого превышает 10000 об/мин. Высокоскоростные двигатели имеют небольшие размеры, их можно напрямую подключать к высокоскоростным нагрузкам, что устраняет необходимость в традиционных механических устройствах увеличения скорости, снижает шум системы и повышает эффективность передачи системы. В настоящее время асинхронные двигатели, двигатели с постоянными магнитами и реактивные реактивные двигатели являются основными, которые успешно достигли высокой скорости.
Основными характеристиками высокоскоростных двигателей являются высокая скорость вращения ротора, высокий ток обмотки статора и частота потока в сердечнике высокая плотность мощности и плотность потерь. Эти характеристики определяют, что высокоскоростной двигатель отличается от двигателя с нормальной скоростью уникальными ключевыми технологиями и методами проектирования, трудности проектирования и производства часто экспоненциально больше, чем у двигателя с нормальной скоростью.
Применения высокоскоростных двигателей.
( 1) Высокоскоростные двигатели используются в различных приложениях, таких как центробежные компрессоры для кондиционеров или холодильников.
(2) С развитием гибридных транспортных средств в автомобильной промышленности, малогабаритные и легкие высокоскоростные генераторы будут даны полное внимание и имеют хорошие перспективы применения в области гибридных транспортных средств, авиации, кораблей и т. д.
(3) Высокоскоростные генераторы с приводом от газовых турбин имеют небольшие размеры и высокую мобильность, и могут использоваться в качестве резервных источник питания для некоторых важных объектов или в качестве независимого источника питания или небольшой электростанции, чтобы компенсировать отсутствие централизованного электропитания, что имеет важное практическое значение.
Во-вторых, состояние развития высокоскоростных двигателей в стране и за рубежом@
1、Высокоскоростной асинхронный двигатель
Асинхронный двигатель имеет простую конструкцию, малую инерцию вращения и может работать в течение длительного времени при высокой температуре и высокой скорости, поэтому асинхронный двигатель широко используется в высокоскоростном поле. .
В настоящее время отечественные и зарубежные высокоскоростные асинхронные двигатели мощностью 15 МВт со скоростью вращения 20 000 об/мин разработаны для ABB в 2002 году с использованием твердой конструкции ротора. Скорость высокоскоростного асинхронного двигателя является самой большой, разработанной Westwind Air Bearings, скорость 300000 об / мин, его мощность 200 Вт, используется для шпинделя сверлильного станка для печатных плат. Точно так же за границей для использования в качестве испытательного двигателя был реализован высокоскоростной асинхронный двигатель мощностью 10 кВт и скоростью 180 000 об/мин.
На рисунке ниже показан высокоскоростной асинхронный двигатель, разработанный Westwind Air. Подшипники мощностью 200 Вт и скоростью 300 000 об/мин.
Внутренние исследования относительно отстали, среди которых Шэньянский технологический университет, Чунцин Дема Электрик, Военно-морской инженерный университет, Чжэцзянский университет и другие исследовательские подразделения провели много исследований в области высокоскоростных асинхронных двигателей.
Chongqing Dema Motor разработала высокоскоростной асинхронный двигатель мощностью 100 кВт, 25000 об/мин. Шэньянский технологический университет провел исследование высокоскоростных асинхронных двигателей мощностью 280 кВт, скоростью 12000 об/мин, линейной скоростью 132 м/с и общей многослойной структурой. Военно-морской инженерный университет провел исследование высокоскоростных асинхронных двигателей мощностью 2,5 МВт и т. д.
2、Высокоскоростной двигатель с постоянными магнитами
Двигатели с постоянными магнитами популярны в коэффициент мощности и большой диапазон скоростей. По сравнению с двигателем с постоянным магнитом с внешним ротором, двигатель с постоянным магнитом с внутренним ротором имеет преимущества малого радиуса ротора и высокой надежности, что делает его первым выбором для высокоскоростных двигателей.
В настоящее время среди высокоскоростных двигателей с постоянными магнитами в стране и за рубежом в Соединенных Штатах исследуется самый мощный высокоскоростной двигатель с постоянными магнитами мощностью 8 МВт и скоростью 15000 об / мин. Это установленный на лицевой стороне ротор с постоянными магнитами с защитным кожухом из углеродного волокна и системой охлаждения, в которой используется комбинация воздушного и водяного охлаждения для высокоскоростных двигателей, работающих в паре с газовыми турбинами.
Швейцарская ETH Zurich разработала высокоскоростной высокоскоростной двигатель с постоянными магнитами. Параметры: 500000 об/мин, мощность 1 кВт, линейная скорость 261 м/с, используется защитная оболочка из сплава.
Внутренние исследования высокоскоростных двигателей с постоянными магнитами в основном сосредоточены в Чжэцзянском университете, Харбинский технологический институт, Харбинский технологический институт, Сианьский университет Цзяотун, Нанкинский аэрокосмический мотор, Юго-Восточный университет, Пекинский университет аэронавтики и астронавтики, Университет Цзянсу, Пекинский университет Цзяотун, Гуандунский технологический университет, CSR Zhuzhou Motor Co.
Они провели исследования конструктивных характеристик, характеристик потерь, расчета прочности и жесткости ротора, а также конструкции системы охлаждения и расчета превышения температуры высокоскоростных двигателей, а также создали высокоскоростные прототипы различных классов мощности и скоростей.
3, Импульсный реактивный двигатель
Импульсные реактивные двигатели привлекают внимание своей простой конструкцией, надежностью, низкой стоимостью и устойчивостью к высоким температурам и все чаще используются в высокоскоростных приложениях.
Максимальная мощность высокоскоростных Импульсный реактивный двигатель мощностью 250 кВт, скоростью 22000 об/мин, максимальной скоростью 200000 об/мин и мощностью 1 кВт. исследовательская работа по высокоскоростным вентильным реактивным двигателям, среди которых Нанкинский университет аэронавтики и астронавтики разработал переключаемый двигатель мощностью 1 кВт, 130 000 об/мин
Основными направлениями исследований и разработок высокоскоростных двигателей являются.
Исследования по ключевые вопросы высокомощного высокоскоростного двигателя и сверхскоростного высокоскоростного двигателя; комбинированный дизайн, основанный на мультифизическом поле и мультидисциплинарности; теоретические исследования и экспериментальная проверка статорно-роторных потерь; разработка и применение новых материалов, таких как материалы с постоянными магнитами с высокой прочностью и термостойкостью, волокнистые материалы с высокой теплопроводностью; исследование высокопрочных многослойных материалов и конструкции ротора; применение быстроходных подшипников при различных мощностных и скоростных режимах; хороший отвод тепла Дизайн системы управления высокоскоростным двигателем; Разработка новой технологии обработки и сборки роторов с учетом требований индустриализации и др.
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.
