I. Zavedenie vysokorýchlostného motora
Vysokorýchlostný motor sa zvyčajne vzťahuje na motor, ktorého rýchlosť presahuje 10 000 ot./min. Vysokorýchlostné motory majú malú veľkosť, môžu byť priamo pripojené k vysokorýchlostným záťažiam, čím sa eliminuje potreba tradičných mechanických zariadení na zvýšenie rýchlosti, znižuje sa hluk systému a zlepšuje sa účinnosť prenosu systému. V súčasnosti sú indukčné motory, motory s permanentnými magnetmi a spínané reluktančné motory hlavnými motormi, ktoré úspešne dosiahli vysokú rýchlosť.
Hlavnými charakteristikami vysokorýchlostných motorov sú vysoká rýchlosť rotora, vysoký prúd vinutia statora a frekvencia toku v jadre, vysoká hustota výkonu a hustota strát. Tieto charakteristiky určujú, že vysokorýchlostný motor sa od bežného motora líši jedinečnú kľúčovú technológiu a konštrukčné metódy, konštrukčné a výrobné ťažkosti sú často exponenciálne väčšie ako pri motoroch s normálnou rýchlosťou.
Aplikácie vysokorýchlostných motorov.
( 1) Vysokorýchlostné motory sa používajú v rôznych aplikáciách, ako sú odstredivé kompresory pre klimatizácie alebo chladničky.
(2) S vývojom hybridných vozidiel v automobilovom priemysle budú vyvinuté vysokorýchlostné generátory malých rozmerov a nízkej hmotnosti. plnú pozornosť a majú dobré vyhliadky na uplatnenie v oblasti hybridných vozidiel, letectva, lodí atď.
(3) Vysokorýchlostné generátory poháňané plynovými turbínami sú malé, majú vysokú mobilitu a možno ich použiť ako zálohu zdroj energie pre niektoré dôležité zariadenia, alebo ako nezávislý zdroj energie alebo malá elektráreň na kompenzáciu nedostatku centralizovaného napájania, čo má dôležitú praktickú hodnotu.
Druhý stav vývoja vysokorýchlostných motorov doma aj v zahraničí
1、Vysokorýchlostný indukčný motor
Štruktúra rotora indukčného motora je jednoduchá, má nízku rotačnú zotrvačnosť a môže bežať dlhú dobu pri vysokej teplote a vysokej rýchlosti, takže indukčný motor je široko používaný vo vysokorýchlostnom poli .
V súčasnosti domáci a zahraničný vysokorýchlostný indukčný motor, najväčší výkon 15 MW, jeho rýchlosť 20 000 ot./min., vyvinutý pre ABB v roku 2002 s použitím pevnej rotorovej konštrukcie. Rýchlosť vysokorýchlostného indukčného motora je najväčšia vyvinutá spoločnosťou Westwind Air Bearings, rýchlosť 300 000 ot / min, jeho výkon je 200 W, používa sa na vreteno vŕtačky DPS. Podobne bol v zahraničí realizovaný vysokorýchlostný indukčný motor s výkonom 10 kW a rýchlosťou 180 000 ot./min. na použitie ako testovací motor.
Na obrázku nižšie je vysokorýchlostný indukčný motor vyvinutý spoločnosťou Westwind Air Ložiská s výkonom 200 W a rýchlosťou 300 000 ot./min.
Domáci výskum je pomerne zaostalý, medzi ktoré patrí Technická univerzita v Shenyang, Chongqing Dema Electric, Univerzita námorného inžinierstva, Univerzita Zhejiang a ďalšie výskumné jednotky. veľa výskumných prác na vysokorýchlostných indukčných motoroch.
Chongqing Dema Motor vyvinul 100kW, 25000r/min vysokorýchlostný indukčný motor. Shenyang University of Technology vykonala výskum vysokorýchlostných indukčných motorov s výkonom 280 kW, rýchlosťou 12 000 ot./min., lineárnou rýchlosťou 132 m/s a bežnou laminovanou štruktúrou. Univerzita námorného inžinierstva uskutočnila výskum vysokorýchlostných indukčných motorov s výkonom 2,5 MW, atď. účinník a veľký rozsah otáčok. V porovnaní s motorom s permanentným magnetom s vonkajším rotorom má motor s permanentným magnetom s vnútorným rotorom výhody malého polomeru rotora a vysokej spoľahlivosti, čím sa stáva prvou voľbou pre vysokorýchlostné motory.
V súčasnosti patrí medzi vysokorýchlostné motory s permanentnými magnetmi doma aj v zahraničí je v USA skúmaný najvýkonnejší vysokorýchlostný motor s permanentným magnetom s výkonom 8MW a rýchlosťou 15000 ot./min. Je to čelne namontovaný rotor s permanentným magnetom s ochranným puzdrom z uhlíkových vlákien a chladiacim systémom, ktorý využíva kombináciu vzduchom a vodou chladeného pre vysokorýchlostné motory zladené s plynovými turbínami.
Švajčiarsky ETH Zurich navrhol najvyššia rýchlosť vysokorýchlostný motor s permanentným magnetom. Parametre sú 500 000 ot./min., výkon je 1 kW, lineárna rýchlosť je 261 m/s a používa sa zliatinový ochranný plášť.
Domáci výskum vysokorýchlostného motora s permanentným magnetom sa sústreďuje hlavne na univerzite Zhejiang, Shenyang University of Technology, Harbin Institute of Technology, Harbin Institute of Technology, Univerzita Xi'an Jiaotong, Nanjing Aerospace Motor, Juhovýchodná univerzita, Pekinská univerzita letectva a astronautiky, Univerzita Jiangsu, Univerzita Jiaotong v Pekingu, Technická univerzita Guangdong, CSR Zhuzhou Motor Co.
Uskutočnili výskum konštrukčných charakteristík, stratových charakteristík, výpočtu pevnosti rotora a tuhosti, ako aj návrhu chladiaceho systému a výpočtu nárastu teploty vysokorýchlostných motorov a vyrobili vysokorýchlostné prototypy rôznych výkonových tried a rýchlostí.
3、Spínaný reluktančný motor
Spínané reluktančné motory priťahujú pozornosť pre svoju jednoduchú konštrukciu, robustnosť, nízku cenu a odolnosť voči vysokej teplote a čoraz častejšie sa používajú vo vysokorýchlostných aplikáciách.
Maximálny výkon pri vysokej rýchlosti spínaný reluktančný motor je 250 kW a rýchlosť je 22 000 ot./min. a maximálna rýchlosť 200 000 ot./min. a výkon 1 kW. výskumná práca na vysokorýchlostných spínaných reluktančných motoroch, medzi ktorými Univerzita letectva a astronautiky Nanjing vyvinula spínaný 1 kW, 130 000 ot./min.
Hlavnými smermi výskumu a vývoja vysokorýchlostných motorov sú.
Výskum na kľúčové problémy vysokovýkonného vysokorýchlostného motora a ultravysokorýchlostného vysokorýchlostného motora; spojený dizajn založený na multifyzikálnej oblasti a multidisciplinárnej oblasti; teoretický výskum a experimentálne overenie straty statora a rotora; vývoj a aplikácia nových materiálov, ako sú materiály s permanentnými magnetmi s vysokou pevnosťou a odolnosťou voči vysokej teplote, vláknité materiály s vysokou tepelnou vodivosťou; výskum laminovaných materiálov a štruktúry rotora s vysokou pevnosťou; použitie vysokorýchlostných ložísk pri rôznych úrovniach výkonu a rýchlosti; dobrý odvod tepla Návrh vysokorýchlostného riadiaceho systému motora; Vývoj novej technológie spracovania a montáže rotorov na splnenie požiadaviek industrializácie atď.
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Beijing Jiaotong University and Huazhong University of Science and Technology have carried out research work on high-speed switched reluctance motors, among which Nanjing University of Aeronautics and Astronautics has developed a 1 kW, 130,000 r / min switched
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.
