I. Uvedba visokohitrostnega motorja
Hitrohitrostni motor se običajno nanaša na motor, katerega hitrost presega 10000 vrt / min. Visokohitrostni motorji so majhni, jih je mogoče neposredno priključiti na visokohitrostne obremenitve, kar odpravlja potrebo po tradicionalnih mehanskih napravah za povečanje hitrosti, zmanjšuje hrup sistema in izboljša učinkovitost prenosa sistema. Trenutno so indukcijski motorji, motorji s trajnimi magneti in reluktančni motorji glavni tisti, ki uspešno dosegajo visoke hitrosti.
Glavne značilnosti motorjev z visokimi hitrostmi so visoka hitrost rotorja, visok tok navitja statorja in frekvenca pretoka v jedru, visoka gostota moči in gostota izgube. Te značilnosti določajo, da se motor z visoko hitrostjo razlikuje od edinstvene ključne tehnologije in metod oblikovanja motorja z običajno hitrostjo, težave pri oblikovanju in izdelavi pa so pogosto eksponentno večje od motorja z običajno hitrostjo.
Uporabe motorjev z visoko hitrostjo.
( 1) Visokohitrostni motorji se uporabljajo v različnih aplikacijah, kot so centrifugalni kompresorji za klimatske naprave ali hladilnike.
(2) Z razvojem hibridnih vozil v avtomobilski industriji se bodo pojavili majhni in lahki visokohitrostni generatorji vso pozornost in imajo dobre možnosti uporabe na področjih hibridnih vozil, letalstva, ladij itd.
(3) Visokohitrostni generatorji, ki jih poganjajo plinske turbine, so majhni in imajo visoko mobilnost ter se lahko uporabljajo kot rezerva vir energije za nekatere pomembne objekte ali kot neodvisen vir energije ali majhna elektrarna za nadomestitev pomanjkanja centralizirane oskrbe z električno energijo, ki ima pomembno praktično vrednost.
Drugič, stanje razvoja motorjev za visoke hitrosti doma in v tujini
1、Hitrohitrostni indukcijski motor
Zgradba rotorja indukcijskega motorja je preprosta, ima nizko rotacijsko vztrajnost in lahko deluje dolgo časa pri visoki temperaturi in visoki hitrosti, zato se indukcijski motor pogosto uporablja na področju visokih hitrosti .
Trenutno domači in tuji visokohitrostni indukcijski motor, moč največjega 15MW, njegova hitrost 20000 r/min, razvit za ABB leta 2002, z uporabo trdne strukture rotorja. Hitrost indukcijskega motorja z visoko hitrostjo je največja, ki jo je razvil Westwind Air Bearings, hitrost 300000 r/min, njegova moč je 200 W, uporablja se za vreteno vrtalnega stroja PCB. Podobno je bil v tujini izdelan visokohitrostni indukcijski motor z močjo 10 kW in hitrostjo 180.000 vrt/min za uporabo kot testni motor.
Spodnja slika prikazuje visokohitrostni indukcijski motor, ki ga je razvil Westwind Air Ležaji z močjo 200 W in hitrostjo 300.000 r/min.
Domače raziskave so razmeroma zaostale, med katerimi so Shenyang University of Technology, Chongqing Dema Electric, Naval Engineering University, Zhejiang University in druge raziskovalne enote izvedle veliko raziskovalnega dela na visokohitrostnih indukcijskih motorjih.
Chongqing Dema Motor je razvil 100kW, 25000r/min visokohitrostni indukcijski motor. Tehnološka univerza Shenyang je izvedla raziskavo visokohitrostnih indukcijskih motorjev z močjo 280kW, hitrostjo 12000r/min, linearno hitrostjo 132m/s in običajno laminirano strukturo. Univerza za mornariško inženirstvo je izvedla raziskavo visokohitrostnih indukcijskih motorjev z močjo 2,5 MW itd.
2、Visokohitrostni motor s trajnimi magneti
Motorji s trajnimi magneti so priljubljeni v aplikacijah z visoko hitrostjo zaradi visoke učinkovitosti, visoke faktor moči in velik razpon hitrosti. V primerjavi z motorjem s trajnim magnetom z zunanjim rotorjem ima motor s trajnim magnetom z notranjim rotorjem prednosti majhnega polmera rotorja in visoke zanesljivosti ter tako postaja prva izbira za motorje z visokimi hitrostmi.
Trenutno med motorji s trajnimi magneti z visokimi hitrostmi doma in v tujini se v ZDA raziskuje najmočnejši hitri motor s trajnimi magneti z močjo 8MW in hitrostjo 15000r/min. To je rotor s trajnim magnetom, nameščen na obrazu, z zaščitnim tulcem iz ogljikovih vlaken in hladilnim sistemom, ki uporablja kombinacijo zračnega in vodnega hlajenja za visokohitrostne motorje, ki se ujemajo s plinskimi turbinami.
Švicarski ETH Zurich je zasnoval motor s trajnimi magneti z visoko hitrostjo in visoko hitrostjo. Parametri so 500000 r/min, moč je 1kW, linearna hitrost je 261m/s, uporablja se zaščitni plašč iz zlitine.
Domače raziskave o motorju s trajnimi magneti visoke hitrosti so v glavnem osredotočene na Univerzo Zhejiang, Univerzo za tehnologijo Shenyang, Harbin Institute of Technology, Harbin Institute of Technology, Xi'an Jiaotong University, Nanjing Aerospace Motor, Southeast University, Pekinška univerza za aeronavtiko in astronavtiko, Univerza Jiangsu, Peking Jiaotong University, Guangdong University of Technology, CSR Zhuzhou Motor Co.
Izvedli so raziskave konstrukcijskih značilnosti, izgubnih karakteristik, izračuna trdnosti in togosti rotorja ter načrtovanja hladilnega sistema in izračuna dviga temperature visokohitrostnih motorjev ter izdelali visokohitrostne prototipe različnih razredov moči in hitrosti.
3、Switching reluctance motor
Switching reluctance motors pritegnejo pozornost zaradi svoje preproste zgradbe, robustnosti, nizkih stroškov in visoke temperaturne odpornosti ter se vse pogosteje uporabljajo v aplikacijah z visoko hitrostjo.
Največja moč visoke hitrosti preklopni reluktančni motor je 250kW in hitrost 22000r/min, največja hitrost pa 200000r/min in moč 1kW.
Univerza za aeronavtiko in astronavtiko Nanjing, Univerza Jiaotong v Pekingu in Univerza za znanost in tehnologijo Huazhong so izvedli raziskovalno delo na visokohitrostnih reluktantnih motorjih, med katerimi je Univerza za aeronavtiko in astronavtiko v Nanjingu razvila 1 kW, 130.000 vrt/min
Glavne smeri raziskav in razvoja visokohitrostnih motorjev so.
Raziskave na ključna vprašanja visokozmogljivega visokohitrostnega motorja in ultrahitrostnega visokohitrostnega motorja; povezano oblikovanje, ki temelji na večfizičnem področju in več disciplinah; teoretične raziskave in eksperimentalno preverjanje izgube stator-rotor; razvoj in uporaba novih materialov, kot so trajni magnetni materiali z visoko trdnostjo in odpornostjo na visoke temperature, vlaknati materiali z visoko toplotno prevodnostjo; raziskave laminiranih materialov in strukture rotorja visoke trdnosti; uporaba visokohitrostnih ležajev pri različnih stopnjah moči in hitrosti; dobro odvajanje toplote Zasnova krmilnega sistema motorja visoke hitrosti; Razvoj nove tehnologije obdelave in sestavljanja rotorjev za izpolnjevanje zahtev industrializacije itd.
