I. บทนำของมอเตอร์ความเร็วสูง
มอเตอร์ความเร็วสูงมักจะหมายถึงมอเตอร์ที่มีความเร็วสูงกว่า 10,000 รอบ/นาที มอเตอร์ความเร็วสูงมีขนาดเล็ก สามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับโหลดความเร็วสูง ทำให้ไม่ต้องใช้อุปกรณ์เพิ่มความเร็วเชิงกลแบบดั้งเดิม ลดเสียงรบกวนของระบบ และปรับปรุงประสิทธิภาพการส่งผ่านของระบบ ปัจจุบัน มอเตอร์เหนี่ยวนำ มอเตอร์แม่เหล็กถาวร และมอเตอร์รีลักแตนซ์แบบสวิตซ์เป็นมอเตอร์หลักที่มีความเร็วสูงได้สำเร็จ
ลักษณะสำคัญของมอเตอร์ความเร็วสูงคือความเร็วของโรเตอร์สูง กระแสขดลวดสเตเตอร์สูง และความถี่ฟลักซ์ในแกนกลาง ความหนาแน่นของพลังงานสูงและความหนาแน่นของการสูญเสีย ลักษณะเหล่านี้กำหนดว่ามอเตอร์ความเร็วสูงมีความแตกต่างจากมอเตอร์ความเร็วปกติ เทคโนโลยีหลักเฉพาะและวิธีการออกแบบ ความยากลำบากในการออกแบบและการผลิตมักจะมากกว่ามอเตอร์ความเร็วปกติแบบทวีคูณ
การประยุกต์ใช้มอเตอร์ความเร็วสูง
( 1) มอเตอร์ความเร็วสูงถูกนำไปใช้ในงานต่างๆ เช่น คอมเพรสเซอร์แบบแรงเหวี่ยงสำหรับเครื่องปรับอากาศหรือตู้เย็น
(2) ด้วยการพัฒนารถยนต์ไฮบริดในอุตสาหกรรมยานยนต์ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าความเร็วสูงขนาดเล็กและน้ำหนักเบาจะได้รับ ความสนใจอย่างเต็มที่และมีแนวโน้มการใช้งานที่ดีในด้านยานยนต์ไฮบริด การบิน เรือ ฯลฯ
(3) เครื่องกำเนิดไฟฟ้าความเร็วสูงที่ขับเคลื่อนด้วยกังหันก๊าซมีขนาดเล็กและมีความคล่องตัวสูง และสามารถใช้เป็นเครื่องสำรองได้ แหล่งพลังงานสำหรับสิ่งอำนวยความสะดวกที่สำคัญบางแห่ง หรือเป็นแหล่งพลังงานอิสระหรือโรงไฟฟ้าขนาดเล็กเพื่อชดเชยการขาดแหล่งจ่ายไฟแบบรวมศูนย์ ซึ่งมีคุณค่าทางปฏิบัติที่สำคัญ
อันดับสอง สถานะการพัฒนามอเตอร์ความเร็วสูงในและต่างประเทศ
1、มอเตอร์เหนี่ยวนำความเร็วสูง
โครงสร้างโรเตอร์ของมอเตอร์เหนี่ยวนำนั้นเรียบง่าย มีความเฉื่อยในการหมุนต่ำ และสามารถทำงานได้เป็นเวลานานที่อุณหภูมิสูงและความเร็วสูง ดังนั้นมอเตอร์เหนี่ยวนำจึงใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านความเร็วสูง .
ปัจจุบัน มอเตอร์เหนี่ยวนำความเร็วสูงในประเทศและต่างประเทศ กำลังสูงสุด 15MW ความเร็ว 20,000 รอบ/นาที พัฒนาขึ้นสำหรับ ABB ในปี 2545 โดยใช้โครงสร้างโรเตอร์แบบแข็ง ความเร็วของมอเตอร์เหนี่ยวนำความเร็วสูงเป็นความเร็วที่ใหญ่ที่สุดที่พัฒนาโดย Westwind Air Bearings ความเร็ว 300,000 รอบ/นาที กำลังของมันคือ 200 W ใช้สำหรับแกนหมุนของเครื่องเจาะ PCB ในทำนองเดียวกัน มอเตอร์เหนี่ยวนำความเร็วสูงที่มีกำลัง 10 กิโลวัตต์และความเร็ว 180,000 รอบ/นาที ได้รับการยอมรับในต่างประเทศเพื่อใช้เป็นมอเตอร์ทดสอบ
ภาพด้านล่างแสดงมอเตอร์เหนี่ยวนำความเร็วสูงที่พัฒนาโดย Westwind Air ตลับลูกปืนที่มีกำลัง 200 W และความเร็ว 300,000 รอบ/นาที
การวิจัยในประเทศนั้นค่อนข้างล้าหลัง ซึ่งในบรรดามหาวิทยาลัยเทคโนโลยี Shenyang, Chongqing Dema Electric, Naval Engineering University, Zhejiang University และหน่วยงานวิจัยอื่น ๆ ได้ดำเนินการ มีงานวิจัยมากมายเกี่ยวกับมอเตอร์เหนี่ยวนำความเร็วสูง
Chongqing Dema Motor ได้พัฒนามอเตอร์เหนี่ยวนำความเร็วสูง 100kW, 25000r/min Shenyang University of Technology ได้ทำการวิจัยเกี่ยวกับมอเตอร์เหนี่ยวนำความเร็วสูงที่มีกำลัง 280kW ความเร็ว 12000r/min ความเร็วเชิงเส้น 132m/s และโครงสร้างแบบเคลือบทั่วไป มหาวิทยาลัยวิศวกรรมทหารเรือได้ทำการวิจัยเกี่ยวกับมอเตอร์เหนี่ยวนำความเร็วสูงขนาด 2.5 เมกะวัตต์ เป็นต้น
2、มอเตอร์แม่เหล็กถาวรความเร็วสูง
มอเตอร์แม่เหล็กถาวรเป็นที่นิยมในการใช้งานความเร็วสูงเนื่องจากประสิทธิภาพสูง สูง ตัวประกอบกำลังและช่วงความเร็วที่กว้าง เมื่อเทียบกับมอเตอร์แม่เหล็กถาวรของโรเตอร์ด้านนอก มอเตอร์แม่เหล็กถาวรของโรเตอร์ด้านในมีข้อได้เปรียบของรัศมีโรเตอร์ขนาดเล็กและความน่าเชื่อถือสูง ซึ่งกลายเป็นตัวเลือกแรกสำหรับมอเตอร์ความเร็วสูง
ในปัจจุบัน มอเตอร์แม่เหล็กถาวรความเร็วสูงในบรรดามอเตอร์ ทั้งในและต่างประเทศ มอเตอร์แม่เหล็กถาวรความเร็วสูงที่ทรงพลังที่สุดได้รับการวิจัยในสหรัฐอเมริกา ด้วยกำลัง 8MW และความเร็ว 15,000 รอบ/นาที เป็นโรเตอร์แม่เหล็กถาวรแบบติดตั้งที่ใบหน้าพร้อมแขนป้องกันคาร์บอนไฟเบอร์และระบบระบายความร้อนที่ใช้การระบายความร้อนด้วยอากาศและน้ำร่วมกันสำหรับมอเตอร์ความเร็วสูงที่เข้าคู่กับกังหันแก๊ส
ETH ของสวิส ซูริกได้ออกแบบ มอเตอร์แม่เหล็กถาวรความเร็วสูงความเร็วสูงสุด พารามิเตอร์คือ 500,000 รอบ/นาที กำลังไฟ 1kW ความเร็วเชิงเส้นคือ 261 เมตร/วินาที และใช้ชุดป้องกันโลหะผสม
การวิจัยในประเทศเกี่ยวกับมอเตอร์แม่เหล็กถาวรความเร็วสูงมีความเข้มข้นเป็นหลักในมหาวิทยาลัยเจ้อเจียง มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเสิ่นหยาง 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.
พวกเขาได้ทำการวิจัยเกี่ยวกับลักษณะการออกแบบ ลักษณะการสูญเสีย การคำนวณความแข็งแรงของโรเตอร์และความแข็ง เช่นเดียวกับการออกแบบระบบระบายความร้อนและการคำนวณอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของมอเตอร์ความเร็วสูง และได้ผลิตต้นแบบความเร็วสูงของคลาสพลังงานและความเร็วที่แตกต่างกัน
3、Switching reluctance motor
Switched reluctance motor ได้รับความสนใจจากโครงสร้างที่เรียบง่าย ทนทาน ต้นทุนต่ำ และทนทานต่ออุณหภูมิสูง และมีการใช้มากขึ้นเรื่อยๆ ในการใช้งานความเร็วสูง
กำลังสูงสุดของความเร็วสูง มอเตอร์ฝืนสลับเป็น 250kW และความเร็วคือ 22000r/min และความเร็วสูงสุดคือ 200000r/min และพลังงานคือ 1kW
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Beijing Jiaotong University และ Huazhong University of Science and Technology ได้ดำเนินการ งานวิจัยเกี่ยวกับมอเตอร์ฝืนสวิตช์ความเร็วสูง ซึ่งมหาวิทยาลัยการบินและอวกาศหนานจิงได้พัฒนาสวิตช์ขนาด 1 กิโลวัตต์ 130,000 รอบ/นาที
ทิศทางการวิจัยและพัฒนาหลักของมอเตอร์ความเร็วสูงคือ
งานวิจัยเกี่ยวกับ ประเด็นสำคัญของมอเตอร์ความเร็วสูงกำลังสูงและมอเตอร์ความเร็วสูงพิเศษความเร็วสูง การออกแบบควบคู่ตามสาขากายภาพและสหสาขาวิชาชีพ การวิจัยเชิงทฤษฎีและการตรวจสอบเชิงทดลองของการสูญเสียสเตเตอร์-โรเตอร์ การพัฒนาและประยุกต์ใช้วัสดุใหม่ เช่น วัสดุแม่เหล็กถาวรที่มีความแข็งแรงสูงและทนต่ออุณหภูมิสูง วัสดุไฟเบอร์ที่มีค่าการนำความร้อนสูง การวิจัยเกี่ยวกับวัสดุและโครงสร้างลามิเนตโรเตอร์ความแข็งแรงสูง การใช้ตลับลูกปืนความเร็วสูงภายใต้ระดับกำลังและความเร็วที่แตกต่างกัน ระบายความร้อนได้ดี ออกแบบระบบควบคุมมอเตอร์ความเร็วสูง การพัฒนาเทคโนโลยีการประมวลผลและการประกอบโรเตอร์ใหม่เพื่อตอบสนองความต้องการของอุตสาหกรรม ฯลฯ
