1. Εισαγωγή κινητήρα υψηλής ταχύτητας

Οι κινητήρες υψηλής ταχύτητας αναφέρονται συνήθως σε κινητήρες με ταχύτητα μεγαλύτερη από 10.000 r/min.Ο κινητήρας υψηλής ταχύτητας είναι μικρός σε μέγεθος και μπορεί να συνδεθεί απευθείας με φορτία υψηλής ταχύτητας, εξαλείφοντας την ανάγκη για παραδοσιακές μηχανικές συσκευές αύξησης της ταχύτητας, μειώνοντας το θόρυβο του συστήματος και βελτιώνοντας την απόδοση του συστήματος μετάδοσης.Επί του παρόντος, οι κυριότεροι που έχουν επιτύχει με επιτυχία υψηλή ταχύτητα είναι οι επαγωγικοί κινητήρες, οι κινητήρες μόνιμου μαγνήτη και οι κινητήρες μεταγωγής απροθυμίας.

Τα κύρια χαρακτηριστικά των κινητήρων υψηλής ταχύτητας είναι η υψηλή ταχύτητα του ρότορα, η υψηλή συχνότητα του ρεύματος περιέλιξης του στάτη και η μαγνητική ροή στον πυρήνα του σιδήρου, η υψηλή πυκνότητα ισχύος και η υψηλή πυκνότητα απωλειών.Αυτά τα χαρακτηριστικά καθορίζουν ότι οι κινητήρες υψηλής ταχύτητας έχουν βασικές τεχνολογίες και μεθόδους σχεδιασμού που διαφέρουν από αυτές των κινητήρων σταθερής ταχύτητας και η δυσκολία σχεδιασμού και κατασκευής είναι συχνά διπλάσια από αυτή των κινητήρων συνηθισμένης ταχύτητας.

Τομείς εφαρμογής κινητήρων υψηλής ταχύτητας:

(1) Οι κινητήρες υψηλής ταχύτητας χρησιμοποιούνται σε διάφορες εφαρμογές όπως οι φυγοκεντρικοί συμπιεστές σε κλιματιστικά ή ψυγεία.

(2) Με την ανάπτυξη των υβριδικών οχημάτων στην αυτοκινητοβιομηχανία, οι γεννήτριες υψηλής ταχύτητας με μικρό μέγεθος και μικρό βάρος θα εκτιμηθούν πλήρως και θα έχουν καλές προοπτικές εφαρμογής στα υβριδικά οχήματα, την αεροπορία, τα πλοία και άλλους τομείς.

(3) Η γεννήτρια υψηλής ταχύτητας που κινείται από τον αεριοστρόβιλο είναι μικρής σε μέγεθος και έχει υψηλή κινητικότητα.Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως εφεδρική πηγή τροφοδοσίας για ορισμένες σημαντικές εγκαταστάσεις και μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως ανεξάρτητη πηγή ενέργειας ή μικρός σταθμός παραγωγής ενέργειας για να αντισταθμίσει την έλλειψη κεντρικής παροχής ρεύματος και έχει σημαντική πρακτική αξία.

Κινητήρας μόνιμου μαγνήτη υψηλής ταχύτητας

Οι κινητήρες μόνιμου μαγνήτη ευνοούνται σε εφαρμογές υψηλής ταχύτητας λόγω της υψηλής απόδοσης, του υψηλού συντελεστή ισχύος και του μεγάλου εύρους στροφών.Σε σύγκριση με τον κινητήρα μόνιμου μαγνήτη εξωτερικού ρότορα, ο κινητήρας μόνιμου μαγνήτη εσωτερικού ρότορα έχει τα πλεονεκτήματα της μικρής ακτίνας ρότορα και της ισχυρής αξιοπιστίας και έχει γίνει η πρώτη επιλογή για κινητήρες υψηλής ταχύτητας.

Επί του παρόντος, μεταξύ των κινητήρων μόνιμου μαγνήτη υψηλής ταχύτητας στο εσωτερικό και στο εξωτερικό, ο κινητήρας μόνιμου μαγνήτη υψηλής ταχύτητας με την υψηλότερη ισχύ ερευνάται στις Ηνωμένες Πολιτείες.Η ισχύς είναι 8MW και η ταχύτητα είναι 15000r/min.Είναι ένας επιφανειακός ρότορας μόνιμου μαγνήτη.Το προστατευτικό κάλυμμα είναι κατασκευασμένο από ανθρακονήματα και το σύστημα ψύξης υιοθετεί Ο συνδυασμός ψύξης αέρα και νερού χρησιμοποιείται για κινητήρες υψηλής ταχύτητας που ταιριάζουν με τουρμπίνες αερίου.

Το Ελβετικό Ομοσπονδιακό Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Ζυρίχης σχεδίασε έναν κινητήρα μόνιμου μαγνήτη υψηλής ταχύτητας με την υψηλότερη ταχύτητα.Οι παράμετροι είναι 500000 r/min, η ισχύς είναι 1kW, η ταχύτητα γραμμής είναι 261m/s και χρησιμοποιείται το προστατευτικό χιτώνιο από κράμα.

Η εγχώρια έρευνα για κινητήρες μόνιμου μαγνήτη υψηλής ταχύτητας συγκεντρώνεται κυρίως στο Πανεπιστήμιο Zhejiang, στο Πανεπιστήμιο Shenyang, στο Harbin University of Technology, στο Harbin Institute of Technology, στο Xi'an Jiaotong University, στο Nanjing Aerospace Motor, στο Southeast University, στο Beihang University, στο Jiangsu University, Beijing Jiaotong University, Guangdong University of Technology, CSR Zhuzhou Electric Co., Ltd., κ.λπ.

Πραγματοποίησαν σχετικές ερευνητικές εργασίες σχετικά με τα χαρακτηριστικά σχεδιασμού, τα χαρακτηριστικά απώλειας, τον υπολογισμό της αντοχής και ακαμψίας του ρότορα, τον σχεδιασμό του συστήματος ψύξης και τον υπολογισμό της αύξησης της θερμοκρασίας των κινητήρων υψηλής ταχύτητας και παρήγαγαν πρωτότυπα υψηλής ταχύτητας με διαφορετικά επίπεδα ισχύος και ταχύτητες.

Οι κύριες κατευθύνσεις έρευνας και ανάπτυξης των κινητήρων υψηλής ταχύτητας είναι:

Έρευνα για βασικά ζητήματα κινητήρων υψηλής ταχύτητας υψηλής ισχύος και κινητήρων εξαιρετικά υψηλής ταχύτητας.Σχεδιασμός σύζευξης βασισμένος σε πολυ-φυσική και πολλαπλούς κλάδους·θεωρητική έρευνα και πειραματική επαλήθευση των απωλειών στάτορα και ρότορα.Υλικά μόνιμου μαγνήτη με υψηλή αντοχή και αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία, υψηλή θερμική αγωγιμότητα Ανάπτυξη και εφαρμογή νέων υλικών όπως υλικά ινών.έρευνα σε υλικά και δομές πλαστικοποίησης ρότορα υψηλής αντοχής·εφαρμογή ρουλεμάν υψηλής ταχύτητας σε διαφορετικά επίπεδα ισχύος και ταχύτητας.σχεδιασμός καλών συστημάτων απαγωγής θερμότητας.ανάπτυξη συστημάτων ελέγχου κινητήρα υψηλής ταχύτητας.ανταπόκριση στις απαιτήσεις εκβιομηχάνισης Νέα τεχνολογία επεξεργασίας και συναρμολόγησης ρότορα.