1. معرفی موتور با سرعت بالا

موتورهای پرسرعت معمولاً به موتورهایی با سرعت بیش از 10000 دور در دقیقه اطلاق می شود.موتور پرسرعت از نظر اندازه کوچک است و می تواند مستقیماً با بارهای با سرعت بالا متصل شود و نیازی به وسایل افزایش سرعت مکانیکی سنتی نداشته باشد، صدای سیستم را کاهش دهد و راندمان انتقال سیستم را بهبود بخشد.در حال حاضر، موتورهای القایی، موتورهای آهنربای دائمی و موتورهای رلوکتانس سوئیچ شونده، موتورهای القایی هستند.

از ویژگی های اصلی موتورهای پرسرعت می توان به سرعت روتور بالا، فرکانس بالای جریان سیم پیچ استاتور و شار مغناطیسی در هسته آهنی، چگالی توان بالا و چگالی تلفات بالا اشاره کرد.این ویژگی‌ها مشخص می‌کند که موتورهای پرسرعت دارای فناوری‌ها و روش‌های طراحی کلیدی هستند که با موتورهای با سرعت ثابت متفاوت است و دشواری طراحی و ساخت اغلب دو برابر موتورهای با سرعت معمولی است.

زمینه های کاربرد موتورهای پرسرعت:

(1) موتورهای پرسرعت در کاربردهای مختلفی مانند کمپرسورهای گریز از مرکز در تهویه مطبوع یا یخچال استفاده می شوند.

(2) با توسعه وسایل نقلیه هیبریدی در صنعت خودروسازی، ژنراتورهای پرسرعت با اندازه کوچک و وزن سبک کاملاً ارزشمند خواهند بود و چشم انداز کاربرد خوبی در وسایل نقلیه هیبریدی، هوانوردی، کشتی ها و سایر زمینه ها خواهند داشت.

(3) ژنراتور با سرعت بالا که توسط توربین گاز هدایت می شود اندازه کوچکی دارد و تحرک بالایی دارد.می توان از آن به عنوان منبع تغذیه پشتیبان برای برخی از امکانات مهم استفاده کرد و همچنین می تواند به عنوان یک منبع تغذیه مستقل یا یک نیروگاه کوچک برای جبران کمبود منبع تغذیه متمرکز استفاده شود و ارزش عملی مهمی دارد.

موتور آهنربای دائمی با سرعت بالا

موتورهای آهنربای دائم به دلیل راندمان بالا، ضریب توان بالا و محدوده سرعت وسیع در کاربردهای پرسرعت مورد علاقه هستند.در مقایسه با موتور آهنربای دائم روتور بیرونی، موتور آهنربای دائم روتور داخلی از مزایای شعاع روتور کوچک و قابلیت اطمینان قوی برخوردار است و به اولین انتخاب برای موتورهای با سرعت بالا تبدیل شده است.

در حال حاضر در میان موتورهای آهنربای دائمی پرسرعت در داخل و خارج از کشور، موتور آهنربای دائمی پرسرعت با بالاترین قدرت در ایالات متحده مورد تحقیق قرار می گیرد.توان 8 مگاوات و سرعت 15000r/min است.این روتور آهنربای دائمی روی سطح است.پوشش محافظ از فیبر کربن ساخته شده است و سیستم خنک کننده از ترکیب خنک کننده هوا و آب برای موتورهای پرسرعت مطابق با توربین های گاز استفاده می شود.

موسسه فناوری فدرال سوئیس زوریخ یک موتور آهنربای دائمی پرسرعت با بالاترین سرعت طراحی کرد.پارامترها 500000 r/min، قدرت 1kW، سرعت خط 261m/s و از آستین محافظ آلیاژی استفاده شده است.

تحقیقات داخلی در مورد موتورهای آهنربای دائمی پرسرعت عمدتاً در دانشگاه ژجیانگ، دانشگاه فناوری شن یانگ، دانشگاه فناوری هاربین، مؤسسه فناوری هاربین، دانشگاه شیان جیائوتنگ، موتور هوافضای نانجینگ، دانشگاه جنوب شرقی، دانشگاه بی هانگ، دانشگاه جیانگ سو، متمرکز شده است. دانشگاه جیائوتنگ پکن، دانشگاه فناوری گوانگدونگ، شرکت CSR Zhuzhou Electric، آموزشی ویبولیتین، و غیره.

آنها کار تحقیقاتی مربوطه را بر روی ویژگی های طراحی، ویژگی های تلفات، محاسبه استحکام و سختی روتور، طراحی سیستم خنک کننده و محاسبه افزایش دما موتورهای پرسرعت انجام دادند و نمونه های اولیه پرسرعت با سطوح توان و سرعت های مختلف تولید کردند.

جهات اصلی تحقیق و توسعه موتورهای پرسرعت عبارتند از:

تحقیق در مورد مسائل کلیدی موتورهای پرسرعت با قدرت بالا و موتورهای با سرعت فوق العاده بالا.طراحی کوپلینگ بر اساس چند فیزیک و چند رشته.تحقیقات نظری و تأیید تجربی تلفات استاتور و روتور؛مواد مغناطیس دائمی با استحکام بالا و مقاومت در برابر دمای بالا، هدایت حرارتی بالا توسعه و کاربرد مواد جدید مانند مواد الیافی.تحقیق در مورد مواد و ساختارهای لمینیت روتور با مقاومت بالا؛استفاده از یاتاقان های با سرعت بالا در سطوح مختلف قدرت و سرعت؛طراحی سیستم های اتلاف حرارت خوب؛توسعه سیستم های کنترل موتور با سرعت بالا؛برآورده کردن الزامات صنعتی شدن پردازش روتور و مونتاژ فناوری جدید.