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高速电机的设计有七个主要问题你知道吗?


作者:暂无

2020-12-07


由于研究基础薄弱,我国高转速电机产业化水平较低,与国外相比仍有较大差距。特别是兆瓦级以上的大功率高速电机和超高速高速电机很少使用,在设计和分析上存在很多问题。

一般来说,高转速电机是指转速超过10000 r/min或难度值超过100000的电机。目前,高速电机主要有感应电机、内转子永磁电机、开关磁阻电机、少数外转子永磁电机和爪极电机。

高速电机具有体积小、功率密度高的特点,可以直接与高速负载相连,消除了传统的机械增速装置,降低了系统噪声,提高了系统传动效率。高速电机应用比较广,包括高速磨床、燃料电池、储能飞轮、国际电工等领域,具有良好的市场前景。

国外对高速电机的研究有相当的基础,产业化水平比较高。由于国内起步较晚,高速电机的研发多集中在中小功率、低速范围内,高速电机产业化水平较低,与国外相比有一定差距。

然而,无论是在国内还是国外,高速电机在设计和分析上仍然存在一些亟待解决的问题。具体来说,在高速电机的设计和分析中存在几个问题。

首先,基于电磁场、应力场、转子动力学、流场和温度场耦合方法的高速电机分析技术还不成熟。

其次,高速轴承面临着很大的问题,如滚珠轴承不能承受过高的速度,空气轴承承载能力有限,磁轴承复杂,控制昂贵。

第三,大功率高速电机转子动力学设计技术不完善,变换系统、控制系统和实时监控系统研发薄弱;

第四,大功率高速永磁电机冷却结构复杂,由于风冷和水冷相结合,冷却效果有限。

第五,高速永磁电机向超高速大功率发展受到永磁体抗拉强度低、耐温性差的制约;

六、表贴式永磁电机合金保护套涡流损耗大,碳纤维保护套导热性能差,不利于其转子散热;

第七,常规叠片转子不能承受大的离心力,实心转子涡流损耗大。

因此,未来高速电机的发展和研究将基于上述关键问题,如基于多物理场、多学科的耦合设计、开发高强度、耐高温的永磁材料、研究高强度转子叠片材料和结构、开发高速电机控制系统等。

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