1. Giới thiệu động cơ tốc độ cao

Động cơ tốc độ cao thường dùng để chỉ động cơ có tốc độ trên 10.000 vòng/phút.Động cơ tốc độ cao có kích thước nhỏ và có thể kết nối trực tiếp với tải tốc độ cao, loại bỏ sự cần thiết của các thiết bị tăng tốc độ cơ học truyền thống, giảm tiếng ồn hệ thống và cải thiện hiệu suất truyền tải của hệ thống.Hiện nay, những loại chính đã đạt được tốc độ cao thành công là động cơ cảm ứng, động cơ nam châm vĩnh cửu và động cơ chuyển mạch từ trở.

Đặc điểm chính của động cơ tốc độ cao là tốc độ rôto cao, tần số dòng điện cuộn dây stato và từ thông trong lõi sắt cao, mật độ công suất cao và mật độ tổn thất cao.Những đặc điểm này xác định rằng động cơ tốc độ cao có các công nghệ và phương pháp thiết kế chính khác với động cơ tốc độ không đổi và độ khó trong thiết kế và chế tạo thường gấp đôi so với động cơ tốc độ thông thường.

Các lĩnh vực ứng dụng của động cơ tốc độ cao:

(1) Động cơ tốc độ cao được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau như máy nén ly tâm trong máy điều hòa không khí hoặc tủ lạnh.

(2) Với sự phát triển của xe hybrid trong ngành công nghiệp ô tô, máy phát điện tốc độ cao với kích thước nhỏ và trọng lượng nhẹ sẽ được đánh giá cao và có triển vọng ứng dụng tốt trong xe hybrid, hàng không, tàu thủy và các lĩnh vực khác.

(3) Máy phát điện tốc độ cao được điều khiển bởi tuabin khí có kích thước nhỏ và tính cơ động cao.Nó có thể được sử dụng làm nguồn điện dự phòng cho một số cơ sở quan trọng và cũng có thể được sử dụng làm nguồn điện độc lập hoặc một trạm điện nhỏ để bù đắp cho việc thiếu nguồn điện tập trung và có giá trị thực tế quan trọng.

Động cơ nam châm vĩnh cửu tốc độ cao

Động cơ nam châm vĩnh cửu được ưa chuộng trong các ứng dụng tốc độ cao do hiệu suất cao, hệ số công suất cao và dải tốc độ rộng.So với động cơ nam châm vĩnh cửu rôto bên ngoài, động cơ nam châm vĩnh cửu rôto bên trong có ưu điểm là bán kính rôto nhỏ và độ tin cậy cao, đã trở thành lựa chọn hàng đầu cho động cơ tốc độ cao.

Hiện nay, trong số các động cơ nam châm vĩnh cửu tốc độ cao trong và ngoài nước, động cơ nam châm vĩnh cửu tốc độ cao có công suất cao nhất đang được nghiên cứu tại Hoa Kỳ.Công suất là 8MW và tốc độ là 15000r/min.Nó là một rôto nam châm vĩnh cửu gắn trên bề mặt.Vỏ bảo vệ được làm bằng sợi carbon và sử dụng hệ thống làm mát. Sự kết hợp giữa làm mát không khí và nước được sử dụng cho động cơ tốc độ cao phù hợp với tuabin khí.

Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ Zurich đã thiết kế một động cơ nam châm vĩnh cửu tốc độ cao với tốc độ cao nhất.Các thông số là 500000 vòng/phút, công suất 1kW, tốc độ đường truyền là 261m/s và sử dụng ống bảo vệ bằng hợp kim.

Nghiên cứu trong nước về động cơ nam châm vĩnh cửu tốc độ cao chủ yếu tập trung ở Đại học Chiết Giang, Đại học Công nghệ Thẩm Dương, Đại học Công nghệ Cáp Nhĩ Tân, Viện Công nghệ Cáp Nhĩ Tân, Đại học Giao thông Tây An, Động cơ Hàng không Vũ trụ Nam Kinh, Đại học Đông Nam, Đại học Beihang, Đại học Giang Tô, Đại học Giao thông Bắc Kinh, Đại học Công nghệ Quảng Đông, Công ty TNHH Điện lực CSR Zhuzhou, v.v.

Họ đã thực hiện công việc nghiên cứu có liên quan về đặc điểm thiết kế, đặc tính tổn thất, tính toán độ bền và độ cứng của rôto, thiết kế hệ thống làm mát và tính toán mức tăng nhiệt độ của động cơ tốc độ cao và tạo ra các nguyên mẫu tốc độ cao với mức công suất và tốc độ khác nhau.

Các hướng nghiên cứu và phát triển chính của động cơ tốc độ cao là:

Nghiên cứu các vấn đề trọng tâm về động cơ tốc độ cao công suất lớn và động cơ tốc độ siêu cao;thiết kế khớp nối dựa trên đa vật lý và đa ngành;nghiên cứu lý thuyết và kiểm chứng thực nghiệm tổn hao stato, rôto;vật liệu nam châm vĩnh cửu có độ bền cao, chịu nhiệt độ cao, dẫn nhiệt cao Phát triển và ứng dụng các vật liệu mới như vật liệu sợi;nghiên cứu về vật liệu và cấu trúc cán rôto có độ bền cao;ứng dụng vòng bi tốc độ cao ở các mức công suất và tốc độ khác nhau;thiết kế hệ thống tản nhiệt tốt;phát triển hệ thống điều khiển động cơ tốc độ cao;đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa Gia công và lắp ráp Rotor công nghệ mới.