高速电机有哪几种?(高速电机优缺点总结)

目前应用于高速领域的电机类型主要有感应电机、永磁电机、开关磁阻电机等, 每种电机类型又有不同的拓扑结构。

1. 高速感应电机

我们知道,感应电机转子结构简单、转动惯量低, 并能在高温和高速的条件下长时间运行, 因此感应电机在高速领域应用比较广泛 。

国内外最大功率的高速感应电机为15MW, 转速为20000 r/min, 是ABB公司 在2002年研制的, 采用的是实心转子结构; 高速感应电机最大速度为180000 r/min, 功率为10kW, 采用磁悬浮轴承, 实心转子结构, 线速度为219m /s, 电机的效率约为85% 。

国内对高速感应电机的研究相对滞后(貌似电机这块,国内没有几个不滞后的), 其中重庆德马电机研制了一系列高速感应电机, 海军工程大学 、沈阳工业大学 、哈尔滨工业大学以及浙江大学(沈建新老师团队)等针对高速感应电机开展了许多研究工作,海军工程大学对 2. 5 MW 高速感应电机开展了研究,重庆德马电机研制了100kW、25000r/min 高速感应电机, 国内高速感应电机的发展水平远低于国外。

2 .内转子高速永磁电机

我们也知道,永磁电机具有效率和功率因数高及转速范围大等优点, 因此其在高速应用领域倍受青睐。相对于外永磁转子电机, 内转子永磁电机具有转子半径小及可靠性强的优点, 成为高速电机的首选。

内转子高速永磁电机的最大功率已达8MW,转速15000r /min, 为面贴式永磁转子, 采用碳纤维保护套捆扎; 最高转速的永磁电机为500000r/min,功率为1kW, 转子表面线速度为261m /s,采用合金保护套。国内对高速永磁电机的研究主要集中在浙江大学、沈阳工业大学、哈尔滨理工大学、哈尔滨工业大学、西安交通大学、南京航空航天电机、东 南 大学、北京航空航天大学、江苏大学、北京交通大学、广东工业大学、南车株洲电机有限公司等, 他们对高速电机的设计特点、损耗特性、转子强度与刚度计算以及冷却系统设计与温升计算等方面开展了相关的研究工作, 并制作了不同功率等级和转速的高速样机。

沈阳工业大学与江苏航天动力机电有限公司合作, 已研制了 1120 kW、18000r/min 的高速永磁电机,如图所示, 该电机采用面贴式永磁转子结构, 转子表面线速度为180m /s, 采用碳纤维保护措施。

高速电机有哪几种?

浙江大学对2.3 kW、150000 r /min的高速永磁无刷直流电机开展了深入研究(深入一般是有几个博士在做),并制作了样机; 广东工业大学对0.6 kW,200 000 r /min 的高速永磁无刷直流电机进行了理论分析。但国内对高速永磁电机的研制多集中在500kW 以下的中小功率和中低转速阶段, 对大功率尤其是兆瓦级和超高转速永磁电机的研究还较少。高速永磁电机有面贴式( SPM) 和内置式( IPM) 两种转子结构。除少数采用内置式转子结构外,其余多采用面贴式永磁转子结构。

3.高速开关磁阻电机

开关磁阻电机以结构简单、坚固耐用、成本低廉以及耐高温等优点而备受瞩目, 在高速领域的应用日益广泛。

高速开关磁阻电机目前 最大功率为250 kW( 转速 22 000 r /min) ,最高转速为 200 000 r /min( 功率 1 kW) 。南京航空航天大学 、北京交通大学、湖南工业大学 、华中科技大学等对高速开关磁阻电机开展了相关研究工作, 其中南京航空航天大学研制了1 kW,130000 r /min的开关磁阻电机。

最后对三种主要类型的高速电机优缺点总结一下:

高速电机有哪几种?

经过不断的的发展, 国外对高速电机的研究已具备了相当的基础, 产业化势头良好。国内对高速电机的研究基础还较薄弱, 产业化水平较低, 国内对高速电机的研制多集中在中小功率和较低转速的范围内, 与国外尚有较大差距

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