导语:高速电机因其高效率、高比功率、良好的功率因数、卓越的可靠性和便于维护的特点,在先进国家如航空航天及模具行业中得到了广泛应用。中国高速电机产业始于上世纪90年代,随着产品结构从低端向高端转变,其市场规模不断扩张。
如何定义高速电机
没有明确界限来定义什么是高速电机,但通常当转速超过10,000 r/min时,就可以被称为高速电机。另一种划分标准是基于线速度,线速度大于50 m/s的转子一般被认为是属于高速范围。在国外,有研究者将其根据速度和根号下功率乘积进行分类,这种标准既考量了转子的设计难度,又考虑了设备的能量大小,更为科学合理。
区分高速与超高速
根据根号下功率和转速乘积来区分,一个典型案例就是戴森公司生产的小家用吹风器,它具有110 kr/min 的转速和1,600 W 的功率,被归类为普通级别;而Integral Powertrain开发的一款用于车辆驱动系统的20 kr/min,450 kW 电机则被视作超级水平;Honeywell制造的一台飞行器用驱动系统20 kr/min,1,000 kW 电机会达到超级水平。
评估技术难度
单纯依据工作点,即使不考虑额外复杂性,单位面积上的力矩密度(即“力矩密度”)会随着速度增加呈阶梯式上升,因此我们可以通过这个指标来衡量不同类型中的加速能力或难易程度。
应用场景分析
目前正在迅猛发展并适应各个领域,其中包括:
机械工具 - 如西风公司研发的小型化PCB绕组永磁同步电机,可以适用于牙科等医疗设备。
分子泵 - 用于获取极高真空状态,如空气净化等。
储能飞轮 - 允许汽车在需要爆发大量力量时利用储能作为发动源。
涡轮增压 - 提供给低速引擎提供额外推力以减少涡流迟滞现象,并提高扭矩输出。
微型燃气轮机 - 实现体积缩小,同时保持较高性能,为汽车工业提供新解决方案。
高速空压器 - 通常使用磁悬浮轴承,以获得紧凑且可靠的设计结构,并可能采用永磁同步或感应式配置。
车辆驱动系统 - 适用于各种车辆,如某些公司开发25kr/min 225kW感应式带有水冷设计的产品,以及其他采用SiC平台等技术支持的情形。
航空航天用的驱动系统 - 在混成飞机构造中尤为重要,如Honeywell生产300kW35kr/min永磁同步配件,以实现更佳效益。
总结:这些专业领域对于提升社会福祉以及环境友好性的贡献不可忽视。同时,他们也在促进技术创新与经济增长方面发挥着重要作用。