1. Introduction du moteur à grande vitesse

Les moteurs à grande vitesse font généralement référence aux moteurs dont la vitesse est supérieure à 10 000 tr/min.Le moteur à grande vitesse est de petite taille et peut être directement connecté à des charges à grande vitesse, éliminant ainsi le besoin de dispositifs mécaniques traditionnels d'augmentation de la vitesse, réduisant le bruit du système et améliorant l'efficacité de la transmission du système.À l'heure actuelle, les principaux moteurs qui ont réussi à atteindre une vitesse élevée sont les moteurs à induction, les moteurs à aimants permanents et les moteurs à réluctance commutée.

Les principales caractéristiques des moteurs à grande vitesse sont une vitesse de rotor élevée, une fréquence élevée du courant d'enroulement du stator et un flux magnétique dans le noyau de fer, une densité de puissance élevée et une densité de perte élevée.Ces caractéristiques déterminent que les moteurs à grande vitesse ont des technologies clés et des méthodes de conception différentes de celles des moteurs à vitesse constante, et que la difficulté de conception et de fabrication est souvent le double de celle des moteurs à vitesse ordinaire.

Domaines d'application des moteurs à grande vitesse :

(1) Les moteurs à grande vitesse sont utilisés dans diverses applications telles que les compresseurs centrifuges des climatiseurs ou des réfrigérateurs.

(2) Avec le développement des véhicules hybrides dans l'industrie automobile, les générateurs à grande vitesse de petite taille et légers seront pleinement valorisés et auront de bonnes perspectives d'application dans les véhicules hybrides, l'aviation, les navires et d'autres domaines.

(3) Le générateur à grande vitesse entraîné par la turbine à gaz est de petite taille et possède une grande mobilité.Il peut être utilisé comme source d'alimentation de secours pour certaines installations importantes, et peut également être utilisé comme source d'alimentation indépendante ou comme petite centrale électrique pour compenser le manque d'alimentation électrique centralisée et a une valeur pratique importante.

Moteur à aimant permanent à grande vitesse

Les moteurs à aimants permanents sont privilégiés dans les applications à grande vitesse en raison de leur rendement élevé, de leur facteur de puissance élevé et de leur large plage de vitesse.Comparé au moteur à aimant permanent à rotor extérieur, le moteur à aimant permanent à rotor intérieur présente les avantages d'un petit rayon de rotor et d'une forte fiabilité, et est devenu le premier choix pour les moteurs à grande vitesse.

À l'heure actuelle, parmi les moteurs à aimants permanents à grande vitesse au pays et à l'étranger, le moteur à aimant permanent à grande vitesse avec la puissance la plus élevée fait l'objet de recherches aux États-Unis.La puissance est de 8 MW et la vitesse est de 15 000 tr/min.Il s'agit d'un rotor à aimant permanent monté en surface.Le capot de protection est en fibre de carbone et le système de refroidissement adopte la combinaison du refroidissement par air et par eau pour les moteurs à grande vitesse associés aux turbines à gaz.

L'École polytechnique fédérale de Zurich a conçu un moteur à aimant permanent à grande vitesse avec la vitesse la plus élevée.Les paramètres sont de 500 000 tr/min, la puissance est de 1 kW, la vitesse de ligne est de 261 m/s et le manchon de protection en alliage est utilisé.

La recherche nationale sur les moteurs à aimants permanents à grande vitesse est principalement concentrée à l'Université du Zhejiang, à l'Université de technologie de Shenyang, à l'Université de technologie de Harbin, à l'Institut de technologie de Harbin, à l'Université Jiaotong de Xi'an, à Nanjing Aerospace Motor, à l'Université du Sud-Est, à l'Université de Beihang, à l'Université de Jiangsu, Université Jiaotong de Pékin, Université de technologie du Guangdong, CSR Zhuzhou Electric Co., Ltd., etc.

Ils ont mené des travaux de recherche pertinents sur les caractéristiques de conception, les caractéristiques de perte, le calcul de la résistance et de la rigidité du rotor, la conception du système de refroidissement et le calcul de l'échauffement des moteurs à grande vitesse, et ont produit des prototypes à grande vitesse avec différents niveaux de puissance et vitesses.

Les principales orientations de recherche et développement des moteurs à grande vitesse sont :

Recherche sur les questions clés des moteurs à grande vitesse de grande puissance et des moteurs à ultra-haute vitesse ;conception de couplage basée sur la multi-physique et la multi-disciplines ;recherche théorique et vérification expérimentale des pertes statoriques et rotoriques ;matériaux à aimants permanents à haute résistance et résistance aux températures élevées, conductivité thermique élevée Développement et application de nouveaux matériaux tels que les matériaux fibreux ;recherche sur les matériaux et structures de stratification de rotor à haute résistance ;application de roulements à grande vitesse sous différents niveaux de puissance et de vitesse ;conception de bons systèmes de dissipation thermique ;développement de systèmes de commande de moteurs à grande vitesse ;répondant aux exigences d'industrialisation des nouvelles technologies de traitement et d'assemblage du rotor.