行業(yè)報(bào)告-高速電機(jī)產(chǎn)業(yè)化水平偏低-未來(lái)將如何發(fā)展

高速電機(jī)產(chǎn)業(yè)化水平偏低未來(lái)將如何發(fā)展

由于研究基礎(chǔ)薄弱，我國(guó)高速電機(jī)產(chǎn)業(yè)化水平較低，與國(guó)外相比尚有較大差距，特別是兆瓦級(jí)以上的大功率高速電機(jī)和超高速高速電機(jī)應(yīng)用很少，在設(shè)計(jì)和分析方面存在很多問(wèn)題。高速電機(jī)一般是指轉(zhuǎn)速超過(guò)超過(guò)一萬(wàn)r/min或難度值超過(guò)十萬(wàn)的電機(jī)，目前實(shí)現(xiàn)高速化的主要有感應(yīng)電機(jī)、內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)以及少數(shù)外轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)和爪極電機(jī)等。高速電機(jī)的特點(diǎn)是體積小、功率密度大，可與高速負(fù)載直接相連，省去了傳統(tǒng)的機(jī)械增速裝置，能減少系統(tǒng)噪音，并提高系統(tǒng)傳動(dòng)效率。高速電機(jī)可應(yīng)用范圍廣闊，包括高速磨床、燃料電池、儲(chǔ)能飛輪、國(guó)際電工等領(lǐng)域，市場(chǎng)前景良好。國(guó)外對(duì)于高速電機(jī)的研究已具備相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)，產(chǎn)業(yè)化水平較高。我國(guó)由于起步較晚，研制多集中于中小功率和較低轉(zhuǎn)速范圍，高速電機(jī)的產(chǎn)業(yè)化水平偏低，與國(guó)外相比存在一定差距。不過(guò)，無(wú)論是國(guó)內(nèi)國(guó)外，高速電機(jī)仍存在設(shè)計(jì)與分析方面亟需解決的問(wèn)題。具體來(lái)說(shuō)，高速電機(jī)在設(shè)計(jì)與分析方面主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題。第一，基于電磁場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)、流體場(chǎng)與溫度場(chǎng)等多物理場(chǎng)耦合方法來(lái)分析高速電機(jī)的技術(shù)尚不成熟；第二，高速軸承面臨問(wèn)題較大，如滾球軸承無(wú)法承受過(guò)高轉(zhuǎn)速，空氣軸承承載負(fù)載能力有限，磁懸浮軸承控制復(fù)雜且價(jià)格昂貴。第三，大功率高速電機(jī)的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)尚未完善，變換系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研發(fā)比較薄弱；第四，大功率率高速永磁電機(jī)冷卻結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多采用風(fēng)冷和水冷相結(jié)合，冷卻效果有限；第五，高速永磁電機(jī)向超高速和大功率方向的發(fā)展，受到永磁體抗拉強(qiáng)度低、耐溫能力差等制約；第六，面貼式永磁電機(jī)的合金保護(hù)套存在較大的渦流損耗，碳纖維保護(hù)套的導(dǎo)熱系數(shù)較差，不利于其轉(zhuǎn)子散熱；第七，常規(guī)疊片轉(zhuǎn)子不能承受較大的離心力，實(shí)心轉(zhuǎn)子存在較大的渦流損耗。所以，未來(lái)高速電機(jī)的發(fā)展和研究將基于上述關(guān)鍵問(wèn)題，如基于多物理場(chǎng)和多學(xué)科的耦合設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)高強(qiáng)度與高耐溫