1. مقدمة للمحرك عالي السرعة

تشير المحركات عالية السرعة عادة إلى المحركات التي تزيد سرعتها عن 10000 دورة/دقيقة.المحرك عالي السرعة صغير الحجم ويمكن توصيله مباشرة بأحمال عالية السرعة، مما يلغي الحاجة إلى الأجهزة الميكانيكية التقليدية لزيادة السرعة، ويقلل ضوضاء النظام ويحسن كفاءة نقل النظام.في الوقت الحاضر، المحركات الرئيسية التي نجحت في تحقيق سرعة عالية هي المحركات الحثية، والمحركات ذات المغناطيس الدائم، والمحركات ذات الممانعة التبديلية.

الملامح الرئيسية للمحركات عالية السرعة هي سرعة الدوار العالية والتردد العالي لتيار لف الجزء الثابت والتدفق المغناطيسي في القلب الحديدي وكثافة الطاقة العالية وكثافة الفقد العالية.تحدد هذه الخصائص أن المحركات عالية السرعة لديها تقنيات رئيسية وطرق تصميم تختلف عن تلك الخاصة بالمحركات ذات السرعة الثابتة، وغالبًا ما تكون صعوبة التصميم والتصنيع ضعف تلك الخاصة بالمحركات ذات السرعة العادية.

مجالات تطبيق المحركات عالية السرعة:

(1) تستخدم المحركات عالية السرعة في تطبيقات مختلفة مثل ضواغط الطرد المركزي في مكيفات الهواء أو الثلاجات.

(2) مع تطور المركبات الهجينة في صناعة السيارات، سيتم تقدير المولدات عالية السرعة ذات الحجم الصغير والوزن الخفيف بشكل كامل، ولها آفاق تطبيق جيدة في المركبات الهجينة والطيران والسفن وغيرها من المجالات.

(3) المولد عالي السرعة الذي يتم تشغيله بواسطة توربينات الغاز صغير الحجم وذو قدرة عالية على الحركة.يمكن استخدامه كمصدر طاقة احتياطي لبعض المرافق المهمة، كما يمكن استخدامه كمصدر طاقة مستقل أو محطة طاقة صغيرة لتعويض النقص في إمدادات الطاقة المركزية وله قيمة عملية مهمة.

محرك مغناطيسي دائم عالي السرعة

تُفضل المحركات ذات المغناطيس الدائم في التطبيقات عالية السرعة نظرًا لكفاءتها العالية وعامل الطاقة العالي ونطاق السرعة الواسع.بالمقارنة مع محرك المغناطيس الدائم الدوار الخارجي، فإن محرك المغناطيس الدائم الدوار الداخلي يتميز بنصف قطر الدوار الصغير والموثوقية القوية، وأصبح الخيار الأول للمحركات عالية السرعة.

في الوقت الحاضر، من بين محركات المغناطيس الدائم عالية السرعة في الداخل والخارج، يتم البحث في محرك المغناطيس الدائم عالي السرعة ذو أعلى طاقة في الولايات المتحدة.الطاقة 8MW والسرعة 15000r/min.إنه دوار مغناطيسي دائم مثبت على السطح.الغطاء الواقي مصنوع من ألياف الكربون، ونظام التبريد يعتمد مزيج من تبريد الهواء والماء للمحركات عالية السرعة المتطابقة مع توربينات الغاز.

صمم المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا في زيوريخ محركًا مغناطيسيًا دائمًا عالي السرعة بأعلى سرعة.المعلمات هي 500000 r/min، الطاقة 1kW، سرعة الخط 261m/s، ويتم استخدام الغلاف الواقي من السبائك.

تتركز الأبحاث المحلية حول محركات المغناطيس الدائم عالية السرعة بشكل أساسي في جامعة تشجيانغ، وجامعة شنيانغ للتكنولوجيا، وجامعة هاربين للتكنولوجيا، ومعهد هاربين للتكنولوجيا، وجامعة شيان جياوتونغ، ونانجينغ إيروسبيس موتور، وجامعة الجنوب الشرقي، وجامعة بيهانغ، وجامعة جيانغسو، جامعة بكين جياوتونغ، جامعة قوانغدونغ للتكنولوجيا، CSR Zhuzhou Electric Co., Ltd.، إلخ.

لقد أجروا أعمالًا بحثية ذات صلة حول خصائص التصميم، وخصائص الفقد، وقوة الدوار وحساب الصلابة، وتصميم نظام التبريد وحساب ارتفاع درجة الحرارة للمحركات عالية السرعة، وأنتجوا نماذج أولية عالية السرعة بمستويات طاقة وسرعات مختلفة.

اتجاهات البحث والتطوير الرئيسية للمحركات عالية السرعة هي:

البحث في القضايا الرئيسية المتعلقة بالمحركات عالية السرعة والمحركات فائقة السرعة؛تصميم اقتران يعتمد على الفيزياء المتعددة والتخصصات المتعددة؛البحث النظري والتحقق التجريبي من خسائر الجزء الثابت والدوار؛مواد مغناطيسية دائمة ذات قوة عالية ومقاومة لدرجات الحرارة العالية، وموصلية حرارية عالية. تطوير وتطبيق مواد جديدة مثل مواد الألياف؛البحث في مواد وهياكل تصفيح الدوار عالية القوة؛تطبيق محامل عالية السرعة تحت مستويات مختلفة من القوة والسرعة؛تصميم أنظمة جيدة لتبديد الحرارة.تطوير أنظمة التحكم في المحركات عالية السرعة؛تلبية متطلبات التصنيع معالجة الدوار وتجميع التكنولوجيا الجديدة.