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Oito categorias de aplicações para motores de alta velocidade

2024-02-06 11:50:08

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Alta velocidade motores têm as vantagens de alta eficiência, grande potência específica, alto fator de potência, alta confiabilidade e fácil manutenção. Nos países industriais avançados, os motores de alta velocidade têm sido amplamente utilizados nas indústrias de aviação, aeroespacial e de moldes. A indústria automobilística de alta velocidade da China começou na década de 1990. Produtos continuaram a desenvolver-se de gama baixa para gama alta, e o tamanho do mercado também continuou a se expandir.

 

Definition of High-speed Motors

High-speed motors are distinguished by their impressive rotational speeds and advanced engineering, setting them apart from standard motors. These motors are designed to operate at exceptionally high rotational speeds, making them suitable for a variety of specialized applications. The precise definition of a high-speed motor can vary, but certain criteria are commonly used to identify them.

Criteria for High-speed Motors

Velocidade de rotação:

The primary criterion for classifying a motor as high-speed is its rotational speed. High-speed motors are generally defined as those that exceed 10,000 revolutions per minute (r/min). This threshold is significantly higher than that of typical industrial motors, which usually operate at speeds below 3,600 r/min. The ability to reach and maintain such high speeds requires meticulous design and manufacturing processes to ensure stability, durability, and performance.

Linear Speed of Rotor Rotation:

In addition to rotational speed, high-speed motors are also characterized by the linear speed of the rotor rotation. Linear speed refers to the velocity at which a point on the rotor moves through space. For high-speed motors, the linear speed is typically greater than 50 meters per second (m/s). This parameter is crucial because it impacts the motor’s overall performance and the stresses experienced by the rotor.

Relation between Centrifugal Stress and Linear Speed:

A fundamental aspect of high-speed motor design is the relationship between centrifugal stress and linear speed. Centrifugal stress is the force exerted outward on the rotor as it spins. This stress is proportional to the square of the linear speed, meaning that as the linear speed increases, the centrifugal stress increases exponentially. For instance, if the linear speed doubles, the centrifugal stress quadruples. This relationship highlights the engineering challenges involved in designing high-speed motors, as materials and structural integrity must withstand these elevated stresses without compromising performance or safety.

To manage these stresses, high-speed motors often employ advanced materials and construction techniques. For example, rotors might be made from high-strength alloys or composite materials that can endure the intense forces generated at high speeds. Additionally, precision balancing and alignment are critical to minimize vibrations and reduce the risk of mechanical failure.

Design and Material Considerations:

The materials used in high-speed motors are selected for their strength, durability, and resistance to deformation under high centrifugal forces. High-strength steel, titanium alloys, and carbon fiber composites are common choices. These materials provide the necessary strength while minimizing weight, which is crucial for maintaining high rotational speeds.

The design of high-speed motors also involves advanced cooling mechanisms to dissipate the heat generated by friction and electrical losses at high speeds. Cooling methods may include forced air cooling, liquid cooling, or even the use of special cooling jackets around critical components.

Aplicações e implicações:

High-speed motors are utilized in various applications where their unique characteristics offer significant advantages. In the aerospace industry, they are used in systems that require high power density and reliability. In the medical field, high-speed motors drive precise surgical tools and imaging devices. Industrial applications include high-speed machining and precision manufacturing, where the efficiency and accuracy of these motors enhance productivity.

Overall, the definition and criteria of high-speed motors revolve around their exceptional rotational and linear speeds, the resulting centrifugal stresses, and the sophisticated engineering required to manage these factors. By exceeding 10,000 r/min and achieving linear speeds greater than 50 m/s, high-speed motors push the boundaries of what is possible in various advanced applications, underscoring the importance of innovative design and material science in their development.

Isso faz parte de um motor de alta velocidade.

Aplicações de motores de alta velocidade

As aplicações de motores de alta velocidade estão se expandindo de forma explosiva. Em ordem de alta velocidade, existem as seguintes aplicações.

1. Ferramentas elétricas

A ferramenta elétrica usa um processo de enrolamento de PCB sem núcleo e integra o chip de controle. É muito compacto. Esse tipo de conversor elétrico também pode ser utilizado em equipamentos médicos, como odontológicos.

2. Bomba molecular

A bomba molecular é um dispositivo físico comum para obter alto vácuo. Também pode ser usado para separar o ar e obter ar altamente limpo. A velocidade do motor para esta aplicação pode chegar a 32 kr/min, 500 W. Ele pode ser projetado usando um motor de indução ou um motor de ímã permanente com enrolamento concentrado. Ele pode ser projetado usando um motor de indução ou um motor de ímã permanente com enrolamento concentrado.

3. Volante de armazenamento de energia separado

Existem muitas subdivisões de armazenamento de energia, incluindo armazenamento de energia de volante usado em aeronaves e armazenamento de energia de volante usado em usinas de energia. O exemplo a seguir é um produto de armazenamento de energia em volante para condução de veículos. Seu conceito equivale ao armazenamento de energia em baterias de veículos híbridos. Ou armazenamento de energia por supercapacitor. Quando o carro precisa de uma explosão de energia, o motor de armazenamento de energia do volante pode servir como um gerador para fornecer eletricidade. O motor de armazenamento de energia abaixo tem potência de 30 kW e velocidade de rotação de 50 kr/min. Adota um esquema de motor de indução e o rotor é um bloco de ferro sólido.

4. Turbocompressão

A turboalimentação eletrônica é uma nova tecnologia que surgiu nos últimos anos. Sua função é sobrecarregar o motor do automóvel em baixas velocidades para diminuir o atraso do vórtice e aumentar o torque explosivo. Um produto de 10 kW e 100 kr/min desenvolvido pela BorgWarner usa uma estrutura de motor de ímã permanente de 2 pólos e 24 slots. Devido à alta temperatura do ambiente de trabalho, além da alta velocidade, o projeto deste tipo de motor também requer controle do campo magnético. Perda de aço e aumento de temperatura.

Alguns detalhes de motores de alta velocidade.

5. Microturbina a gás

A microturbina a gás é definitivamente um produto lendário. Uma máquina do comprimento de um lápis pode produzir 50 kW de potência. Diz-se que sua aplicação em automóveis pode reduzir o tamanho do motor em 95%. Além dos automóveis, muitos dispositivos requerem motores tão pequenos.

6. Compressor de ar de alta velocidade

O compressor de ar de alta velocidade é atualmente o tipo mais comum de motor de alta velocidade e alta potência, com velocidade de rotação de dezenas de milhares de rpm e potência entre 100-700 kW. Geralmente usa rolamentos magnéticos e aciona turbinas ou pás através do motor para pressurizar o ar. O motor de acionamento direto de alta velocidade substitui o motor original de baixa velocidade + sistema de aumento de velocidade, que tem as vantagens de estrutura compacta e alta confiabilidade. Dois tipos de motores comumente usados ​​são motores síncronos de ímã permanente montados em superfície e motores de indução.

7. Motor de acionamento do veículo

Os motores de acionamento de veículos ainda são o campo mais quente atualmente. A velocidade principal dos automóveis de passageiros está dentro de 16,000 rpm, e motores de velocidade mais alta já estão sendo desenvolvidos.

Para aumentar a densidade de potência, a Integral Powertrain desenvolveu um sistema de motor de ímã permanente de 20,000 rpm, 450 kW, torque máximo de 900 N·m e peso de apenas 28 kg. Ele usa resfriamento avançado por injeção de óleo de enrolamento e um estator radial. Resfriamento, resfriamento axial do rotor e uma série de tecnologias.

8. Motor de acionamento para aeronaves

À medida que o ritmo da electrificação e da semi-electricidade das aeronaves acelera, a procura de motores de alta potência e alta velocidade também aumenta. Motores de aviação de maior potência são usados ​​em aeronaves híbridas. Como núcleo de arquiteturas híbridas de alcance estendido semelhantes, esses motores geralmente usam estruturas de resfriamento de ar forçado para aproveitar o fluxo de ar de alta velocidade. Para melhorar a eficiência, são utilizados mais motores de ímã permanente do que motores de indução.

ENNENG specializes in the research and development of various types of high-speed motors. These motors are designed to provide efficient and reliable performance in high-speed applications.

ENNENG‘s high-speed motors are widely used in industries such as power stations, metallurgy, chemicals, water treatment, coal mining, textiles, rubber, petroleum, medicine, paper, cooling towers, and food processing. These motors help companies reduce emissions, save energy, reduce consumption, and minimize noise, promoting green production practices.

The high-speed motors offered by ENNENG are known for their high efficiency and energy-saving capabilities. With power factors over 98% and efficiencies over 95%, these motors contribute to reducing the capacity of power receiving equipment and lowering energy consumption. They are designed to be easily replaceable, with the same installation size as asynchronous motors, making the transition seamless.

ENNENG’s high-speed motors also feature PG vector control, allowing for precise speed control based on specific application requirements. This makes them suitable for various equipment such as printers and punch compactors.

In summary, ENNENG’s high-speed motors are designed to provide efficient and reliable performance in high-speed applications. With their energy-saving capabilities, easy replacement, and precise speed control, these motors are a valuable choice for industries seeking optimal performance and reduced energy consumption.

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