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Haute vitesse moteurs Les moteurs à grande vitesse présentent les avantages d'un rendement élevé, d'une puissance spécifique élevée, d'un facteur de puissance élevé, d'une grande fiabilité et d'une maintenance aisée. Développés dans les pays industriels avancés, les moteurs à grande vitesse ont été largement utilisés dans divers domaines tels que l'aéronautique, l'aérospatiale et les industries de moulage dans ces pays. L'industrie des moteurs à grande vitesse est entrée en Chine dans les années 1990. Produits ont poursuivi leur développement du bas de gamme au haut de gamme et, en conséquence, la taille du marché s'est encore élargie.
Définition des moteurs à grande vitesse
Les moteurs à grande vitesse se distinguent des moteurs conventionnels par l'ampleur de leur vitesse de rotation et par le haut niveau d'ingénierie impliqué dans leur conception. Comme leur nom l'indique, ces moteurs sont capables d'atteindre des niveaux de vitesse de rotation très élevés, idéaux pour les applications où cela s'avérerait avantageux. Bien que ce qui constitue un moteur à grande vitesse puisse être sujet à variation, plusieurs critères servent de ligne directrice dans leur classification.
Critères pour les moteurs à grande vitesse
Vitesse rotationnelle:
La vitesse de rotation est principalement utilisée pour classer la vitesse élevée d'un moteur. Dans la plupart des classifications, la vitesse de rotation généralement acceptée pour classer les moteurs à grande vitesse est supérieure à 10,000 3,600 tr/min. Cette valeur seuil est bien plus élevée que celle des moteurs industriels classiques, qui sont généralement inférieurs à XNUMX XNUMX tr/min. Il doit être parfaitement et minutieusement conçu et traité pour maintenir des vitesses aussi élevées dans des conditions de stabilité, de durabilité et de performance.
Vitesse linéaire de rotation du rotor :
Outre la vitesse de rotation, d'autres caractéristiques importantes des moteurs à grande vitesse sont données par la vitesse linéaire de rotation du rotor. Dans ce contexte, la vitesse linéaire désigne la vitesse à laquelle un point quelconque du rotor se déplace dans l'espace. Pour les moteurs à grande vitesse, elle est supérieure à 50 mètres par seconde. Il s'agit là encore d'un paramètre important car il influence les performances du moteur et les contraintes à l'intérieur du rotor.
Relation entre la contrainte centrifuge et la vitesse linéaire :
La contrainte centrifuge, ou sa relation avec la vitesse linéaire, constitue une théorie de base dans la conception des moteurs à grande vitesse. La force centrifuge, ou plutôt la résultante produite, agit dans une direction extérieure à partir du rotor en rotation, et leurs amplitudes varient avec le carré de la vitesse linéaire. Cela signifie que si une valeur doublée de la vitesse linéaire augmente la contrainte centrifuge, l'augmentation résultante est exponentielle ; le doublement de la vitesse linéaire, par exemple, donne des contraintes centrifuges quadruplées. Cette relation met en évidence les défis techniques impliqués dans la conception de moteurs à grande vitesse, car les matériaux et l'intégrité structurelle doivent résister à ces contraintes élevées sans compromettre les performances ou la sécurité.
En pratique, ces contraintes dans les moteurs à grande vitesse sont généralement maîtrisées en utilisant des matériaux et des techniques de construction avancés. Par exemple, les rotors peuvent être fabriqués à partir d'alliages à haute résistance ou de matériaux composites capables de supporter des forces aussi élevées à des vitesses très élevées. En outre, l'équilibrage et l'alignement de précision deviennent essentiels pour maintenir les vibrations aussi faibles que possible et réduire le risque de défaillance mécanique.
Considérations relatives à la conception et aux matériaux :
Les matériaux de construction du rotor et du stator d'un moteur à grande vitesse doivent être capables de supporter une force centrifuge élevée et de résister à ses forces de déformation. Les choix de matériaux standard comprennent l'acier à haute résistance, l'alliage de titane et les composites en fibre de carbone. Ceux-ci offrent une bonne résistance avec un poids minimal, ce qui est très important pour aider à maintenir la vitesse de rotation élevée.
La conception des moteurs à grande vitesse prend également en compte les mécanismes de refroidissement avancés pour dissiper la chaleur générée par le frottement et les pertes électriques à grande vitesse. Les méthodes de refroidissement peuvent inclure le refroidissement par air forcé, le refroidissement par liquide ou même l'utilisation de chemises de refroidissement spéciales autour des composants critiques.
Applications et implications :
Les moteurs à grande vitesse trouvent leur application dans de nombreux domaines où leurs particularités sont très avantageuses. Les applications dans l'aérospatiale visent à mettre en œuvre une densité de puissance élevée et une fiabilité élevée dans les systèmes. Dans le domaine médical, ces moteurs à grande vitesse servent à entraîner des outils chirurgicaux précis et des appareils d'imagerie. D'autres applications incluent l'usinage industriel à grande vitesse et la fabrication de précision où leur efficacité et leur précision augmentent la productivité.
Les moteurs à grande vitesse sont définis par des critères tels que des vitesses de rotation et linéaires extrêmement élevées, des contraintes centrifuges élevées qui en résultent et une ingénierie avancée impliquée dans le contrôle de ces facteurs. Les moteurs à grande vitesse dépassent 10,000 50 tr/min et une vitesse linéaire supérieure à XNUMX m/s, repoussent les limites des applications avancées et soulignent la nécessité d'une conception innovante et de la science des matériaux dans leur développement.
Applications des moteurs à grande vitesse
Les applications des moteurs à grande vitesse connaissent une croissance explosive. Les applications suivantes sont classées par ordre de vitesse élevée.
L'outil électrique utilise un processus d'enroulement PCB sans noyau et s'intègre à la puce de contrôle. Il est très compact. Ce type de convertisseur électrique peut également être utilisé dans certains équipements médicaux tels que la dentisterie.
Le vide poussé peut généralement être obtenu par la pompe moléculaire, qui est un type d'appareil physique. Elle peut également être utilisée pour la séparation de l'air et pour nettoyer l'air de haute qualité. La vitesse du moteur pour de telles applications peut atteindre 32 kr/min, 500 W. Il peut être conçu à l'aide d'un moteur à induction ou d'un moteur à aimant permanent à enroulement concentré.
Il existe de nombreuses sous-divisions dans le stockage d'énergie, comme le stockage d'énergie par volant d'inertie utilisé par les avions, le stockage d'énergie par volant d'inertie utilisé par les centrales électriques, etc. L'exemple suivant est un produit de stockage d'énergie par volant d'inertie pour la conduite d'un véhicule. Le concept qu'il contient est le même que le stockage d'énergie par batterie de véhicule hybride ou le stockage d'énergie par supercondensateur. Dans une telle situation, lorsque l'automobile a besoin d'une surtension, le moteur de stockage d'énergie par volant d'inertie peut se comporter comme un générateur pour fournir de l'électricité. L'exemple suivant est un moteur de stockage d'énergie d'une puissance de 30 kW et d'une vitesse de rotation de 50 kr/min. Il utilise un schéma de moteur à induction et son rotor est un bloc de fer solide.
La turbocompression électronique est une nouvelle technologie développée ces dernières années. Sa fonction est de suralimenter le moteur automobile à bas régime pour retarder le décalage vortex et augmenter le couple explosif. Un produit de 10 kW, 100 kr/min développé par BorgWarner utilise une structure de moteur à aimant permanent à 2 pôles et 24 fentes. En raison de la température élevée de l'environnement de travail, en plus de la vitesse élevée, la conception de ce type de moteur doit également prendre en charge le contrôle du champ magnétique. Perte d'acier et augmentation de la température.
Il s'agit sans doute d'un de ces produits « légendaires » issus d'un laboratoire universitaire : une machine de la taille d'un crayon peut produire 50 kW. Elle pourrait en effet dépasser de loin un moteur d'automobile, car elle « rétrécit de 95 % et de nombreux appareils dépendent de ce minuscule moteur – de sorte que »
Jusqu'à présent, le compresseur d'air à grande vitesse peut être considéré comme l'une des applications les plus courantes du moteur haute puissance à grande vitesse. Sa vitesse de rotation peut atteindre des dizaines de milliers de tr/min avec une puissance comprise entre 100 et 700 kW, et il utilise généralement des paliers magnétiques, des turbines d'entraînement ou des pales à travers le moteur pour comprimer l'air. Le moteur à entraînement direct à grande vitesse annule le système original de moteur à basse vitesse + multiplicateur de vitesse, qui a une structure compacte et une grande fiabilité. Deux types de moteurs couramment utilisés sont les moteurs synchrones à aimant permanent montés en surface et les moteurs à induction.
Le moteur d'entraînement des véhicules est le domaine le plus en vogue à l'heure actuelle, et la vitesse dominante des voitures particulières est de 16,000 XNUMX tr/min et des moteurs à vitesse plus élevée sont déjà en cours de développement.
Pour améliorer encore la densité de puissance, Integral Powertrain a conçu et développé un système de moteur à aimant permanent fonctionnant à 20,000 450 tr/min et 900 kW avec un couple maximal de 28 N·m pour une masse de seulement XNUMX kg. Il utilise des technologies avancées, notamment le refroidissement par injection d'huile des bobinages, le stator radial, le refroidissement axial du rotor, etc.
Avec l'accélération de l'électrification et de la semi-électricité dans les avions, les moteurs haute puissance et haute vitesse sont devenus de plus en plus demandés. Les moteurs d'aviation de plus grande puissance sont utilisés dans les avions hybrides. En tant que tels, ils constituent le cœur d'architectures hybrides à autonomie étendue similaires. Ces dernières utilisent généralement des structures de refroidissement par air forcé pour tirer parti du flux d'air élevé à des vitesses élevées. Les moteurs à aimant permanent sont plus utilisés que les moteurs à induction pour augmenter l'efficacité.
ENNENG se spécialise dans la recherche et le développement de tous types de moteurs à grande vitesse. Ces moteurs seront efficaces et fiables à grande vitesse.
ENNENGLes moteurs à grande vitesse de sont largement utilisés dans des industries telles que les centrales électriques, la métallurgie, les produits chimiques, le traitement de l'eau, les mines de charbon, les textiles, le caoutchouc, le pétrole, la médecine, le papier, les tours de refroidissement et la transformation des aliments. Ces moteurs aident les entreprises à réduire leurs émissions, à économiser de l'énergie, à réduire leur consommation et à minimiser le bruit, promouvant ainsi des pratiques de production écologiques.
Les moteurs à grande vitesse du fabricant ENNENG sont réputés pour leur efficacité et leurs performances en matière d'économie d'énergie. Ces moteurs ont des facteurs de puissance supérieurs à 98 %, ce qui signifie des rendements supérieurs à 95 %, ce qui réduit la capacité de l'équipement de réception d'énergie et permet d'économiser beaucoup d'énergie. Ils devraient être facilement remplaçables pour ceux ayant la même taille d'installation que les moteurs asynchrones.
De plus, le contrôle vectoriel PG garantit la haute précision des vitesses requises par certaines applications spécifiques grâce aux moteurs à grande vitesse produits par ENNENG. Tous les compacteurs et imprimantes ont besoin de ce moteur.
En général, les moteurs à grande vitesse ENNENG sont conçus pour garantir d'excellentes performances et une fiabilité à des vitesses plus élevées. Avec les avantages supplémentaires d'économies d'énergie, de remplacement facile et de contrôle de vitesse variable, la série de moteurs est un choix idéal pour les clients industriels qui apprécient des performances optimales et une faible consommation d'énergie.
