1. 高速モーターの導入

高速モーターとは通常、速度が 10,000 r/min を超えるモーターを指します。高速モーターは小型で高速負荷に直接接続できるため、従来の機械式増速装置が不要となり、システムのノイズが低減され、システムの伝達効率が向上します。現在、高速化に成功している主なものは、誘導モータ、永久磁石モータ、スイッチトリラクタンスモータである。

高速モーターの主な特徴は、高いローター速度、高い周波数のステーター巻線電流と鉄心の磁束、高い出力密度と高い損失密度です。このような特徴から、高速モータは定速モータとは異なるキー技術や設計手法が必要となり、設計や製造の難易度が通常速度モータの2倍となる場合が多くあります。

高速モーターの応用分野:

(1) 高速モータはエアコンや冷蔵庫の遠心圧縮機など様々な用途に使用されています。

(2) 自動車産業におけるハイブリッド車の発展に伴い、小型軽量の高速発電機が高く評価され、ハイブリッド車、航空、船舶等の分野での応用が期待されています。

(3) ガスタービン駆動の高速発電機は小型で機動性が高い。一部の重要施設のバックアップ電源として使用できるほか、集中電源の不足を補う独立電源や小規模発電所としても使用でき、重要な実用価値があります。

高速永久磁石モーター

永久磁石モータは、その高効率、高力率、広い速度範囲により、高速アプリケーションで好まれています。アウターローター永久磁石モーターと比較して、インナーローター永久磁石モーターはローター半径が小さく、信頼性が高いという利点があり、高速モーターの最初の選択肢となっています。

現在、国内外の高速永久磁石モータの中で、最も出力の高い高速永久磁石モータが米国で研究されている。出力は8MW、速度は15000r/minです。表面実装型の永久磁石ロータです。保護カバーはカーボンファイバー製で、冷却システムには空冷と水冷を組み合わせたガスタービンに合わせた高速モーターを採用しています。

スイス連邦工科大学チューリッヒ校は、最高速度の高速永久磁石モーターを設計しました。パラメータは 500000 r/min、出力 1kW、ライン速度 261m/s、合金保護スリーブを使用します。

高速永久磁石モーターの国内研究は主に浙江大学、瀋陽理工大学、ハルビン理工大学、ハルビン工業大学、西安交通大学、南京航空宇宙モーター、東南大学、北杭大学、江蘇大学、北京交通大学、広東理工大学、CSR株洲電気有限公司など

彼らは、高速モーターの設計特性、損失特性、ローターの強度と剛性の計算、冷却システムの設計、温度上昇の計算に関する関連研究作業を実施し、さまざまな出力レベルと速度の高速プロトタイプを作成しました。

高速モーターの主な研究開発の方向性は次のとおりです。

高出力高速モーターおよび超高速モーターの重要課題に関する研究。複数の物理学と複数の専門分野に基づいたカップリング設計。ステーターとローターの損失の理論的研究と実験的検証。高強度、高耐熱性、高熱伝導率を有する永久磁石材料 繊維材料等の新材料の開発・応用。高強度ローターの積層材料と構造に関する研究。さまざまな出力および速度レベルでの高速ベアリングの適用。優れた放熱システムの設計。高速モーター制御システムの開発。工業化の要求に応えるローターの加工と組立の新技術。