高速電機通常是指轉速超過10000r/min的電機。它們因為轉速高,體積遠小于功率普通的電機,與原動機相連,取消了傳統(tǒng)的減速機構,高速電機轉動慣量小等原因,所以具有電機功率密度高,可以有效的節(jié)約材料,傳動效率高,噪音小。由于高速電機轉動慣量小,所以動態(tài)響應快等優(yōu)點。
高速電機定義是指電機轉速很高,比如-扭矩小的,轉速能達到10000RPM以上,扭矩大的(20NM以上)轉速到達5000RPM以上的,然而高速電機又分為普通高速和伺服高速電機,目前世界上做高速伺服電機的很少,比如像PARKER,JARRETT這樣的廠家會做高速伺服電機,因為市場需求小,技術要求高了。
電動機的另一個發(fā)展者美國的達文波特,在幾乎相同的時間里,也成功的制造了電動的印刷機,只可惜這個型號的印刷機成本太大,幾乎沒有商業(yè)價值。電動機被廣泛應用的推動力來自直流電動機的問世,在1870年時比利時的工程師格拉姆發(fā)明了這種實用機械,并把它大量制造出來,而后還不斷的對電動機的效率進行提高。電動機的另一個研究單位德國西門子也在努力研究,幾乎也是在格拉姆成功的同一時間,西門子推出了電機車,這個不燒油的車在柏林工業(yè)展覽會上獲得一片喝彩聲。交流電動機的發(fā)明是由美國發(fā)明家特斯拉完成的,最早的交流電動機根據(jù)電磁感應原理設計,結構比起直流電動機更為簡單,同時也比起只能使用在電車上的直流電動機用途更廣泛,它的發(fā)明讓電動機真正進入了家庭電器領域。交流電動機問世之后,同步電動機、串激電動機、交流換向器電動機等也逐步被人們發(fā)明出來,并投入實際的生產(chǎn),為人們的生活提供更多便利。電動機的發(fā)明和應用對人類來說具有極大的意義,可以說它為人類生活帶來了翻天覆地的變化。
高速電機在以下各方面具有廣闊的應用前景:
1.高速電機在空調或冰箱的離心式壓縮機等各種場合得到應用,而隨著科學技術的發(fā)展,特殊要求越來越多,它的應用也會越來越廣泛。
2.隨著汽車工業(yè)混合動力汽車的發(fā)展,體積小,重量輕的高速發(fā)電機將會得到充分的重視,并在混合動力汽車,航空,船舶等領域具有良好的應用前景。
3.由燃氣輪機驅動的高速發(fā)電機體積小,具有較高的機動性,可用于一些重要設施的備用電源,也可作為獨立電源或小型電站,彌補集中式供電的不足,具有重要的實用價值。
由于高速電機轉子上的離心力與線速度的平方成正比,高速電機要求具有很高的機械強度;又由于高速電機頻率高,鐵耗大,在設計時應適當降低鐵心中的磁密,采用低損耗的鐵心材料。
軸承的研究也是與高速電機密不可分的內容,因為普通軸承難以承受在高速系統(tǒng)中承受長時間運行,必須采用新材料和新結構的軸承。
高速電機可以有多種結構形式,如感應電機、永磁電機和磁阻電機等。電機在高速旋轉時的離心力很大,當線速度達到200m/s以上時,常規(guī)疊片轉子難以承受高速旋轉產(chǎn)生的離心力,需要采用特殊的高強度疊片或實心轉子。
在轉子動力學發(fā)展的近百年的歷史中,出現(xiàn)過很多計算方法,發(fā)展到今天,現(xiàn)代的計算方法主要可以分為兩大類:傳遞矩陣法和有限元法。
有限元法的運動方程表達方式簡潔,規(guī)范,在求解轉子動力學問題或轉子和周圍結構一起組成的復雜機械系統(tǒng)的問題時,有很多優(yōu)點。有限元法對復雜轉子系統(tǒng)剖分龐大,計算結果比傳遞矩陣法準確,然而計算耗時長,占用內存大?,F(xiàn)代計算機技術的發(fā)展,給有限元法提供了良好的硬件技術。
據(jù)杭州中經(jīng)智盛市場研究有限公司發(fā)布的《2022-2026年高速電機市場現(xiàn)狀調查及發(fā)展前景分析報告》顯示:電機:也稱電動機(俗稱馬達),是指依據(jù)電磁感應定律實現(xiàn)電能的轉換或傳遞的一種電磁裝置。它的主要作用是產(chǎn)生驅動轉矩,作為用電器或各種機械的動力源。電機的發(fā)展史:電動機原理最早的提出者是英國的科學家法拉第,他首先證明了電力可以轉變?yōu)樾D動力,而后據(jù)說是德國的雅克比最先將之付諸實踐,制造出了第一臺電動機。電動機最早先的樣子是在兩個U型磁鐵中間安裝了一個六臂輪,并在每個臂上帶兩根棒型磁鐵,通電后磁鐵的吸引力和排斥力推動輪軸轉動。電動機在雅克比手上還有進一步的發(fā)展,他制造了一個大型的裝置為小艇提供動力,并在易北河上試航,雖然當時的時速只達到了2.2公里,但這不影響電動機實驗的成功。