高速实心转子技术已被证明几乎适用于所有高速应用。在任何负载无需齿轮箱即可直接连接到电机，且转子圆周速度高于 100 米/秒的应用中，均可使用高速实心转子。
为了解决运行功率低于 200 kW 的应用与运行功率达数兆瓦的应用之间的现有差距，实心转子在高转速下比叠片转子性能更好，这是因为叠片转子存在机械和热方面的限制。
对于需要高功率密度、高可靠性和稳健性的应用，以及在恶劣环境下运行的应用，高速实心转子尤其有用。
高速固体转子的特性
实心转子坚固耐用、高效可靠。其特点包括：
- 直驱系统，无需齿轮箱
- 尺寸更紧凑
- 组件更少，所需维护也更少
- 转速范围为 6,000 转/分至 25,000 转/分，具体取决于转子直径
- 适用于低压系统，功率范围从 300 千瓦到 2000 千瓦。
- 中压技术功率水平超过 2000 千瓦
此外，其高有效弯曲刚度使其在高速下实现亚临界转子动力学特性，同时其刚度和平衡等级稳定，对热循环不敏感。这些特性使得高速固体转子具有极高的应用价值。
当前用途
目前使用高速固体转子的行业包括制造业、交通运输业和可再生能源业。
化工、石油和天然气行业在气体压缩机和涡轮机中使用固体转子。固体转子也用于飞机辅助动力装置和电动汽车推进子系统。其他应用领域包括气密性天然气压缩、真空泵、微型涡轮机、加工工具、气动执行器、喷砂、发酵、仪器仪表和空气抛光等。
需要更高的速度和更高的功率密度
传统上，高速实心转子的运行转速范围为每分钟 10,000 至 30,000 转。如今，人们对更高转速和更高功率密度的需求日益增长。
钻孔、磨削和铣削等主轴应用需要高速机床。传统主轴采用皮带传动，这限制了其最高转速。主轴应用的转速和功率要求范围很广，从 9,000 到 180,000 rpm 到 1 到 24 kW 不等。
飞轮储能系统（FESS）正逐渐成为传统化学电池系统的可行替代方案，并可受益于高速固体转子技术。FESS可分为低速（< 6,000 rpm）和高速（10,000–100,000 rpm）两类。
用于在高科技应用中产生高真空的转速高达 100,000 rpm 的涡轮分子泵也受益于高速固体转子。一些应用实例包括薄膜沉积、半导体制造、高能物理、光学/玻璃工业、质谱分析和聚变技术。
所有这些应用都需要能够满足其要求的转子。随着能够应对更高转速和功率密度的新型转子设计不断涌现，无疑会有更多应用场景出现。
斯维奇的最新研发
斯维奇公司多年来一直致力于高速固体转子技术的研发。作为芬兰商业促进署资助的研究项目“新型兆瓦级热泵压缩机电机”（9119/31/2021）的一部分，最新的研发成果满足了工业级高温热泵对更高转速的要求。
采用轴向开槽转子、铜条转子、端环和铜涂层等措施，实心转子的性能得到了提升。铜，尤其是铜笼，能够降低转子电阻，进而减少滑差并提高磁通穿透率。这使得系统功率因数更高。
目前，斯维奇的兆瓦级高速实心转子最高连续转子圆周速度可达 200 米/秒，超速可达 240 米/秒，并能承受转速和温度波动。较小尺寸电机的圆周速度范围为 130 至 178 米/秒，具体取决于端环所用铜材，但这些尺寸目前仅适用于 S1 型，不适用于转速和温度波动较大的应用。这些圆周速度对应的转速在 20,000 至 25,000 转/分之间，具体数值取决于电机尺寸。
由于主轴泵、飞轮泵和涡轮分子泵对转速要求极高，因此目前它们不在斯维奇高速机床产品组合的涵盖范围内。然而，我们始终致力于突破界限，探索满足客户对更高转速和功率密度需求的新方法。
展望高速固体转子的未来发展前景，令人兴奋不已。我们期待着参与到这一领域的进步中来！
欢迎随时与我们联系，讨论您的高速转子需求或想法。
R&D Project Manager
Jonna Tiainen
Jonna Tiainen currently works as R&D Project Manager at The Switch, Finland. She has a background in turbomachinery and over a decade of experience in Computational Fluid Dynamics, measurements, project management and teaching. Tiainen holds a D.Sc. (Tech.) degree in heat transfer and fluid dynamics from the LUT University, Finland.
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