努力重新定义高速电机

2020年,我们推出了SRS独立高速机和“无齿轮”市场宣传活动。 我们希望向需要高速电机的客户展示,我们提供了一种有吸引力的选择,可以让客户从他们的系统中去除复杂、低效且昂贵的机械齿轮。

现在到了 2023 年,对于将电机完全集成到应用中的需求似乎更加强烈。 因此,最终产品(通常是压缩机或高速鼓风机)成为电动压缩机,而不是具有压缩机、齿轮、联轴器和电机的传统传动系统。 此类传动系统的示例如下所示。

内齿轮压缩机示例 – 由电机驱动并通过联轴器连接。 该结构有多个轴、轴承和密封件。 图片来自 www.rotmach.com。
  • 旋转密封件被移除。 不再有磨损或泄漏。 外部可见的所有东西仅由静态部分组成。
  • 当所有东西都在密封外壳内时,压缩介质也可以被允许在电机内。 与典型的空气冷却相比,压缩介质可以改善电气元件的冷却。
  • 更少的轴承,无联轴器。 当整个传动系统由由两个轴承支撑的单个转子组成时,机器的安装非常简单,并且不需要手动对准机器。
  • 主动磁力轴承 (AMB) 使转子悬浮。 由于没有物理接触,因此无需润滑,轴承也无需更换或其他维护。 此外,球轴承或套筒轴承的大多数速度和负载限制都被消除。

因此,我们看到机器更加复杂、紧凑和运行经济,同时具有更高的性能、更少的组件和更低的维护需求。

带有 AMB 的电动压缩机示例如下所示。

单轴集成离心压缩机示例。 转子由主动磁力轴承支撑,电机的主动部分位于结构的中心。 与外部的唯一连接是压缩介质法兰和电连接器。 图片来自 Anantachaisilp、Parinya 和 Zongli Lin。 2020。

通常,这些完全集成的机器的设计非常具有挑战性。 高速离心压缩机适用于各种应用。 例如,被压缩的介质可以是纯净空气、二氧化碳、特殊制冷剂或天然气。

当介质同时流经定子和转子时,我们的电机部件必须能够耐受介质,从而保持温度受控。 此类材料兼容性信息不易获得,我们必须在第三方实验室进行材料测试,以确保我们的组件具有较长的使用寿命。

要使单转子方法发挥作用还需要对轴承和转子动态性能进行重大研究。 主动磁力轴承实际上只是带有定子、转子和位置传感器的电机,需要针对特定的电机压缩机进行设计,以确保足够的负载能力和转子控制。

最初将所有这些部件与客户安装在一起是一个难题,最初没有解决任何问题。 除了技术挑战之外,最大的困难可能是证明与相关各方一起开发全新产品的大量初始投资的合理性。

另一个关键问题是确保可靠的零部件供应链。 与传统传动系统的部件相比,第三方供应商更换集成机器部件并不那么容易。

一段时间以来,我们一直在展示我们在该领域的先进解决方案和存在。 上述好处实在太有吸引力,不容忽视。

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Panu Hava, Product Manager

Panu Hava currently works as Product Manager, solid-rotor machines at The Switch. He has over a decade of experience in product development of electric machines, including industrial induction and synchronous machines as well as high-speed induction machines. 


Today, his main responsibilities are technical sales support for new tailored products and leading product development of high-speed electric machines. Hava holds a M.Sc. (Tech.) in Mechanical Engineering from Lappeenranta University of Technology.