国内研制的50转每分钟,扭矩27万牛米,功率1300kw的低压 ...

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/29 10:43:53
电机及其控制系统是各种机械装备中最关键的部件,对机械装备的效率、性能、成本都有举足轻重的影响。这种传统的驱动模式存在以下明显的不足:

    1.首先机械减速机的存在,导致制造者的利润降低,其运行效率低,振动和噪音严重,润滑油渗漏污染,维护复杂等增加了用户的运行成本和维护工作量。

    2.电压等级高,电极的设计、制造和维护复杂,价格是同等功率等级低压电机的2倍以上,其故障率又是低压的3倍以上。

改变现状需解决关键理论与技术问题,有以下三个方面:
.取消机械减速机,电机与机械装备融为一体,带来的电磁场、温度场、应力场的空间耦合关系与一体化设计问题。我们提出的解决方案,对于这些大功率的的基本思路就是把电机不再做成三个,每个支路是独立的,分别由不同的低压变频,这个课题的提出,电机要采取低速大转矩低压大功率稀土永磁同步电动机。过去电机必须加减速机才能满足机械装备的要求,那是由于异步电动机没有办法做成多级,做成多级之后,振动噪音大,效率低下,其中最重要的原因异步电动机旋转磁场的产生,要让这个旋转磁场正旋,而永磁电场的磁场由永磁提供的,因此可以做成多级。

    2.低压大功率要通过将电机定子绕组设计成多条独立并联支路,采用多台通用低压变频器分别为各支路独立供电,解决低压带来的大电流问题。

    通过按照系统实际需要功率,控制各独立支路投入运行的数量,解决大功率系统的容量最大化控制问题。

    通过将电机与机械结构进行机电一体化设计,取消动力传输的全部中间环节,解决直驱问题。由于我的电机可以做成低速,大转矩,能够直接满足荷载的需求,因此可以不必再加减速机。

    这个课题研究的意义,在科学技术方面,开辟了大功率变频调速系统研究的新思路。解决大功率电机采用低压设计,大电流的电机内部的我和关系分析与电磁符合的优化问题,以及低压大电流的问题。它可以大幅度的提高系统的力能指标。感应电动机效率和功率因数与负载率直接相关。在各种机械装备中,电机的额定功率都是按照满足装备极限能力需要而选定的。而在实际的运行中,大部分机械装备的负载率都是在70%以下,其中石油、矿山等行业的部分机械装备常年负载率在50%以下。采用永磁电机,可以实现机械装备的直驱。永磁电机的特性,首先永磁电机具有这个特性,也是它天生的。异步电动机的最大效率点通常在0.8到百分之百负荷之间。大家看这个曲线,可以在负载率达到20%的时候,只要在20%以上,就可以保证额定点的效率。我们的思路是如果我不需要这么大的功率,部分绕组可以不投入运行,就可以作为备用容量,提高系统的可靠性。
稀土永磁材料是拥有永久提供磁场的能量,过去我们用电的方法直接极力,而永磁材料完全可以提供这个磁场。稀土实际上是17种稀有金属的通称。我们目前在一些领域,已经成功的进行了尝试,由于我们是石油装备的论坛,在石油机械装备领域,在组织地面勘探和开采设备中做了一些工作。首先是钻井机,修井机。作为钻井机,在泥浆泵直驱技术领域,我们在这方面已经取得了成功,取消了皮带轮,电机直接挂在传动轴上。在顶驱上,正在联合攻关,电机在设计中。在绞车方面,我们也提出了这个卷筒就是电机的外部,并且也在研究中在无齿轮拽引机,发明专利是我的。在地面螺杆泵方面,两家电机厂联合,为大庆油田成功做了地面驱动的螺杆泵。右边这个是实验现场。这个是电动修井机的现场,这是辽河油田的施工现场,这个是整个电动修井机的远景在车上坐着的就是我本人,在现场进行调试。作业一口井将300升柴油的标准份额下降到采用电驱动之后,用200度电就可以作业一口井。这个课题创新之处在于突破了传统电机和电源作为两个独立的整合配合运行的模式,为大型机械问题开辟了新的思路。

    实现了大型机械装备的电气传动系统直驱,改变了传统电气转动模式,简化了机械装备结构,提高了运行效率。这是我们当初在学校研究生们做实验做制造的样机。

    市场需求我就不多讲了,因为前面几位专家讲的市场分析太精采了。

    结束语,将大型装备的驱动改为低压大功率低速大转矩直驱是一个利国利民,对装备可以提高性能,对运行可以节省开支的非常理想的方案。当然,我们在陆地石油机械装备方面做了一些工作,我们也在矿山机械,我们现在马上要出来的,1300kw,27万牛米,相当于1000台奥迪A61.8同时开动。它的效率可以从过去的电机加减速机,只能达到0.8,这是理论上的效率,而我们可以做到0.92以上。
http://aaa.cippe.net/news_sec/17044.htm?&sp=4电机及其控制系统是各种机械装备中最关键的部件,对机械装备的效率、性能、成本都有举足轻重的影响。这种传统的驱动模式存在以下明显的不足:

    1.首先机械减速机的存在,导致制造者的利润降低,其运行效率低,振动和噪音严重,润滑油渗漏污染,维护复杂等增加了用户的运行成本和维护工作量。

    2.电压等级高,电极的设计、制造和维护复杂,价格是同等功率等级低压电机的2倍以上,其故障率又是低压的3倍以上。

改变现状需解决关键理论与技术问题,有以下三个方面:
.取消机械减速机,电机与机械装备融为一体,带来的电磁场、温度场、应力场的空间耦合关系与一体化设计问题。我们提出的解决方案,对于这些大功率的的基本思路就是把电机不再做成三个,每个支路是独立的,分别由不同的低压变频,这个课题的提出,电机要采取低速大转矩低压大功率稀土永磁同步电动机。过去电机必须加减速机才能满足机械装备的要求,那是由于异步电动机没有办法做成多级,做成多级之后,振动噪音大,效率低下,其中最重要的原因异步电动机旋转磁场的产生,要让这个旋转磁场正旋,而永磁电场的磁场由永磁提供的,因此可以做成多级。

    2.低压大功率要通过将电机定子绕组设计成多条独立并联支路,采用多台通用低压变频器分别为各支路独立供电,解决低压带来的大电流问题。

    通过按照系统实际需要功率,控制各独立支路投入运行的数量,解决大功率系统的容量最大化控制问题。

    通过将电机与机械结构进行机电一体化设计,取消动力传输的全部中间环节,解决直驱问题。由于我的电机可以做成低速,大转矩,能够直接满足荷载的需求,因此可以不必再加减速机。

    这个课题研究的意义,在科学技术方面,开辟了大功率变频调速系统研究的新思路。解决大功率电机采用低压设计,大电流的电机内部的我和关系分析与电磁符合的优化问题,以及低压大电流的问题。它可以大幅度的提高系统的力能指标。感应电动机效率和功率因数与负载率直接相关。在各种机械装备中,电机的额定功率都是按照满足装备极限能力需要而选定的。而在实际的运行中,大部分机械装备的负载率都是在70%以下,其中石油、矿山等行业的部分机械装备常年负载率在50%以下。采用永磁电机,可以实现机械装备的直驱。永磁电机的特性,首先永磁电机具有这个特性,也是它天生的。异步电动机的最大效率点通常在0.8到百分之百负荷之间。大家看这个曲线,可以在负载率达到20%的时候,只要在20%以上,就可以保证额定点的效率。我们的思路是如果我不需要这么大的功率,部分绕组可以不投入运行,就可以作为备用容量,提高系统的可靠性。
稀土永磁材料是拥有永久提供磁场的能量,过去我们用电的方法直接极力,而永磁材料完全可以提供这个磁场。稀土实际上是17种稀有金属的通称。我们目前在一些领域,已经成功的进行了尝试,由于我们是石油装备的论坛,在石油机械装备领域,在组织地面勘探和开采设备中做了一些工作。首先是钻井机,修井机。作为钻井机,在泥浆泵直驱技术领域,我们在这方面已经取得了成功,取消了皮带轮,电机直接挂在传动轴上。在顶驱上,正在联合攻关,电机在设计中。在绞车方面,我们也提出了这个卷筒就是电机的外部,并且也在研究中在无齿轮拽引机,发明专利是我的。在地面螺杆泵方面,两家电机厂联合,为大庆油田成功做了地面驱动的螺杆泵。右边这个是实验现场。这个是电动修井机的现场,这是辽河油田的施工现场,这个是整个电动修井机的远景在车上坐着的就是我本人,在现场进行调试。作业一口井将300升柴油的标准份额下降到采用电驱动之后,用200度电就可以作业一口井。这个课题创新之处在于突破了传统电机和电源作为两个独立的整合配合运行的模式,为大型机械问题开辟了新的思路。

    实现了大型机械装备的电气传动系统直驱,改变了传统电气转动模式,简化了机械装备结构,提高了运行效率。这是我们当初在学校研究生们做实验做制造的样机。

    市场需求我就不多讲了,因为前面几位专家讲的市场分析太精采了。

    结束语,将大型装备的驱动改为低压大功率低速大转矩直驱是一个利国利民,对装备可以提高性能,对运行可以节省开支的非常理想的方案。当然,我们在陆地石油机械装备方面做了一些工作,我们也在矿山机械,我们现在马上要出来的,1300kw,27万牛米,相当于1000台奥迪A61.8同时开动。它的效率可以从过去的电机加减速机,只能达到0.8,这是理论上的效率,而我们可以做到0.92以上。
http://aaa.cippe.net/news_sec/17044.htm?&sp=4
低压低速兆瓦级多支路PMSM齿槽转矩及真分数槽绕组问题研究
Study on Cogging Torque and Proper Fractional Slot Winding in Low Voltage Low Speed Megawatt Grade Multi-branch PMSM
分页下载 分章下载 整本下载 在线阅读 不支持迅雷等下载工具,请取消加速工具后下载。
【作者】 崔刚;

【导师】 张炳义
http://210.37.0.26/KCMS/detail/d ... amp;dbname=CMFD2011

【作者基本信息】 沈阳工业大学 , 电机与电器, 2011, 硕士

【摘要】 针对冶金、矿山、电力等负载具有低速大转矩要求的机械装备中使用的感应电机一齿轮减速机驱动结构存在的成本高,传动效率低,伴有严重振动和噪声等弊端,提出了真分数槽绕组低压低速兆瓦级直驱永磁同步电动机。将电机定子绕组设计成多支路结构,各个支路做成独立的对称绕组,分别引出三相接线端连接多个低压变频器或接触器,分担极限电流,解决低负载率情况下电机运行效率较低的问题,并减少了接触器有害电弧的产生,削减了系统成本。结合低速大转矩多极永磁电机的设计特点,提出了真分数槽绕组低压低速兆瓦级多支路永磁电机电磁设计、关键参数选取及机械强度校核方法。推导了低压低速兆瓦级多支路永磁电机齿槽转矩的解析表达式,得出齿槽转矩的削弱方式。通过有限元仿真分析,得出削弱该类电机齿槽转矩较为有效的方式依次是选择最优极弧系数、定子斜槽、不均匀气隙设计和磁性槽楔等。提出真分数槽绕组概念,分析其优缺点,得出真分数槽绕组形成三相对称绕组的条件。提出了真分数槽绕组的两种绕组排布方法。对采用真分数槽绕组的永磁同步电动机进行了谐波分析,得出其分布系数的计算方法。通过对真分数槽绕组低压低速兆瓦级多支路永磁电机气隙磁密的傅里叶分析,考察其谐波含量、幅值等,可得真分数槽绕组能够提升电机的槽利用率、减少绕组用铜量、提升永磁电机的效率、改善电机反电势波形、削弱谐波磁场及齿槽转矩,并且减小振动和噪声对永磁电机稳定运转和精确控制的影响。最后,本文试制了一台1300KW,120极的低压低速兆瓦级多支路永磁电机样机,样机实验结果表明本文提出的齿槽转矩削弱方式有效,真分数槽绕组结构合理。  
   技术指标:采用电力电子电源供电的低速大转矩永磁电机直驱系统能够满足200~500r/min,1000Nm以上的负载要求,尤其适用于转速为200 r/min以下的超低速负载。低压大功率永磁直驱系统采用1KV以下电压等级,并能满足1MW以上的功率输出要求。系统运行平稳可靠,具有性价比高和高效节能的优点。
http://www.yhkjj.gov.cn/jsdj/showCg.aspx?id=214&userid=458
1300kw=1768马力
军工上用在哪边呢
军工上用在哪边呢
坦克电传动
hswz 发表于 2014-9-6 07:26
坦克电传动
坦克扭矩都这么吓人了?
民用越野车我见过的最大数值好像是1000左右?
铁路界也在研究这种电机,理论上可以取消齿轮箱,直接把电机做在车轴上。

不过由于高速列车必须减轻簧下质量,所以目前直接驱动用在城轨列车居多。
应该是火车用
坦克扭矩都这么吓人了?
民用越野车我见过的最大数值好像是1000左右?
27万牛米,相当于1000台奥迪A61.8同时开动
hswz 发表于 2014-9-6 08:02
27万牛米,相当于1000台奥迪A61.8同时开动
是呀,知道坦克是最棒的越野车但这个数值还是没有概念呀。
好吓人呀!
应该是火车用
今天从中国北车获悉,由中国北车永济电机公司承担“十二五”科技重大专项“装备制造关键技术”中的“700KW高速动车组用稀土永磁同步牵引电机研发”项目取得阶段性成果,截至目前,公司已完成我国首套大功率高速动车组用永磁牵引电机的研发设计,并完成2台样机试制。
中国北车一位人士介绍,目前,在我国铁路机车牵引大多以交流异步变频电机电传动系统为主,永磁电机及电传动系统的应用还处于空白阶段。相对于传统交流异步变频电机,采用变频永磁同步牵引电动机及传动系统的机车,可提高营运车组电机的转矩输出和动力转化效率,实现车辆小型化、轻量化和低噪音化,降低运行成本,延长我国目前高速动车组的寿命周期。永济电机公司此次是以我国CRH3型高速动车组运行工况为基础,依靠自主研发,攻克永磁电机额定参数确定、电磁计算、电机转子磁路结构及转子强度、永磁电机关键材料的选用、装配工艺、绝缘结构设计等7大难题,开发了国内首套高速动车组用永磁牵引电机。在现有动车组装配条件下,使高速动车组单轴(动力轴)牵引功率由560KW提高到700KW,减少能耗达15%,并保障安全运行
应该是火车用
火车用的电动机每秒钟只转一到两圈?
有变频调速装置
坦克用不到这么大的扭矩,5000牛米左右就足够了。
国产机电设备的动力问题得到很大提高。
这个可以用于矿山机械的
单位弄错了吧,奥迪的发动机1.3kw?
单位弄错了吧,奥迪的发动机1.3kw?
1000台奥迪轿车的扭矩 ,汽车发动机转速很高,不会只有50转每分钟
zero_hour 发表于 2014-9-6 11:06
单位弄错了吧,奥迪的发动机1.3kw?
比较的应该是扭矩
坦克用不到这么大的扭矩,5000牛米左右就足够了。
基本上可以代替机械行星或液力传动了

hswz 发表于 2014-9-6 11:16
基本上可以代替机械行星或液力传动了


不就是把转速提高吗。根据T = 9550 P / n计算的话,把转速提高到2500转左右就行了。当然了这方面电动机有先天性优势,我估计稍加改进应该能成为下一代坦克的动力。估计是鳖版MTU890带动发电机驱动这么一个类似的电动机,计算机控制。
hswz 发表于 2014-9-6 11:16
基本上可以代替机械行星或液力传动了


不就是把转速提高吗。根据T = 9550 P / n计算的话,把转速提高到2500转左右就行了。当然了这方面电动机有先天性优势,我估计稍加改进应该能成为下一代坦克的动力。估计是鳖版MTU890带动发电机驱动这么一个类似的电动机,计算机控制。

zero_hour 发表于 2014-9-6 11:06
单位弄错了吧,奥迪的发动机1.3kw?


人家说的是启动扭矩相当于1000台奥迪同时开动,不是功率。
启动时,最重要的参数是扭矩,不是功率。这是很牛逼的数据了。
功率大小是的表现在最大时速上,扭矩的大小表现的是加速度。
这么牛逼的扭矩,可以用在很大大型机械上,大型动力上。
基本上来讲,动力又上了一个新的台阶,又先进了一代,太牛逼了。
如果坦克上可以用这么牛逼的扭矩,启动加速度可以大幅度超过跑车了。
zero_hour 发表于 2014-9-6 11:06
单位弄错了吧,奥迪的发动机1.3kw?


人家说的是启动扭矩相当于1000台奥迪同时开动,不是功率。
启动时,最重要的参数是扭矩,不是功率。这是很牛逼的数据了。
功率大小是的表现在最大时速上,扭矩的大小表现的是加速度。
这么牛逼的扭矩,可以用在很大大型机械上,大型动力上。
基本上来讲,动力又上了一个新的台阶,又先进了一代,太牛逼了。
如果坦克上可以用这么牛逼的扭矩,启动加速度可以大幅度超过跑车了。


这玩意儿主要用在石油矿山机械里。装甲车辆除非变了态滴大,否则用不着滴。

这玩意儿主要用在石油矿山机械里。装甲车辆除非变了态滴大,否则用不着滴。
hswz 发表于 2014-9-6 11:14
1000台奥迪轿车的扭矩 ,汽车发动机转速很高,不会只有50转每分钟
只要扭矩够牛逼,可以用变速齿轮把转速加大的。低转速不是问题,问题是扭矩够不够牛逼。

hswz 发表于 2014-9-6 11:14
1000台奥迪轿车的扭矩 ,汽车发动机转速很高,不会只有50转每分钟


只要扭矩够牛逼,可以用变速齿轮把转速加大的。低转速不是问题,问题是扭矩够不够牛逼。
一般大家只知道减速变速齿轮箱,就是把高转速通过变速齿轮箱降低转速,增大扭矩。
增大扭矩远远比增大转速难很多很多。
坦克上1500匹马力大扭矩的发动机,远比“超跑”上1500匹马力的发动机,设计起来要难得多。
hswz 发表于 2014-9-6 11:14
1000台奥迪轿车的扭矩 ,汽车发动机转速很高,不会只有50转每分钟


只要扭矩够牛逼,可以用变速齿轮把转速加大的。低转速不是问题,问题是扭矩够不够牛逼。
一般大家只知道减速变速齿轮箱,就是把高转速通过变速齿轮箱降低转速,增大扭矩。
增大扭矩远远比增大转速难很多很多。
坦克上1500匹马力大扭矩的发动机,远比“超跑”上1500匹马力的发动机,设计起来要难得多。
宇宙囚犯611号 发表于 2014-9-6 11:39
不就是把转速提高吗。根据T = 9550 P / n计算的话,把转速提高到2500转左右就行了。当然了这方面电动机 ...
搞反了、是把转速降低,这个是最难的,可以直接传动,机械行星或液力传动取消,效率上去了重量都下来了


这么高扭矩的电动机,不单单可以节能,并且是未来电动汽车的非常好的动力。
变速箱和传动机构都可以省去了,能耗损失大幅度减少,机械摩擦大幅度降低,甚至可以直接传动。
如果这种高扭矩电动机真正可以实用,其效能将是革命性的。

这么高扭矩的电动机,不单单可以节能,并且是未来电动汽车的非常好的动力。
变速箱和传动机构都可以省去了,能耗损失大幅度减少,机械摩擦大幅度降低,甚至可以直接传动。
如果这种高扭矩电动机真正可以实用,其效能将是革命性的。
低转速,大功率,高扭距,这仨本来就是相关联的好吧,低转小扭距肯定不可能大功率,高转速通过减速机降成低转速扭距也会大起来……
市场很大,省下减速机效率和可靠性会高出一截
discoverli 发表于 2014-9-6 07:03
军工上用在哪边呢
多足机器人!
人家说的是启动扭矩相当于1000台奥迪同时开动,不是功率。
启动时,最重要的参数是扭矩,不是功率。这 ...
那算下来奥迪的启动扭矩只有270牛.米,还是不对啊
zero_hour 发表于 2014-9-6 13:34
那算下来奥迪的启动扭矩只有270牛.米,还是不对啊
看车托之家里面的数据应该差不多~
http://car.autohome.com.cn/config/series/18.html#pvareaid=102192

zero_hour 发表于 2014-9-6 13:34
那算下来奥迪的启动扭矩只有270牛.米,还是不对啊


奥迪A6L 2014款 30 FSI 技术型:最大扭矩250N·m

这种高扭矩电动机,能把功率再做小一点,电动坦克就不是梦。

zero_hour 发表于 2014-9-6 13:34
那算下来奥迪的启动扭矩只有270牛.米,还是不对啊


奥迪A6L 2014款 30 FSI 技术型:最大扭矩250N·m

这种高扭矩电动机,能把功率再做小一点,电动坦克就不是梦。
什么时候可控核聚变可以塞坦克里了,元首当年碰到的油荒问题就解除了……来自: Android客户端
hswz 发表于 2014-9-6 01:53
该项目针对传统大型机械装备传动系统复杂和电压等级高的问题,提出采用低速大转矩低压大功率稀土永磁电动机 ...
看看220吨或者以上的矿山自卸车电传动电机功率是多大?

别看风就是雨。 琢磨过头了。拿着啥都往坦克上面放。
宇宙囚犯611号 发表于 2014-9-6 11:39
不就是把转速提高吗。根据T = 9550 P / n计算的话,把转速提高到2500转左右就行了。当然了这方面电动机 ...
燃气轮机不是更好,体积小重量轻,加上这个也不费油了
看看220吨或者以上的矿山自卸车电传动电机功率是多大?

别看风就是雨。 琢磨过头了。拿着啥都往坦克上 ...
我说的是这种低转速,大扭距永磁电机技术,坦克需要27万牛米的扭距吗?目前坦克发动机的扭距没有超过6000牛米,既然电机可做到27万牛米,那坦克上电传动已很正常了
playfish 发表于 2014-9-6 17:33
燃气轮机不是更好,体积小重量轻,加上这个也不费油了
http://lt.cjdby.net/thread-1899236-1-1.html
A版主已经说了燃气轮机是鸡肋,我们不会过多去发展了。再说了有了鳖版MTU890,燃气轮机的体积小重量轻的优势荡然无存。
superwxw 发表于 2014-9-6 17:13
什么时候可控核聚变可以塞坦克里了,元首当年碰到的油荒问题就解除了……
跟可控核聚变一起发展的,应该是超导输电和高储能电池吧?
核聚变电站+超导输电,建立全国电网,然后到处都是充电站。车没电了往路边一停,插上插头几分钟就充好,然后刷脸走人。
军用的就是大型电池用于补给充电,将来会出现充电车、空中充电机……
为什么不能船用啊