知识点：飞机风冷发电机 01 怎么定义高速电机 什么是高速电机，没有明确的边界定义。一般超过10000rpm都可以称为高速电机。也有用转子旋转的线速度来定义，高速电机的线速度一般大于50m/s，转子的离心应力和线速度的平方成正比，因此按线速度划分反应了转子结构设计难易程度。国外有学者采用速度和根号下功率乘积来定义高速电机，这种划分即考虑了转子的难易程度，又考量了电机的能量大小，更加科学合理。按此标准可以将高速电机定义为
知识点：飞机风冷发电机
什么是高速电机，没有明确的边界定义。一般超过10000rpm都可以称为高速电机。也有用转子旋转的线速度来定义，高速电机的线速度一般大于50m/s，转子的离心应力和线速度的平方成正比，因此按线速度划分反应了转子结构设计难易程度。国外有学者采用速度和根号下功率乘积来定义高速电机，这种划分即考虑了转子的难易程度，又考量了电机的能量大小，更加科学合理。按此标准可以将高速电机定义为高速和 超高速两大类。
案例一是小家电里非常著名的戴森电吹风电机，这个电机是11万转1600w，它的根号下功率和转速的乘积为：1.39*10^5,在左侧的图中，在高速\超高线分界线以下，属于高速电机；
案例二为Integral Powertrain公司开发的车用驱动电机，2万转450kw， 它的根号下功率和转速的乘积为：4.24*10^5；这个乘积越大代表了高速程度越大，难度更高，这和我们的直觉是符合的；
案例三Honeywell的飞机用驱动电机，2万转1000kw，它的根号下功率和转速的乘积为：6.3*10^5，属于超高速电机的范围，采用的技术也更加先进；
1.应用一：电动工具
下图是westwind公司的电转产品，200w@300krpm，采用无铁芯的PCB绕组工艺，并且将控制芯片也集成在内，体积非常小巧，这种电转也可以用在牙科等医疗设备上。
2.应用二：分子泵
1
分子泵是一种获取高真空的常用物理设备，也可以用于分离空气，获得高清洁空气。这种应用的电机转速可以达32krpm@500w，可以采用感应电机的方案，也可以采用集中绕组永磁电机的方案来设计。
3.应用三：分离储能
1
飞轮储能的细分领域有很多，有飞机上用的飞轮储能，有电站用的飞轮储能，下面这个例子是车用驱动的飞轮储能产品，其概念相当于混动汽车的电池储能或者超级电容储能，当汽车需要爆发功率时，飞轮储能电机能够作为发电机将电供给给电源。下面这款储能电机功率为30kw转速为5万转，采用感应电机的方案，转子是个实心铁块。
4.应用四：涡轮增压
1
电子涡轮增压是近年出现的一种新技术，其作用是给低速时汽车发动机增压，以减缓涡流迟滞现象并提高扭矩爆发力。下图是博格华纳开发的一款10kw@十万转的产品，采用的是2极24槽的永磁电机结构，因为工作环境温度较高，除了高速外，这类电机的设计还需 控制磁钢损耗和温升。
5.应用五：微型燃气轮机
1
微型燃气轮机绝对是一种传奇产品，如下图所示大概一只铅笔长的机器能够迸发出50kw的功率，据说应用在汽车上能够减少95%的发动机体积，除了汽车外很多设备上都需要这种小型的引擎。它的工作原理如下图所示，需要一台永磁同步电机将燃烧产生的动能转化成电能。这台电机采用了2极6槽的结构。
6.应用六：高速空压机
1
高速空压机是目前最常见的一种大功率高速电机，转速在几万转左右，功率在100-700kw之间，一般采用磁悬浮轴承，通过电机驱动涡轮或者叶片给空气打压。高速直驱电机代替的原来低速电机+增速器的系统，具备结构紧凑、可靠性高的优点。这类电机常用的是表贴式永磁同步电机和感应电机两种类型，相关的厂家如下图所示。
下面这个案例的离心式风扇应该也算是高速空压机的一种，采用的是4极24槽的配合的SPM电机。采用永磁电机能提高效率并减小体积。
7.应用七：车用驱动电机
1
车用驱动电机仍然是当前最热的领域，乘用车主流的转速在16000rpm以内，更高速度的电机已经在陆续开发中。下图所示是某大小开发的25000rpm225kw的感应电机，外径290mm 叠高230mm，最大扭矩358Nm，采用的是水冷的结构。
为了提高功率密度，Integral Powertrain公司开发的 2万转450kw的永磁电机系统，最大扭矩900Nm，其重量仅有28kg，采用了先进的绕组喷油冷却，定子径向冷却、转子轴向冷却等一系列技术。和它配套的控制器是SiC平台。
无独有偶，AVL下一代2万转驱动电机产品也采用油冷永磁电机技术，电机功率达到230kw，相应的重量在45kg。
8.应用八：高速空压机
1
最后介绍另外一种皇冠上的电机，飞机用驱动电机。随着飞机电动化、半电动化的步伐加快，对高功率高速电机的需求也在上升。这将是另外一块热土，下图是一款300kw@35krpm的永磁电机，采用的是集中绕组永磁电机方案，电机重量在28.4kg。
更高功率的航空电机应用在混动飞机上，作为类似增程混动架构的核心，这类电机一般采用强迫风冷结构以利用高速气流，Honeywell的电机的功率可以达到1Mw，为了提高效率采用永磁电机多余感应电机。
令人怦然心动的高速电机应用举不胜举，大块处女地待我们开发，在看热闹的同时，我们还可以深入学习高速电机背后的核心技术。
相关推荐链接：
