以廢氣渦輪復(fù)合裝置為例,轉(zhuǎn)子冷卻在其運(yùn)行中至關(guān)重要。永磁轉(zhuǎn)子無需通電勵(lì)磁,而感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子需要,這使得感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子損耗通常是永磁轉(zhuǎn)子的 10 倍以上。并且,感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子與定子間氣隙僅 0.5 毫米,這讓感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子冷卻難上加難。相比之下,永磁電機(jī)能承受比感應(yīng)電機(jī)大五倍甚至更大的氣隙,且不影響性能。若想用高壓空氣穿過 0.5 毫米氣隙冷卻感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子,會(huì)造成顯著風(fēng)阻損耗,既冷卻不了轉(zhuǎn)子,還影響效率。
高速感應(yīng)電機(jī)的環(huán)流問題也需重點(diǎn)關(guān)注,若不處理,易產(chǎn)生火花、損壞軸承。雖然能通過混合軸承和集電環(huán)電刷解決,但這會(huì)大幅提高感應(yīng)電機(jī)的初始成本與后續(xù)維護(hù)成本。
高速永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)一般是實(shí)心軸,軸上粘結(jié)表面磁體,再用金屬或復(fù)合材料套筒包裹,形成堅(jiān)固旋轉(zhuǎn)組件。
而高速感應(yīng)電機(jī)的實(shí)心轉(zhuǎn)子存在嚴(yán)重?fù)p耗和性能問題;帶鼠籠式銅繞組的疊片轉(zhuǎn)子同樣弊端明顯,
即便用特殊端環(huán)設(shè)計(jì)和材料,高速下也難支撐固定銅繞組,疊片結(jié)構(gòu)還缺乏強(qiáng)大剛度與良好的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)性能裕度。加之感應(yīng)電機(jī)氣隙小,無法用金屬或碳套筒,導(dǎo)致感應(yīng)轉(zhuǎn)子表面極易被廢氣中的腐蝕性成分侵蝕。此外,感應(yīng)電機(jī)小氣隙產(chǎn)生的高負(fù)剛度,帶來的徑向載荷是同等永磁電機(jī)的 10 倍,嚴(yán)重縮短軸承壽命,還會(huì)使振動(dòng)在轉(zhuǎn)子、葉輪和機(jī)殼間相互傳遞,影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
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