電機(jī)是我們都很熟悉的一種驅(qū)動(dòng)裝置，在很多機(jī)械中都能夠見(jiàn)到，可以說(shuō)為我們的工業(yè)生產(chǎn)提供了非常大的便利。耐高溫電機(jī)作為電機(jī)的代表性種類受到大家的關(guān)注，那么耐高溫電機(jī)的發(fā)展方向和現(xiàn)狀是怎樣的呢?下面我們來(lái)了解一下。
航天、航空等領(lǐng)域要求電機(jī)能在高溫、低溫或真空等惡劣環(huán)境下正常工作，然而在超過(guò) 150℃或低于-30℃的溫度條件下，永磁電機(jī)會(huì)出現(xiàn)新的技術(shù)難題，常規(guī)的電機(jī)分析和設(shè)計(jì)方法具有很大的局限性。
本文在分析國(guó)內(nèi)外耐高溫電機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，探討了耐高溫永磁電機(jī)涉及的關(guān)鍵技術(shù)，例如: 電機(jī)多物理場(chǎng)分析方法、電機(jī)材料與電子器件特性分析、永磁電機(jī)損耗、溫升和冷卻分析、電機(jī)失效機(jī)理及壽命預(yù)估方法、永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)等。
國(guó)內(nèi)外耐高溫永磁電機(jī)發(fā)展概況
1、航天用電機(jī)的特點(diǎn)
在航天用電機(jī)領(lǐng)域，衛(wèi)星太陽(yáng)能帆板展開(kāi)機(jī)構(gòu)和天線伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的電機(jī)工作溫度可達(dá)到120℃以上; 平流層飛行器電機(jī)工作環(huán)境溫度為-70 ～ 55℃，工作環(huán)境大氣 壓 為 4000Pa ～0. 01MPa; 最典型的是月球車電機(jī)，美、俄羅斯、中國(guó)等 均 研 制 出 了 登月車用電機(jī)，電機(jī)在-80 ～170℃的寬溫度范圍和真空條件下正常工作。
電機(jī)的工作溫度范圍越寬，月球車的工作效率越高。目前，美國(guó)正在研究火星車用電機(jī)，溫度范圍更寬。相對(duì)于月球車上的其他功能部件，電機(jī)系統(tǒng)的環(huán)境往往是最惡劣的，由于其他部件可以采用溫控系統(tǒng)進(jìn)行散熱或隔熱處理，而電機(jī)作為基本的驅(qū)動(dòng)部件，在結(jié)構(gòu)上采用溫控系統(tǒng)相對(duì)困難，尤其是電機(jī)自身發(fā)熱，使得電機(jī)內(nèi)部溫升更高。我國(guó)對(duì)月球車用電機(jī)工作的溫度范圍相對(duì)較窄，主要原因是對(duì)材料特性變化、電機(jī)失效機(jī)理和可靠性設(shè)計(jì)缺乏研究及工程經(jīng)驗(yàn)積累。在其他航天用電機(jī)方面，我國(guó)一直在根據(jù)型號(hào)任務(wù)的需求進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)，對(duì)于電機(jī)是否能夠滿足高溫、低溫等惡劣環(huán)境要求，一般是通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行考核，而模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境的可信度有待驗(yàn)證。
基于航天的應(yīng)用背景，作為執(zhí)行器基礎(chǔ)部件的電機(jī)經(jīng)常工作在惡劣環(huán)境和極限工況下。受航天飛行器有限的體積和質(zhì)量限制，系統(tǒng)對(duì)電機(jī)提出高的功率密度和轉(zhuǎn)矩密度等要求，期望電機(jī)具有高的加速度和高的穩(wěn)定工作電流密度; 另一方面，航天應(yīng)用背景對(duì)電機(jī)的可靠性和壽命又提出極高要求。為保證電機(jī)具有高可靠性，實(shí)際應(yīng)用中往往采用增大電機(jī)體積或降低電流密度的方法。因此需要折中處理高功率密度與高可靠性兩者之間的矛盾關(guān)系。同時(shí)，航天飛行器中電機(jī)的冷卻環(huán)境和冷卻條件受到制約，基本上不允許采取水冷等措施，而且該類電機(jī)常在高速、高轉(zhuǎn)矩工作點(diǎn)運(yùn)行，發(fā)熱溫升更嚴(yán)重。電機(jī)溫升過(guò)高可造成永磁體失磁、絕緣層損壞甚至電機(jī)燒毀等事故。因此，研究耐高溫永磁電機(jī)的理論與技術(shù)體系具有重要意義。
綜上所述，耐高溫電機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀還是比較令人樂(lè)觀的，耐高溫電機(jī)的技術(shù)也得到了非常好的發(fā)展。雖然說(shuō)目前還面臨著一些挑戰(zhàn)，但是也是可以客服的。耐高溫電機(jī)現(xiàn)在正在不同的領(lǐng)域發(fā)揮著作用，就讓我們來(lái)期待吧。
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