Tìm hiểu động cơ máy điện tốc độ cao (Đồ án tốt nghiệp)

M CL C
U ................................................................................................. 1

L
PH N M

U:

NT

:
VÀ S

NT CD

CAO VÀ TRUY

NG ...... 2

CAO: CÔNG NGH

NG

PHÁT TRI N..................................................................................... 7

1.1. TÌM HI

NT

CAO ................................................. 7

1.1.1. Gi i thi u .............................................................................................. 7
1.1.2. T ng quan các ng d ng ...................................................................... 8
1.1.3. V t li u ............................................................................................... 18
1.1.4. T ng h p công ngh
1.1.5. Th ng kê máy t

nt

cao.......................................... 25

cao.................................................................... 38

M T C U TRÚC M I CHO
T

NG D NG MÁY C

NH

CAO ............................................................................................... 41

2.1. GI I THI U ............................................................................................ 41
2.2. MÁY STATOR N M NGANG .............................................................. 44
A. Mô t Khái ni m........................................................................................ 44
2.3 MÔ HÌNH VÀ T

.................................................................. 47

2.4 THI T K BÀN TH
2.5. K T QU

NGHI M ............................................................. 54

.......................................................................................... 60

2.5 K T LU N ............................................................................................... 64
NG D
THI T K

NT

CAO: NGHIÊN C U

A HI P....................................................... 66

3.1 KHÁI NI M.............................................................................................. 66
3.2

NG D NG TR

3.3 THI T K
3.3.1. Khía c nh v
3.3.2. Khía c

N ....................................................................... 69
N ................................................................... 71
n.................................................................................. 71
................................................................................... 75

PH L C ....................................................................................................... 83

K T LU N .................................................................................................... 83
TÀI LI U THAM KH O ............................................................................ 84


L

U

Ngày nay công ngh ngày càng phát tri n , xu hu ng nghiên c u và phát
tri n các lo

n có nh

s n xu t.

nt

i hi u su

trong

cao là m t trong nh

nt c

u khi

n cho m t s

thu

th ng tua-

t t t nghi p

c th y giáo GS.TSKH. Thân Ng c Hoàn
hi

ng d ng k

ng d n em Tìm

nt
bài bao g
nt

cao

nh t
ng d

cao
nt

cao

hoàn thành t

cs

n công nghiêp t

r t nhi u c a b

c bi t là s

t n tình c a th y giáo

i hai tu

GS.TSKH.Thân Ng c Hoàn

u bi t

n và nh ng ng d
t

ng kinh nghi m quý báu giúp em v

sau này. M
sót, em r

ts cc g

môn

n trong th c
c

tài c a em v n còn nhi u thi u

c s ch b o c a các th y.

Em xin chân thành c
H iP
Sinh viên:

1


PH N M

U

NT

CAO VÀ TRUY

Vi c s d

nt

phát tri n cho m t s

u khi

ng d ng k thu t , bao g m tr

máymài ,h th

NG

th

n c a dao phay và

n turbo- kép , máy nén gió, máy bay

tr

u . Các ng d ng có t

cao v

5

vòng/phút và kW l

Các ng d ng v i t
gi

t

.

n 150 000-200 000 vòng/phút bây

c nghiên c

n sàng cho nh ng th nghi

u tiên.

M i quan tâm v khoa h c và công nghi p trong ch

n

r t nhanh , nh ng công b nghiên c u nh m c i ti n công ngh v
trong nhi
nt

c ng d ng. M t trong nh

cao và truy

m chính c a

n là gi m tr

s bi

ng

ng h th ng v i

u này r t c n thi t trong t t c các ng

d ng giao thông v n t i vì gi m tr

ng k t qu tr c ti p gi m tiêu th

nhiên li u và khí th i. H th ng giao thông v n t
ch

ng cho vi

Lý do th

áp d

nt

y công ngh t

cao .

cao trong các ng d ng là c i thi n

tin c y do vi c lo i b
n t

n là m t trong nh ng

, ch ng h

n

cao .

Trong bài báo này ,m t t ng quan các công ngh hi n t

n t

c s d ng

c th o lu n thông qua m t cu c kh o sát r ng

rãi,phát tri n t các công ngh

c s quan tâm trong các

ngành công nghi p và các vi n nghiên c
c

n s phát tri n c a v t li u và các thành ph n ch a thép k thu

h
m t lo t bài theo ch

c ch p nh
chính c a h

2

n,

c nhóm l i trong


Ph

n vi c trình bày các c

Trong th c t

i.

m b o yêu c u c a t i, các ng d
ic

n t có tính ch
i

nt

i m i, và ba bài báo trình bày

n v i c u trúc m

u tiên , c a

c u trúc m i c

i m t stato

Tüysüzet al. , trình bày m

ngang r t h u ích cho các ng d ng khoan vì

u

gi i h n

không gian làm vi c [2] . Stator c
phép thi t k m t b truy
xu t m

cao

ng ngang cho

ng tr c ti p . Bài báo th hai , do Ikäheimoet
n t

ng b m i có c

v ng [3] .Thi t k rotor hai c c k t h

n

c tính t thông m m trong m t kh i

v t li u không có t tính . Bài báo th ba , b i Gaussens et al. , th c hi n v i
m

c u trúc m i c a m t máy kích t lai v i cu n kích t

t trong các

khe stator ho c trong các cu n dây dc bên trong [4]
n và truy

ng d ng,

nt

cm r

các h truy

b truy

n tr c ti

n truy n th ng t
t qu

hi
i thi u nh ng

ng v

c áp d ng thay cho các

th

nh

c

ck tn iv
c tính yêu c u ng d ng m i

c ng d ng cách tân khi phát tri n truy n

l n. Vì lý do này , ph n th hai s trình bày v i b n

ng d ng thú v c

n và truy

Silberet al. ,trình bày m t truy

ng t

nt

sát cho các ng d ng d

u tiên ,

cao v i h th ng treo không ma
rotor quay m i là m t công ngh

d t cách tân có kh
th và gi m tích b i . Bài báo th hai , b i Crescimbiniet al. , Th o lu n v
m t gi i pháp cho vi c phát tri n truy

n g n tr ti p

k t h p v i m t tua bin giãn n hu ng tâm

ph c h

c s d ng
ng khí th i

dùng trong [6] ..
n và truy

ng t

cao

3

t vai trò quan tr ng


trong các ng d ng ô tô . Bài báo th ba , b i Abrahamssonet al. , Là trên
cùng m t ch

[7] . Bài vi

th

n vi c thi t k và t i

30 000 vòng/phút . Thi t b

m tb

m lên t i 870 Wh ,

báo th t

. Bài

n máy

d ng trong khoan

nt

cs

n [8] . Bài vi t t ng k t và th o lu n v các khía c nh
n vi c thi t k máy t

v

cs d

cao, làm n i b t nh ng

chính và cân b ng mà các nhà thi t k ph i xem xét. M

gi a gi m th tích
i,

,d

rotor - stator t n s cao

c th o lu n.

Thi t k

nt

n

cao là m t thách th c t các quan

c xem xét. T n s

n áp cung c p cau d

n và

ns

a

t n th t s t trong lá thép m ng stator và t n th t thêm trong cu n dâydo hi n
n tích ra phía ngoài dây d n. Vì nh ng
n vi c thi t k

nt c

nt

cao .

u tiên , b i Li t al. , Th o lu n v vi c s d ng m t ro to hình tay
áo và

ng c a nó lên

n t [9] .

c th c hi n trên m
siêu t

u

. Báo cáo th hai , b i Gonzales và Saban , nghiên c u s t n hao
ut

hình th c cu n dây qu n
ng lân c

c bi

c thi t k v i
ng c a c u trúc rãnh v hi u

c phân tích , xem xét các khe m và rãnh n a kín . Bài báo

th ba , b i Dems và Komeza , phân tích vi c s d ng lá thép m
ng b nh
Bài báo th

nh

p v i ngu n t n s cao [11] .

, b i Li t al. , Trình bày m

c u siêu t c có m t vòng h p kim phía m t ngoài rotor [12]
Vòng h
v chúng kh i

cs d

c

u và b o

ng b i l c ly tâm l n vàdo t n hao dòng

4

n


xoáy bên trong vòng h p kim c

máy . Bài

báo th

iv m

và linh ho

n

c tính tham s kí sinh c a stator, ch ng h

u ng

m t ngoài và do hi u ng g n nên xu t hi n s phân b

uc a

n trên các nhánh và b sung thêm thành ph

n tu n hoàn [

13 ] . Bài báo cu i cùng c a ph n này, b i Papini et al. , nói v thi t k m t
ut

cs d

dung sai [14] . M t ti p c

thi t k t

gi m thi u các t n hao ph do thao làm vi
tính toán cho chi

ngv

c ch p nh n khi
u ki n không phù h pvà

u khi n ph c h i..

Xem xét trên khía c
su

trong ho

c do t

c, t

quay l n s

n ng

ngo i vi và tr c quay. K t qu là , ph n th

d

nv
nt

c vi t

tr c quay trong

c vi t b i Boissonet al. , Trình bày m t

nh t n s riêng c

n [15]

. Mô hình này d a trên các tính toán và gi m thi u t s c a Rayleigh và vi c
s d

ng h c c a Timoshenko . M
ra m t

bi lai s d

t Looser và Kolar ,
nâng h tr t i

m

m dùng nam châm tích c

gi

xu t s d ng

ho

c nh d p t
ng

nh v i

là
. Các

khí v i nhôm là

ph c t p them và giá t
T

quay cao , và h qu vi c cung c p t n s l n s làm ph c t p

thêm v

u khi

n. B

u khi n thông minh

n c a stator,v trí và t
nh ng tín hi u này ph

c xây d ng b i ph n c ng t

hi u k thu t s , các ma tr n tín hi
khi n , vv) có th

u khi n có kh

c yêu c

có th , ph n cu i cùng c a m

c a rotor, và
cao ( x lý tín
u

hi n th các gi i pháp
c bi t bao g m ba bài báo trên các ph n

5


c ng t

cao và liên quan t i chi

u khi n

u tiên , b i

Mar Ceti ' cet al. , Trình bày hi u su t c a m t truy
tr ckhông c m bi n v i t n s c t m

ng t

cao

n ch m.Báo cáo th hai , b i

Hasanzadehet al. , Trình bày m t ph n c ng trong nhi u n n t ng trong vòng
kín

quan sát ho

t

cao g n v i m t Microturbine trong m t h th
Baì báo th

ng b

c vi t b

cao c a truy
không

ng c a m

khi th o lu n v truy
tt

nh ng yêu c u v
ho

ng t

n tàu th y.
c p v i kh

ng không
c thiets k d

u

t c

ng m

c 100 000 r / min. Trong bài báo,
c và c h th

c mô t

6

u khi n c n thi t cho


NT C

CAO: CÔNG NGH
S

1.1.

TÌM HI

NG VÀ

PHÁT TRI N
NT

CAO

1.1.1.Gi i thi u
c phát tri
m t th i gian dài , hi

c s d ng trong

c tìm hi u 1 cách k lu ng và

công ngh

iv im ts

c coi là

ng d ng k thu t . Các ng d ng này

bao g mmáy nén ki u tuabin, h th

-

t máy nén
u

v it

làm vi cv

10 000 vòng / phút và s vòng/phút và kW l n

[1]
S nghiên c u và c i ti n k thu t theo hu

u khi n

nt c

t s phát tri n nhanh chóng trong vài th p k qua , cùng v i
m ts

ng l n các ng d ng trong th p k
c nghiên c u này s chi

c nh

nh

trong nghiên c u v truy

ng

n, m t ph n là do s ti n b hi
ph

c công ngh và m t

s phát tri n c a các máy này s

c áp d ng

c ph n ánh qua s

ng l n các

trong nhi
c tài tr
s khái quát v m t s

c và qu c t

c ng d

nt

l i ích c a h thông s sáng giá nh t. M
là s gi m b t tr

cao, và các k t lu n

m rõ r t c a máy t

ng c a h th

cho b chuy

u tiên

im tt m

ng nh

cao
nh

ng
c bi t có ích trong các ng d

b t k s ti t ki m tr ng

n tho
i k t qu tr c ti p trong vi c

gi m tiêu th nhiên li u và b c x

ng h th

7

n giao thông trong


o ra s

y công ngh t

i ta th y m t l i ích trong vi c ch p nh
ng d ng nh

i thi n tính

nt

cao

cao

m ts

nh c a h thông khi lo i b các

ng tr c ti p.
Nghiên c u và phát tri

yb is

phát tri n c a các b chuy n m

n t công su t , c trúc b chuy

u khi

v

i,

n có t n s làm vi c cao

k t h p v i s phát tri n các ph n m m và v t li u ph n c ng ,
o kh

b n

ng su

n th t dòng

ac th p, v n t c ngo i vi c
khi xem xét các ng d ng c

nt

cao trong nhi

c, bài

vi t này s làm n i b t nh ng ti n b quan tr ng g
li

n máy t

t tài li

v t

c u trúc khác c

c xem xét và so sánh v kh

n
c tính

th c hi n.
1.1.2.T ng quan các ng d ng
Trong m t s

ng d

nt

cao tr c ti p thay th h th ng

cao hi n t i , trong khi các ng d
b xung cho h th

nt

cao hi n có. Ph n này cho ta m t cái nhìn

t ng quan c a các h truy

ng bên c nh là s phát tri n này cho m t gi i

quang ph lo t các ng d ng . Danh
các ng d

c

i v i công ngh

A.

nt

nt

cao.

cao cho máy nhi u

m v máy kéo có hi u su
truy

c tích h p trong h th ng

ng kéo lai nh m nâng cao hi u su t nhiên li u và gi

th i bây gi

cao s

c tôn trong ô tô. S

ng t và các yêu c u hi u su t nhiên li u s

n gi m khí th i nghiêm

ym

máy móc s d ng trong ô to và các ng d ng tron t

8

ng khí

n khí hóa cho các
ng v

n


s d

nt

cao. Các ng d ng ti

nt c

n nhi
ra m t t h p b

nt

Hình 1.1. M

hình . 1 trong

cao có th

i nt c

t xung quanh m

cao cho máy nhi

Trong m t ng d

i nh n
t trên tr c chính gi ng

t turbo
Ch

a máy là g

khi mà thi

ng và sang s

ng trong dòng khí th
máy nén t i t

),

cs d

c n thi

t

m s ch m tr

c a turbinvà c i thi n kh

il

a trong ng x , thay vì m m t van th
tr

it

cs d

ch

n . Vi c tích h

n v i m t máy nén ki

c th hi n trong hình 2

9

t t c cho
n hình

Hình 1.2.M

Hi u qu

ng truy n có th

sung thêm m t tuahình . 1)

n v i m t máy nén ki u tuabin

phía h

c c i thi

ng và m t máy t

a b ng cách b
cao ( máy M2 trong

a máy nén ki

t t c a x khí ,

c g i là tuabin h n h
s d

c p cho t

trúc truy

c

n, bao g m c máy kéo n

c s d ng cho c u

ng lai. ,
t trong , h th ng tu n hoàn khí th

d

gi

ng khí th i NOx b

cs

t s lo i khí th i tr l i
c c a khí

th i l

t không khí n p ,s t n t i 1 áp su t âm chênh l ch

do

th ng tu n hoàn khí th i (EGR) có th

k tn

nm

c th c hi n b ng cách

ng ng n i gi a ng x và ng hút . Tuy nhiên ,

trong m
ph

l i ra

ng , thì s chênh l ch áp su t b t l i
c kh c ph c [2] . M t cách có hi u qu kh c ph c nh ng v

trên b
c truy

t máy nén EGR
ng b i m

nêu

ng ngu n c a tuabin , nó s
u

10


này làm gi

n thi t so v i các h th ng tu n

hoàn khí th

c rút ra
C i thi n hi u su

b ng cách thu h

tu

c

ng nhi t th i ra t toàn b

không

c th c hi n thông qua Organic
c ph c h i b ng cách cho ch t l ng làm vi c

cs d
n. M

ch y tua bin t

cao và m t máy phát

c i thi n hi u su t nhiên li

. Hình 3 cho th y m

c ch ng minh [3]
xu t b i Cummins . Ph m vi t

n phát tri n cho các ng d

t r ng , t 2 kW/220

000 vòng / phút cho m t ng d ng xe du l
vòng / phút cho m t th h

Hình 1.3.
B.H th
H th

n 150 kW/35 000
p.

n c i thiên hi u su
tích

ng

ng
ng ho

ng b ng tr

h c trong m

b ng cách s d ng

m
h

a tuabin.

ng nhiên li u t

ph i ch t các dòng khí th i.
Rankine Cycle , nh

h

ph c
cs d

11

làm ch

ng,


chuy

n tr l

th

tk

n

ng kính l n , xoay t t và có công su t và m

ng th

c thi t k

quay

c m

ng th

Cho các ng d ng d tr

i ph

cao trong m t kho ng th i gian ng n (ví d

u ra công su t

ng th

ng

n lai, h th

i1

m so v i công ngh

t gi i pháp nh g

i th

ho

th y m

.
i pin NiMH

c s d ng trong xe lai , m c dù có m

h p công su t ph

t

u qu

ng r

xu t b

c s d ng trong
cs d

phát ra ho c tiêu th công su

n 120 kW v

Hình 1.4.H th
C.

c.

bánh

ng d ng cho máy làm su t t

cao

cao

Ngành công nghi p máy công c
nt

cao . Tr c máy làm su t t

th p s d ng truy
t
( do thi

y s phát tri n c a

ng b

ng có chi phí

ih nt

u khi n t c

t

rung th p , và m

ns d

12

nt

ng
cao cho các ng


d ng máy làm suôt. D i công su t và t
máy làm su t lan r

gi i h n trong các ng d ng

i 9000-180 000 vòng / phút , v i m t m c
ng kho ng t 24 xu ng 1 kW .

Theo báo cáo trong B ng I , t

quay t

c trong các ng

d ng khác nhau ph thu c vào lo i v t li u ch t o . Các ng d
nhi u máy t
d

c báo cáo trong B ng I , các ng
chính xác l n có th

m i phút, ch ng h
h th ng truy

tt

m vi kích c trung bình và t

trung bình c a

ng [4] . Hình 5 cho th y m

c phát tri n

b i Westwind Air Bearings , v i t

c s d ng

trong b ng m ch in (PCB) c c khoan .
Hình 1.5. t

300 000 vòng/phút

trong (PCB) c c khoan

tuabin
tuabin là m t ng d ng có t
c s d ng b

r t cao và có th

ch n phù h p . Hi n nay, t
ng th

c coi là m t s l a

n 100 000 vòng/phút
ng m c t
nh

m

ng d ng này .
c và duy trì m

chân

c theo nguyên t c là phân t khí có th
c c p m t xung l c theo m

ng mong mu n b i s

13

pl

p


l i v i s

di chuy n m t

b

m t v t r n. Trong m

u

khí t
phía ng x

u vào c a

t o ra ho c duy trì chân không.

M t m t c t ngang c a m
t

u tuabin truy

ng b i m t

c th hi
cm

này yêu c

c s d ng

u ki n chân không r
c tính c

n 10 -10 mbar . Lo i t i
n có m t thi t k ph c t p , khác xa

các tiêu chu n thi t k c

cs d

c

bi t , các roto ch

ng chân không sâu , v i các v

i

nhi t r t l n [ 69 ] . Trong th c t , t n nhi t ch có th
b c x . Quán tính c

t

c th c hi n b ng

t trong trên quán tính t ng càng th p càng

n hóa quá trình cân b ng c a nh ng ph n quay . G n sóng

momen quay có th r t th

làm gi

c trong h

th ng quay.

Hình 1.6. M
E.

u tuabin truy

ng b i m

ng d ng máy nén khí

Máy nén khí c n thi t
các ngành công nghi

nhi

t, d u , và

t , ch y

truy n và x lý khí
c dùng truy

Trong khi truy

u ra.

ng cho máy nén khí .

t s có l i cho các công ty gas , h

g p nhi
d

cao

cl
truy

t

ng h n ch

ng máy nén nh m gi m thi u các v

ng , qu n lý và b o trì không ph i là m

14

nb

ng s
môi
c


c

nt

nd u

c s d ng thành công trong nhi
th ng d

ng ho c

nén không c n d
Truy
lo i b các b d

nc nm th

khai thác h t
nt

cao v i g

t

t ) cho phép

ng và h th ng d

nâng cao hi u qu , tính kh d

m chi phí v n hành b o
nt

thân thi n v

bi, thì nh ng l i ích c a máy

cao là các truy

ng máy nén

ng nh t [5] .B n thi t k và rotor c

nc m

ng b ) 10 MW 20000-

xu t b i

c dùng trong m t ng d

c th hi

ng .

Hình 1.7. (bên trái) Máy nén ki

ng và (bên ph i) máy nén

không c n d u

Hình 1.8. M

nc m

ng b ) 10 MW 20000vòng/phút

15

y


F. Máy nén khí công nghi p và Qu t gió
Trong nhi u ng d ng công nghi p, có m t nhu c
ch t

u. Trong ngành công nghi p th c

ph

c gi

c ph m, b t

k ô nhi m d

d

hi m s c kh
không d

n s n ph m không an toàn và nguy

i tiêu dùng. Trong ngành công nghi p ô tô , không khí
u c n thi

ngành công nghi

c m t k t thúc ch

nt

m có th

ng cao. Trong

n quy trình k thu t

nh y c m và gây nên quá trình oxy hóa c a d i microterminal , d

n th t

b i c a s n ph m. Trong t t c các ngành công nghi p nói trên, b t k ô
nhi m d

d
nt

n vi c thu h i s n ph m và phá s n nhà máy

cao ho

ng

m c công su t c a 100-500 mã l c và t c

80-15 000 vòng / phút , s d ng oorrdowx t ho c
c s d ng trong th h m i nh t Class- 0 " ko d u " Máy nén công nghi p
truy

ng tr c ti p , trong kho ng 4-9 Bar
Trong các nhà máy x

c th i , ph n l n các nhu c

, trên 60% , là c n thi t cho vi c cung c

ng

cung c p oxy cho x lý sinh

h c c a dòng ch t th i và pha tr n v i các ch t r
ch y v i t n s bi

i ho c máy nén ly tâm n i qua h p s v i van vào và

van th

c th i. Th p k

ng nhanh chóng trong vi
t

ng ki n m t s

u khi n máy qu t ki u tua bin b

tin c

áp và quan tr
qu

ng

b n cao, gi m ti ng n , gi
t ki

n
iv i

ng

G . Tuabin c nh
Tuabin c nh
i m t máy l nh và v

d ng cho các ng d ng t

t c nh
u công su t ra 30ng c

16

nh t

cs
m v i không


gian b h n ch cho s n xu t
có th

n . Nó là nh ng c máy nhiên li u linh ho t

ch y trên khí thiên nhiên, khí sinh h c, propan(CH3CH2CH3),

butan(hóa d u) , d u diesel, d u h a . Tuabin nh có ít b ph n chuy
hi u qu

ng ,

ng khí th i th p , và có th s d ng nhi t th

tr

ng nh

c nh g n.S thu h i nhi t t n hao có th

s d ng trong t h p nhi

c

c m c hi u su t

ng l

Hình 1.9. H th ng tuabin khí c nh
Hình1.9. cho th y cách b

n hình c a m t tuabin khí c nh .

Nó bao g m m t máy nén , m t bu

n, m t thu

h i nhi t (tùy ch n) , và m

n . Trong h th

c tr n v i nhiên li

t

i . K t qu cu i cùng c

,
u ki n áp su t

c n ra thông qua m t

th c hi n công vi c . Tuabin c nh chu k
tin c
là là

ph

t cháy có s n cho các ng d

. B thi t b ph c h i s d ng m t b

t m kim lo i, thi t b này ph c h

i nhi t b ng

ng nhi t t dòng th i, và chuy n nó

cho dòng không khí c

c s dùng

t cháy . N u không

c, s m t ít nhiên

17


li

c

n m c c n thi t

có hi u qu

u vào tua-bin. Làm nóng

l nhi

40% nhiên li u t s

t ki m 30% -

[6]

G

quan tâm xem xét l i v vi c s d ng tuabin c nh

m r ng ph

tc

ngu n

có th s c pin c a xe. Hình1.10 cho th y phút Tua bin c nh
Bladon có 50 - kW 80 000có th gi m ch

xu t b i

i ta nói r ng m t công ngh
c , tr

y

ng, và các b ph n c

Hình 1.10.Tuabin c nh 50-kW 80000 vòng/phút
1.1.3.V t li u
Ph n này cung c p m t t ng quan v v t li u phù h
cao, bao g m c thép k thu

n, h

ch ra nh ng phát tri n chính là chìa khóa trong vi
ho

nt

nt c

y các gi i h n

cao

n
Cho stator và rotor là là thép m ng , khác nhau gi a h p kim s t sillic(
SIFE ) và h p kim s

c nghiên c

hòa cao nh

m b o bão
ng cao nh t có th

c . Giá tr th c t c a bão hòa t hóa cho CoFe ph thu c vào nhi

18

t
,


th i gian

, và không khí

t

c c a v t li u

bão hoà t th

h ct

khi

c a CoFe v

M

là

ng 20% ).

so v i lá m

nh c cho máy t

c cân

ng nguyên li u cho m i kilowatt là r t

nh

m

m c h th ng

M t tham s quan tr ng khác khi l a ch n v t li u là thép m ng dùng

cho máy t

il

b n và t n s
t n th t lõi

n hao sinh ra trong cán thép do t n s

r t cao. V i m t t n s và m
ng ch y u b

luy n. Nhìn chung, dát m

c,

dày c
n hao m ch t

m ng kho ng 0,1 mm v i t n th t lõi r t th
ng d ng t n s cao,

t

thu
c thi t k

c bi t cho các

i kh d ng [8] .

Hình 1.11. Gi i h

c tính t hao lõi thép

19

n


Hình1.11 so sánh gi i h
T và 400 Hz

i

c tính t n hao lõi thép t i 1

i kh d ng c a SIFE (t giác) và CoFe (vuông
i c a mình . C

các th

i v i s hi u thép ( tr

c bi

c c a nó) , các tính ch

ng có giá tr nh

n hình. M270 -35A và M235 -35A là ph bi n

0,35 mm l p SIFE v i m t gi i h
ng . Các l

c

n hì

i kho
cs d

d

s n xu t v i kh

ng l n

.Máy t n s

ng s

ng h
ng . T n hao m ch t c a l p m ng nói trên là cao
hi

h

u này d

i gi
Yêu c

n chi phí c a gi i

ng là 300-380 MPa cho các l
i ngày càng nhi

iv

y.
o áp l c cho các

công ty nghiên c u luy n kim thép có t m nhìn chi n lu
th p k qua . M

ng h

y là JNEX10 -Core có m t l p SIFE dày

0,1 - mm và có kho ng 50% t n hao

t n s và m

c m

cùng v i các lá thép m ng t n s cao khác b c b i 6,5% SI có trong n i dung
ph

u này cho phép các nhà thi t k c

a các t n s

n trong stator . Thép t
ho

ng silic 3,5%
c bi

c i thi n hàm lu

nh

nv

c tính t c a lá thép silicon

m c 6,5 % [8] . Tuy nhiên , th c t

không s n xu t t m thép m ng v i m
ng c ng l i . V

s n xu t này g

vi c áp d ng b ng cách l

t.

Có m t t l ph
h

t

y c a silicon k t qu

i cao. Tuy nhiên , v t li
cao . Tính d o có th

c kh c ph c thông qua

i

u không mong mu n cho rotor
c c i thi n b

silicon , nh

a
m làm gi m

20


t n th t t n s r t cao , và m

ng silic th

i

trung tâm
M t nghiên c u thép khác là t p trung vào phát tri

k thu

n mà không

ng tính d

b n c a thép

ng bên c nh nghiên c u t p

trung vào nghiên c

u trong (IPM ) dùng cho
i c u n i ph i gi càng nh càng t t

h n ch ng n m ch t thông nam châm ( làm gi m kh
u này b gi i h n b i gi i h
m ng. Gi i h

i c a v t li u lá thép

i cao c 800 MPa có th

thu

ng nam châm )

c b ng s

ng bi n d ng tinh th [9] , v

t thoát

s t . Các l p HXT [10] , th hi n trong hình . 11 , có th
l n so v

b

ng k

cm ts cb n

t quá 800 MPa v

t

quá 18%
n th t s t cho b n lo i h p kim CoFe khác
nhau c

hi n trong hình này, các h p kim CoFe v i tính ch t t t i
lux48 có t n th t th

so v i các v t li u M235 -35A có

dày ; Tuy nhiên , gi i h

i c a nó ch kho ng 200 MPa (t c là

m tn ac

ng h p s d ng
cho CoFe có gi i h

tính ch

h

ct

rotor t

cao là

(ví d , Vacodur 50 v i
n t c a nó s suy gi m , và

nh ng t n th t có th so sánh cho c

u quan tr ng c

ý r ng các l p CoFe nói trên là giòn trong t nhiên, v i Vacoflu
c c i thi

n 32 % v i

ng coban gi m 17% , m
m ch t

. H p kim CoFe có th

vanadi (V), ch ng h

c gia c b i s t o h p kim v i

o 50 HS , có th

trên 680 MPa v

21

n hao

c gi i h

i


B .Các H
iv

ng
ng h

ng b , các thanh rotor và vòng

ng n m ch nguyên li u c n l a ch n c n th n . Gi i h n s c b n cao c n thi t
nhi

c v m t nhi m v

n t . Các thanh l

c bên c nh các ch c

c ng c

nt ct ih nc

iv

ng b gi

l ng rotor trong tình tr ng kh e m nh là n n t ng cho ho
d ng t

cao

d

b

nhi

ng. Cho ng

ng nguyên ch

c th p và b m m nhi

ng -

cs

cao . M t s lo i khác c a h p

c s d ng cho h th

cao , ch ng h

nd b t

ng beryllium ( Cube ) [ 37 ] , và

ng - nhôm ( CuAl2O3 ) [ 23 ], [ 24 ], [ 34 ], [ 35 ] .Hình. 12 là nh ng v t
li

c xem xét cho l ng sóc c a rô to v i hai thông s quan tr ng

nh

m ng t
b nc

các y u t

cao (ví d

d

b n) .

ng có th

k b i h p kim nó v i

p kim s gây ra t n hao d

b

ng b ng cách k t h p các h t làm m n
trong ma tr n c

t o t n hao d

ng

pha th hai

i nh . Pha th hai có th là

m t kim lo i ho c k t t a c a h p ch t liên kim lo i t dung d ch r n b i m t
ph n ng lão hóa , ho c nó có th là h t phi kim lo i , ch ng h
vào ho

c hình thành trong ma tr

ng . Có 1s tài li u , th c hi n b ng

cách s d ng quá trình k thu t oxy hóa n i b , là Glidcop t B c M Höganäs ,
mà v n gi

b n c a nó

nhi

C.

22


b n rotor

Hình 1.12.
u

Nh ng thách th c chính cho các nam châm

t

c và nh ng t n hao trung giando s
c a stato có rãnh, các sòng hài b c cao

ng t thông là k t qu

khe h không khí và t

ng b do sóng hài th
cs d

gi m t

c và cu

gi m t i thi u t n hao

nam châm là m t thi t k có tính quy
nt

nh [ 60 ] .

ng s d ng nam châm có m

cao NdFeB ho c SmCo v i kh

c

nhi

ng

cao . L p h p kim

NdFeB v

làm vi c

t i gi i h n nhi

ng h

li u làm vi

c nhi

thích h p. M

t

so v
n nhi

ng

n áp cung c p. Tr c , bán kính ,

và nh ng ph
Ngoài ra, thi t k

cao là nh ng tác

iv iv t

này ch có samari - coban Sm2Co17 là
s

ng th

n hình lo i Sm2Co17 có th ho
i m t s lo

c bi

, v i s tr giá b ng gi m t

23

y gi i h

t chút
ng lên


Các ng b c d

c áp d

nam châm kh i t

ng b

t y u, m c dù nó có th ch
toàn v

a rotor t

h ct

u(PM) ch u

c ng su t nén l

m b o tính

cao , nam c

d ng ng b c làm b ng v t li
titan [ 61 ] . S

b o v các

c khi s

b n kim lo i cao ví d

c

cs d
u này có th tr c ti p làm h ng các dây nh c a cu n dây rotor

khi gia công ho c m t ng b

n có th

c ép vào khi l p ráp

u cho t n hao rotor

Hình 1.13.

u

Hình 1.14.

24

nhi

cao