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暖通家（報道，10月30日，第十五屆中國家電技術(shù)大會在浙江寧波正式開幕。此會議為目前中國權(quán)威的家電技術(shù)交流大會，中外家電整機企業(yè)及零部件企業(yè)、高等院校、科研院所技術(shù)精英云集。電機年產(chǎn)能近1.7億臺的Welling也參加了此次會議，并在創(chuàng)新產(chǎn)品發(fā)布會上隆重發(fā)布了轉(zhuǎn)速高達15萬轉(zhuǎn)/分的新型超高速電機。
順勢而生，數(shù)說1項新產(chǎn)品
家電技術(shù)大會召開的第一天晚上19時30分，伴隨著熒幕上酷炫震撼的3D特效，Welling在中國家電技術(shù)大會上隆重發(fā)布新型超高速電機。
發(fā)布會現(xiàn)場上，GMCC&Welling總經(jīng)理助理兼先行研究中心主任鄭立宇介紹：“高速電機要實現(xiàn)轉(zhuǎn)速突破十分困難，對材料及制造工藝有較高的要求。一方面，需要采用特殊的高強度疊片或?qū)嵭霓D(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，以承受高轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的離心力。另一方面，需要有相應(yīng)更高強度的保護裝置?！?/p>
這款電機具有高轉(zhuǎn)速、低噪音、大吸力、輕量化的特點。值得一提的是，它采用的是獨特一體式軸承系統(tǒng)，在工況下轉(zhuǎn)速可高達15萬，風(fēng)機效率綜合利用率達53%處于行業(yè)前沿水平。
精心炮制的新品視頻及其中展示出來的前沿技術(shù)解說，吸引著現(xiàn)場參會人士。
新型超高速電機的研發(fā)與應(yīng)用印證了鄭立宇在下午全體大會上發(fā)表的題為《全球白電產(chǎn)業(yè)升級及發(fā)展趨勢》主題演講中提及到的用戶需求帶來的白電產(chǎn)業(yè)發(fā)展“高端化”趨勢。當(dāng)然，Welling從中探索出的發(fā)展方向遠不只“高端化”。
高瞻遠矚，數(shù)說5個白電趨勢
事實上，伴隨國內(nèi)經(jīng)濟增速、國家政策等宏觀因素及人們生活方式趨于健康綠色、消費升級特征明顯等因素影響，全球白電市場形勢日益嚴(yán)峻。在主題演講中，鄭立宇通過對白電產(chǎn)品升級及發(fā)展趨勢的匯總，結(jié)合案例分析向參會人士展示了Welling在幾個方面的研究成果，供參會人士借鑒和思考，助力中國家電走向國際化。
“白電給人們生活帶來舒適的同時，也加速了人類非可再生資源的消耗，以及導(dǎo)致各種污染問題。電機作為家用電器的核心部件，承載著不可取代的責(zé)任，其在健康與環(huán)保、智能家電、高端化、高效與集成以及細化市場與個性化等五個方面的研發(fā)，將是全球白電行業(yè)不斷追求的目標(biāo)?！痹谥黝}報告演講結(jié)束前，鄭立宇通過短短幾十秒的視頻分享了對未來家電的暢想供參會人士借鑒和思考，希望Welling能借助此次家電技術(shù)大會契機，為我國白電產(chǎn)業(yè)升級發(fā)展提供助力。
精彩紛呈，數(shù)說1個展臺
作為此次技術(shù)大會的東道主之一，Welling設(shè)計了別具匠心的科技感展臺，藍白相間，線條簡約。
展臺上，除了新品超高速電機外，還有一款集高效、低噪、環(huán)保技術(shù)特點于一體的空調(diào)電機。
中國家電技術(shù)大會，不但是Welling與家電同行共同探討行情發(fā)展、技術(shù)路徑的重要途徑，還是Welling在技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域“不忘初心，砥礪前行”的推進劑。
拆20萬轉(zhuǎn)超高速電機，德國制造的電機
PCB鉆孔設(shè)備上面的，精密雕刻上面也有用到，精密雕刻上面用的更牛逼，35萬轉(zhuǎn)，我這只有點小問題，拆開小修一下，順便研究研究
先簡單介紹一下
這是一種集合 氣、液、電 的高速電機， 空氣軸承，要通壓縮空氣，軸才轉(zhuǎn)的順暢，還有就是氣動夾頭，裝刀具的也要通氣壓才能拆裝刀具，液體是用來散熱的，也就是水冷，電機是三相交流電驅(qū)動，最高轉(zhuǎn)速需要3333HZ驅(qū)動，也就是需要一個3333HZ的變頻器來驅(qū)動電機轉(zhuǎn)，
上圖
夾頭，裝夾3.175的刀具
這里是接線的
特寫
這是氣缸復(fù)位彈簧
氣缸與推桿，當(dāng)有空氣通入時，推桿向右運動，頂松夾頭，這時就可以進行換刀了，不通氣時，彈簧把氣缸復(fù)位，刀具夾緊，原理就這樣
生銹了，
雙層結(jié)構(gòu)的氣缸，等下拆開給大家看看
未完
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繼續(xù)
打磨掉生銹，好多銹，這個精度要求不高，磨就磨吧
氣缸活塞
氣缸腔體
拆下下面一層結(jié)構(gòu)
可以看到空氣軸承的部件了
生銹嚴(yán)重，估計是冷卻液漏了，密封不好，等有了密封圈，也要換掉
拆開空氣軸承
空氣軸承噴氣盤
再來一張
下面還有很多小孔哦
德國做空氣軸承的牌子，相機不好，拍不太清楚
再來一張
主軸，就這樣放吧，嚴(yán)格來說不允許這樣搞，這根軸很精密，超精密加工出來的，只要不劃傷表面就沒事
手不能直接拿工作面哦，拿過了就要徹底除油
老鼠籠轉(zhuǎn)子，只不過是紫銅的老鼠籠，德國佬居然還在上面刻字，即便這樣，轉(zhuǎn)子依然平衡，德國佬就是厲害
只能拆到這了
線圈在下面
最后來一張 臟亂差，
還沒有變頻器，電機還沒測試
用這個主軸做雕刻機，肯定要飛
完，謝謝支持
所謂高速電機就是轉(zhuǎn)速很高的電機，究竟多高轉(zhuǎn)速的電機算高速電機，沒有一個嚴(yán)格的定義，通常說轉(zhuǎn)速超過10000轉(zhuǎn)/分鐘的電機就算高速電機，其實這也就是那么一種說法，轉(zhuǎn)速大于10000轉(zhuǎn)/分鐘與小于10000轉(zhuǎn)/分鐘在本質(zhì)上并沒有一個分水嶺式的意義和區(qū)別，與其從轉(zhuǎn)速上區(qū)分高低速電機倒不如從轉(zhuǎn)子表面線速度上區(qū)分更科學(xué)些，因為電機里的許多限制條件與線速度密切相關(guān)。因此我們這里所說的高速電機就是指利用一般電機設(shè)計制造技術(shù)難以滿足電機高轉(zhuǎn)速要求，必須特殊考慮的那些電機。
學(xué)過電機設(shè)計的寶寶們都知道，電機轉(zhuǎn)速的高低與電機的體積重量密切相關(guān)，同樣功率的電機轉(zhuǎn)速越高體積重量越小。隨著電機技術(shù)和電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，高速越來越被人們重視，許多高速設(shè)備希望去掉變速箱，直接用高速電機來驅(qū)動（即所謂的”直驅(qū)”），以簡化系統(tǒng)、降低成本、提高效率。從電機本身來講，也希望通過提高轉(zhuǎn)速減小體積重量以降低成本。因此，近年來高速電機的需求越來越大，許多廠家也紛紛打出高速電機的招牌，然而，真正要訂貨，卻難以找到技術(shù)成熟的貨架產(chǎn)品。這么好的事，廠家用戶都在追求的一種東東，怎么就很少有成熟的產(chǎn)品呢？前面說了，不是廠家不想做，而是研發(fā)高速電機的難度不是一般的大，那是相當(dāng)?shù)拇?，難在哪呢？今天老師就給寶寶們說說高速電機為什么那么難搞。
1 軸承的限制。旋轉(zhuǎn)電機都離不開軸承，傳統(tǒng)的軸承除了它的承載能力外還有一個重要的制約條件，那就是它的dn值（其實這個值代表了軸承檔的線速度），所謂dn值就是軸承檔的直徑與轉(zhuǎn)速的乘積，一般來講，軸承的dn值不能超過2*10^6，如果電機轉(zhuǎn)速過高功率又比較大，那必然會受到這個值的制約，采用一般的軸承就不能滿足要求了。解決這個問題一方面需要軸承行業(yè)提高技術(shù)，另一方面需要另辟蹊徑，采用一些新技術(shù)，如氣懸浮軸承、磁懸浮軸承等。
2 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)限制。轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子上的零部件必然會受到強大離心力的作用，還有氣隙磁場徑向和切向電磁力的作用，當(dāng)轉(zhuǎn)速高到一定程度，則相關(guān)的結(jié)構(gòu)強度就會受到制約，特別是轉(zhuǎn)子繞組端部、磁鋼的緊固結(jié)構(gòu)、槽根部、槽契、磁極緊固結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)子鑄鋁結(jié)構(gòu)或銅條焊接、換向器等零部件和結(jié)構(gòu)都會受到制約，傳統(tǒng)的設(shè)計和緊固方法已不能滿足要求，必須采取特殊的設(shè)計和工藝來保證。解決這方面的新技術(shù)包括高強度不銹鋼套、磁鋼內(nèi)嵌設(shè)計技術(shù)、高強度玻璃纖維打箍技術(shù)、高強度碳纖維打箍技術(shù)、焊接新技術(shù)、高強度硅鋼材料技術(shù)、實心轉(zhuǎn)子技術(shù)等。
3 轉(zhuǎn)子動力學(xué)限制。一般電機的轉(zhuǎn)速都會遠低于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的一階臨界轉(zhuǎn)速，稱為”剛性轉(zhuǎn)子”，不必考慮轉(zhuǎn)子二階以上的振動模態(tài)和變形，但高速電機轉(zhuǎn)速可能會超過一階甚至二階臨界轉(zhuǎn)速，稱為”柔性轉(zhuǎn)子”，這種轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時就像面條一樣軟，這就必須要對轉(zhuǎn)子進行精確的動力學(xué)分析計算，采取相應(yīng)的抑制措施。需要的技術(shù)包括轉(zhuǎn)子動力學(xué)的精確仿真計算、柔性轉(zhuǎn)子的平衡技術(shù)、轉(zhuǎn)子剛度平衡技術(shù)、軸鋼材料技術(shù)等。
4 發(fā)熱及冷卻方面的限制。高速電機體積重量小，是其突出優(yōu)點，但體積的減小必然帶來散熱面積的減小，而電機的效率是不會有太大差異的，這就意味著同功率電機的損耗（即發(fā)熱量）差異不大，而散熱面積差異很大，因此高速電機的冷卻散熱問題就顯得非常突出。另一方面從電機發(fā)熱角度看，由于電機轉(zhuǎn)速極高，通常頻率會很高，而鐵耗與頻率的1.3~1.5次方成正比，因此鐵耗增大會非常突出，另外轉(zhuǎn)速極高使得風(fēng)磨損耗和雜散損耗也會急劇惡化，老師就曾見過由于轉(zhuǎn)子表面光潔度不夠，高速運行時僅空氣摩擦就把轉(zhuǎn)子表面燒變顏色的案例。一方面散熱惡化，另一方面發(fā)熱也不消停，再加上由于轉(zhuǎn)子緊固結(jié)構(gòu)需要打箍或鑲不銹鋼套，不銹鋼套是金屬良導(dǎo)電體，會增加轉(zhuǎn)子雜散損耗，而打箍材料無論是玻璃鋼還是碳纖維都是熱的不良導(dǎo)體，各種因素的疊加使得高速電機的溫升成為一個非常棘手的問題。解決途徑包括精確的電磁和熱計算技術(shù)、先進的冷卻技術(shù)（如蒸發(fā)冷卻技術(shù)等）和冷卻結(jié)構(gòu)、先進的材料技術(shù)等。
5 振動噪聲限制。振動和噪聲是電機的重要技術(shù)指標(biāo)，高速電機由于轉(zhuǎn)速很高，使得激振頻率很高，加之電機細長，質(zhì)量較輕，阻尼比較小，振型豐富，易產(chǎn)生各種頻率的振動。振動是噪聲之源，振動大則結(jié)構(gòu)噪聲必然會大，且由于轉(zhuǎn)速極高也容易產(chǎn)生較大的空氣噪聲。試驗時經(jīng)常會遇到還未達到規(guī)定的轉(zhuǎn)速振動和噪聲就已經(jīng)大得無法繼續(xù)試驗下去了。因此減振降噪是高速電機必須解決的問題，也是特別難搞定的問題，需要在電磁設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面綜合考慮。
6 結(jié)構(gòu)尺寸方面的限制。從理論上講，高速電機尺寸較小是其最大的優(yōu)勢，但與低速電機相比，同功率的電機如果電壓也相同，那么電流就會相同或相近，所用的引出線截面并不會減小，在相對低速的電機中，由于電機體積較大，有足夠大的空間布置引出線，電纜引出往往不存在任何問題，而高速電機內(nèi)部空間尺寸狹小，特別是繞組端部，往往沒有空間容納截面較大的引出電纜，因此高速電機的電纜引出就成了一個大問題，必須專門予以考慮。甚至不得不為此專門放大體積尺寸，使得高速電機體積小的優(yōu)勢大打折扣。
7 控制方面的限制。高速電機通常都要用變頻器進行控制，由于轉(zhuǎn)速極高，導(dǎo)致基頻很高，而電力電子器件的開關(guān)頻率是有限的，而且開關(guān)頻率過高會使器件發(fā)熱嚴(yán)重，變頻器效率降低。在一定的開關(guān)頻率下，調(diào)制出較高的基頻必然使得調(diào)制比降低，諧波增大，波形變差，進一步惡化電機的發(fā)熱和效率，從而制約了轉(zhuǎn)速的進一步提高。通常配高速電機的變頻器需要專門設(shè)計。
8 加工方面的限制。高速電機尺寸配合精度高，形位公差和粗糙度要求高，需要精密的加工設(shè)備和工藝來保證。除此之外由于高速電機的許多特殊設(shè)計往往要靠特殊的工藝技術(shù)來保證，如特殊的焊接工藝（離子束焊、電子束焊、攪拌摩擦焊等）、碳纖維打箍工藝、薄壁件精密機加工藝、高速動平衡工藝等等。
9 材料限制。前面已經(jīng)說了，高速電機會涉及到許多新材料的應(yīng)用，如高強度低損耗導(dǎo)磁材料、耐高溫稀土永磁材料、高強度玻璃纖維和碳纖維材料、耐高dv/dt絕緣材料等等。
10 電磁兼容方面的限制。高速電機基波頻率已很高，加之高次諧波較大，使得電磁發(fā)射能量較大，不僅傳導(dǎo)發(fā)射大，高頻輻射也成為不得不重點考慮的因素，否則會對周圍電器設(shè)備造成電磁干擾; 又由于高速電機轉(zhuǎn)速極高，若對其精確控制不僅需要分辨率極高的傳感器，而且控制信號的頻率會更高，控制器動態(tài)性能要求更高，這勢必造成控制器的敏感性高，抗干擾能力變差。因此高速電機的電磁兼容性能也是一個不容忽視的問題。
正因為以上的原因才導(dǎo)致高速電機雖然很熱門，但真正搞出成熟產(chǎn)品卻極其困難，上面列出的因素只是高速電機所遇到的主要問題，另外還有一些細節(jié)問題老師就不贅述了，當(dāng)然根據(jù)產(chǎn)品種類、結(jié)構(gòu)以及用途的不同，上面的問題也并不是所有高速電機都會遇到，但總會遇到其中的幾個方面問題。上面十個方面的問題涉及眾多專業(yè)，對于搞高速電機的寶寶們，如果你在上述十個方面都能說出點道道，或一兩個方面搞精，那你就牛X了，你就可以找老板要求漲工資了，否則還是好好自己再修煉。對于采購使用高速電機的寶寶們，別凈聽廠家瞎忽悠，你去找他們考察、洽談，找他們最牛的人就針對以上十個方面提問題，看他們的回答就知道這家產(chǎn)品靠不靠譜。對于招聘高速電機人才的單位，面試時從以上十個方面問，即可鑒別出是不是干高速電機的材料。當(dāng)然以上十個方面涉及專業(yè)面廣，不能說每個方面都可以寫出一本書，但每個方面都可以寫幾篇像回事的論文，寫幾篇瞎想還是木有問題的。好了，今天就說這些吧，如果寶寶們對哪方面問題感興趣下來我們可以單練，誰讓老師是全才呢！真是木辦法！
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北京科技周主場活動以2020年加強全國科技創(chuàng)新中心建設(shè)五年來取得的重就為主線，設(shè)置規(guī)劃引領(lǐng)篇、建設(shè)成就篇、美好生活篇、科普惠民篇四個篇章。布展以“場景化設(shè)計、故事化描述、互動性突出”為特色，運用VR、AR、MR等技術(shù)，反映科技強國建設(shè)的北京貢獻，讓公眾充分體驗科技成果、科學(xué)魅力和科技創(chuàng)新蘊含的科學(xué)精神。
北京穩(wěn)力科技有限公司此次展出了30萬轉(zhuǎn)/分鐘的超高速永磁同步電機及驅(qū)動控制系統(tǒng)，可用于小功率燃料電池空壓機、高速軸承實驗臺架中。電機因使用空氣軸承，具有無油、高效、壽命長的特點。
據(jù)了解，超高速電機是指轉(zhuǎn)速大于10萬轉(zhuǎn)/分鐘的電機，其是氫燃料電池汽車空壓機、民航客機及戰(zhàn)機的空氣循環(huán)系統(tǒng)、自動駕駛汽車的陀螺儀、高精密數(shù)控機床的電主軸等高端制造設(shè)備的重要組成部分。工作人員介紹說，超高速電機及驅(qū)動系統(tǒng)涉及氣體動壓軸承、永磁體緊固結(jié)構(gòu)、高頻驅(qū)動控制及器件選型等諸多關(guān)鍵技術(shù)，這些技術(shù)也一直是我國高端裝備制造、國防等領(lǐng)域亟需攻克的技術(shù)。
本屆科技周活動主場將持續(xù)到5月26日。公眾可在中國人民革命軍事博物館南門用身份證換取紙質(zhì)門票，或關(guān)注“2020北京科技周”公眾號預(yù)約電子門票，并持身份證入場參觀。
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