Motoare maglev de mare viteză, cu avantajele lor principale alefără frecare mecanică, viteză mare (de obicei mai mare sau egală cu 20000r/min), consumul redus de energie, zgomotul redus și durata de viață lungă au fost utilizate pe scară largă în industrii precum energia, producția de precizie și asistența medicală. Sunt potrivite în special pentru scenarii care necesită viteză, eficiență și stabilitate extrem de ridicate. Următoarea este o clasificare după domeniul de aplicare, combinată cu scenarii specifice și caracteristici tehnice pentru a explica:
Domeniul mașinilor industriale pentru fluide (scenarii de aplicare de bază)
Mașinile industriale pentru fluide necesită o rotație cu viteză mare-pentru a conduce transportul sau compresia fluidului (gaz, lichid). Motoarele tradiționale cu rulmenți mecanici sunt predispuse la eficiență scăzută și întreținere frecventă din cauza pierderilor prin frecare, în timp ce motoarele cu levitație magnetică cu viteză mare-poate rezolva perfect acest punct de durere și sunt „modelele principale” în acest domeniu.
1. Compresor/suflator centrifugal cu levitație magnetică
Scenarii de aplicare: aerarea epurării apelor uzate, suflarea furnalelor în fabrici de oțel, comprimarea gazelor de proces în uzine chimice, HVAC clădire etc.
Avantaje tehnice: Viteza poate atinge 25000-50000r/min, eficiența compresiei este cu 20% -35% mai mare decât suflantele/compresoarele cu șurub tradiționale Roots, nu există poluare cu ulei lubrifiant (potrivit pentru scenarii curate, cum ar fi alimente și medicamente) și nu este nevoie să înlocuiți în mod regulat rulmenții. Ciclul de întreținere este extins la mai mult de 5 ani.
Exemplu: suflantele cu levitație magnetică de la companii autohtone precum Kaibang și Xinshida au fost utilizate pe scară largă în stațiile municipale de tratare a apelor uzate. O singură unitate poate satisface cererea de aerare de 100000 tone/zi de tratare a apelor uzate, iar consumul anual de energie este redus cu 30% față de echipamentele tradiționale.
2. Pompă centrifugă cu levitație magnetică/pompă vortex
Scenarii de aplicare: transport de lichide de înaltă presiune în industria petrochimică, circulație a lichidului de răcire în sectorul energiei nucleare și transport de apă ultra pură în fabricile de semiconductori.
Avantaje tehnice: Cu o viteză de 30000-60000r/min, poate obține o înălțime mare (cap într-o singură etapă care depășește 100 m), transport fără scurgeri (evitând poluarea lichidă corozivă) și, din cauza absenței frecării mecanice, uleiul de lubrifiere nu va fi amestecat în scenarii de fluid cu puritate ridicată, făcându-l potrivit pentru scenarii cu puritate ridicată.
Domeniul energiei și stocării energiei (aplicații la nivel strategic)
În noile tehnologii de generare a energiei și noile tehnologii de stocare a energiei, motoarele de-viteză mare maglev sunt componente cheie pentru realizarea unei „conversii eficiente a energiei”, potrivite în special pentru scenarii de recuperare a energiei de-grad scăzut și de stocare a energiei de-înaltă densitate.
1.Sistem de stocare a energiei cu volantă
Scenarii de aplicare: Reglarea frecvenței rețelei (atenuarea fluctuațiilor vântului/fotovoltaic), alimentare de rezervă pentru centrele de date și recuperarea energiei de frânare regenerativă pentru tranzitul feroviar.
Avantaje tehnice: nucleul stocării energiei volantului este „rotația cu viteză mare-pentru a stoca energia cinetică”. Motorul cu levitație magnetică poate antrena volantul pentru a atinge viteze ultra{-înalte de 30000-100000 r/min, cu o densitate de stocare a energiei de 50-150 Wh/kg (de 3-5 ori mai mare decât a bateriilor tradiționale cu plumb), o eficiență de încărcare și descărcare de până la 20% sau egală cu o durată de viață mai mare de 90% sau egală. (fără degradare chimică).
Exemplu: sistemele de stocare a energiei volante ale Active Power din Statele Unite și Shanghai Electric din China folosesc ambele motoare cu levitație magnetică, care au fost aplicate mai multor centrale energetice noi din China. Timpul de răspuns la comenzile de reglare a frecvenței rețelei este mai mic sau egal cu 100 ms.
2.ORC Sistem de generare a energiei termice reziduale la temperaturi joase
Scenarii de aplicare: Recuperarea căldurii reziduale la temperaturi scăzute (80-300 grade) și generarea de energie din fabrici de oțel, fabrici de ciment și rafinării, precum și generarea de energie din biomasă.
Avantaje tehnice: Sistemul ORC (Organic Rankine Cycle) necesită evaporarea fluidului de lucru (cum ar fi R245fa) pentru a conduce turbina să se rotească. Motorul cu levitație magnetică poate fi cuplat direct cu turbina la o viteză de 30000-60000r/min, evitând pierderile de transmisie ale cutiilor de viteze tradiționale (creșterea eficienței transmisiei la peste 98%) și realizând o eficiență de generare a energiei de 15%-25% pentru "căldura reziduală inutilizabilă de slabă calitate" inițial.
Domeniul de producție de precizie și semiconductor (aplicații cu valoare adăugată ridicată)
Industriile de producție de ultimă generație, cum ar fi semiconductorii și aerospațiale, au cerințe stricte pentru „precizia și curățenia procesării”. Caracteristicile „fără frecare, vibrații scăzute” ale motoarelor cu levitație magnetică de mare-viteză pot satisface nevoile de procesare la nivel micro- și chiar nano.
1.Echipamente de procesare a plachetelor semiconductoare
Scenarii de aplicare: Acționare rotativă pentru echipamente de subțiere a plachetelor (slefuire pe spate), lustruire mecanic-chimică (CMP) și echipamente de depunere a filmelor subțiri (PVD/CVD).
Avantaje tehnice: Viteză de rotație de 40000-6000r/min, precizie de rotație de ±1μm (asigurând uniformitatea grosimii plachetei), nicio contaminare cu particule cauzată de frecare mecanică (adecvată pentru procese sub 12 inchi și 14 nanometri) și controlul în timp real al vibrațiilor în timpul rulmentului de prelucrare activă poate reduce rata de deteriorare a plăcilor magnetice.
Exemplu: Motoarele cu levitație magnetică de la NSK în Japonia și Yucheng Futong în China au fost integrate în unele linii de producție de napolitane ale SMIC și TSMC, susținând procesarea cipurilor de proces de 7 nanometri.
2.Prelucrarea pieselor aerospațiale
Scenarii de aplicare: frezarea și găurirea de mare viteză a materialelor dificil de prelucrat, cum ar fi aliajele de titan și materialele compozite din fibră de carbon (cum ar fi palele motoarelor de avion și componentele structurale satelit).
Avantaje tehnice: cu o viteză de 50000-80000r/min, poate realiza procesarea „de mare viteză de tăiere superficială”, poate reduce deformarea materialului, poate îmbunătăți eficiența procesării cu 40% în comparație cu motoarele tradiționale și nu are poluare cu ulei lubrifiant (evitând afectarea performanței de rezistență a componentelor aviației).
Științe medicale și ale vieții (aplicații de înaltă fiabilitate)
Echipamentul medical are cerințe extrem de ridicate pentru „sterilitate, zgomot redus și stabilitate ridicată”. Motoarele cu levitație magnetică de mare viteză pot evita poluarea prin frecare și interferența vibrațiilor ale motoarelor tradiționale și sunt potrivite pentru scenarii medicale de precizie.
1. Dispozitiv de asistență pentru inimă artificială/ventriculară (VAD)
Scenariul de aplicare: asistență cardiacă temporară sau-pe termen lung pentru pacienții cu insuficiență cardiacă în faza-terminală (înlocuind funcția de pompare cardiacă).
Avantaje tehnice: Viteză de rotație de 8000-15000r/min (simulează frecvența bătăilor inimii umane), „pomparea sângelui fără contact” realizată prin rulmenți cu levitație magnetică, evitarea hemolizei (ruperea globulelor roșii) și a riscurilor de cheaguri de sânge cauzate de frecarea dintre sânge și componentele mecanice, cu o durată de viață de până la 5-10 ani (dimensiuni mici de 5-10 mm) și nivelul de zgomot sub 30 de decibeli (nu afectează viața pacientului).
Exemplu: Dispozitivul de asistență ventriculară cu levitație magnetică dezvoltat de HeartWare în Statele Unite și Tongxin Medical în China a fost certificat clinic și a tratat peste 10000 de pacienți cu insuficiență cardiacă.
2.Echipament de centrifugare/separare de mare viteză
Scenarii de aplicare: Separarea componentelor sanguine (cum ar fi extracția trombocitelor), purificarea centrifugă a probelor biologice (celule, viruși) și separarea vaccinurilor în industria farmaceutică.
Avantaje tehnice: Viteză de rotație de 20000-50000r/min, forță centrifugă de până la 100000 × g (de 2-3 ori mai mare decât centrifugele tradiționale), eficiență mai mare de separare și nicio căldură generată de frecare mecanică (pentru a evita creșterea și deteriorarea temperaturii probei), fără poluare cu ulei lubrifiant (în conformitate cu standardele farmaceutice GMP).
Alte domenii emergente
1.Micro turbină cu gaz (Micro GT)
Scenarii de aplicare: energie distribuită (cum ar fi cogenerarea în hoteluri și centre de date), sisteme de alimentare cu vehicule aeriene fără pilot.
Avantaje tehnice: Motorul cu levitație magnetică este cuplat direct cu o micro turbină cu gaz, cu o viteză de 60000-100000 r/min și o eficiență de generare a energiei de 30%-40%. Volumul său este doar 1/5 din cel al turbinelor cu gaz tradiționale și poate obține o sursă de alimentare distribuită „plug and play”.
2. Pompă moleculară de vid de mare viteză
Scenarii de aplicare: acoperirea semiconductorilor, sudarea în vid și crearea de medii cu vid înalt pentru cabinele de simulare spațială.
Avantaje tehnice: Cu o viteză de 30000-80000r/min, gradul de vid poate fi redus la 10⁻⁹ Pa (vid ultra-înalt), fără generarea de particule cauzate de frecare mecanică, și fără a fi nevoie de ulei lubrifiant (pentru a evita contaminarea mediului de vid de peste 800 de ore), cu un ciclu de întreținere de peste 800 de ore.
Rezumat: logica de bază a aplicației cu motor maglev de mare{0}}viteză
Scenariile sale de aplicație gravitează în jurul suprapunerii duble a „cererii de viteză mare-și „cerere de pierdere scăzută/cerere de fiabilitate ridicată” - motoarele tradiționale nu pot depăși limita de viteză sau nu pot îndeplini -o funcționare stabilă pe termen lung datorită frecării mecanice, în timp ce tehnologia de levitație magnetică rezolvă perfect această contradicție prin „suport fără contact”. Prin urmare, are avantaje de neînlocuit în domeniile „sensibile la eficiență, sensibile la costurile de întreținere și sensibile la curățenie”, iar odată cu îmbunătățirea tehnologiei de control al rulmenților magnetici și a tehnologiei de conversie a frecvenței de-înaltă viteză, limitele aplicațiilor sale se extind în continuare la domenii de producție mai înalte-.
