No es tracta només de "flotar"! Els motors de levitació magnètica estan alterant les tecnologies tradicionals en aquests camps

Motors maglev d'alta velocitat, amb els seus avantatges principalssense fricció mecànica, alta velocitat (normalment superior o igual a 20000r/min), baix consum d'energia, baix soroll i llarga vida útil, s'han utilitzat àmpliament en indústries com l'energia, la fabricació de precisió i la sanitat. Són especialment adequats per a escenaris que requereixen una velocitat, eficiència i estabilitat extremadament altes. A continuació es presenta una classificació per camp d'aplicació, combinada amb escenaris específics i característiques tècniques per explicar:

La maquinària de fluids industrials requereix una rotació-alta velocitat per impulsar el transport o la compressió de fluids (gas, líquid). Els motors de coixinets mecànics tradicionals són propensos a una baixa eficiència i un manteniment freqüent a causa de les pèrdues per fricció, mentre que els motors de levitació magnètica d'alta-velocitat poden resoldre perfectament aquest problema i són els "models principals" en aquest camp.

1. Compressor / ventilador centrífug de levitació magnètica

Escenaris d'aplicació: aireació de tractament d'aigües residuals, bufat d'alts forns en plantes siderúrgiques, compressió de gas de procés en plantes químiques, HVAC d'edificis, etc.
Avantatges tècnics: la velocitat pot arribar a 25.000-50.000 r/min, l'eficiència de compressió és un 20% -35% més alta que els ventiladors tradicionals Roots / compressors de cargol, no hi ha contaminació per oli lubricant (adequat per a escenaris nets com aliments i medicaments) i no cal substituir regularment els coixinets. El cicle de manteniment s'amplia a més de 5 anys.
Exemple: els bufadors de levitació magnètica d'empreses nacionals com Kaibang i Xinshida s'han utilitzat àmpliament a les depuradores municipals. Una sola unitat pot satisfer la demanda d'aireació de 100.000 tones/dia de tractament d'aigües residuals, i el consum d'energia anual es redueix un 30% en comparació amb els equips tradicionals.

2.Bomba centrífuga de levitació magnètica/bomba de vòrtex

Escenaris d'aplicació: transport de líquids a alta pressió a la indústria petroquímica, circulació de refrigerants al sector de l'energia nuclear i transport d'aigua ultra pura a les fàbriques de semiconductors.
Avantatges tècnics: amb una velocitat de 30.000 - 60.000 r/min, pot aconseguir una elevada capçalera (cap d'una etapa superior a 100 m), un transport sense fuites (evitant la contaminació líquida corrosiva) i, a causa de l'absència de fricció mecànica, les impureses d'oli lubricant no es barrejaran al líquid, el que el fa adequat per a escenaris d'alta puresa.

En les noves tecnologies de generació d'energia i d'emmagatzematge d'energia, els motors maglev d'alta-velocitat són components clau per aconseguir una "conversió d'energia eficient", especialment adequats per a escenaris de recuperació d'energia de baix-grau-i emmagatzematge d'energia d'alta-densitat.

1.Sistema d'emmagatzematge d'energia del volant

Escenaris d'aplicació: regulació de la freqüència de la xarxa (suavitza les fluctuacions eòliques/fotovoltaiques), subministrament d'energia de reserva per a centres de dades i recuperació d'energia de frenada regenerativa per al trànsit ferroviari.
Avantatges tècnics: el nucli de l'emmagatzematge d'energia del volant és "la rotació d'alta-velocitat per emmagatzemar energia cinètica". El motor de levitació magnètica pot accionar el volant per aconseguir velocitats ultra{-altes de 30000-100000 r/min, amb una densitat d'emmagatzematge d'energia de 50-150 Wh/kg (3-5 vegades la de les bateries tradicionals de plom-àcid), una eficiència de càrrega i descàrrega de més d'un 20% o igual a una vida útil superior al 90% o igual (sense desintegració química).
Exemple: els sistemes d'emmagatzematge d'energia del volant d'Active Power als Estats Units i Shanghai Electric a la Xina utilitzen motors de levitació magnètica, que s'han aplicat a diverses centrals d'energia noves a la Xina. El temps de resposta a les ordres de regulació de freqüència de la xarxa és inferior o igual a 100 ms.

2.ORC Sistema de generació d'energia de calor residual a baixa temperatura

Escenaris d'aplicació: recuperació de calor residual a baixa temperatura (80-300 graus) i generació d'energia a partir de plantes siderúrgiques, cimenteres i refineries, així com generació d'energia de biomassa.
Avantatges tècnics: El sistema ORC (Organic Rankine Cycle) requereix l'evaporació del fluid de treball (com R245fa) per impulsar la turbina per girar. El motor de levitació magnètica es pot acoblar directament amb la turbina a una velocitat de 30.000-60.000r/min, evitant les pèrdues de transmissió de les caixes d'engranatges tradicionals (augmentant l'eficiència de la transmissió a més del 98%) i aconseguint una eficiència de generació d'energia del 15% al ​​25% per a la "calor residual de baix grau inutilitzable".

Les indústries de fabricació d'alta gamma, com ara els semiconductors i l'aeroespacial, tenen requisits estrictes de "precisió i neteja del processament". Les característiques "sense fricció i baixa vibració" dels motors de levitació magnètica d'alta-velocitat poden satisfer les necessitats de processament de nivell micro- i fins i tot nano.

1.Equip de processament d'hòsties de semiconductors

Escenaris d'aplicació: accionament rotatiu per a l'aprimament d'hòsties (molt posterior), poliment químic mecànic (CMP) i equips de deposició de pel·lícula fina (PVD/CVD).
Avantatges tècnics: velocitat de rotació de 40.000 - 6000 r/min, precisió de rotació de ± 1 μm (assegurant la uniformitat del gruix de l'hòstia), sense contaminació de partícules causada per fricció mecànica (apte per a processos inferiors a 12 polzades i 14 nanòmetres) i el control de vibració en temps real durant el control de vibració de les hòsties mitjançant el control actiu del dany del processament magnètic.
Exemple: els motors de levitació magnètica de NSK al Japó i Yucheng Futong a la Xina s'han integrat en algunes línies de producció d'hòsties de SMIC i TSMC, donant suport al processament de xips de procés de 7 nanòmetres.

2.Processament de peces aeroespacials

Escenaris d'aplicació: fresat i perforació d'alta velocitat de materials difícils de mecanitzar, com ara aliatges de titani i materials compostos de fibra de carboni (com pales de motor d'avions i components estructurals de satèl·lit).
Avantatges tècnics: amb una velocitat de 50.000-80.000r/min, pot aconseguir un processament de "tall superficial a alta velocitat", reduir la deformació del material, millorar l'eficiència del processament en un 40% en comparació amb els motors tradicionals i no té contaminació per petroli lubricant (evitant afectar el rendiment de resistència dels components d'aviació).

Els equips mèdics tenen requisits extremadament alts d'"esterilitat, baix soroll i alta estabilitat". Els motors de levitació magnètica d'alta velocitat poden evitar la contaminació per fricció i la interferència de vibració dels motors tradicionals i són adequats per a escenaris mèdics de precisió.

1. Dispositiu d'assistència cardíaca/ventricular artificial (VAD)

Escenari d'aplicació: assistència cardíaca temporal o-a llarg termini per a pacients amb insuficiència cardíaca-final (que substitueix la funció de bombament cardíac).
Avantatges tècnics: Velocitat de rotació de 8.000-15.000 r/min (simulant la freqüència del batec del cor humà), "bombament de sang sense contacte" aconseguit mitjançant coixinets de levitació magnètica, evitant l'hemòlisi (ruptura de glòbuls vermells) i els riscos de coàguls de sang causats per la fricció entre la sang i els components mecànics, amb una vida útil de fins a 5-10 mm de diàmetre, fins a 5-10 anys. i nivell de soroll per sota dels 30 decibels (no afecta la vida del pacient).
Exemple: el dispositiu d'assistència ventricular de levitació magnètica desenvolupat per HeartWare als Estats Units i Tongxin Medical a la Xina ha estat clínicament certificat i ha tractat més de 10.000 pacients amb insuficiència cardíaca.

2.Equip de centrífuga/separació d'alta velocitat

Escenaris d'aplicació: Separació de components sanguinis (com l'extracció de plaquetes), purificació centrífuga de mostres biològiques (cèl·lules, virus) i separació de vacunes a la indústria farmacèutica.
Avantatges tècnics: Velocitat de rotació de 20000-50000r/min, força centrífuga de fins a 100000 × g (2-3 vegades la de les centrífugues tradicionals), major eficiència de separació i sense calor generada per fricció mecànica (per evitar l'augment i el deteriorament de la temperatura de la mostra), sense contaminació d'oli lubricant (d'acord amb les normes GMP farmacèutiques).

1.Micro turbina de gas (Micro GT)

Escenaris d'aplicació: energia distribuïda (com ara la cogeneració en hotels i centres de dades), sistemes d'alimentació de vehicles aeris no tripulats.
Avantatges tècnics: el motor de levitació magnètica s'acobla directament amb una micro turbina de gas, amb una velocitat de 60000-100000 r/min i una eficiència de generació d'energia del 30%-40%. El seu volum és només 1/5 del de les turbines de gas tradicionals, i pot aconseguir una font d'alimentació distribuïda "plug and play".

2.Bomba molecular de buit d'alta velocitat

Escenaris d'aplicació: recobriment de semiconductors, soldadura al buit i creació d'entorns d'alt buit per a cabines de simulació espacial.
Avantatges tècnics: Amb una velocitat de 30.000-80.000r/min, el grau de buit es pot reduir a 10⁻⁹ Pa (buit ultraalt), sense la generació de partícules per fricció mecànica, i sense necessitat d'oli lubricant (per evitar contaminar l'entorn de buit de més de 800 hores), amb un cicle de manteniment de 8000 hores.

Els seus escenaris d'aplicació giren al voltant de la superposició dual de "demanda d'alta-velocitat" i "demanda de baixa pèrdua/alta fiabilitat" - els motors tradicionals no poden superar el límit de velocitat ni assolir un funcionament estable-a llarg termini a causa de la fricció mecànica, mentre que la tecnologia de levitació magnètica resol perfectament aquesta contradicció mitjançant el "suport sense contacte". Per tant, té avantatges insubstituïbles en els camps de "sensibilitat a l'eficiència, als costos de manteniment i sensible a la neteja", i amb l'actualització de la tecnologia de control de coixinets magnètics i la tecnologia de conversió de freqüència d'alta-velocitat, els seus límits d'aplicació encara s'estan estenent a camps de fabricació més-de gamma alta.