高速永磁電機設計難在哪？

02-25

高速電機通常是指轉速超過10000r/min的電機，而一般說來，我們所熟悉的鼠籠轉子非同步電機、實心轉子非同步電機、線繞轉子同步電機、永磁電機、感應子電機、開關磁阻電機等均可應用於高速場合。其中以高速永磁電機(high speed permanent magnet motor，HSPMM)有著效率和功率密度高的優勢，應用潛力極大，它幾乎涵蓋了各種功率等級的場合，已成為當前國內外電機領域的一個研究熱點，今天就說說它的設計之難點。

首先，高速永磁電機的功率密度大，定子散熱面積小、損耗密度高；轉子要承受高轉速帶來的離心力，同時還會因風摩損耗、渦流損耗產生較大的溫升。

其次，高速永磁電機損耗密度高、轉子溫升高的特點也為電機散熱設計提出了挑戰。準確計算電機各項損耗是進行散熱設計的基礎，而高頻率下材料的損耗特性、電機損耗分布均不同於傳統電機，不能直接套用傳統方法。永磁體性能受溫升影響很大，且易因高溫失磁，因此必須準確計算電機溫升，尤其是轉子溫升。

再次，轉子支承問題也是高速電機設計、製造的難點之一。受離心力、摩擦發熱等的影響，普通電機軸承不能直接用於高速電機。高速滾珠軸承、空氣軸承和磁懸浮軸承等適用於高速場合的軸承各有優缺點，進行電機設計時必須根據應用場合和技術條件對比選擇。

最後，高速電機的轉子要承受很大的離心力和一定的熱應力，而永磁體的抗拉強度往往較低，因此必須進行轉子的強度分析。高速電機的轉子支承系統比較複雜，高轉速下轉子易因不平衡和共振產生較大的振動，甚至會使轉子嚴重變形，威脅人員和設備的安全，因此，必須進行轉子動力學分析。

目前，高速永磁電機的設計技術的核心是電機轉子和定子的設計，而電機分析技術的核心是

對電機損耗，轉子強度和溫升計算的分析。現在設計主要是圍繞著電機定轉子的材料和結構來進行的，並且取得了一定的進展，但是在高速永磁電機的分析技術方面，人們對電機損耗，轉子強度和溫升計算的研究尚不夠完善，還在繼續深入之中。

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相關參考文獻：

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