與傳統電機相比，高速電機無需借助復雜、維 護困難的變速裝置，可直接與高速負載或原動機相 連，具有功率密度高、體積小、效率高、可靠性高、運行成本低的優點，因此在高速機床[1]、鼓風機[2]、 壓縮機[3]、透平式膨脹機[4]、微型燃氣輪機[5]等領域 具有廣闊的應用前景，得到了廣泛關注。鼠籠轉子 異步電機、實心轉子異步電機、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 于高速場合。其中，高速永磁電機(high speed permanent magnet motor，HSPMM)憑借其效率和功 率密度高的優勢，應用潛力極大，它涵蓋了各種功 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。 高速永磁電機的設計、分析與測試雖仍然遵循 基本的電磁原理，但高轉速帶來的一系列問題需要 進行深入研究，并加以解決，具體敘述如下。 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。為了克服這些問題，必須采用不同于傳統電 機的定轉子材料與結構。 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于傳統電機， 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、制造 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于高速電機。高速滾珠軸承、 空氣軸承和磁懸浮軸承等適用于高速場合的軸承 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。最后，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 系統比較復雜，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。 綜上所述，進行高速永磁電機的設計與分析 時，在定轉子結構設計與強度分析、損耗與溫升分 析、轉子支承設計、轉子強度與動力學分析等方面 都不能照搬傳統電機相關的技術，必須加以創新。 本文首先介紹了現有的高速永磁電機定轉子結構 與材料，然后依次從損耗分析、溫升計算、轉子支 承、轉子強度與動力學分析這 4 個方面歸納和總結 了國內外高速永磁電機的研究現狀，分析了相關的 關鍵技術，最后討論了未來高速永磁電機相關技術 的主要發展方向。更多詳細內容請見附件
高速永磁電機設計與分析技術綜述_董劍寧.pdf
永磁同步電機轉子初
