与传统电机相比，高速电机无需借助复杂、维 护困难的变速装置，可直接与高速负载或原动机相 连，具有功率密度高、体积小、效率高、可靠性高、运行成本低的优点，因此在高速机床[1]、鼓风机[2]、 压缩机[3]、透平式膨胀机[4]、微型燃气轮机[5]等领域 具有广阔的应用前景，得到了广泛关注。鼠笼转子 异步电机、实心转子异步电机、线绕转子同步电机、 永磁电机、感应子电机、开关磁阻电机等均可应用 于高速场合。其中，高速永磁电机(high speed permanent magnet motor，HSPMM)凭借其效率和功 率密度高的优势，应用潜力极大，它涵盖了各种功 率等级的场合，已成为当前国内外电机领域的一个 研究热点。 高速永磁电机的设计、分析与测试虽仍然遵循 基本的电磁原理，但高转速带来的一系列问题需要 进行深入研究，并加以解决，具体叙述如下。 首先，高速永磁电机的功率密度大，定子散热 面积小、损耗密度高；转子要承受高转速带来的离 心力，同时还会因风摩损耗、涡流损耗产生较大的 温升。为了克服这些问题，必须采用不同于传统电 机的定转子材料与结构。 其次，高速永磁电机损耗密度高、转子温升高 的特点也为电机散热设计提出了挑战。准确计算电 机各项损耗是进行散热设计的基础，而高频率下材 料的损耗特性、电机损耗分布均不同于传统电机， 不能直接套用传统方法。永磁体性能受温升影响很 大，且易因高温失磁，因此必须准确计算电机温升， 尤其是转子温升。 再次，转子支承问题也是高速电机设计、制造 的难点之一。受离心力、摩擦发热等的影响，普通 电机轴承不能直接用于高速电机。高速滚珠轴承、 空气轴承和磁悬浮轴承等适用于高速场合的轴承 各有优缺点，进行电机设计时必须根据应用场合和 技术条件对比选择。最后，高速电机的转子要承受很大的离心力和 一定的热应力，而永磁体的抗拉强度往往较低，因 此必须进行转子的强度分析。高速电机的转子支承 系统比较复杂，高转速下转子易因不平衡和共振产 生较大的振动，甚至会使转子严重变形，威胁人员 和设备的安全，因此，必须进行转子动力学分析。 综上所述，进行高速永磁电机的设计与分析 时，在定转子结构设计与强度分析、损耗与温升分 析、转子支承设计、转子强度与动力学分析等方面 都不能照搬传统电机相关的技术，必须加以创新。 本文首先介绍了现有的高速永磁电机定转子结构 与材料，然后依次从损耗分析、温升计算、转子支 承、转子强度与动力学分析这 4 个方面归纳和总结 了国内外高速永磁电机的研究现状，分析了相关的 关键技术，最后讨论了未来高速永磁电机相关技术 的主要发展方向。更多详细内容请见附件
高速永磁电机设计与分析技术综述_董剑宁.pdf
永磁同步电机转子初
