高速永磁电机转子强度分析与护套设计
永磁悬浮发电机-转子强度校核及保护套的设计
转 子 为 主要 目标 ， 采 用 在 转 子 外 层加 一层 高 强度 保 护 套 的方 法 ， 选取 合 适 的材 料 并 将 借 助 Ａ ＮＳ Ｙ Ｓ — Ｗｏ ｒ ｋ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ软 件 来 对 永 磁 转 子 建 立 力 学仿 真模 型 ， 最 终 选 出合 适 尺 寸 的保 护 套 材 料 。
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄ ｓ： ｔ ｈ ｅ ｐｅ ｒ ｍａｎ ｅ ｎｔ ｍａｇｎ ｅ ｔ ｒ ｏ ｔ ｏｒ ， ｓ ｔ ｒ ｅｎ ｇｔ ｈ ｃｈ ｅｃ ｋ ， ｐｒ ｏ ｔ ｅｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｓｌ ｅ ｅ ｖｅ ， ｍｅ ｃｈ ａｎ ｉ ｃｓ ｓ ｉ ｍｕｌ ａ ｔ ｉ ｏｎ
永 磁悬浮轴承工作 时通过永磁体 间的磁力来 平衡外 力 出材 料屈 服极 限 必须 大于 １ ５ Ｐ ａ ， 当 的保 护措 施 。 ２ ． ２ 转 子 保 护 套 的选 择
且 超过 钕 铁 硼材 料 屈 服 极 限将 近 １ 倍 ，所 以 需要 对 转 子 采 取 适
目前 最常 用 的保 护方式 是 在转 子外 层 加一 层 高 强度 保护 套 嘲，
永 磁 悬 浮 发 电机 一 转 子 强 度 校 核及 保 护套 的设 计
永磁悬浮发电机一 转子强度校核及保护套的设计
Ｄｅ ｓ ｉ ｇｎ ｏ ｆ Ｐ ｅ ｒ ｍａ ｎ ｅ ｎ ｔ Ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ Ｌ ｅ ｖ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｍｏ ｔ ｏ ｒ Ｒ ｏ ｔ ｏ ｒ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ Ｃａ ｓ ｅ
高速磁悬浮永磁电机多物理场分析及转子损耗优化
高速磁悬浮永磁电机多物理场分析及转子损耗优化韩邦成;薛庆昊;刘旭【摘要】为提高高速磁悬浮永磁电机的综合性能,得到最优的设计参数,针对一台30 kW,48 000 rpm的磁悬浮电机进行了电磁场、转子动力学以及转子强度分析,提出一种基于多物理场分析结果的电机尺寸优化方法.使用ANSYS以及ANSOFT 对电机进行建模和有限元分析,并用ISIGHT软件进行集成优化设计.以转子损耗最小为优化目标,电机几何尺寸为设计变量,在优化过程中考虑尺寸变化对电机转子模态以及强度的影响,以尺寸、电机电磁性能、力学性能等为约束条件.经过优化后,电机的转子损耗减小16.7％,其余性能均符合设计要求.根据优化设计结果加工了样机并进行电机对拖与温升实验,结果证明了优化设计的合理性,验证了本文提出方法的正确性.%To improve the overall performance of high-speed magnetic suspension PM machine and obtain the optimal design parameters,an electromagnetic filed,rotor dynamics and rotor strength analysis was conducted on a magnetic suspension machine (30 kW,48 000 rpm),and a size optimization method based on such multi-physics analysis was put ed ANSYS and ANSOFT to carry out modeling and finite element analysis on the motor,and then completed the integrated optimization designed by adopting the ISIGHT software,taking the impact of dimensional change on the rotor model and rotor strength into consideration,with the minimum rotor loss as the optimizationgoal,geometric dimension of the motor as the design variable,and dimension,magnetic performance and mechanical performance as the constraint conditions.After such optimization,rotor loss of the motor wasdecreased by 16.7％,with other performances in compliance with the design requirements.Then a back-to-back test and temperature rise test were carried out in the model machine based on the optimization design results.The test results verify the reasonability of such optimization design and correctness of the method put forward in this paper.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2017(025)003【总页数】9页(P680-688)【关键词】电磁分析;多物理场;高速磁悬浮电机;永磁电机;有限元【作者】韩邦成;薛庆昊;刘旭【作者单位】北京航空航天大学惯性技术重点实验室,北京100191;北京航空航天大学新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室,北京100191;北京市高速磁悬浮电机技术及应用工程技术研究中心,北京100191;北京航空航天大学惯性技术重点实验室,北京100191;北京航空航天大学新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室,北京100191;北京市高速磁悬浮电机技术及应用工程技术研究中心,北京100191;北京航空航天大学惯性技术重点实验室,北京100191;北京航空航天大学新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室,北京100191;北京市高速磁悬浮电机技术及应用工程技术研究中心,北京100191【正文语种】中文【中图分类】TB853.29随着现代工业的发展，对高速永磁电机的应用越来越多，在国防领域有飞轮、控制力矩陀螺，民用领域有空调压缩机[1]、数控机床和高速离心设备等。
内置式高速永磁电机转子强度分析
工程技术DOI：10.16660/ki.1674-098X.2011-5640-6249内置式高速永磁电机转子强度分析赵亮（国能宝日希勒能源有限公司 内蒙古呼伦贝尔 021500）摘 要：内置式高速永磁电机转子在高速运行时，因受到巨大离心力的作用，极易受到损坏。
针对该问题借助有限元软件对“一”字型径向充磁内置式永磁电机转子进行了强度仿真分析。
提出了一种永磁体“一”字型分段内置式转子结构，通过计算不同加强筋数量时转子所受的最大应力，总结出加强筋数量对转子机械性能的影响规律，通过结果对比得出永磁体周向分段结构能有效减小转子所受应力的最大值，对高速内置式永磁转子设计具有一定的指导意义。
关键词：内置式永磁电机 强度分析 加强筋 有限元分析中图分类号：TM355 文献标识码：A文章编号：1674-098X(2021)05(a)-0055-04Mechanical Strength Analysis of High Speed Interior PermanentMagnet Synchronous MotorZHAO Liang(Guoneng Baorixile Energy Corporation, Hulunbeier, Inner Mongolia Autonomous Region, 021500 China)Abstract : The rotor of the interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM) is easily damaged due to the huge centrifugal force during high-speed operation. In order to solve this problem, the strength analysis of the rotor of the IPMSM with radial magnetization is carried out by the f inite element analysis. In this paper, a "一" shaped segmented interior permanent magnet rotor structure is proposed. By calculating the maximum stress of the rotor with different number of stiffeners, the inf luence of the number of stiffeners on the mechanical properties of the rotor is summarized. Through the comparison of the results, it is concluded that the circumferential segmented structure of permanent magnet can effectively reduce the maximum stress on the rotor, which has a certain value for the design of high-speed built-in permanent magnet rotor guiding signif icance.Key Words : IPMSM; Strength analysis; Stiffener; Finite element analysis作者简介：赵亮（1972—），女，本科，高级工程师，研究方向为电气自动化。
高速永磁电机
摘要高速电机现正成为电机领域的研究热点之一。
其主要特点有两个：一是转子的高速旋转；二是定子绕组电流和铁心中磁通的高频率。
由此决定了不同于普通电机的高速电机特有的关键技术。
本文针对一台已经研制出的100KW高速永磁电机的机械特性进行了分析研究。
主要包括以下内容：首先，对高速永磁电机的定子、转子结构，工作原理和ANSYS软件进行了简单的介绍。
定子主要由机座、主磁极、换向极和电刷装置组成，作用是产生磁场。
转子由电枢铁心和电枢绕组，换向器，轴及风扇等组成，作用是产生电磁转矩和感应电动势。
电机中的电磁能与机械能的转换是在磁场中完成的，本设计中采用永磁体建立磁场，完成能量的转换。
其次，对高速永磁电机的转子强度进行了分析。
基于弹性力学理论和有限元接触理论建立了高速永磁转子应力计算模型，确定了护套和永磁体之间的过盈量，分析了永磁体和护套的强度。
永磁体与护套之间采用过盈配合，用护套对永磁体施加静态预压力抵消高速旋转产生的拉应力，使永磁体高速旋转时仍能承受一定的压应力，从而保证永磁转子的安全运行。
关键词：高速永磁电机，转子强度，ANSYS软件AbstractThe high-speed electrical motors are now becoming one of the hot areas of research. There are two main features: First, the rotor high-speed rotation and the other is the stator windings current and iron hearts of the high-frequency magnetic flux. This decision is different from the ordinary high-speed electrical motor unique key technologies. This paper has developed a 100 KW of high-speed permanent magnet motor of the mechanical properties of the analysis. Mainly include the following: First, It is the simple introduction to the high-speed permanent magnet motor stator and rotor structure, working principle and ANSYS software. Stator mainly consists of the main magnetic pole, and brush, acting as generating the magnetic field. Rotor consists of the armature core and armature winding, commentator, shaft and fan, and other components, acting a role in the electromagnetic torque sensors and EMF. The conversion between the electromagnetic energy and mechanical energy is completed in the magnetic field, and permanent magnet was applied in this designing to establish magnetic field to complete the conversion of energy.Secondly, the analysis of the rotor strength of the high-speed permanent magnet motor. On the basis the elasticity theory and finite element contact theory established a high-speed permanent magnet rotor stress model to determine the sheath between the permanent magnet and a win amount of sheathing and the permanent magnet strength. Permanent magnet and used between the jacket fit, with the permanent magnet sheath static pre-imposed pressure to offset high-speed rotation of the stress so that the permanent magnet can bear a certain stress at high-speed rotation, thus ensuring permanent magnet rotor the safe operation.Key words:high-speed permanent magnet motor, the rotor strength, ANSYS software1.1课题的来源及意义现代社会中，电能是使用最广泛的一种能源。
基于有限元法的高速永磁转子强度分析
中图分类号 ：Ｍ １ Ｔ ３ ４ 文献标志码 ：Ａ 文章编号 ：１０ — ４ Ｘ（０ ２ ０ — ０ ３ ０ ０ ７ ４ ９ ２ １ ）６ ０ ６ — ６
Ｓ ｒ ｎ ｔ ｎ ｌ ｓｓ ｏ ｉ ｈ— ｐ ｅ ｅ ｍ ａ ｎ ａ ｎ ｔ ｒ ｔ ｒ ｔ ｅ ｇ ｈ ａ ａ ｙ ｉ ｎ ｈ ｇ ｓ ｅ ｄ ｐ ｒ ｎｅ ｔ ｍ ｇ ｅ ｏ ｏ
Ａｂｓｒ ｃ Ｉ ｒ ｅ ｏ ｓ ｌｅ ｔ ｅ ｐ ｏ ｌｍ ｃ ｈｅ ｐ ｒ ｎ ｎ ｇ ｅ ｓｃ ｎ ｂ ａ ｇ ｄ ｆｒｔ ｅ ｔｅ ｎ ｏ ｔ ａ ｔ：ｎ ｏ ｄ ｒｔ ｏｖ ｈ ｒ ｂ ｅ ｗｈｉｈ ｔ ｅ ｍａ ｅ ｔｍａ ｎ ｔ ａ ｅ ｄ ｍａ ｅ ｏ ｈ ｒ ｍｅ ｄ ｕｓ
ｕ ｉ ｎ ｔ ｌ ｍ ｅ ｔｍ ｅ ｈ ｄ ｓｎｇ ｆ ｉｅ ｅｅ ｉ ｎ ｔｏ
ＺＨＡＮＧ ｏ ， ＺＨＵ ａ ｇ ｑ ｕ Ｔａ Ｈｕ ｎ ． ｉ ， Ｓ ＵＮ ａ ． ｏ ｇ Ｘｉ ｏ ｄ ｎ ， ＹＡＮＧ ． ｉ Ｚｅ ｂ ｎ
（ ． ｃｏｌ ｆ ｌｃ ｃｌ ｎ ｆ ｍ ｔ ｎＥ ｇｎｅ ｎ ， ｉｎｓ ｎ ｅ ｉ ， ｈｎｉ ｇ １０ ３ Ｃ ｉａ ＩＳ ｈｏ ｏ ｅｔ ａ ａｄＩ ｏ ａｉ ｎｉｅｒ ｇ Ｊ ｇｕＵ ｉ ｒ ｔ Ｚ ｅｊ ｎ ２ １ ， ｈ ； Ｅ ｒ ｉ ｎｒ ｏ ｉ ａ ｖ ｓｙ ａ ２ ｎ
高速电机国内外现状
二、高速电机国内外发展现状
右图为Westwind Air Bearings 研制的高速感应电机。
功率200 W，转速300000 r/min。
二、高速电机国内外发展现状
国内的研究相对落后，其中沈阳工业大学、重庆德马电机、海军工程大 学、浙江大学等研究单位对高速感应电机开展了许多研究工作。
重庆德马电机研制了 100 kW、25000 r/min高速感应电机。沈阳工业大 学对功率为 280 kW、转速为12000 r/min，线速度为 132 m/s，采用普通叠 片结构的高速感应电机进行了相关研究。海军工程大学对 2.5 MW的高速感 应电机开展了相关研究等等。
一、高速电机简介
右图为工业机器人高 光机，应用的永磁无刷直 流电机 350W，60kr/min。
二、高速电机国内外发展现状
1、高速感应电机 感应电机转子结构简单、转动惯量低，并且能够在高温和高速的条件下 长时间运行，因此感应电机在高速领域应用比较广泛。 目前，国内外高速感应电机中，功率最大的为15 MW，其转速为20000 r/min，为ABB公司2002年研制，采用实心转子结构。高速感应电机速度最 大的是由Westwind Air Bearings研制的，转速为300000 r/min，其功率为 200 W，用于PCB钻床主轴。同样，国外还实现了功率为10 kW，180000 r/min转速的高速感应电机用作测试电机。
1
5000 117
表2 国内外高速永磁电机的研究
转速 转子 线速度 保护套 (r/min) 类型 (m/s) 15000 SPM 250 碳纤维
来源 美国
500000 SPM 15000 SPM
261 合金 - 碳纤维
苏黎世联邦 理工学院
高速永磁电机设计与分析技术综述
高速永磁电机设计与分析技术综述一、概述高速永磁电机，作为现代电机技术的杰出代表，正以其高效率、高功率密度以及优秀的控制性能，在多个领域展现出广阔的应用前景。
随着能源危机和环境污染问题的日益严峻，对高速永磁电机设计与分析技术的研究显得尤为重要。
本文旨在对高速永磁电机的设计与分析技术进行综述，以期为相关领域的研究者提供全面的技术参考和启发。
高速永磁电机的设计涉及电磁设计、结构设计、热设计、强度设计等多个方面，其关键在于如何在高速运转的条件下保证电机的性能稳定、安全可靠。
电磁设计方面，需要优化绕组布局、磁路设计以及永磁体的选择，以提高电机的效率和功率因数。
结构设计则着重于提高电机的刚性和强度，防止在高速运转时产生过大的振动和噪声。
热设计则关注电机内部的热传递和散热问题，防止电机因过热而损坏。
强度设计则要求电机在承受高速运转产生的离心力时，能够保持结构的完整性。
高速永磁电机的分析技术则涵盖了电磁场分析、热分析、结构分析等多个方面。
电磁场分析可以预测电机的电磁性能，为优化设计提供依据。
热分析则用于评估电机在不同工况下的热状态，为散热设计提供参考。
结构分析则关注电机在高速运转时的动态特性，为强度设计提供支撑。
随着计算机技术和数值分析方法的快速发展，高速永磁电机的设计与分析技术也在不断进步。
通过采用先进的电磁仿真软件、热仿真软件以及结构仿真软件，可以更加精确地预测电机的性能，为设计优化提供有力支持。
1. 高速永磁电机的定义与重要性高速永磁电机（HighSpeed Permanent Magnet Synchronous Motor, HSPMSM）是一种特殊类型的电机，其核心特点在于使用永磁体来产生磁场，以及能够在高转速下稳定运行。
与传统的电励磁电机相比，HSPMSM具有更高的功率密度、更高的效率以及更低的维护成本，因此在许多现代工业应用领域中具有显著的优势。
HSPMSM的重要性体现在以下几个方面：随着全球能源危机的日益加剧和环境保护需求的不断提升，节能减排、提高能源利用效率已成为工业生产中的重要目标。
超高速永磁同步电机转子护套设计分析及优化
超高速永磁同步电机转子护套设计分析及优化韦福东，王建辉，刘朋鹏!上海电器科学研究所（集团）有限公司，上海200063]摘 要：超高速永磁同步电机（PMSM ）转速较高，永磁体抗拉强度相对较小，需要在转子永磁体外设置护套并通过过盈配合使永磁体上产生径向压应力，抵消转子高速旋转 产生力，对永磁体 护。
提岀了一种超高速PMSM 转子 磁合金护套厚度及过盈量计算分析方法。
以1台120 000 r/min 超高速PMSM 为例，运法 度 转子静力 合仿真分析，对 法，并通过优化设计，使电机转子在 强度要求的情况下,合理计算护套 度及过盈量，转子护套的厚度，小转子，为超高速电机转子设计。
关键词：超高速永磁同步电机；不导磁合金护套；设计分析中图分类号：TM351文献标志码：A文章编号：1673-6540（2021）05-0060-06doi ： 10.12177/emca.2020.229Design Analysis and Optimization of the Rotor Sleeve of Ultra-High-SpeedPermanent Magnet Synchronous Motor *收稿日期：2020-12-11；收到修改稿日期：2021-01-27*基金项目：广东省重点领域研发计划项目（2019（090909002）作者简介：韦福东（1992-），男，硕士，研究方向为电机设计与控制技术。
王建辉（1971-），男，博士，副教授，研究方向为电机设计与控制技术。
刘朋鹏（1990-），男，硕士，研究方向为电机设计与控制技术。
WEI Fudong, WANG Jianhui, LIU Pengpeng[Shanghai Electrical Apparatus Research Institute （Group J Co., Ltd., Shanghai 200063, China]Abstract ： The ultra-high-speed permaneni magnet synchronous motoo (PMSM) has the characte/stica of highspeed and relatively low tensile strength of permanent magnets. Therefore, it is necessary to set a sleeve on the outside of the permanent magnet of the rotoc, and generate radial compressive stress on the permanent magnet throughinterference fit, so as t offset the centrifugal force generated during the rotoa high-speed rotation and protect thepermanent magnet. A method foo calculating and analyzing the thickness and interference of rotoo non-magnetic alloy sleeve of the ultra-high-speed PMSM is p roposed. Taking a 120 000 Omin ultra-high-speed PMSM as an example,the coupling simulation of temperature f ield and rotoo staticc is cdried out by using finite element method, and the numericce method is verified. The optimized design is utilized to reasonabty calculate the thickness and interferencc amount of the sleeve undeo the condition that the motoo rotoo meetr the requirementr of structurd strength. It can eaectively reducc the thickness of rotoo sleeve, thus reducing the iron consumption of rotoo, which provides a referenccto rotoo design of ultra-high-speed motoo.Key words: ulha-highspeed permanent magnet synchronous motor (PMSM); non-magnetic alloy sleeve; design analysis0引言高、 度 点，广 应用在超高速空压缩机、数控机床高速电 、 机超高速永磁同步电机（PMSM ）具有转速床等设备场合[1 超高速PMSM 转子永磁体永磁，较高抗压强度，抗拉强度和抗弯强度较低、较差2。
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高速永磁电机转子强度分析与护套设计
摘要：由于其功率密度大，效率高，在离心压缩机和飞轮储能等方面得到了
广泛的应用。
高速电动机在工作过程中，转子零件承受着很大的离心力，为了确
保永磁的安全性，通常会使用带有转子套的平板型永磁转子。
常用的转子护层材
料有两种，一种是高强度的金属材料（例如钛合金， Inconel合金），另一种是
高强度的复合材料（例如碳纤维，玻璃纤维，芳纶纤维），它们之间的物理特性
存在着较大的区别：金属护层具有较好的导电性能，并且在护层内存在较大的涡
流损失，但是它的热传导系数较高，并且转子易于散失热量。
纤维外套的导热系
数非常低，在外套内没有任何的漩涡，也没有任何的损失。
在此基础上，研究了
不同的包层材料对转子磁通损失和温升的影响。
关键词：高速永磁电机；转子强度；护套设计
1高速永磁电机设计技术
1.1电机磁悬浮技术
目前，在电机中普遍使用的是机械式轴承，存在着较大的摩擦力和较高的功
耗等缺点。
在此基础上，提出了一种新型的无接触式永磁电动机轴承。
采用该轴
承延长了电动机的寿命，并将逐渐向高速电动机中推广。
1.2电机定子的设计
定子对电机的散热起到了很大的作用，因此在设计电动机时，对其进行合理
的选择是一个很关键的工作。
当前，大部分的定子都是环状绕组，它可以极大地
减小电动机的轴向要求，提高转子的韧性。
在此基础上，提出了一系列的凹槽，
以提供部分的散热器，使其始终保持在恒温状态。
应指出，当马达在高速运行时，有凹槽现象，会加大马达的损耗。
为了降低这个损失，一般这样的马达都要延长
空气间隙来冷却热量。
在材质的选择上，为了减小铁心上的滞后损失，通常会使
用0.2 mm以下的普通硅钢。
1.3电机转子的设计
从永磁电机的工作原理可以看出，在电磁效应的影响下，转子将处于高速转动状态，并且两个转子之间的速度非常迅速，将会产生很大的离心力，对转子的强度有很高的要求。
而且，在高温下，电动机的转子极易受到损伤，从而对电动机的正常工作造成很大的影响。
因此，在设计中要确保马达的转子强度，以确保转子的材质可以耐高温，低损耗。
要达到这一目的，就必须在转子的选材与结构上做出合理的设计，一般都是选用具有良好适应能力的永磁体。
因为，由于永磁材料本身具有很低的温度系数，而且，由于它为电动机的主磁路提供了动力，所以，转子铁心中的谐波并不大，所以，转子的温度并不高，能够保持在一个正常的范围之内。
此外，该材料的适应性也非常出色。
2高速永磁电机转子强度分析
2.1转子结构和材料
按照安装方式，高速永磁体的转子可以划分为内嵌型和外嵌型两种。
一般来讲，高速永磁电机在运转时，其等效强气隙较大，所以，在具体运转时，为了最大程度地确保磁通的需要，在转子材料的选择上，要尽可能地选择矫顽力比较长的永磁材料，例如：钕铁硼或石钴，都能够满足实际需要。
其中，有一个相对较低的温度系数，具有较高的散热能力，但是，这两种材料在性能上，都是脆性材料，具有较高的抗压强度，但较低的抗拉强度，必须对其进行全方位的保护，以达到持续稳定的运行。
护套材料可以选用复合材料，也可以选用特殊合金，常见的碳纤维、玻璃纤维等复合材料，它们虽能达到一定的拉伸强度，但却不具备导磁特性，使磁路变长，为此，可以在护套中添加适当的肋条，以减少护套的厚度，减少外壳的离心压力，从而减小磁路。
本项目提出了一种新型的金属护套结构，该护套结构不仅可以满足高速 PMSM转子各项工作特性的需求，而且可以有效地抑制和调节 PMSM 的涡流损耗。
2.2强度分析
当前，表贴式转子表面包覆有碳纤维包覆型和钛合金钢包覆型两种类型，前
者包覆型加工过程繁琐，对包覆型的精确性和稳定性要求较高，故多采用后者。
在对转子系统进行力学性能分析时，通常采用解析和有限元两种方法。
在这
些方法中，解析法因其简便、准确等优点而成为了当前研究的主要手段。
采用弹
性力学方法，假定转子的轴向为无穷大，并考虑轴向的应力，将转子的结构简化
为护套、永磁体和转子磁轭三个同心圆，进而对转子的强度进行了分析。
3策略
3.1转子的选择
为减小电机在运转时所引起的离心力，应适当地选用转子长、直径。
一般来说，转子径愈小愈好，但又要保证有足够的空间来安放旋转轴与永久磁铁，所以
转子径不宜过小。
为了确保马达的耐久度和转速，转子一般都是细长的。
对转子
而言，轴向长度不宜过长，与常规电机不同，高速永磁电机采用无接触式轴承，
并通过调节转子的长径比，提高其转子的柔韧性，从而减少其悬浮控制的难度。
只要实现了以上的设计，就可以确保电动机的正常运转。
3.2对永磁材料的选取
在电机中使用的永磁材料，其首要问题是要有很好的磁通，即要有很好的适
应性，才能保证其具有最好的性能。
此外，由于高速转动的转子会产生较多的损失，且高速永磁电机的散热性能并不十分理想，所以为了保证永磁铁的工作温度，必须始终保持在一个较低的温度范围内。
3.3对永磁电机转子护套的设计
一般，高速永磁电机都会选用一种与冶金粉末相似的永磁材料，其最大的优
点就是可以承受一定的压应力，但缺点就是不能承受过大的拉应力，所以其抗拉
强度都要比抗压强度低。
而没有任何防护措施的话，永磁体根本就无法抵挡住这
种高速转动所产生的离心力。
人们可以在永磁体的外部，增加一层强度较高的、
无法导磁的保护套，来保护永磁体，永磁体与保护套之间可以采用过盈配合的方
式。
保护套的功能就是在电机转子处于不旋转的静态平衡时，可以让永磁体受到
一定的压应力，补偿转子高速旋转时伴随着离心力而产生的拉应力。
对于永磁体，应将其所受的张力，限制在永久磁铁所能承受的极限之内。
目前，关于永磁体承受多大的预应力，以及与护套之间的干涉，均需从转子结构、
转子转速范围及材质等方面，对转子的力学性能进行分析，并由公式加以确定。
采用了非磁性合金护套的电机，有着更大的优点，可以轻松抵挡高频率的磁场，
并且具有良好的导热性能，可以帮助电动机的散热。
然而，该物质也有一个缺点，那就是导电，从而造成了一些损失。
碳纤维的束带很薄，在工作中不会有任何的
损失，但是它的导热率很低，所以会对转子的散热造成很大的影响，而且它也无
法对高频磁场进行屏蔽。
所以，我们可以在永磁体的表面覆盖一层金属，从而有
效地屏蔽了高频磁场，降低了损耗。
结语
综上所述，本文与理论实践相结合，对高速永磁电机转子设计与强度进行了
分析。
分析结果显示，为了提高高速永磁电机转子运行的稳定性和效率，并减少
损耗消耗，在设计过程中，需要从外径选取、极数选取、材料选取、电机永磁体
的保护等方面同时着手，并对强度展开合理的计算，期望能对我国高速永磁电机
事业的持续发展有一定的帮助。
参考文献
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工业大学,2022.DOI:10.27322/ki.gsgyu.2022.000074.
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