高速永磁电机设计技术
高速电机 原理
高速电机原理高速电机是一种具有高转速、高功率和高效率的电动机。
它采用先进的技术和材料制造，可以应用于许多领域，如航空航天、高速列车、机床、电动汽车等。
本文主要介绍高速电机的原理。
一、高速电机的构成和工作原理高速电机由转子和定子两部分组成，其中定子部分固定而转子部分旋转。
定子由线圈、磁芯和支撑结构组成。
转子由永磁体或者电磁绕组、轴承和支撑结构组成。
高速电机的工作原理可以用麦克斯韦方程组来描述。
麦克斯韦方程组是描述电磁现象的基本方程，它描述了磁场、电场和电流之间的相互作用。
高速电机的工作原理如下：1.如果定子线圈中通有电流，那么在定子线圈周围会产生磁场。
2.由于磁场的存在，转子永磁体或电磁绕组中也会产生磁场，它们之间发生作用力。
3.作用力使得转子开始旋转。
4.随着转子的旋转，电磁绕组中的电流会随之改变，这会导致电磁绕组中产生的磁场随之改变。
5.随着磁场的变化，将在转子部分中感应出电动势，这会导致电流在转子中产生。
6.这些电流会产生磁场，同时也会与定子中的磁场相互作用，继续推动转子旋转。
二、高速电机的分类按照转子类型，高速电机可以分为永磁同步电机和感应电机两种。
1.永磁同步电机永磁同步电机是一种使用永磁体作为转子磁场的电机。
与感应电机不同，永磁同步电机不需要电磁绕组来产生磁场，因此其转子结构简单、效率高。
永磁同步电机也具有较好的速度控制特性，常用于高精度控制。
2.感应电机感应电机是一种使用电磁绕组作为转子磁场的电机。
通过在定子线圈中注入电流，能够在转子中产生电流和磁场，继而完成旋转。
感应电机主要分为两种：异步电机和同步电机。
异步电机的旋转速度略低于磁场旋转速度，因此也称作非同步电机。
同步电机的转速与磁场旋转速度相等，因此称为同步电机。
三、高速电机的应用1.航空航天高速电机在航空航天领域的应用非常广泛。
它们可以驱动飞行器的动力系统，如飞机发电机、液压泵、氧气泵、燃油泵等。
高速电机还可以用于滑翔机、直升机、飞艇等载具的飞行控制和操纵系统。
基于软磁复合材料的超高速永磁同步电机电磁设计分析
基于软磁复合材料的超咼速永磁同步电机电磁设计分析韦福东，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：软磁复合(SMC )材料因其材料特性及微观结构特点，具有涡流损耗系数低、各向同性等优点，适用于超高速永磁同步电机(PMSM )设计，可以有效降低电机铁耗。
以1台额定转速4 000 .01、额定频率533.33 Hz 的PMSM 为例，从电磁特性、铁耗 计算等SMC 材料及进行对比分析及有限元仿真计算，通过样机SMC 材料 结 有效性。
利用方法,以1台 用SMC 材料的120 000 .02的超高速PMSM 为例,对比分析不同极槽配合对电磁性能的影响，对SMC 材料应用于超高速PMSM。
关键词：超高速永磁同步电机；软磁复合材料；铁耗分析中图分类号：TM 351文献标志码：A文章编号：1673-6540 ( 2021)01-0078-05doi ：10.12177/eoca.2020.171Electromagnetic Design and Analysis of Ultra-High-Speed MotorBased on Soft Magnetic Composite Material *收稿日期：2020-10-09；收到修改稿日期：2020-10-29*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 ) Co. Ltd., Shanghai 200063, China]Abstract ： Due te ite oateOal characteristica and microstructure, soft magnetic composite (SMC) oateOal hasthe advantages of low eddy current loss coeCicient, isotropy and so on. Ie is suitable foe the design of ultra-high-speedpermanene maanet synchronous motoe (PMSM), which can eeectively reduce the motoe iron loss. Taking a PMSMwith a rotation speed of 4 000 r/min and a frequency of 533.33 Hz as an example, the comparison analysis and finite elemeni simulation calculation of SMC materials and silicon sted sheete ao ccrried out from the aspecte ofelectomagnetic propeoies and iron loss analysis. The validity of SMC materiai analysis resulte is verified by prototypetest. The analyticd method is used and a 120 000 r/min ultro-high-speed PMSM using SMC materiae is taken as anexampe t 。
高速无刷直流电机控制器开发及关键技术研究
3、医疗设备
3、医疗设备
在医疗设备领域，高速无刷直流电机控制器可用于实现医疗设备的精密运动， 如电动轮椅、助力装置等，提高设备的稳定性和安全性。
五、未来展望
五、未来展望
随着技术的不断进步和市场需求的变化，高速无刷直流电机控制器未来将面 临更多的挑战和机遇。一方面，控制器将向更高效、更可靠、更智能的方向发展； 另一方面，新的应用场景和关键技术将不断涌现。例如，随着新能源汽车的普及， 高速无刷直流电机控制器将在汽车动力系统中发挥重要作用；随着工业4.0的发 展，
根据具体应用场景和需求，设计电机的功率、电流、电压、转速等参数，并 选择合适的驱动和控制方案。
2、电路实现
2、电路实现
基于原理设计，完成电源电路、驱动电路、保护电路、通信电路等硬件设计， 并考虑EMC/EMI、热设计等因素。
3、软件编写
3、软件编写
根据控制需求，编写适用于不同控制算法的软件程序，实现电机的速度、位 置或扭矩控制，并完善故障诊断和保护功能。
一、高速无刷直流电机控制器概 述
一、高速无刷直流电机控制器概述
高速无刷直流电机（BLDC）是一种采用电子换向装置代替传统机械换向装置 的直流电机。相比传统直流电机，高速无刷直流电机具有更高的转速、更长的寿 命、更低的噪音、更高的效率和更好的可维护性等优点。高速无刷直流电机控制 器作为实现电机控制的关键部件，通过对电机的速度、位置或扭矩进行精确控制， 广泛应用于工业机器人、智能家居、医疗设备等领域。
三、高速永磁无刷直流电机控制 系统的设计
1、控制系统硬件设计
1、控制系统硬件设计
高速永磁无刷直流电机的控制系统主要包括电源模块、控制器、驱动器、位 置传感器和电机等部分。其中，控制器是整个控制系统的核心，它负责接收位置 传感器的信号，根据控制算法计算出相应的控制信号，然后通过驱动器控制电机 的运行。在硬件设计中，需要考虑到电源模块的稳定性、控制器的高速性和可靠 性等因素。
基于DSP28035的高速永磁无刷直流电机驱动系统硬件设计
系统硬件设计图3.1为该系统硬件总体框图，整个系统由功率驱动电路、调理与保护电路、DSP控制电路及无刷直流电机本体四大部分组成。
本节将分为两部分，即功率驱动硬件部分和数字控制硬件部分，阐述该系统的硬件设计。
图3.1 无刷直流电机系统硬件框图3.1功率与驱动电路本节先根据系统的特点，分析电路的拓扑选择，然后按照电路的三级结构，逐级说明其具体实现过程。
3.1.1 功率电路拓扑选择该电路输入单相交流电（220V/50Hz），输出直接驱动无刷直流电机。
电机前级需有三相逆变桥实现换相，由于电机频率较高，因而受三相逆变桥开关频率的限制，无法采用逆变桥PWM脉宽斩波控制实现调速控制。
本功率系统结构选择“交流-直流-直流-交流”方式，即在逆变桥前级加入buck电路，采用buck调压调速方式控制该高速永磁无刷直流电机。
功率电路结构框图如图3.2所示。
图3.2 功率电路结构框图3.1.2 启动缓冲电路图 3.2中第一级采用二极管不控整流，再用大电容滤波后得稳定直流电压1U 。
电路上电时，由于电容1C 两端电压不能突变，上电产生瞬间的大电流给其充电，该电流太大将造成1C 损坏。
为此，电路中加入了启动缓冲电路。
如下图3.3所示，上电时晶闸管1Q 尚未导通，通过11R C 串联回路给1C 充电，充电电流较小，1U 缓慢上升，电容受到保护。
再利用电阻2R 、3R 对1U 分压采样，当1U 上升到约输入电压峰值的90%时，采样电压1s U 将超过设定的门限电压TH U ，通过比较器后驱动光耦，从而触发晶闸管导通。
晶闸管导通后，1R 被短路，电路进入正常工作状态。
此后向后级供电的过程中，晶闸管一直导通，2R 、4R 的阻值非常大，不对后级产生影响。
后级关断或电路掉电时，1Q 关断，4R 为1C 提供放电回路。
图中TH U 由CC V +经电阻分压得到，而CC V +是由/AC DC 模块电源获得。
G AU 1s U Q 1图3.3 启动缓冲电路示意图3.1.3 直流-直流变换该环节实现调压调速功能，直接利用Buck 变换器降压，但电机满载时该电路输出电流很大，所需输出滤波电感太大。
永磁同步电机毕业设计永磁同步电动机的电磁设计与分析
永磁同步电动机的电磁设计与分析摘要永磁同步电动机（PMSM）是一种新型电机，永磁同步电动机具有结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高等优点，和直流电机相比，它没有直流电机的换向器和电刷等缺点。
和异步电动机相比，它由于不需要无功励磁电流，因而具有效率高，功率因数高，转矩惯量大，定子电流和定子电阻损耗小等特点。
本文主要介绍永磁同步电动机（PMSM）的发展背景和前景、工作原理、发展趋势，以异步起动永磁同步电动机为例，详细介绍了永磁同步电动机的电磁设计，主要包括额定数据和技术要求，主要尺寸，永磁体计算，定转子冲片设计，绕组计算，磁路计算，参数计算，工作特性计算，起动性能计算，还列举了相应的算例。
还通过Ansoft软件的Rmxprt模块对永磁同步电动机了性能分析，得出了效率、功率、转矩的特性曲线，并且分别改变了电机的三个参数，得出这些参数对电机性能的影响。
又通过Ansoft软件Maxwell 2D的瞬态模块对电机进行了仿真，对电机进行了磁场分布计算，求出了电流、转矩曲线和电机的磁力线、磁通密度分布图。
关键词永磁同步电动机；电磁设计；性能分析The design of Permanent-MagnetSynchronous MotorAbstractPMSM (Permanent-Magnet Synchronous Motor) is a new type of motor, which has the advantages of simple structure, small volume, light weight, low loss, high efficiency. Compared with the DC motor, it has no DC motor commutator and brush. Compared with the asynchronous motor, because it does not require no power excitation current, It has the advantages of high efficiency, high power factor, large moment of inertia, stator current and small stator resistance loss .The paper mainly introduces the PMSM's development background and foreground, working principle, development trend, taking asynchronous start permanent magnet synchronous motor as an example, it introduces in detail the electromagnetic design of PMSM, that mainly includes the rated data and technical requirements, main dimensions, permanent magnet calculation, rotor and stator punching, winding calculation, magnet circuit calculation, parameters calculation, performance calculation, calculation of starting performance , and also lists the revevant examples. We aslo can analyse the performance of PMSM through the Rmxprt module of Ansoft software and conclude that the characteristic curve of efficiency, power, torque. By changing two parameters of the motor, I get the optimal scheme of the motor. Through transient module of Ansoft software Maxwell 2D to simulate the motor parameters, the magnetic field distribution of the motor is calculated, I can be obtained the curves of the current and the torque, the distribution of magnetic line of force and the distribution of magnetic flux density.Keywords PMSM; Motor design; Performance analysis目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (4)1.1 课题背景 (4)1.2 永磁电机发展趋势 (5)1.3 本文研究主要内容 (6)第2章永磁同步电动机的原理 (7)永磁材料 (7)2.1.1 永磁材料的概念和性能 (7)2.1.2 钕铁硼永磁材料 (8)永磁同步电动机的基本电磁关系 (9)2.2.1 转速和气隙磁场有关系数 (9)2.2.2 感应电动势和向量图 (10)2.2.3 交直轴电抗及电磁转矩 (12)小结 (13)第3章永磁同步电动机的电磁设计 (14)3.1 永磁同步电机本体设计 (14)3.1.1 永磁同步电动机的额定数据和主要性能指标 (14)3.1.2 定子冲片和气隙长度的确定以及定子绕组的设计 (15)3.1.3 转子铁心的设计 (16)永磁同步电动机本体设计示例 (18)3.2.1 额定数据及主要尺寸........................................ 错误!未定义书签。
永磁电机技术的发展与应用
永磁电机技术的发展与应用伴随着当代工业技术的发展，各种新能源设备以及智能化机械设备不断涌现，永磁电机作为一种重要的驱动源，日渐受到人们的青睐。
那么，永磁电机技术又是怎样发展的呢？它有着哪些广泛的应用呢？一、永磁电机技术的发展历程1966年，200磁性材料被制成永磁体并用于电机上，标志着永磁电机技术的诞生；1970年，现代永磁电机技术的雏形建立起来；1980年代，永磁材料得到了迅速发展，新型永磁材料的研制和使用促进了永磁电机技术的快速发展；随着信息技术的发展，永磁电机控制技术逐渐成熟，永磁电机的效能和控制精度得到了进一步提高。
到了21世纪，永磁电机已成为各种高效、节能、产能、高速、高性能电机的代表。
永磁电机技术的发展历程是一个较长的过程，这个过程伴随着材料学、电气学、机械学以及控制学等各个相关领域的不断发展，最终形成了当今先进的永磁电机技术。
二、永磁电机技术的应用领域与传统的交流异步电机相比，永磁电机具有许多优点：具有高效率、高功率密度、高动态响应等特性，适用于各种传动应用。
在如今的社会环境中，永磁电机技术得到了广泛的应用：1. 汽车电机汽车电机的发展趋势是低噪声、低振动、高效率和节能环保。
永磁电机技术在汽车电机方面的应用是有效地满足了上述需求。
例如：永磁电机驱动的汽车动力行驶中噪声更小、行驶能力更强，且比传统汽车更安全。
2. 空气调节系统永磁电机在空气调节系统上主要应用于汽车的空调系统中，由于其高效率、低噪声和较低的功耗，得到了广泛的使用。
永磁电机技术已经被应用到了空气调节系统的风扇驱动上，在高温高湿的环境下也能够稳定运行，能够为车主提供更加舒适的驾乘环境。
3. 家用电器永磁电机技术在家用电器上也得到了广泛应用。
目前，许多家用电器已被永磁电机替换掉了传统的电机，例如吸尘器、电饼铛、食物加工机、抽油烟机等。
由于其高效率和低噪声，对环境的影响更小，更受消费者的青睐。
4. 工业制造领域制造业的生产效率是发达国家的核心竞争力之一。
磁悬浮电机的设计与实现
磁悬浮电机的设计与实现引言磁悬浮电机是一种基于磁悬浮技术和电动机原理相结合的先进电机。
与传统的机械轴承支撑电机不同，磁悬浮电机利用磁力使转子浮在空中，消除了摩擦损耗和机械磨损，从而提高了电机的效率和可靠性。
本文将介绍磁悬浮电机的设计原理和实现方法。
设计原理磁悬浮电机的设计原理基于磁力平衡和电力驱动。
首先，通过使用永磁体和电磁体产生的磁场相互作用，可以使转子悬浮在气隙中。
然后，通过改变电磁体的电流来调节磁场的强度，从而控制转子的位置。
最后，通过施加交变电流使转子旋转，实现电机的工作。
磁悬浮电机通常采用两种磁悬浮方式：永磁悬浮和电磁悬浮。
永磁悬浮电机通过使用稳定的永磁体来产生悬浮力，从而实现转子的悬浮和驱动。
电磁悬浮电机则通过使用电磁体来产生悬浮力，需要外部电源来提供悬浮力。
两种方式各有优点和适用范围，具体选择应根据实际应用需求进行。
设计步骤1. 确定设计要求在开始设计磁悬浮电机之前，需要确定设计要求，包括功率、转速范围、悬浮方式等。
这些要求将直接影响到电机的设计参数和性能。
2. 选取磁悬浮方式根据设计要求和应用需求，选择适合的磁悬浮方式。
永磁悬浮适用于小功率和高速应用，电磁悬浮适用于大功率和低速应用。
3. 选择磁悬浮材料根据悬浮方式选择合适的磁悬浮材料。
永磁悬浮电机通常采用永磁体材料，如永磁铁、钕铁硼等。
电磁悬浮电机可以选择软磁材料，如硅钢片等。
4. 设计磁悬浮系统设计磁悬浮系统包括磁悬浮轴承和磁悬浮电磁体。
根据转子的重量和转速范围，选择合适的磁悬浮轴承类型，如径向磁悬浮轴承、轴向磁悬浮轴承等。
设计磁悬浮电磁体时，需要考虑电磁体的尺寸、线圈参数等。
5. 设计控制系统设计控制系统是磁悬浮电机设计的关键。
控制系统需要实时监测转子位置和速度，并根据要求调整电磁体的电流，实现转子的悬浮和驱动。
常用的控制策略包括PID控制、模糊控制、自适应控制等。
6. 制造和调试在完成设计后，进行磁悬浮电机的制造和调试。
制造过程包括制造磁悬浮轴承、制造电磁体、组装电机等。
高速永磁同步电机智能控制技术的仿真
摘要 ： 电机在高速运行的情况下 ， 电机在调速过程中会 出现超调及转速波动大等现象 ， 与常规 电机有很大的不 同。针对 特性
系统稳定特性和实时响应特性应有较好的控制 ， 传统的电机用 的是 Ｐ 控制 ， １ 往往无法满 足高性能控制 的要求 ， 为了克服 了
传统 Ｐ 控制的一些缺点 ， Ｉ 并优化高速 电机的性能 ， 以高速永磁 同步电机为研究对象 ， 出了采用滑模变结构控制 和 自适应 提 模糊控制相结合的控制策略对 高速 电机的调速系统进行设计 。方法结构简单 ， 具有快速的动态响应和较高稳态精度。通 过 仿真试验 ， 系统对负载和转动惯量 的变化具有很强的鲁棒性 ， 比传统的 Ｐ 控制超调小 ， Ｉ 改善 了稳定运行的性能 ， 为设计提供
ｅ ａ ｌ ，ｔ ｅ ｆ ｚ ｙ ｓｉｉ ｇ ｖ ｒ ｂ ｅ ｓｒ ｃｕ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｎ ａ ｐ ｉａｉ ｎ ｏ ＭＳ ｉ ｔ ｄ ｃ ｄ ｉ ｈ ｓｐ ｐ ｒ ｈ ｔ ｏ ｘ ｍｐ ｅ ｈ ｕ ｚ ｌ ｎ ａ ｉ ｌ ｔｕ ｔｒ ｏ ｔ ｐ ｌ ｔ ｆ ｄ ａ ｏｉ ｃ ｏ Ｐ Ｍ ｓｉ ｒ ｕ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ．Ｔ ｅ ｍｅｈ ｄ ｎ ｏ
ｉ ｓ ｐｅ ｉａｓ ｐ ｖｓ ｈ ｅ ｏ ｎｅｏ ｍ ｔ ｎ ａ ｎｔ ｎｙｆ ｔ ｙ ａ ｃｒｓｏｓ ｕ ｓ ｉ ｔａｙ ｓ ｉ ｌ， ｔ ｌ ｉ ｒ ｅ ｅｐｒ ｒ ｃ ｆ ｏ ｒ ｄｈ ｓ ｏ ｏ ｌ ａ ｎｍｉ ｅｐｎｅｂ ｔ ｏｈ ｓ ｄ — ｍ ｏｍｏ ｔ ｆ ｍａ ｏａ ｓ ｄ ｌ ａ ｈ ｇ ｅ
了依据 。
关键词 ｌ 高速电机 ； 滑模变结构 ； 矢量控制 ； 模糊控制
中图分类号 ：Ｐ ７ ． Ｔ ２ ３４ 文献标识码： Ａ
Ｃｏ ｕ ｅ ｉ ｌ ｔｏ ｎ ｅｌ ｅ ｔＣｏ ｔ ｏｌｒ ｍｐ ｔ ｒ Ｓ ｍｕ ａ ｉｎ ｉ Ｉ ｔｌ ｇ ｎ ｎ ｒ ｌ ｎ ｉ ｅ ｆ ｒ Ｈｉｈ Ｓ ｅ ｄ Ｐｅ ｍａ ｅ ｔＭ ａ ｎ ｔＳ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓ Ｍ ｏ ｏ ｏ ｇ ｐ ｅ ｒ ｎ ｎ ｇ ｅ ｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ｔ ｒ
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高速永磁电机设计技术
摘要：高速永磁电机在工业及生活应用领域有着广泛的应用，由于其高速旋转的特点，使其具有特殊的问题需要研究人员进行深入研究。
高速永磁电机设计与分析技术需要就电机结构以及材料等因素做出分析，并对各因素影响效果进行必要计算，重点围绕耗损、转子强度以及温升等方面进行分析。
本文通过梳理高速永磁设计上的几个问题，了解发展趋势，以期能促进高速永磁高速电机的进一步发展。
关键词：高速永磁电机；设计；技术措施
1高速永磁电机设计技术
1.1电机磁悬浮技术
传统电机中轴承采用的都是机械轴承，而机械轴承具有摩擦过大、功率损耗较大的缺陷。
高速永磁电机不再使用机械轴承，而改用一种非接触类型的轴承。
运用这种非接触类型的轴承，电机的使用年限得到延长，作为一种目前仍然处于试用阶段的新型技术，磁悬浮技术会逐步应用到高速电机领域。
1.2电机定子的设计
定子在电机中的作用就是给电机散热，设计电机时，选择合适的定子也是一项重要工作。
目前，定子大多采用环形绕组式结构，这种结构能够大大减少电机轴向的需求长度，提升转子的韧度。
同时，在这种定子结构中设计多个齿槽，这些齿槽能够起到一定的散热作用，确保定子能够持续处于正常温度。
需要注意的是，电机高速运转时，齿槽会使转子的耗损增加。
为了使这种损耗较少，通常情况下，这种电机都会增加气隙的长度进行散热。
设计材料时，一般会采用常见的0.2mm厚度以内的硅钢片，以减少铁芯上的磁滞损耗。
1.3电机转子的设计
根据永磁电机原理可知，在电磁效应的作用下，转子会进行高速旋转，其间
速度很快，会产生一个巨大的离心力，因此转子的强度要求很高。
同时，运转过
程中温度很高，电机中的转子特别容易遭到破坏，这样会严重影响电机的运行。
所以，设计要确保电机转子的强度，保证转子材料能够耐高温、损耗低。
为了达
成这个目标，要对转子的选材和结构进行设计，通常选择适应性较强的永磁材料。
原因是永磁材料的温度系数较小，同时永磁材料提供电机运行的主磁路，转子铁
芯中谐波不是很大，这样转子的温度不会太高，可以维持在正常的范围内。
除此
之外，这种材料还具有特别优秀的适应能力。
2问题解决策略
2.1转子的选择
为了使电机运行过程中产生的离心力减少，要合理选择转子长度和直径。
通
常情况下，转子直径越小越好，但也要确保有位置可以放置转轴和永磁体，因此
转子直径不能设计得太小。
为了保证电机的韧度足够强，转动的速度能够达到要求，转子往往都设计成细长型。
对于转子来说，轴向不可以设计得太长，高速永
磁电动机不像传统电机使用机械轴承，而采用非接触类型的轴承，为了降低悬浮
控制的难度，设计会适当调整转子长径比，增强电机转子的韧性。
只有完成上述
设计内容，才能保证电机的正常运行。
2.2对永磁材料的选取
对于电机中的永磁体来说，最重要的就是必须具备非常好的磁性能力，简单
地说就是具备很强的适应能力，这样可以确保永磁体的性能最佳。
另外，要使永
磁体的工作温度一直维持正常，原因是在电机运行的过程中，高速旋转的转子会
有大量损耗，而高速永磁电机的散热性不是特别好，因此要重点考虑永磁材料的
选择。
2.3改进定子结构
在高速永磁电机的运行过程中，电机定子势必会产生一定的铁耗或者铜耗，
目前，许多研究工作都针对降低定子铁耗与铜耗进行分析；同时，如何对电机定
子进行散热已成为提高电机运行稳定性要考虑的问题；再者，高速永磁电机如何
有效地缩短转子的轴向长度，降低定子绕组的端部长度，也是目前的研究热点之一。
为了有效降低铁损，阿莫泰克有限公司用非晶质合金粉末与球形的软磁粉末
的混合粉末来压缩成型多个单元分割铁芯。
虽然非晶合金材料的单位铁耗远小于
其他材料，但该种材料的饱和磁感应强度较低，适用于铁心磁通密度较低的高速
电机。
在定子散热结构方面，广东威灵电机制造有限公司通过对定子轭和定子齿的
形状进行改进，不仅解决了一体式定子铁芯的定子轭部上绕线困难的问题，更进
一步解决了不易散热的问题。
在定子绕组方面，高速永磁电机多采用环型绕组，可以有效减小绕组端部的
长度，通过铁芯轭部外侧相连接，这种绕组形式还可以有效地减少电机的噪声，
使绕组紧绕在定子铁心上，提高电机的稳定性。
2.4对永磁电机转子护套的设计
高速永磁电机都会选择类似冶金粉末的永磁材料，这种材料的一大特点就是
能够承受一定强度的压应力，但是缺陷就是没有办法承受太大的拉应力，因此其
抗拉强度都要低于抗压强度。
如果不对其进行保护，那么永磁体就没有办法承受
高速旋转造成的离心力。
人们可以在永磁体外面添加一层强度较高的无法导磁的
保护套，对永磁体进行保护，永磁体与保护套之间可以使用过盈配合的方式。
保
护套的作用就是在电机转子处在不旋转的静态平衡时，能够使永磁体承受一定的
压应力，补偿转子高速旋转时伴随离心力而产生的拉应力。
永磁体承受的拉应力应该控制在永磁材料允许的范围内。
对于施加给永磁体
的预压力是多大，永磁体与护套间的过盈量用多少更为合适，人们都要根据永磁
电机转子结构、转子运行速率的范围和材料特性，对电机转子强度进行分析，再
通过公式进行计算。
电机在使用不导磁的合金钢护套后，相比之前优势更加明显，能够轻易将高频磁场屏蔽掉，同时这种材料导热性好，有助于电机散热。
但是，
这种材料同样具有缺陷，它具有导电性，因此会产生一定损耗。
碳纤维材质的绑
扎带厚度较小，在使用过程中不产生损耗，可是其导热性不好，因此会严重影响转子散热，同时其没有办法屏蔽高频磁场。
因此，人们可以在碳纤维材质绑扎的永磁体材料外面加上一层金属材料，这样可以有效对高频磁场进行屏蔽，同时可以有效减少损耗。
2.5轴承结构
高速电机的安全稳定运行与轴承可靠性密不可分。
目前，在高速电机中应用的轴承主要有滚珠轴承、空气轴承和磁悬浮轴承。
在高速旋转的情况下，轴承会发生振动、轴向位置窜动、温度过高等问题。
（1）轴承振动。
为了减小轴承振动，三星电机株式会社在轴承支架上设置有流体槽，利用电机旋转过程中产生的气动压力来减轻轴旋转时的振动；佛山市威灵洗涤电机制造有限公司在已有的间隔设置的第一轴承和第二轴承之间额外设置承载和吸收输出轴运转时的冲击力和回声的第三轴承，从而达到减振和降噪的效果。
（2）轴承轴向窜动。
为了防止轴承发生轴向位置窜动，戴森技术有限公司在两个轴承之间设置具有一定长度和弹性系数的弹簧，以防止轴承打滑或力过载；广东威灵电机制造有限公司提出设置于转子的磁环安装部与轴承安装部之间的轴肩，便于对轴承施加轴向预紧力。
（3）轴承散热。
为了提高轴承散热，Vorwerk公司提出了轴承容纳部分由环形外部区域和两个径向面向内的腹板组成，通过两个腹板和支承点之间的两个空气通道区域形成环形外部区域，该区域形成冷却空气的流道。
同时，莱克电气股份有限公司在转子轴两端设置磁悬浮轴承，采用磁力作用将转子悬浮起来，该电机不存在机械磨损，其散热性能也好。
此外，西安交通大学、南京航空航天电机、沈阳工业大学、江苏大学等对所研制的高速电机也采用了磁悬浮轴承。
3结论
本文介绍了高速永磁电机的特点，阐述了高速永磁电机转子和定子的设计重点，详细给出了场路结合法高速永磁电机的设计与分析过程。
以计算极弧系数为例，给出利用有限元法得到其修正系数的过程，计算结果与测试结果误差在5%，验证了场路结合方法的正确性，使高速永磁电机设计的更为合理，提高了电机设计效率。
参考文献：
[1]赵振涛.高速永磁电机设计与分析技术[J].电机技术，2019（8）：10-12.
[2]袁超.高速永磁电机设计与分析技术研讨[J].现代经济信息，2017（10）：1.。