高速電機(jī)設(shè)計的七個主要問題

更新時間：2021-02-22

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一般來說，高轉(zhuǎn)速電機(jī)是指轉(zhuǎn)速超過10000 r/min或難度值超過100000的電機(jī)。目前，高速電機(jī)主要有感應(yīng)電機(jī)、內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)、少數(shù)外轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)和爪極電機(jī)。

高速電機(jī)具有體積小、功率密度高的特點，可以直接與高速負(fù)載相連，消除了傳統(tǒng)的機(jī)械增速裝置，降低了系統(tǒng)噪聲，提高了系統(tǒng)傳動效率。高速電機(jī)應(yīng)用比較廣，包括高速磨床、燃料電池、儲能飛輪、電工等領(lǐng)域，具有良好的市場前景。

國外對高速電機(jī)的研究有相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)，產(chǎn)業(yè)化水平比較高。由于國內(nèi)起步較晚，高速電機(jī)的研發(fā)多集中在中小功率、低速范圍內(nèi)，高速電機(jī)產(chǎn)業(yè)化水平較低，與國外相比有一定差距。

然而，無論是在國內(nèi)還是國外，高速電機(jī)在設(shè)計和分析上仍然存在一些亟待解決的問題。具體來說，在高速電機(jī)的設(shè)計和分析中存在幾個問題。

首先，基于電磁場、應(yīng)力場、轉(zhuǎn)子動力學(xué)、流場和溫度場耦合方法的高速電機(jī)分析技術(shù)還不成熟。

其次，高速軸承面臨著很大的問題，如滾珠軸承不能承受過高的速度，空氣軸承承載能力有限，磁軸承復(fù)雜，控制昂貴。

第三，大功率高速電機(jī)轉(zhuǎn)子動力學(xué)設(shè)計技術(shù)不完善，變換系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和實時監(jiān)控系統(tǒng)研發(fā)薄弱；

第四，大功率高速永磁電機(jī)冷卻結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由于風(fēng)冷和水冷相結(jié)合，冷卻效果有限。

第五，高速永磁電機(jī)向超高速大功率發(fā)展受到永磁體抗拉強(qiáng)度低、耐溫性差的制約；

第六，表貼式永磁電機(jī)合金保護(hù)套渦流損耗大，碳纖維保護(hù)套導(dǎo)熱性能差，不利于其轉(zhuǎn)子散熱；

第七，常規(guī)疊片轉(zhuǎn)子不能承受大的離心力，實心轉(zhuǎn)子渦流損耗大。

因此，未來高速電機(jī)的發(fā)展和研究將基于上述關(guān)鍵問題，如基于多物理場、多學(xué)科的耦合設(shè)計、開發(fā)高強(qiáng)度、耐高溫的永磁材料、研究高強(qiáng)度轉(zhuǎn)子疊片材料和結(jié)構(gòu)、開發(fā)高速電機(jī)控制系統(tǒng)等

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