对高速电机设计及相关技术运用的浅析

　　【摘要】随着科技的不断发展以及新材料新工艺的出现，高速电机的技术也在不断更新。
高速电机由于其体积小、机动性强、重量轻等优点被广泛应用在家电、汽车、航空、船舶等方方
面面的领域。而且高速电机由于其自身的优势，还被应用于数控雕刻机、精密磨床及高速离
心设备当中。本文深入浅出的对高速电机自身设计特点和相关技术的运用进行简要的分析和
阐述，相信未来高速电机的应用前景将会越来越广阔。

 

　　【关键词】高速电机；设计；控制

 

　　一、引言

 

　　高速电机由于其具有转速高、体积小、节约材料、噪音小、动态响应快等特点广泛的应用
在人们生活的方方面面。国外对这方面技术的研究已经取得了卓越的成果，达到了非常先进
的程度。我国虽然对这方面技术的研究起步较晚，但是通过多年的努力以及自主创新，也取
得了一定的成绩。本文针对高速电机具有的通风散热设计、电磁设计、转子设计、定子设计以
及技术运用等方面加以分析和阐述。相信我国自主研发的高速电机一定可以达到一个更高的
水平，并且广泛地应用到人民生活各个领域之中，提高生产能力以及人民生活水平。

 

　　二、高速电机的设计特点

 

　　

2.1 电磁设计 

　　当频率越来越高的时候，高速电机将会迅速对铁心造成消耗，而且消耗量很大。所以要
尽力减少高速电机对铁心的过度消耗，以及尽量使高速电机在低磁场的强度情况下使磁通
的密度逐渐饱和。由于旋转的速度很快，产生的离心力也很强，所以对转子材料的工艺要求
会很高，我们在生产的时候，要尽量选择铸铜转子，因为这种转子更加的成熟而且稳定。同
时对生产的过程的要求也要朝着更加简单方便的方向发展。

 

　　

2.2 高速电机转子设计 

　　

2.2.1 转子直径与长度的选取 

　　从减小离心力的角度来看，高速电机转子直径应选得越小越好，然而转子要有足够大
的空间放置永磁体和转轴，因而转子直径不可过小。高速电机转子一般为细长型，为了保证
转子具有足够的刚度和较高的临界转速，转子轴向不可过长。

 

　　

2.2.2 永磁材料的选取 

　　对于高速电机的永磁体的选择必须非常的严格，一方面它自身要具备良好的磁性能，
磁通密度要高而且磁能积要最大，而且在高温的工作环境下要保持足够的稳定性。因为永磁
转子自身的特性，它通常在高速、高频的条件下散热效果会不理想，同时损耗很大。所以我
们必须注意当转子过热的时候会不会使得永磁体发生不可逆失磁的现象，从而尽量避免这
种情况的发生。

 

　　

2.2.3 极数选择 

　　两极电机的优点是转子永磁体可采用整体结构，保证转子沿径向各向同性有利于转子
的动态平衡，同时可减小定子绕组电流和铁心中磁场的交变频率，有利于降低高频附加损
耗，两极电机的缺点是定子绕组端部较长而铁心轭部较厚。四极的电机和两极电机的情况截
然不同，它的优点主要是定子绕组端部不会太长而且铁心轭部也不会过厚。当然也有不尽人
意的地方，比如永磁转子必须在多块永磁体来拼凑才行，还有定子绕组的电流以及铁心内
部的磁场交变频率太高。

 

　　

2.3 高速电机定子设计 

　　

2.3.1 定子铁心材料的选择 

　　由于定子铁心中磁通的变化频率与电机的转速成正比，而单位铁损耗与频率的

1.3 至

1.5 次方成比例，适当降低铁心中的磁通密度并采用低损耗的铁心材料可以降低铁耗。定子
铁心磁通频率随着电机的转速变化而变化，转速越快频率越高，而且铁损耗与频率也存在