摘要：目前，永磁电机广泛应用于生产生活领域，因其自身的一些性能和功能优势，得到业界高度关注。高速永磁电机是永磁电机中非常重要的一个产品类型，其在电机设计和性能优化等方面具有非常大的发展潜力。高速永磁电机相比于传统电机，体积更小，功率输出密度更大，同时在功耗、运维等方面都有更好表现。
关键词：高速永磁电机；设计；运行
Abstract: at present, permanent magnet motor is widely used in the production and living fields. Because of its own performance and functional advantages, it has been highly concerned by the industry. High speed permanent magnet motor is a very important product type of permanent magnet motor. It has great development potential in motor design and performance optimization. Compared with traditional motor, high-speed permanent magnet motor has smaller volume, higher power output density, and better performance in power consumption, operation and maintenance.
Key words: high speed permanent magnet motor; Design; function
回转窑烧嘴引言
高速电机通常指转速超过10×103r/min或难度系数(转速和功率平方根的乘积)超过1×105的电机。近年来，随着高频驱动电源、高性能软磁材料、永磁材料的迅猛发展以及高速轴承技术的革新，电机可以实现高速甚至超高速运行。高速电机的优势显得更加突出：①功率密度大，可有效节约材料，减小体积、节省空间，减轻重量；②转动惯量更小、动态响应更快；③可与负载直接相连，省去了传动装置，可靠性高，提升系统效率。基于以上优点，高速电机在分布式发电系统、精密加工、飞轮储能、半导体加工等领域具有广泛的应用背景。目前，针对高温环境下高速永磁电机的分析与研究处于起步阶段，相关理论和设计方法尚未形成完整体系。于是，本文在结合高温电机与高速永磁电机相关研究成果的基础之上对高温环境下高速永磁电机的设计和分析方法等关键技术展开研究。主要围绕定、转子拓扑结构设计、材料温度特性分析与选取、转子支撑技术、绕组绝缘技术、转子动力学以及热设计和热管理技术几方面进行了详细的论述和探讨。以期总结相关规律，为推动高速永磁电机在极端环境下的工程应用提供理论技术支撑和参考。 1高速永磁电机发展情况
尺码圈
高速电机转速通常大于10000r/min。高速旋转时，一般层状转子转子承受不了巨大的离心力。应采用高强度转子或固体转子的特殊结构；对于永磁电机来说，转子强度问题更为重要，因为冷永磁材料承受不了转子高速旋转引起的拉伸应力。因此，需要到更好的材料来设计永磁转子。永磁电机具有效率、高功率因数和广泛的转速等优点，因此非常受高速应用的欢迎。该国一些高校已开始研究高速永磁电机，并扩大了永磁电机的种类。但是，高速永磁电机的研制一般是低功率或中功率的，对甚大功率永磁电机的研究较少。永磁电机有两种类型:外部转子的永磁电机和内部转子的永磁电机。外转子永磁电机转子半径较大，一般用于重型机械设备，可靠性相对于内转子较低，最新应用为永磁外转子调速三相同步电机，效率高于异步电机。内转子永磁电机具有转子半径小、可靠性高的优点，一般是首选的高速电机，内转子高速永磁电机最大功率达到8MW，转速为15000r/min，对于糊永磁电机，必须使用斑点转速最大的永磁电机50万r/min，功率1kW，转子表面线速度260m/s，采用合金保护套。
2高速永磁电机的设计特点升频
因此，为了使该系统长期稳定运行，必须使用低能耗、耐高温的材料，以便尽可能增加转
子的强度。因此，必须使用高度适应性的永磁材料，并使用2极或4极电机转子，因为2级电动机具有较好的机械强度和稳定的结构，但末端线圈的范围较大，线圈的强度增大，从而降低转子的刚度，4级电动机减小因此，使用二级电动机转子既考虑电磁方面又考虑机械方面更为合理。高速永磁电机在运行过程中有一定损耗，一般选用细轴向长度，定子线圈长度减小，采用环形线圈，用球形柔性磁粉混合粉末将非晶合金粉末与铁芯分离，铁损可有效降低所用的年轮方法(、在一定程度上可以缩短轮缘长度，也可以提高定子的热容，这样定子就可以在电机噪音可以降低的情况下提高电机在正常温度范围内的稳定性。一般采用0.02mm硅片降低铁耗；此外，集中式线圈简单易行。 3高速永磁电机设计与运行分析
3.1储能飞轮电机控制策略
l6562大多数惯性矩型电动机都具有最大转矩/电流控制、恒定磁链控制、id=0控制、弱电阻、最大输出功率控制等功能。该文研究是惯性导航系统的1mw/60mj系统，是一种高速结构，最大限度地利用了磁路不对称线路载荷产生的磁阻力矩。这意味着d轴电流直接通过转速固定值id=0，q轴执行。放电时，d轴采用最大转矩/电流控制，q轴采用电流消耗前的电压和电
源控制策略，保持直流母线电压恒定，提高性能响应。对于静电放电的隐式电机模型，其电气方向对应于右轴，采用闭环控制策略，该策略在变速器和待机模式下使用内部转速，id=0。在放电模式下，方向盘对外部电压和内部电流回路使用多极矢量控制解决方案。为了降低FESS稳定运行时的功耗，采用了大部分扭矩/电流的安排。本文研究的节能快速电机属于具有电动右轴(Ld=Lq)的隐藏被动转子结构，可通过公式(3)降低到ITEM=P。输出转矩仅取决于q轴的电源分量，转矩控制设置为带内和带外时钟控制驱动的加速度和休眠(id=0)。
3.2电机的冷却系统设计
高速电机的热损耗密度较大，设计良好的散热系统，降低电机温度是高速电机正常运转的关键技术。传统的高速永磁电机中采用了机壳水冷的冷却结构，降温效率低。随着进一步研究，高速永磁电机设计出内外风冷的冷却结构，让空气流过电机内部。混合通风把定子分为两段，定子中间开设径向风道，冷风从定子中间的径向风道流入，流经定子槽内开设的轴向风道，分为两路，分别吸收转子热量，流经绕组端部，从机壳两侧的出风口流出。对一台1120kW、18000r/min的高速永磁电机，分析了槽内风冷与机壳水冷相结合的3种冷
却结构:混合通风与螺旋水路、轴向通风与螺旋水路以及轴向通风与直槽水路，混合通风是将定子分为两段，从定子中间进风，经过槽内的轴向风道，从机壳两侧出风。混合通风的冷却效果好于单一轴向通风，螺旋水路和直槽水路的冷却效果相近。通过对混合风冷和混合通风－水冷系统进行比较分析，混合通风－水冷系统在进出口冷却温差的变化上只在10℃以下，混合风冷进出口温差则为30℃左右。这说明混合风－水冷系统的冷却效果较好。对电机的降温起到显著改善作用。若将水冷中的液体换成其他吸热性优良的冷却物质，例如冷却油。那么永磁电机转子和保护套的温度将会降得更加迅速。在实际中，即使混合冷却系统运用在永磁电机上，转子的温度仍远大于定子。因此，还需寻散热性更好的永磁材料制作转子，这样永磁电机的工作特性将更加稳定。
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