
一般來說,,高轉(zhuǎn)速電機是指轉(zhuǎn)速超過10000 r/min或難度值超過100000的電機,。目前,高速電機主要有感應(yīng)電機,、內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁電機,、開關(guān)磁阻電機、少數(shù)外轉(zhuǎn)子永磁電機和爪極電機,。
高速電機具有體積小,、功率密度高的特點,可以直接與高速負載相連,,消除了傳統(tǒng)的機械增速裝置,,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,。
國外對高速電機的研究有相當?shù)幕A(chǔ),,產(chǎn)業(yè)化水平比較高。由于國內(nèi)起步較晚,,高速電機的研發(fā)多集中在中小功率,、低速范圍內(nèi),高速電機產(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,、流場和溫度場耦合方法的高速電機分析技術(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,大功率高速電機轉(zhuǎn)子動力學設(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冷卻結(jié)構(gòu)復(fù)雜,,由于風冷和水冷相結(jié)合,冷卻效果有限,。
第五,,高速永磁電機向超高速大功率發(fā)展受到永磁體抗拉強度低、耐溫性差的制約,;
第六,,表貼式永磁電機合金保護套渦流損耗大,碳纖維保護套導(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,、多學科的耦合設(shè)計、開發(fā)高強度,、耐高溫的永磁材料、研究高強度轉(zhuǎn)子疊片材料和結(jié)構(gòu),、開發(fā)高速電機控制系統(tǒng)等