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高速電動機和發(fā)電機的轉(zhuǎn)速通常在30000 r/min以上，甚至轉(zhuǎn)速可能會超過100000 r/min，定子齒和鐵心中磁通的變化頻率超過1kHz。高速高頻電機的設(shè)計與普通低速低頻的電機有很大的不同。轉(zhuǎn)子與軸承系統(tǒng)的動力學(xué)和強度分析對高速電機的運行可靠性有著重要的意義。
轉(zhuǎn)子設(shè)計是高速永磁電機設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，其中主要考慮的問題是：轉(zhuǎn)子的直徑和長度尺寸上的選取，永磁材料的選擇和采用的保護方式(永磁體不能承受高速旋轉(zhuǎn)時受到的巨大的離心力，必須選取高強度的材料來做保護)，轉(zhuǎn)子的強度和剛度分析，軸承的設(shè)計(高速電機不能采用普通的軸承而必須采用非接觸式的空氣軸承或磁力軸承)等。本研究著重論述轉(zhuǎn)子強度和永磁體的保護問題。對于高速永磁電機來說，永磁轉(zhuǎn)子的設(shè)計要統(tǒng)籌考慮電磁和機械兩方面的要求，即永磁轉(zhuǎn)子需要為定子繞組提供足夠強的旋轉(zhuǎn)磁場，同時永磁轉(zhuǎn)子本身又要能承受高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的巨大離心力。
由于轉(zhuǎn)子的離心力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，即與轉(zhuǎn)子半徑的平方成正比，為了減少離心力，轉(zhuǎn)子外徑應(yīng)盡可能地小。然而，由于下述原因，轉(zhuǎn)子外徑不能太小。
1)為了能夠產(chǎn)生所需的電磁轉(zhuǎn)矩和輸出功率，轉(zhuǎn)子應(yīng)該有足夠的空問安裝永磁體，而定子必須有足夠大的空問安放鐵心和繞組。
2)轉(zhuǎn)子應(yīng)該具有足夠的剛度，因而轉(zhuǎn)子不能過于細長，直徑與長度需要有一個合適的比例。
高速電機的極數(shù)一般都較少，多數(shù)采用2極或4極。2極電機便于永磁體采用整體結(jié)構(gòu)，以保證永磁轉(zhuǎn)子機械和電磁性能的對稱性。同時2極電機定子鐵心磁場和繞組電流的頻率僅為4極電機的一半，有利于減少電機定子的鐵耗和銅耗。2極電機的主要缺點是定子繞組的端部較長，同時所需要的定子鐵心勻巳部面積較大。
從電磁和機械兩個方面綜合考慮，特別是從轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計來看，采用2極方案比較合理。
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