由電動機的運行原理能夠知道，當轉矩一定時，電機的輸出功率和轉速是成正比的，即通過增加轉速可提高電機的輸出功率。高速電機的應用領域越來越廣泛，如高速磨床和其它加工機床設備、高速飛輪形式的儲能系統、天然氣管道中采用的離心壓縮機和鼓風機以及分析設備中的真空泵等。近年來，應用于分布式供電系統的微型燃氣輪機驅動發電機的技術越來越受到關注。小型燃氣輪機由于不需要驅動傳統低速電機必須的減速器，不但能夠提高電機工作效率，而且還提高了運行的可靠性。永磁電機由于其結構簡單、力能密度高、無勵磁損耗和效率高等優點，最適合用于高速電機。
      轉子設計是高速水磁電機設計的關鍵，瑞典斯德哥爾摩皇家技術學院對高速永磁發電機進行了較深入的研究，制造了一臺額定轉速為100000 r/m 額定功率為20KW的高速電機。該電機轉子采用非導磁鋼對永磁體進行了保護，文獻對電機轉子進行了簡單的應力計算。文獻中，高速電機轉子上永磁體表面采用碳纖維綁扎，國內對高速電機轉子的結構研究還處于起步階段。文獻探討了高速異步電機轉子設計面臨的問題，文獻分析了高速永磁同步電機轉子設計的關鍵問題。本研究著重論述利用有限元法進行轉子強度分析的實用技術。
      高速永磁電機采用燒結錢鐵硼永磁材料，燒結錢鐵硼是一種類似于粉末冶金的永磁材料，能承受較大的壓應力1000 MPa，但這種材料卻不能承受大的拉應力，其抗拉強度低于抗壓強度的十分之一。如果材料沒有一定的保護措施，永磁體無法承受轉子高速旋轉時產生的巨大離心力。
      目前，保護永磁體的措施有兩種：一種保護方法是用采用碳纖維對永磁體進行綁扎，另外一種是在永磁體外面加一高強度非導磁保護套。與常規的采用非導磁鋼保護套相比，碳纖維綁扎帶的厚度要小，而且不產生高頻渦流損耗。然而，碳纖維是熱的不良導體，不利于永磁轉子的散熱。因此，本研究采用外加保護套的高速電機永磁轉子結構，如圖所示。
      轉子永磁體和護套的主要尺寸和材料屬性如表所示，永磁體外徑，護套內徑，它們之間的過盈量為0.26mm，對轉子進行強度分析的主要目的，是通過轉子靜止和轉子高速旋轉時的穩態應力分析，校驗永磁體和護套是否能夠承受所允許的應力，在保證高速電機的安全運行的前提下，由于永磁體能夠承受很大的壓應力而不能承受較大的拉應力，永磁體和保護套之間可以采用大過盈配合，使永磁體靜態承受一定的預壓應力。

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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