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摘要：目前的高速永磁电机的设计主要是围绕着电机定转子的材料和结构来进行的，并且取得了一定的进展。但是在高速永磁电机的分析技术方面，人们对电机损耗、转子强度和温升计算的研究尚不够完善。因此，相信随着科学技术的发展，高速永磁电机的相关技术会得到进一步的完善，从而使其得到更为广泛的应用。本文主要探究了高速永磁电机设计与分析技术，以供参考。
关键词：高速永磁电机；设计；分析技术
引言
高速电机是在不断简化传统电机变速装置的基础上形成，在连接高速负载或原动机时更加直接。无论是功率密度，还是可靠性，高速电机远远优于传统电机。高速电机的应用范围相当广泛，高速机床、鼓风机以及微型燃气机等领域都已经逐步实现有效利用高速电机的目标。高速永磁电机会遵循基本电磁原理进行分析与测试，但是在高转速带方面有待提高。基于此，工作人员需要深入研究高速永磁电机设计与分析，逐步解决高转速带中存在的问题。
一、高速永磁电机的设计分析
1、对电机转子设计的分析
高速永磁电机在正常运行的过程中，其转子也会随着永磁电机一起高速的运行，当速度达到某种程度时，电机的转子就会偏离电机的运转中心，这样就会使电机的转子产生离心力，从而导致一些意外事件地发生。除此以外，如果电机的转子运行的速度非常快，由于摩擦生热，转子就会在运转过程之中产生大量的热能，这样会对电机的转子机构产生影响，从而造成一些不必要的损失。综上所述，如果想要保证高速永磁电机的安全运行，就必须保证电机的转子具有最基础的强度，使其在工作过程之中不会产生非常大的离心力，防止意外事件的发生。此外，电机转子还要具备耐高温、低消耗等特点。如果想要完成这两方面的保证，就一定要从电机转子的材质和结构设计两方面进行深入分析。在选取电机转子材质时，应该选用性能良好的永磁材料。因为这种材料的温度系数很小，可以让电机转子保持在一个固定的温度上，并且它可以运用在很高的温度上，这样转子就不会因为摩擦生热而破坏结构，从而可以减少一些不必要的损失。与此同时，这种材料抵抗压力的能力和抗挠能力也较好，这样就能够承受转子在运行过程中产生的离心力。在设计转子结构时，可以使用两种形式的结构，第一种结构是表贴式，第二种结构是两极圆柱永磁式。使用这两种形式的结构，可以更好的保护转子材料。
2、对电机定子设计的分析
与高速永磁电机转子有所差别，定子属于高速永磁电机的散热通道。因而，当前高速永磁电机大多数的损耗均是由于定子所产生的，而且转子所产生的损耗跟定子的结构以及所使用的材料有着紧密的联系。因而，如何设计高速电机定子的结构以及所使用的材料，是当前高速永磁电机设计研究的关键工作内容。一方面，在设计高速永磁电机定子结构时，当前主要使用的是环形绕组的结构。此种定子结构，首先要求绕组位于电机的轭部，以最大化地减少转子正常工作所需的长度，以提升转子的刚度。其次，由于此种定子结构内外槽相对较多，可以考虑利用为散热通道，以达到散热的作用。应关注的是，由于电子在高速使用中，此种结构所构造的齿槽极易增加转子的损耗。因而，为了减少该损耗，可以考虑增加气隙长度以更好地完成散热操作。此外，在当前所采取的定子结构设计中，厚度不超过0.2MM的无取向硅钢片是目前使用范围最为广泛的。随着科技的持续进步，软磁复合材料受到的关注力也慢慢增加，应用范围越来越广。
二、高速永磁电机分析技术
1、集中分析并综合处理电机损耗
损耗是高速永磁电机分析技术的重要组成部分，与高速永磁电机分类管理以及应用整合之间联系密切。从电机定子角度来说，其损耗主要分为以下两种，分别是铁损耗以及铜损耗。只有建立相应的机制与管理措施，才能达到优化高速永磁电机分析技术的目标，利用长效管理机制提升高速永磁电机处理效果。铁损耗与铜损耗修正对技术人员提出越来越高的要求，需要技术人员集中分析，以便进行修正。技术人员在分析损耗时，不仅要借鉴以往经验与规律，还要充分考虑到高速永磁电机的特定频率与磁密性，分析完成后对分析结果进行准确计算，注意保障计算的精密性，然后将计算结果作为核心修正损耗。
铜损耗修正与铁损耗修正之间存在较大差异。在修正铜损耗之前，需要建立方程，利用解析模型效应方程深入分析具体参数，核算各项参数的准确性。因此，电机转子涡流分析效果是提升高速永磁电机分析技术应用效率的关键环节。技术人员需要利用科学合理的方法整合并优化相关数据，一般会结合高速永磁电机运行现状选择解析法或者有限元法，这对数据分析效果的提升有积极意义。
2、对电机转子强度的分析
在高速永磁电机的实际运行过程中，由于电机转子会受到来自离心力的巨大破坏，因此，为了进一步确保电机转子的安全稳定运行，就必须在电机转子设计的过程中，做好对电机转子强度的分析工作。通常情况下，我们在分析结构简单的电机转子强度时，往往可以将其转子内部的应力以及永磁体内部的应力进行准确的分析，得出计算结果。在分析结构复杂的电机转子强度时，则需要先对计算结果进行简化解析，并利用FEM法对电机各项材料的性质分别进行分析。而在分析实际运转中的电机转子强度时，则应该做好对转子二维轴向截面的分析工作，从而实现较小规模的电机转子强度分析。与此同时，为了确保在高速永磁电机运行过程中，电机转子能够保持良好的工作性能，还要对电机转子的临界转速、稳定性、不平衡相应等动力学内容展开详细的分析。
3、电机温度的计算
高速永磁电机正常工作的过程中会产生很多热量，从而导致电机内部的温度迅速上升。而电机中存在着大量的永磁体，它们会因为受到温度的影响而失去磁性，这就会产生非常严重的后果。所以，此类问题是科研人员目前最关心的电机安全的问题。因为电机工作一定会旋转，而旋转就会产生热量，从而使温度发生变化。所以，计算温度成为了科研人员需要解决的关键问题。我们国家现存的对电机温度计算的最有效的方法主要分为三种：第一种方法是LPIN法。这种计算方法的主要手段是把电机工作过程中每个部位的损失消耗都当成热能的来源放在相关的节点上，并且把这些热能的来源看成是电流，热阻看成是电阻，温度看成是电压，这样通过相关的公式和已知条件就可以计算出电机在工作过程中的温度变化差值。第二种方法是FEM法。这种方法是通过二维或三维空间进行温度计算。它通过切割高速永磁电机的实体模型，建立二维或三维空间，以此来计算出电机在工作过程中温度变化的差值。第三种方法是CFD法。这种计算方法不要求计算人员具有相关的工作经验，只要通过流固耦合和共轭传热这两种建立模型的技术就可以精确的计算出电机在工作过程中温度变化的差值。
三、结束语
随着我国科学技术的不断发展，我们国家对永磁电机的设计要求也在不断地提高，因此，要求设计人员必须运用最先进的科学技术对传统的永磁电机进行不断地完善，使其拥有最快的运行速度和良好的工作性能。
参考文献
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