空氣懸浮高速永磁電機系列化設計及發(fā)展趨勢

張宏杰 萬清文 楊柳

石家莊金士頓軸承科技有限公司，河北辛集 052360

摘要：由于軍民需求的多樣化，空氣懸浮高速永磁電機獲得了蓬勃發(fā)展，文章重點關注了空氣懸浮高速永磁電機技術特點。高速電機在軸承-軸系一體化設計、電磁約束及機械限制、熱管理等方面存在許多常規(guī)電機所不具有的特殊關鍵問題。最后作者指出高速永磁電機的優(yōu)化目標開始多樣化，生態(tài)化設計應引起重視。

關鍵詞：空氣懸浮高速永磁電機, 電磁約束，機械限制，熱管理

1.引言

高速電機一個主要特征是：質量功率密度隨著轉速的增大而增大，或者極對數不變時，隨著電源頻率的增大而增大。近年來由于軍民需求的多樣化，以及高速軸承、高強度材料、鐵磁材料、絕緣材料、功率器件、控制技術的進步促進了高速電機的發(fā)展，高速永磁電機尤其突出。就支撐方式而言，高速電機目前主要有充油軸承、磁懸浮軸承及空氣動壓箔片軸承等形式。擠壓油膜阻尼器和滾動軸承的形式在航空發(fā)動機應用廣泛，剛度較好，耐沖擊載荷，缺點是其需要稀油潤滑系統(tǒng)，設備復雜維護困難[1]。磁懸浮軸承與轉子無接觸，摩擦小，具有承載力大，主動可控，但是控制算法復雜，電子硬件要求高。與前者相比空氣動壓箔片軸承具有較好的自適應性，結構簡單，與高速永磁電機結合在微型燃氣輪機、污水曝氣風機、氫燃料電池空壓機等領域得到了較好的應用，受到了業(yè)界廣泛認可。