黄 其, 伍 权 , 席 唯,曹朝晖

(1. 贵州航天林泉电机有限公司，贵阳 550081；2. 贵州师范大学 机械与电气工程学院，贵阳550025)

0 引 言

高速电机尺寸小，可以省去机械增速机构和油润滑装置，降低噪声同时提高系统传动效率，其应用领域也越来越广泛，如机床高速电主轴、储能系统高速飞轮、污水处理高速鼓风机和氢燃料电池高速压缩机等[1]。高速电机主要有异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机三种结构，其中永磁同步电机具有效率高、功率密度高、调速性能好等优点，最适合用于高速电机。

高速永磁电机设计相比于常规电机面临更多问题：高频电流和磁场变化带来的损耗增加，在高速永磁电机体积相对较小的情况下散热更加困难[2]；高速永磁电机的结构强度和机械临界转速需要重点考虑，特别是永磁体保护套设计；高速永磁电机的轴承设计。目前，高速永磁电机使用较多的是磁悬浮轴承、角接触陶瓷轴承和空气悬浮轴承，但轴承的控制技术和制造工艺技术都要求非常高。

高速永磁电机控制相比于低速永磁电机难度更大。首先，高速永磁电机安装位置传感器成本高、可靠性差，可能因为高速永磁电机发热而损坏，因此高速电机通常采用无位置传感器控制方法。但高速永磁电机的反电动势系数小、电阻与电感小，增加了无位置传感器控制永磁电机从零速起动到低速运行的困难[3]。其次，高速永磁电机的电流换相频率高，通常要求功率元件的开关频率高，但会使功率元器件发热严重，导致控制器效率降低，若使用SiC或GaN功率器件，则成本大幅增加[4]。……