高速电机通常是指转速超过10000r/min的电机。它们具有以下优点:一是由于转速高,所以电机功率密度高,而体积远小于普通电机,可以有效地节约材料。二是可与原动机相连,取消了传动的减速机构,传动效率高,噪声小。三是由于高速电机转动惯量小,所以动态响应快。
从飞机电力系统的发展看,航空发电机的容量需求会越来越大,由于航空发电机产品应用领域的特殊性,要求发电机有较轻的重量和高的功率密度,所以航空发电机的转速要求越来越高。高速永磁电机在具有普通高速电机的转速高、功率密度大、材料利用率高、动态响应较快和传动系统效率高等特点的同时,还具有效率高、功率因数高的优点,因此永磁高速发电机在航空航天领域具有良好的应用前景。
曾用场路耦合的方法设计了一台100000r/min、1000W的高速永磁同步发电机,然后利用电磁场有限元分析法,分析了该电机的空载及负载特性,计算了电机的电气损耗。设计的高速永磁同步发电机主要有两个特点:(1)高功率密度,该功率密度高达3.73KW/KG(2)高转速,该电机的额定转速为100000r/min,定子绕组电流和铁心中的磁通交变频率为3333Hz。因此,高性能的高速永磁同步发电机的设计需要对电机内部磁场进行精确的分析,而基于路的计算和场的分析的场路耦合法能够满足这一要求。