高速永磁电机一般是指转速超过10000r/min或者难度值超过1x10^5的电机。表贴式高速永磁电机具有转子结构简单且半径小、回转能量密度大、效率高及可靠性强等优点，被广泛应用于各类高速领域。表贴式高速永磁电机转子在永磁体外表面上必须设置保护套，保护套主要是高强度的非导磁金属保护套和碳纤维等高强度纤维绑扎保护套。

　　通过制备不同张力缠绕的T800碳纤维NOL环和单向板试样并测试其基本力学性能参数，研究张力对碳纤维缠绕制品的性能影响规律，确定大张力缠绕工艺的极限张力，并为碳纤维转子保护套的设计分析提供参数依据。

　　其次，针对体积较小的高速永磁电机转子，提出一种大张力缠绕护套方案，在制备护套的同时通过纤维张力提供预紧力。考虑缠绕过程中外层纤维张力对内层结构的作用导致已缠绕的内层纤维产生放松效应，基于弹性力学相关原理推导了张力与纤维层剩余应力的解析模型，分析不同张力制度下纤维层对永磁体的压紧作用，在此基础上以转子永磁体径向始终受压为条件，结合材料的强度准则设计了大张力缠绕护套的厚度。

　　然后，利用ABAQUS有限元软件建立大张力缠绕护套的计算模型，模拟缠绕张力放松效应和逐层缠绕过程，运用该模型计算恒定张力缠绕和等应力缠绕两种张力制度下转子静态和高速旋转的应力分布情况，并与解析计算的结果进行对比，验证了两种计算方法结果的一致性。通过实验测试在大张力缠绕碳纤维转子保护套作用下永磁体的径向应变，验证了大张力缠绕方案的可行性，以及理论计算和有限元仿真模型的正确性。

　　最后，针对体积较大的高速永磁电机转子，大张力缠绕提供的预紧力不足以抵消高速旋转的离心力，故采用过盈配合的方案。基于弹性力学相关原理推导了过盈护套转子静态和高速旋转时的应力的解析模型，分析不同护套厚度和过盈量的影响规律，选取更为合理的碳纤维过盈护套参数。采用有限元法对过盈护套转子应力进行仿真分析，并与解析计算的结果进行对比，证明建立的过盈护套转子应力解析模型的正确性。按计算得到护套厚度和过盈量，实际缠绕制备了转子的碳纤维护套并进行过盈压装和旋转实验，验证了转子的稳定运行。

　　阅读延伸：《电机转子碳纤维保护套的设计优势有哪些？》