高速永磁电机一般是指转速超过10000r/min，或者难度值超过1×10^5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护套和碳纤维等高强度纤维绑扎护套。碳纤维护套相对于非导磁金属护套而言，具有厚度小、 轻质高强的优势，且电机转子在转动过程中不会产生高频的涡流损耗，其不足之处在于导热性差，不利于永磁体的散热。

　　永磁体具有抗压强度远大于抗拉强度的特点，电机转子在高速旋转时会产生较大的离心力，永磁体的抗拉强度不足以承担离心力产生的拉应力，故需要碳纤维护套提供一定的预压力，以保护永磁体在高速旋转时不被破坏，且永磁体与芯模及护套之间不会出现松动。目前，常见的护套预紧力形成方式是在永磁体和护套之间进行过盈配合。

　　以上方法存在装配较复杂，过盈量不易实现的缺点， 并且碳纤维材料属于脆性材料，韧性较差，在过盈过程中容易产生损伤裂纹，因此过盈装配更适用于金属护套。我公司提出一种更为适合碳纤维材料的方 法，即大张力环向缠绕永磁电机转子的碳纤维护套， 在制备碳纤维护套的同时为永磁体提供预紧力，由于缠绕张力的作用，内层纤维与永磁体外表面、永磁体内表面与芯轴之间紧密贴合在一起。在一定程度上，缠绕张力的施加提供足够的压紧力，保护永磁体在高速旋转时不被离心力破坏，张力越大越有利于表贴式高 速永磁电机转子转速的提升。

　　使用恒定张力缠绕模式会使内层纤维应力小于外层纤维应力，造成“内松外紧”的现象；而使用恒定力矩缠绕模式则正好相反， 是“内紧外松”，即内层纤维应力大于外层纤维应力，使用锥度张力缠绕模式会使内外层纤维应力大中间层纤维应力小。在纤维张力缠绕工艺中，还存在一种典型的张力制度，即等应力缠绕。通过控制缠绕张力，使其随着缠绕逐层减小，缠绕完成后纤维层剩余达到均匀分布的状态。

　　例如径向压紧力的实验验证是将缠绕张力设置为100N,对半径为47mm的永磁电机转子进行环向缠绕，通过测试碳纤维护套缠绕成型后永磁体径向应变的情况，推算出纤维层对永磁体的径向压紧力，并与理论计算和有限元结果进行比较。将缠绕层厚度分别设置为1.5mm、2.25mm、3 mm、3.75mm和4.5mm,采用上述理论分析和有限元仿真方法计算不同厚度下纤维层对永磁体的压紧力，并通过实际大张力缠绕制备电机转子的碳纤维 护套，测试其对永磁体的压紧力。将测试结果与解析计算及有限元仿真进行比较，可以看出大张力缠绕制备的碳纤维护套确实会对永磁体产生预紧作用，且预紧力实验测试结果与解析计算结果平均误差为8.56%，与有限元仿真计算结果平均误差为7.88%。

　　阅读延伸：《高速永磁电机缠绕护套的强度分析》