由电机运行原理可知，当转矩一定时，电机的输出功率与转速成正比，即通过增加转速可提高电机的输出功率。高速电机的应用领域越来越广泛，如高速磨床及其他加工机床、高速飞轮储能系统、天然气管道中采用的离心压缩机和鼓风机以及分析设备中的真空泵等。近来，用于分布式供电系统的微型燃气轮机驱动高速发电机越来越受到人们的关注。小型燃气轮机由于不需要驱动传统低速电机必须的减速器，不但提高了工作效率，而且提高了可靠性。永磁电机由于其结构简单、力能密度高、无励磁损耗和效率高等优点，最适合用于高速电机。

　　高速永磁电机采用烧结钕铁硼永磁材料。烧结钕铁硼是一种类似于粉末冶金的永磁材料，能承受较大的压应力（约1000MPa），但不能承受大的拉应力，其抗拉强度低于抗压强度的十分之一（一般≤80MPa）。如果没有保护措施，永磁体无法承受转子高速旋转时产生的巨大离心力。

　　目前，保护水磁体的措施有两种：一种保护方法是用采用碳纤维绑扎永磁体：另外一种是在永磁体外面加一高强度非导磁保护套。与采用非导磁钢保护套相比，碳纤维绑扎带的厚度要小，而且不产生高频涡流损耗。然而，碳纤维是热的不良导体，不利于永磁转子的散热。因此，本文采用外加保护套的高速电机水磁转子结构。

　　转子永磁体和护套的主要尺寸和材料属性：永磁体外径为51mm，护套内径为50.74mm，它们之间的过盈量为0.26mm。转子强度分析的主要目的，是通过转子静止和转子高速旋转时的稳态应力分析，校验永磁体和护套是否能够承受所允许的应力，保证高速电机的安全运行，由于永磁体能够承受很大的压应力而不能承受较大的拉应力，永磁体和保护套之间可以采用大过盈配合，使永磁体静态承受一定的预压应力。

　　转子高速旋转时，由于旋转应力产生的应变，永磁体和转子护套之间的过盈量将减少，而转子温度升高后，由于在热应力作用下，产生热应变，永磁体和转子护套的过盈量将进一步减少。累计减少量可以达到0.06-0.08mm。

　　为了保证永磁体在60000r/min、150℃时仍承受50MPa左右的压应力，永磁体和护套之间必须采用大过盈配合，且过盈量必须经过准确的应力计算方能确定。0℃、60000r/mn时护套中的等效应力分布：随着转子转速升高，离心力增加，转子承受的等效应力进一步增加，转子内表面承受的等效应力约为650MPa，转子内表面承受的等效应力约为900MPa。

　　150℃、60000r/min时护套内部的应力分析正常工作时，永磁体的温度必须低于150℃。设转子的转速为60000r/min,温度为150℃。转子内表面承受的等效应力约为450MPa,转子内表面承受的等效应力约为610MPa。

　　由于温升的影响，护套和水磁体之间的过盈量减少，护套中的等效应力减小了。因此，对护套来说，冷态旋转状态是护套最危险的应力状态。冷态旋转状态时，护套的最大等效应力约为900MPa,小于护套的许用应力1170MPa,护套是安全的。同时，150℃，60000r/min时，护套和永磁体之间的过盈量减少了，但护套内表面（半径为25.5mm）承受约57MPa的压应力。与护套内表面相接触的永磁体外表面（半径为25.5mm）也承受了57MPa的压应力，确保了永磁体的安全，永磁体和护套之间的过盈量选择较合理。

　　阅读延伸：《碳纤维永磁电机转子护套的设计》