面向精密电主轴的非晶高速永磁电机设计与分析

高云鹏，陈进华，张驰，孙贤备（中国科学院宁波材料技术与工程研究所）

摘要：针对高端精密高速电主轴普遍存在损耗大、效率低、转子发热严重等问题，提出采用基于非晶合金定子铁芯的高速永磁同步电机，根据非晶合金定子铁芯的磁化特性和损耗特性开展了高速永磁同步电机优化设计研究，采用有限元法建立了一款额定功率3.7kW、额定转速7000rmp、最高转速15000rmp的永磁电机物理分析模型，与相同结构参数的硅钢（35W270）电机损耗、效率等性能进行了对比分析。通过分析结果表明采用非晶合金作为高速永磁电机定子铁芯较硅钢电机额定工作点理论铁损下降76.5％；经对两款样机进行实际测试，考虑到铁芯加工及装配工艺导致铁损的恶化，实测铁损下降50.7％，效率提高1.4％，相同负载与冷却条件下定子绕组温升下降15.1K，表明了非晶铁芯在高速电主轴中应用具有明显的优势。

关键词：精密电主轴；高速永磁电机；非晶合金