超高速电机的气隙为什么较大？

超高速电机的气隙较大的原因主要包括机械强度、减小定转子之间的耦合电容、‌振动噪声方面、抑制共模轴电流和电磁兼容等方面的考虑。‌

1、机械强度原因。超高速电机由于转速非常高，使得转子上的零部件（如磁钢等）在运行时具有非常大的离心力，为了保证转子的整体强度，必须对转子上的零部件进行结构强度方面的加固，常见的方法有：在转子外圆上热套一个高强度的不锈钢套；或者在转子外圆上用玻璃纤维或碳纤维打毂，这些措施都需要占用气隙尺寸，使得气隙必须增大。另外超高速电机由于转子转速很高，运行时受离心力作用，转子变形也较大，为了机械结构的安全也需要放大气隙。

2、电磁方面的原因。超高速电机基频本身就很高，由于开齿槽的原因使得气隙磁密中的谐波频率会更高，这些谐波会在转子表面和磁钢内部形成涡流，产生很大的杂散损耗，增大气隙有利于减小这些涡流造成的杂散损耗。另外超高速电机通常设计得反电势较低，增大气隙可有效减小电枢反应的影响，减小弱磁压力。

3、刚度和转子动力学方面的原因。超高速电机通常做得细而长，转子转速通常高于一阶临界转速，甚至高于二阶临界转速，也就是说超高速电机的转子属于柔性转子，运行时的变形较大，需要更大的气隙才能保证不扫膛。

4、工艺方面的原因。超高速电机由于转速极高，要求的加工精度极高，否则容易产生干涉和振动噪声问题，增大气隙可减轻加工精度过高的压力。

5、振动噪声方面的原因。超高速电机在运行时产生的激振力频率较高，特别是齿谐波产生的激振力较大、频率较高，很容易产生强烈的振动噪声，增大气隙可以有效地减小气隙磁密中的齿谐波及其产生的激振力，有利于减小振动噪声。

6、散热方面的原因。超高速电机通常功率密度极高，而电机的效率通常不会有很大的变化，甚至超高速电机在杂散损耗、铁耗、机械风摩损耗方面反而更加恶化，由于频率很高，电流的集肤效应更加显著，因此铜耗也有恶化的趋势，这就意味着超高速电机的损耗不会比低速电机或普通电机低，但由于体积较小导致散热面积减小，使得超高速电机的散热矛盾更加突出，增大气隙有利于减小杂散损耗、同时增大气隙风路截面积，增大气隙风路的风流量，有利于散热。

7、轴电流方面的原因。增大气隙可以减小定转子之间的耦合电容，有利于抑制共模轴电流。

8、电磁兼容方面的原因。超高速电机基频很高，气隙磁密中的高次谐波频率更高，更容易产生高频辐射，使得电磁兼容问题比较突出，增大气隙可有些抑制高次谐波，减小高频电磁辐射。

审核编辑 黄宇