摘要：近年来，电动汽车产业及新能源领域的发展越来越快，对电机的性能提出了较高的要求，高功率密度电机满足了电动汽车及相关行业的发展需求，逐渐受到了业内乃至社会各界的广泛关注。本文中，笔者从当前电动汽车市场高功率密度电机设计应用的实际情况出发，对高功率密度电机的特点、设计以及高速化3个方面进行了探究，希望能够为相关研究提供一定参考。

    0 引言
    纵观当前的电机设计，功率密度是其中不容忽视的重点。一般情况下，高功率密度电机的销量比较高，这主要得益于其重量轻、体积小的特点，随着电动汽车产业以及绿色能源相关领域的不断发展，高功率密度电机已经逐渐应用并呈现出广泛扩散之势。在电动汽车、航空航天等领域，高功率密度电机发挥了十分重要的作用，但是在某些技术层面仍需提升，从而更好地为所需要的行业领域服务，发挥最大的价值，促进电动汽车、航空航天等相关领域的快速发展。

    1 高功率密度电机的基本特点
    1.1转子旋转速度快
    高功率密度电机的一大特点是转子旋转速度快。通常情况下，电机转子的旋转速度有一个比较稳定的范围或者数值，如可以稳定保持在6 000 r/m i n，而高功率密度电机转子的旋转速度通常可以达到10 000 r/min。在如此高速的转动下，电机的供电频率也会相应的有所增加，常规情况下的供电频率为200 Hz，而最高频率下则可能会超过1 000 Hz。

   1.2电磁负荷比较高
    高功率密度电机的另一大特点是电磁负荷较高。相较于常规电机，高功率密度电机电磁负荷要高很多，这也就直接导致了电机单位体积的损耗增加，从而导致整体的损耗增加。一旦电机的损耗增加，将会导致电机各部件的温度上升，这就对冷却方式提出了更加严格的要求，而如果冷却方式不合理，电机功能将会受影响。

    2 高功率密度电机的主要设计
    2.1磁性材料
    若高功率密度电机的供电频率逐渐提升，电机铁心受到的损害也将会不断增加，因而铁心损耗在电机总损耗中所占的比重也会逐渐增加，所以电机铁心损耗主要与磁感应强度和铁心材料2个要素有直接关系。电机正常工作时，铁心损耗是必不可免的，所以要采取积极的措施加以解决，从而降低铁心损耗。控制磁感应强度，使磁感应强度降低，可以在一定程度上降低铁心损耗。同时在选择铁心材料时，应当坚持“高导磁，低损耗”的原则，保证铁心材料选择的合理性。
    2.2定子导线
    电机在运行过程中，其线圈中的定子铜耗可能会比较大，会对电机效率的提升造成消极影响，所以降低定子铜耗也是不可缺少的工作。从目前情况来看，解决定子铜耗较高的问题时，通常使用导电率较高的导线，如银铜合金材料的导线便是一种较为理想的选择。电动汽车高功率密度驱动电机的供电方式，一般是控制器或变频器，这就要求在绝缘性方面得到保证，最大限度地避免绕组受到电压的影响，出现电晕现象，个别情况下还可以在电机线圈中选择变频电磁线。
    2.3笼型异步电机转子笼型材料
    在笼型异步电机转子中，导条通常是由铜或铸铝等材料制作而成，无论是铜导条还是铝导条，各自都有着自己比较突出的优缺点。铜导条的优点在于有着较高的效率，受到电阻影响比较小，缺点是起转时的转矩比较小。铝导条与铜导条的优缺点恰恰相反，其效率不高，受到电阻的影响大，但起转时具有较高的转矩。所以，在选择笼型异步电机转子导条材料的时候，必须要重点考虑电动机性能受到电阻的影响程度。
    2.4永磁同步电机永磁体
    高功率密度电机中，永磁材料本身固有的特性，会对高功率密度永磁同步电机的性能起到关键影响，甚至决定性的作用。高功率密度电机在设计时，既要考虑到功率密度，也要考虑到转矩密度，所以在对永磁材料进行选择的时候，需要对最大磁能积、矫顽力和剩余磁通密度进行综合考虑。通常而言，磁能积、矫顽力和剩余磁通密度的数值越大，则说明性能越好。另外，因为高功率密度电机在运转时，单位体积产生的损耗会增加，随之带来的便是温度上升，所以必须要考虑到温度控制的因素，在选择电机部件材料时，尽量选择耐温性能好的材料。

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