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高速異步電機(jī)設(shè)計(jì)的部分關(guān)鍵技術(shù)研究
高速異步電機(jī)設(shè)計(jì)的部分關(guān)鍵技術(shù)研究徐禮鋒陳遠(yuǎn)龍（合肥工業(yè)大學(xué)，安徽合肥題。這些關(guān)鍵技術(shù)不同于普通異步電機(jī)的設(shè)計(jì)技術(shù)，對(duì)于高速異步電機(jī)的正常運(yùn)行和控制有重要的指導(dǎo)意義。子的長(zhǎng)度（m）。是表示轉(zhuǎn)子表面的切向應(yīng)力。
如果速度用N（krpra）表示，則有下述關(guān)系式：高速電機(jī)在機(jī)械工業(yè)（如高速磨床、銑床）、國(guó)防工業(yè)（如飛機(jī)環(huán)境控制系統(tǒng)和電子設(shè)備高效冷卻系統(tǒng)、電動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)）等各方面獲得了廣泛的應(yīng)用，它對(duì)于減少裝置體積重量，提高設(shè)備性能有重要的意義。高速電機(jī)要求轉(zhuǎn)子上無(wú)繞組、無(wú)電刷和滑環(huán)，鼠籠式異步電機(jī)、無(wú)刷直流電機(jī)、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)等均適合于高速運(yùn)轉(zhuǎn)。在高速電機(jī)應(yīng)用中，異步電機(jī)由于它成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和控制技術(shù)成熟，是高速電機(jī)選擇的主要類型WPM.高頻驅(qū)動(dòng)電源、高強(qiáng)度低損耗電磁材料及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展使電機(jī)能高速甚至超高速運(yùn)行。
從高速異步電機(jī)的設(shè)計(jì)角度，本文首先討論了高速異步電機(jī)的功率和速度限制問(wèn)題，給出f高速與超高速異步電機(jī)的分類準(zhǔn)則；其次是軸承設(shè)計(jì)問(wèn)題，特別是無(wú)磨擦軸承的技術(shù)；第三是轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)；第四是高速異步電機(jī)的散熱設(shè)計(jì)問(wèn)題，高速異步電機(jī)設(shè)計(jì)必須以電機(jī)損耗最小和效率最優(yōu)為原則。
高速異步電機(jī)的功率和速度限制通常人們把高速電機(jī)理解為其轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的圓周速度在比較高的范圍內(nèi)變化的電機(jī)，但是從電機(jī)設(shè)計(jì)的角度以及現(xiàn)有電機(jī)的規(guī)格狀況來(lái)看，速度并不是高速電機(jī)的唯一性能特征。在動(dòng)力應(yīng)用中，電機(jī)的額定速度與電機(jī)的額定輸出功率有很大的關(guān)系，因此不能僅用電機(jī)的額定速度來(lái)決定是不是高速電機(jī)電機(jī)的功率和速度之間的關(guān)系式為：式（1）中n表示轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速（rpS），D是轉(zhuǎn)子的直徑（m），L為轉(zhuǎn)（2）式等式右邊是a，/，A%U的函數(shù)，可改寫(xiě)為：如果函數(shù)A是常數(shù)，那么P作為縱坐標(biāo)，lg（N）作為橫坐標(biāo)，P-N曲線是一條直線。這條直線代表了異步電機(jī)功率和速度的限制。換句話說(shuō)，這條直線被作為定義超高速電機(jī)的分界線。如果某個(gè)電機(jī)的P-N點(diǎn)在這條直線的左邊，那么電機(jī)就叫做高速電機(jī)或普通電機(jī)；如果某個(gè)電機(jī)的P-N點(diǎn)在這條直線的右邊，那么電機(jī)就叫做超高速電機(jī)。根據(jù)大量式表達(dá)了上述直線上所對(duì)應(yīng)的電機(jī)中轉(zhuǎn)子表面切向應(yīng)力、電機(jī)尺寸比、轉(zhuǎn)子表面線速度之間的約束關(guān)系。在高速電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，的確是很關(guān)鍵的。
高速異步電機(jī)的軸承設(shè)計(jì)軸承是高速電機(jī)的核心部件。高速異步電機(jī)好的軸承選擇能夠提高系統(tǒng)壽命、減小摩擦溫升、改善動(dòng)態(tài)特性、縮短維護(hù)時(shí)間以及降低維護(hù)成本。軸承設(shè)計(jì)時(shí)要考慮：最大轉(zhuǎn)速、軸向和徑向的剛度、機(jī)械負(fù)載的方向和大小、軸的尺以及使用的軸承數(shù)目。
一般來(lái)說(shuō)，軸承都標(biāo)有最大轉(zhuǎn)速值，但是NDm值是選擇軸承的豐要參數(shù)。NDm定義為：最大轉(zhuǎn)速（rpm）與軸承內(nèi)外徑平均值（mm）的乘積。那么，軸承的選擇并不依賴于最大轉(zhuǎn)速，而是由所要求的轉(zhuǎn)矩決定的。由于軸承的尺寸不同，gp使是轉(zhuǎn)速相同，內(nèi)部圓周速度也不相同，所以不能用單純轉(zhuǎn)速的高低來(lái)表示電機(jī)的轉(zhuǎn)速水平，而要用NDm值來(lái)表示。一般把NDm>1000000作為高速范圍，此值還直接反映高速電機(jī)的剛度特性。
在高速電機(jī)的應(yīng)用中，角接觸球軸承用得比較廣泛，因?yàn)樵诟咚佼惒诫姍C(jī)有實(shí)際機(jī)械負(fù)載的條件下，這種軸承顯示了很好的速度和剛度的折中。一般情況下，超高速的電機(jī)的軸承要用彈性材料進(jìn)行預(yù)負(fù)載。
?。?）無(wú)摩擦軸承技術(shù)高速電機(jī)機(jī)械軸承磨損快的特點(diǎn)大幅度縮短電機(jī)的使用壽命，而且制約著電機(jī)向更高轉(zhuǎn)速和大功率的方向發(fā)展。
為克服機(jī)械軸承的性能不足，近二十年來(lái)發(fā)展起來(lái)了氣浮軸承、磁軸承，特別是磁軸承具有無(wú)接觸、無(wú)潤(rùn)滑、無(wú)磨損、無(wú)機(jī)械噪聲和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)領(lǐng)域獲得較為廣泛的運(yùn)用。采用磁軸承的高速電機(jī)在其兩端分別配置一個(gè)磁軸承單元，每個(gè)磁軸承單元含有環(huán)繞著轉(zhuǎn)軸的電磁體，利用帶反饋的徑向位置控制器來(lái)控制電磁體的勵(lì)磁電流即電磁體的徑向磁力，使轉(zhuǎn)軸保持懸浮運(yùn)轉(zhuǎn)，因此磁軸承電機(jī)的使用壽命顯著增長(zhǎng)，但在實(shí)際運(yùn)用中，磁軸承電機(jī)存在著如下問(wèn)題：輸出功率難以進(jìn)一步提高。為了提高電機(jī)的輸出功率，電機(jī)的軸向長(zhǎng)度和徑向長(zhǎng)度必然要隨之加大。由于電機(jī)兩端磁軸承本身占有一定的軸向長(zhǎng)度，為了在高速時(shí)能避開(kāi)轉(zhuǎn)軸的臨界轉(zhuǎn)速（以免引起轉(zhuǎn)軸的共振），只能盡量控制電機(jī)本身的軸向長(zhǎng)度；而電機(jī)轉(zhuǎn)軸徑向尺寸（半徑）則受電磁體材料機(jī)械強(qiáng)度的限制。（2）磁軸承需要一定數(shù)量的勵(lì)磁線圈、變換器和造價(jià)不菲的傳感器，由于成本與體積的原因，影響磁軸承高速電機(jī)的使用范圍。近年來(lái)興起的無(wú)軸承交流電機(jī)是高速電機(jī)領(lǐng)域的一項(xiàng)重大突破，一方面它在保持磁軸承電機(jī)長(zhǎng)壽命的優(yōu)點(diǎn)外，還突破更高轉(zhuǎn)速和大功率的限制，拓寬了高速電機(jī)的應(yīng)用范圍。
高速異步電機(jī)的實(shí)心轉(zhuǎn)子技術(shù)在高速異步電機(jī)的設(shè)計(jì)中，轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是一個(gè)很重要的問(wèn)題。研究表明，傳統(tǒng)的異步電機(jī)疊層轉(zhuǎn)子的圓周線速度最高可達(dá)200m/s，但是超過(guò)這一速度，疊層結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度就不夠了。采用實(shí)心轉(zhuǎn)子的異步電機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)子的機(jī)械可靠性高，適宜于高速甚至超高速運(yùn)行。實(shí)心轉(zhuǎn)子異步電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)與普通電機(jī)相同。轉(zhuǎn)子為實(shí)心鐵磁圓柱或圓筒，它既是磁路的鐵心部分，又兼作電路的繞組，二者合二為一，這是實(shí)心轉(zhuǎn)子異步電機(jī)區(qū)別于普通異步電機(jī)的關(guān)鍵。在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，由于集膚效應(yīng)，轉(zhuǎn)子電流（渦流）和磁通主要集中在轉(zhuǎn)子表面較薄的滲透層內(nèi)，其電流及磁場(chǎng)的分布情況與普通異步電機(jī)中的情況迥然不同，因而形成了實(shí)心轉(zhuǎn)子異步電機(jī)的特有性能。
研究表明，高速光滑有限長(zhǎng)實(shí)心轉(zhuǎn)子異步電機(jī)效率較一般鼠籠異步電機(jī)要小很多，其主要原因是電機(jī)中的氣隙諧波引起的。而氣隙諧波的產(chǎn)生是由于定子繞組在槽中位置的不連續(xù)性（繞組諧波）以及不光滑的定子表面的導(dǎo)磁率的變化（導(dǎo)磁諧波）。減小高速實(shí)心轉(zhuǎn)子異步電機(jī)的損耗的方法總結(jié)出來(lái)有：減小磁導(dǎo)諧波：1）盡可能減小定子槽開(kāi)口的尺寸，利用有限元方法研究新的定子齒形。另外增加氣隙長(zhǎng)度也可以減小轉(zhuǎn)子表面的磁通波動(dòng)。2）采用半磁性材料去封閉定子的槽開(kāi)口，半磁性材料顯著地減小了槽開(kāi)口下方磁密分布的變化從而迅速減小轉(zhuǎn)子表面的損耗。
用分層理論方法對(duì)4.8萬(wàn)轉(zhuǎn)/分的實(shí)心轉(zhuǎn)子電機(jī)的分析計(jì)算表明，含銅量在25%40%的銅鐵合金作高速實(shí)心轉(zhuǎn)子電機(jī)具有較高的電氣性能。
可以在實(shí)心轉(zhuǎn)子表面覆蓋一層合適的材料來(lái)減小轉(zhuǎn)子表面的損耗，這種做法增加了轉(zhuǎn)子的表面阻抗。覆蓋在轉(zhuǎn)子表面層的材料一般要求高導(dǎo)磁性和低導(dǎo)電性。導(dǎo)電性低增加了滲透深度，但是采用低導(dǎo)電性的材料層覆蓋轉(zhuǎn)子會(huì)產(chǎn)生與增加氣隙長(zhǎng)度一樣的效果――使得氣隙磁密分布更加均勻。一般可在轉(zhuǎn)子外面覆蓋一層鋁鐵合金或純銅。要減小轉(zhuǎn)子的基本阻抗，可以在外層材料和轉(zhuǎn)子本體之間加一層有很好導(dǎo)電性的材料，這樣做可以得到更大的轉(zhuǎn)矩。
為了改善實(shí)心轉(zhuǎn)子異步高速電機(jī)的電氣性能，可以在轉(zhuǎn)子表面軸向或周向開(kāi)槽。在一些應(yīng)用中，在實(shí)心轉(zhuǎn)子中加入導(dǎo)條（類似于疊層結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子）以提高電機(jī)性能，但是其等值電路要修正，實(shí)心轉(zhuǎn)子的參數(shù)作為等值電路中新加入的并聯(lián)支路。
在高速電機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，主要的熱源是高速電機(jī)本身和軸承。高速電機(jī)的發(fā)熱和散熱狀況，不僅影響電機(jī)的效率，也影響電機(jī)絕緣材料的性能，從而影響電機(jī)的使用壽命。研究表明軸承高NDm值引起的軸承損耗占了高速電機(jī)的總損耗的相當(dāng)大的比例，約30%-40%.轉(zhuǎn)子與空氣間的摩檫損耗是高速電機(jī)要特殊考慮的熱源。高速電機(jī)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該了解電機(jī)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)速、散熱方式是如何影響電機(jī)氣隙摩檫損耗和熱交換的。轉(zhuǎn)子的散熱主要依靠氣隙中的氣流，氣隙中的摩檫損耗使轉(zhuǎn)子的溫度升高，氣隙中的軸向冷卻氣流可以降低氣隙溫度。除了摩檫損耗，轉(zhuǎn)子的溫升還依賴于轉(zhuǎn)子表面的熱交換系數(shù)，這一參數(shù)決定于轉(zhuǎn)子圓周線速度和冷卻氣流的軸向速度。許多學(xué)者和研究人員提出了相應(yīng)的計(jì)算摩檫損耗的公式，但這些公式只能用在氣隙表面光滑的條件下。除了轉(zhuǎn)子速度外，氣隙中的摩檫轉(zhuǎn)矩還受高速電機(jī)軸向冷卻氣流速度的影響。另外，目前還沒(méi)有用來(lái)評(píng)估定子轉(zhuǎn)子軸向開(kāi)槽對(duì)摩檫轉(zhuǎn)矩的影響。電機(jī)在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，氣隙流是層流狀的，并且氣隙中的熱交換是通過(guò)導(dǎo)體進(jìn)行的，其熱交換率與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。電機(jī)超過(guò)一定的轉(zhuǎn)速，在其氣隙中就會(huì)產(chǎn)生環(huán)形渦流（泰勒渦流），它影響氣隙中摩檫的產(chǎn)生和熱交換。此時(shí)，熱交換率隨著轉(zhuǎn)速的提高而增大，電機(jī)產(chǎn)生的熱量是從定子和轉(zhuǎn)子向氣隙傳遞的，熱交換率發(fā)生了變化，與熱量沿轉(zhuǎn)子到氣隙再到定子路徑傳遞時(shí)不一樣了。研究表明，表面粗糙的轉(zhuǎn)子與光滑的轉(zhuǎn)子相比，最高可增加熱交換率70%.為了減小溫升和高速電機(jī)的體積，將電機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量有效散發(fā)出去，封閉的液體散熱系統(tǒng)必須被采用。設(shè)計(jì)時(shí)，定子表面都用外隔循環(huán)水冷卻。這種散熱系統(tǒng)采用常溫的乳化水作為致冷劑，水就在定子的水槽中流動(dòng)。高速電機(jī)的散熱設(shè)計(jì)既要考慮有利于電機(jī)尺寸的減小和控制軸承的溫升，又要考慮不影響軸的性能。轉(zhuǎn)子的散熱是比較困難的事情，因?yàn)檗D(zhuǎn)子和軸承內(nèi)部不能用水冷系統(tǒng)直接進(jìn)行散熱。
轉(zhuǎn)子、軸和軸承可以用潤(rùn)滑系統(tǒng)的油霧進(jìn)行局部散熱。對(duì)高速電機(jī)進(jìn)行散熱設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題：水冷系統(tǒng)不能帶走轉(zhuǎn)子隨輸出功率升高而增加的損耗熱量。
不能被水冷系統(tǒng)帶走的損耗熱量，可通過(guò)潤(rùn)滑油霧和轉(zhuǎn)軸空氣的熱交換帶走。
在電磁設(shè)計(jì)階段，要考慮水冷系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)子損耗散熱作用不大這種情況。
在總損耗不變時(shí)，設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量增加定子產(chǎn)生的損耗，而減少轉(zhuǎn)子損耗。
設(shè)計(jì)良好的散熱系統(tǒng)必須使電磁（下轉(zhuǎn)第91頁(yè)）riddle“譯成”斯芬克司之謎“audasKiss”譯成“猶大之吻”，“towerofivory”譯成“象牙之塔”。這樣不僅讀者接受了新的文化元素，也豐富了譯入語(yǔ)語(yǔ)言。如果依照讀者“反應(yīng)”
的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，這就是失敗的譯文了，因?yàn)橹袊?guó)不可能對(duì)于斯芬克司、猶大、象牙塔之類的人和事和西方人有同等反應(yīng)。而應(yīng)該翻譯成“貓哭老鼠”、“難解之迷”、“背叛行為”“世外桃源”。這樣的譯文確實(shí)讓中國(guó)讀者讀來(lái)親切、順暢、容易理解，但同時(shí)也不會(huì)感受到異域文化特色了，讓翻譯沒(méi)有起到文化傳播的作用。任何一個(gè)國(guó)家和民族，文化要發(fā)展，離不開(kāi)與其他文化的彼此交流。只有交流才能保持其發(fā)展的生機(jī)與活力。正如季羨林先生所說(shuō)“倘若拿河流來(lái)作比，中華文化這一條長(zhǎng)河，有水滿的時(shí)候，也有水少的時(shí)候，但從未枯竭。原因就是有新水注入?！?當(dāng)然，在文學(xué)翻譯中對(duì)文化因素的處理受到各種因素的制約。其中重要一點(diǎn)，恐怕也是根本原因即譯者對(duì)目的語(yǔ)態(tài)度的問(wèn)題，也就是強(qiáng)勢(shì)語(yǔ)言文化和弱勢(shì)語(yǔ)言文化的問(wèn)題。面對(duì)由強(qiáng)勢(shì)語(yǔ)言寫(xiě)成的原文，譯者往往有自卑心理，希望越多地效仿、吸收其語(yǔ)言精華，反映在譯法上自然亦步亦趨，生怕違背了原義。正相反，面對(duì)弱勢(shì)語(yǔ)言的文化，譯者心理比較輕松，沒(méi)有那么多顧慮，所以免不了把原文改紅為綠。
例如：世人都曉神仙好（紅樓夢(mèng)，第一回，好了歌）面對(duì)翻譯研究的文化學(xué)轉(zhuǎn)向，翻譯更加重視文化因素的傳遞和理解。而要做到這一目標(biāo)僅靠“動(dòng)態(tài)對(duì)等”理論的標(biāo)準(zhǔn)是難以達(dá)到的。
然而在廣告翻譯中，讀者“反應(yīng)”這一點(diǎn)卻被充分利用了。廣告翻譯一定要適合大眾審美心理，顧客才會(huì)愿意去消費(fèi)，太“異化”的譯語(yǔ)會(huì)讓人產(chǎn)生抗拒心理。英國(guó)轎車RollsRoyce譯成“勞斯萊斯”，表面文字根本不能說(shuō)明什么意義。
其實(shí)成功的譯語(yǔ)很多，如“奔馳”之“Bentz”“可口可樂(lè)”之“cocacola”‘霓虹燈“之”neonlight“等等。但是對(duì)于法律、科技翻譯等，原文嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范、緊湊、連貫性強(qiáng)，而且要求不能標(biāo)新（上接第75頁(yè)）結(jié)構(gòu)和機(jī)械軸承的溫升限度同時(shí)到達(dá)。
如果在電磁系統(tǒng)未達(dá)到額定溫升的時(shí)候軸承已達(dá)到額定溫升的話，那么在電磁系統(tǒng)達(dá)到額定溫升時(shí)軸承可能超過(guò)了額定溫升，電機(jī)就不能正常工作了。
高速電機(jī)是近幾十年來(lái)電力電子技術(shù)、材料科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物。高速異步電機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用。本文對(duì)高速異步電機(jī)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了闡述。掌握和理解這些關(guān)鍵技術(shù)有利于我國(guó)高速電機(jī)的設(shè)計(jì)立足先進(jìn)水平，進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。
如果速度用N（krpra）表示，則有下述關(guān)系式：高速電機(jī)在機(jī)械工業(yè)（如高速磨床、銑床）、國(guó)防工業(yè)（如飛機(jī)環(huán)境控制系統(tǒng)和電子設(shè)備高效冷卻系統(tǒng)、電動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)）等各方面獲得了廣泛的應(yīng)用，它對(duì)于減少裝置體積重量，提高設(shè)備性能有重要的意義。高速電機(jī)要求轉(zhuǎn)子上無(wú)繞組、無(wú)電刷和滑環(huán)，鼠籠式異步電機(jī)、無(wú)刷直流電機(jī)、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)等均適合于高速運(yùn)轉(zhuǎn)。在高速電機(jī)應(yīng)用中，異步電機(jī)由于它成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和控制技術(shù)成熟，是高速電機(jī)選擇的主要類型WPM.高頻驅(qū)動(dòng)電源、高強(qiáng)度低損耗電磁材料及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展使電機(jī)能高速甚至超高速運(yùn)行。
從高速異步電機(jī)的設(shè)計(jì)角度，本文首先討論了高速異步電機(jī)的功率和速度限制問(wèn)題，給出f高速與超高速異步電機(jī)的分類準(zhǔn)則；其次是軸承設(shè)計(jì)問(wèn)題，特別是無(wú)磨擦軸承的技術(shù)；第三是轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)；第四是高速異步電機(jī)的散熱設(shè)計(jì)問(wèn)題，高速異步電機(jī)設(shè)計(jì)必須以電機(jī)損耗最小和效率最優(yōu)為原則。
高速異步電機(jī)的功率和速度限制通常人們把高速電機(jī)理解為其轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的圓周速度在比較高的范圍內(nèi)變化的電機(jī)，但是從電機(jī)設(shè)計(jì)的角度以及現(xiàn)有電機(jī)的規(guī)格狀況來(lái)看，速度并不是高速電機(jī)的唯一性能特征。在動(dòng)力應(yīng)用中，電機(jī)的額定速度與電機(jī)的額定輸出功率有很大的關(guān)系，因此不能僅用電機(jī)的額定速度來(lái)決定是不是高速電機(jī)電機(jī)的功率和速度之間的關(guān)系式為：式（1）中n表示轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速（rpS），D是轉(zhuǎn)子的直徑（m），L為轉(zhuǎn)（2）式等式右邊是a，/，A%U的函數(shù)，可改寫(xiě)為：如果函數(shù)A是常數(shù)，那么P作為縱坐標(biāo)，lg（N）作為橫坐標(biāo)，P-N曲線是一條直線。這條直線代表了異步電機(jī)功率和速度的限制。換句話說(shuō)，這條直線被作為定義超高速電機(jī)的分界線。如果某個(gè)電機(jī)的P-N點(diǎn)在這條直線的左邊，那么電機(jī)就叫做高速電機(jī)或普通電機(jī)；如果某個(gè)電機(jī)的P-N點(diǎn)在這條直線的右邊，那么電機(jī)就叫做超高速電機(jī)。根據(jù)大量式表達(dá)了上述直線上所對(duì)應(yīng)的電機(jī)中轉(zhuǎn)子表面切向應(yīng)力、電機(jī)尺寸比、轉(zhuǎn)子表面線速度之間的約束關(guān)系。在高速電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，的確是很關(guān)鍵的。
高速異步電機(jī)的軸承設(shè)計(jì)軸承是高速電機(jī)的核心部件。高速異步電機(jī)好的軸承選擇能夠提高系統(tǒng)壽命、減小摩擦溫升、改善動(dòng)態(tài)特性、縮短維護(hù)時(shí)間以及降低維護(hù)成本。軸承設(shè)計(jì)時(shí)要考慮：最大轉(zhuǎn)速、軸向和徑向的剛度、機(jī)械負(fù)載的方向和大小、軸的尺以及使用的軸承數(shù)目。
一般來(lái)說(shuō)，軸承都標(biāo)有最大轉(zhuǎn)速值，但是NDm值是選擇軸承的豐要參數(shù)。NDm定義為：最大轉(zhuǎn)速（rpm）與軸承內(nèi)外徑平均值（mm）的乘積。那么，軸承的選擇并不依賴于最大轉(zhuǎn)速，而是由所要求的轉(zhuǎn)矩決定的。由于軸承的尺寸不同，gp使是轉(zhuǎn)速相同，內(nèi)部圓周速度也不相同，所以不能用單純轉(zhuǎn)速的高低來(lái)表示電機(jī)的轉(zhuǎn)速水平，而要用NDm值來(lái)表示。一般把NDm>1000000作為高速范圍，此值還直接反映高速電機(jī)的剛度特性。
在高速電機(jī)的應(yīng)用中，角接觸球軸承用得比較廣泛，因?yàn)樵诟咚佼惒诫姍C(jī)有實(shí)際機(jī)械負(fù)載的條件下，這種軸承顯示了很好的速度和剛度的折中。一般情況下，超高速的電機(jī)的軸承要用彈性材料進(jìn)行預(yù)負(fù)載。
?。?）無(wú)摩擦軸承技術(shù)高速電機(jī)機(jī)械軸承磨損快的特點(diǎn)大幅度縮短電機(jī)的使用壽命，而且制約著電機(jī)向更高轉(zhuǎn)速和大功率的方向發(fā)展。
為克服機(jī)械軸承的性能不足，近二十年來(lái)發(fā)展起來(lái)了氣浮軸承、磁軸承，特別是磁軸承具有無(wú)接觸、無(wú)潤(rùn)滑、無(wú)磨損、無(wú)機(jī)械噪聲和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)領(lǐng)域獲得較為廣泛的運(yùn)用。采用磁軸承的高速電機(jī)在其兩端分別配置一個(gè)磁軸承單元，每個(gè)磁軸承單元含有環(huán)繞著轉(zhuǎn)軸的電磁體，利用帶反饋的徑向位置控制器來(lái)控制電磁體的勵(lì)磁電流即電磁體的徑向磁力，使轉(zhuǎn)軸保持懸浮運(yùn)轉(zhuǎn)，因此磁軸承電機(jī)的使用壽命顯著增長(zhǎng)，但在實(shí)際運(yùn)用中，磁軸承電機(jī)存在著如下問(wèn)題：輸出功率難以進(jìn)一步提高。為了提高電機(jī)的輸出功率，電機(jī)的軸向長(zhǎng)度和徑向長(zhǎng)度必然要隨之加大。由于電機(jī)兩端磁軸承本身占有一定的軸向長(zhǎng)度，為了在高速時(shí)能避開(kāi)轉(zhuǎn)軸的臨界轉(zhuǎn)速（以免引起轉(zhuǎn)軸的共振），只能盡量控制電機(jī)本身的軸向長(zhǎng)度；而電機(jī)轉(zhuǎn)軸徑向尺寸（半徑）則受電磁體材料機(jī)械強(qiáng)度的限制。（2）磁軸承需要一定數(shù)量的勵(lì)磁線圈、變換器和造價(jià)不菲的傳感器，由于成本與體積的原因，影響磁軸承高速電機(jī)的使用范圍。近年來(lái)興起的無(wú)軸承交流電機(jī)是高速電機(jī)領(lǐng)域的一項(xiàng)重大突破，一方面它在保持磁軸承電機(jī)長(zhǎng)壽命的優(yōu)點(diǎn)外，還突破更高轉(zhuǎn)速和大功率的限制，拓寬了高速電機(jī)的應(yīng)用范圍。
高速異步電機(jī)的實(shí)心轉(zhuǎn)子技術(shù)在高速異步電機(jī)的設(shè)計(jì)中，轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是一個(gè)很重要的問(wèn)題。研究表明，傳統(tǒng)的異步電機(jī)疊層轉(zhuǎn)子的圓周線速度最高可達(dá)200m/s，但是超過(guò)這一速度，疊層結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度就不夠了。采用實(shí)心轉(zhuǎn)子的異步電機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)子的機(jī)械可靠性高，適宜于高速甚至超高速運(yùn)行。實(shí)心轉(zhuǎn)子異步電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)與普通電機(jī)相同。轉(zhuǎn)子為實(shí)心鐵磁圓柱或圓筒，它既是磁路的鐵心部分，又兼作電路的繞組，二者合二為一，這是實(shí)心轉(zhuǎn)子異步電機(jī)區(qū)別于普通異步電機(jī)的關(guān)鍵。在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，由于集膚效應(yīng)，轉(zhuǎn)子電流（渦流）和磁通主要集中在轉(zhuǎn)子表面較薄的滲透層內(nèi)，其電流及磁場(chǎng)的分布情況與普通異步電機(jī)中的情況迥然不同，因而形成了實(shí)心轉(zhuǎn)子異步電機(jī)的特有性能。
研究表明，高速光滑有限長(zhǎng)實(shí)心轉(zhuǎn)子異步電機(jī)效率較一般鼠籠異步電機(jī)要小很多，其主要原因是電機(jī)中的氣隙諧波引起的。而氣隙諧波的產(chǎn)生是由于定子繞組在槽中位置的不連續(xù)性（繞組諧波）以及不光滑的定子表面的導(dǎo)磁率的變化（導(dǎo)磁諧波）。減小高速實(shí)心轉(zhuǎn)子異步電機(jī)的損耗的方法總結(jié)出來(lái)有：減小磁導(dǎo)諧波：1）盡可能減小定子槽開(kāi)口的尺寸，利用有限元方法研究新的定子齒形。另外增加氣隙長(zhǎng)度也可以減小轉(zhuǎn)子表面的磁通波動(dòng)。2）采用半磁性材料去封閉定子的槽開(kāi)口，半磁性材料顯著地減小了槽開(kāi)口下方磁密分布的變化從而迅速減小轉(zhuǎn)子表面的損耗。
用分層理論方法對(duì)4.8萬(wàn)轉(zhuǎn)/分的實(shí)心轉(zhuǎn)子電機(jī)的分析計(jì)算表明，含銅量在25%40%的銅鐵合金作高速實(shí)心轉(zhuǎn)子電機(jī)具有較高的電氣性能。
可以在實(shí)心轉(zhuǎn)子表面覆蓋一層合適的材料來(lái)減小轉(zhuǎn)子表面的損耗，這種做法增加了轉(zhuǎn)子的表面阻抗。覆蓋在轉(zhuǎn)子表面層的材料一般要求高導(dǎo)磁性和低導(dǎo)電性。導(dǎo)電性低增加了滲透深度，但是采用低導(dǎo)電性的材料層覆蓋轉(zhuǎn)子會(huì)產(chǎn)生與增加氣隙長(zhǎng)度一樣的效果――使得氣隙磁密分布更加均勻。一般可在轉(zhuǎn)子外面覆蓋一層鋁鐵合金或純銅。要減小轉(zhuǎn)子的基本阻抗，可以在外層材料和轉(zhuǎn)子本體之間加一層有很好導(dǎo)電性的材料，這樣做可以得到更大的轉(zhuǎn)矩。
為了改善實(shí)心轉(zhuǎn)子異步高速電機(jī)的電氣性能，可以在轉(zhuǎn)子表面軸向或周向開(kāi)槽。在一些應(yīng)用中，在實(shí)心轉(zhuǎn)子中加入導(dǎo)條（類似于疊層結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子）以提高電機(jī)性能，但是其等值電路要修正，實(shí)心轉(zhuǎn)子的參數(shù)作為等值電路中新加入的并聯(lián)支路。
在高速電機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，主要的熱源是高速電機(jī)本身和軸承。高速電機(jī)的發(fā)熱和散熱狀況，不僅影響電機(jī)的效率，也影響電機(jī)絕緣材料的性能，從而影響電機(jī)的使用壽命。研究表明軸承高NDm值引起的軸承損耗占了高速電機(jī)的總損耗的相當(dāng)大的比例，約30%-40%.轉(zhuǎn)子與空氣間的摩檫損耗是高速電機(jī)要特殊考慮的熱源。高速電機(jī)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該了解電機(jī)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)速、散熱方式是如何影響電機(jī)氣隙摩檫損耗和熱交換的。轉(zhuǎn)子的散熱主要依靠氣隙中的氣流，氣隙中的摩檫損耗使轉(zhuǎn)子的溫度升高，氣隙中的軸向冷卻氣流可以降低氣隙溫度。除了摩檫損耗，轉(zhuǎn)子的溫升還依賴于轉(zhuǎn)子表面的熱交換系數(shù)，這一參數(shù)決定于轉(zhuǎn)子圓周線速度和冷卻氣流的軸向速度。許多學(xué)者和研究人員提出了相應(yīng)的計(jì)算摩檫損耗的公式，但這些公式只能用在氣隙表面光滑的條件下。除了轉(zhuǎn)子速度外，氣隙中的摩檫轉(zhuǎn)矩還受高速電機(jī)軸向冷卻氣流速度的影響。另外，目前還沒(méi)有用來(lái)評(píng)估定子轉(zhuǎn)子軸向開(kāi)槽對(duì)摩檫轉(zhuǎn)矩的影響。電機(jī)在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，氣隙流是層流狀的，并且氣隙中的熱交換是通過(guò)導(dǎo)體進(jìn)行的，其熱交換率與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。電機(jī)超過(guò)一定的轉(zhuǎn)速，在其氣隙中就會(huì)產(chǎn)生環(huán)形渦流（泰勒渦流），它影響氣隙中摩檫的產(chǎn)生和熱交換。此時(shí)，熱交換率隨著轉(zhuǎn)速的提高而增大，電機(jī)產(chǎn)生的熱量是從定子和轉(zhuǎn)子向氣隙傳遞的，熱交換率發(fā)生了變化，與熱量沿轉(zhuǎn)子到氣隙再到定子路徑傳遞時(shí)不一樣了。研究表明，表面粗糙的轉(zhuǎn)子與光滑的轉(zhuǎn)子相比，最高可增加熱交換率70%.為了減小溫升和高速電機(jī)的體積，將電機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量有效散發(fā)出去，封閉的液體散熱系統(tǒng)必須被采用。設(shè)計(jì)時(shí)，定子表面都用外隔循環(huán)水冷卻。這種散熱系統(tǒng)采用常溫的乳化水作為致冷劑，水就在定子的水槽中流動(dòng)。高速電機(jī)的散熱設(shè)計(jì)既要考慮有利于電機(jī)尺寸的減小和控制軸承的溫升，又要考慮不影響軸的性能。轉(zhuǎn)子的散熱是比較困難的事情，因?yàn)檗D(zhuǎn)子和軸承內(nèi)部不能用水冷系統(tǒng)直接進(jìn)行散熱。
轉(zhuǎn)子、軸和軸承可以用潤(rùn)滑系統(tǒng)的油霧進(jìn)行局部散熱。對(duì)高速電機(jī)進(jìn)行散熱設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題：水冷系統(tǒng)不能帶走轉(zhuǎn)子隨輸出功率升高而增加的損耗熱量。
不能被水冷系統(tǒng)帶走的損耗熱量，可通過(guò)潤(rùn)滑油霧和轉(zhuǎn)軸空氣的熱交換帶走。
在電磁設(shè)計(jì)階段，要考慮水冷系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)子損耗散熱作用不大這種情況。
在總損耗不變時(shí)，設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量增加定子產(chǎn)生的損耗，而減少轉(zhuǎn)子損耗。
設(shè)計(jì)良好的散熱系統(tǒng)必須使電磁（下轉(zhuǎn)第91頁(yè)）riddle“譯成”斯芬克司之謎“audasKiss”譯成“猶大之吻”，“towerofivory”譯成“象牙之塔”。這樣不僅讀者接受了新的文化元素，也豐富了譯入語(yǔ)語(yǔ)言。如果依照讀者“反應(yīng)”
的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，這就是失敗的譯文了，因?yàn)橹袊?guó)不可能對(duì)于斯芬克司、猶大、象牙塔之類的人和事和西方人有同等反應(yīng)。而應(yīng)該翻譯成“貓哭老鼠”、“難解之迷”、“背叛行為”“世外桃源”。這樣的譯文確實(shí)讓中國(guó)讀者讀來(lái)親切、順暢、容易理解，但同時(shí)也不會(huì)感受到異域文化特色了，讓翻譯沒(méi)有起到文化傳播的作用。任何一個(gè)國(guó)家和民族，文化要發(fā)展，離不開(kāi)與其他文化的彼此交流。只有交流才能保持其發(fā)展的生機(jī)與活力。正如季羨林先生所說(shuō)“倘若拿河流來(lái)作比，中華文化這一條長(zhǎng)河，有水滿的時(shí)候，也有水少的時(shí)候，但從未枯竭。原因就是有新水注入?！?當(dāng)然，在文學(xué)翻譯中對(duì)文化因素的處理受到各種因素的制約。其中重要一點(diǎn)，恐怕也是根本原因即譯者對(duì)目的語(yǔ)態(tài)度的問(wèn)題，也就是強(qiáng)勢(shì)語(yǔ)言文化和弱勢(shì)語(yǔ)言文化的問(wèn)題。面對(duì)由強(qiáng)勢(shì)語(yǔ)言寫(xiě)成的原文，譯者往往有自卑心理，希望越多地效仿、吸收其語(yǔ)言精華，反映在譯法上自然亦步亦趨，生怕違背了原義。正相反，面對(duì)弱勢(shì)語(yǔ)言的文化，譯者心理比較輕松，沒(méi)有那么多顧慮，所以免不了把原文改紅為綠。
例如：世人都曉神仙好（紅樓夢(mèng)，第一回，好了歌）面對(duì)翻譯研究的文化學(xué)轉(zhuǎn)向，翻譯更加重視文化因素的傳遞和理解。而要做到這一目標(biāo)僅靠“動(dòng)態(tài)對(duì)等”理論的標(biāo)準(zhǔn)是難以達(dá)到的。
然而在廣告翻譯中，讀者“反應(yīng)”這一點(diǎn)卻被充分利用了。廣告翻譯一定要適合大眾審美心理，顧客才會(huì)愿意去消費(fèi)，太“異化”的譯語(yǔ)會(huì)讓人產(chǎn)生抗拒心理。英國(guó)轎車RollsRoyce譯成“勞斯萊斯”，表面文字根本不能說(shuō)明什么意義。
其實(shí)成功的譯語(yǔ)很多，如“奔馳”之“Bentz”“可口可樂(lè)”之“cocacola”‘霓虹燈“之”neonlight“等等。但是對(duì)于法律、科技翻譯等，原文嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范、緊湊、連貫性強(qiáng)，而且要求不能標(biāo)新（上接第75頁(yè)）結(jié)構(gòu)和機(jī)械軸承的溫升限度同時(shí)到達(dá)。
如果在電磁系統(tǒng)未達(dá)到額定溫升的時(shí)候軸承已達(dá)到額定溫升的話，那么在電磁系統(tǒng)達(dá)到額定溫升時(shí)軸承可能超過(guò)了額定溫升，電機(jī)就不能正常工作了。
高速電機(jī)是近幾十年來(lái)電力電子技術(shù)、材料科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物。高速異步電機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用。本文對(duì)高速異步電機(jī)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了闡述。掌握和理解這些關(guān)鍵技術(shù)有利于我國(guó)高速電機(jī)的設(shè)計(jì)立足先進(jìn)水平，進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。