北京化工大學機電工程學院、湖南科技大學機電工程學院的研究人員張宸菥、陳立芳、王維民、賓光富， 在2017年第5期《電氣技術》雜誌上撰文指出， 高速電機的損耗密度大， 散熱困難， 繞組絕緣易過熱而發生壽命減短甚至失效的問題， 因此準確地計算非同步電機各個損耗以及準確預測電機溫度場變得尤為重要。
本文以一台額定轉速為40000r/min的高速非同步電機為例， 進行了高速非同步電機損耗的全面分析， 基於磁-熱單向耦合的有限元方法對高速非同步電機的整體溫度場進行了準確計算， 並與實驗結果進行比較，
在工業應用領域， 迫切需要提高電機的轉速以滿足不同的工業需求。 電機在高速運轉下， 其電磁和機械損耗比普通轉速大得多， 高損耗引起的溫升對絕緣材料性能、電機的效率和壽命有重要影響。 因此在高速非同步電機的研製過程中， 對損耗的分析和溫度場的計算意義重大[1-2]。
高速電機損耗的準確計算是獲得準確溫度場分佈的前提。 目前高速電機電磁損耗的精確計算還沒有通用的計算模型， 但國內外學者在這方面也開展了大量的研究。
Palgmren提出的考慮了轉速、軸承尺寸以及潤滑劑影響的軸承損耗計算模型。 對於風摩損耗， 目前基本停留在以實驗依託的摩擦係數計算上。 綜合目前情況來看， 電機損耗的研究缺乏通用的統一的計算模型， 同時對於損耗的總體分析還不夠全面。
高速電機的溫升計算目前大多採用等效熱路法或三維有限元法[6-7]。 其中等效熱路法計算量小， 但熱阻和散熱係數等參數多依賴於假設和相關資料曲線， 使得溫度場計算結果與實際存在偏差。 而三維有限元法中對於電機損耗的計算， 大多使用經驗公式，
本文以一台高速非同步電機為研究物件， 考慮鐵耗隨供電頻率變化， 採用Ansoft-maxwell有限元軟體對該電機的電磁損耗、機械損耗進行了更為精確的計算。 採用直接耦合的有限元演算法對電機的溫度場進行了計算， 通過在電機內部佈置溫度測點來直接測試電機關鍵部位的溫升， 最後實驗驗證了電機溫度場計算結果的可靠性。
本文提出的溫度場直接耦合計算方法可用於進行高速非同步電機損耗的精確計算和溫度場預測。
圖4 電機溫度場分佈圖
通過對高速非同步電機損耗的分析和溫度場的研究可得到以下結論：
（1）高速電機的電磁損耗在總損耗中占較大比重， 準確計算電磁損耗將為電機的散熱設計提供重要依據。
（2）高速電機溫度隨轉子速度的增大而增大， 可能存在一個溫升急劇增加的臨界點， 當速度超過這一臨界點時， 電機溫升增長迅速， 需對電機進行針對性的散熱設計。
（3）採用直接耦合的有限元演算法計算的電機溫度場有較高的準確性。
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