近些年来,随着新材料不断涌现、变频控制方式不断提升、电磁设计手段的多样化以及耐高转速耐高温高热轴承的出现,高速电机的发展呈现多样化趋势。高速电机在现代工业应用领域广泛,包括高速机床主轴、空调压缩机、高速离心压缩机等领域。随着高速电机的发展,高速直驱的可能性大大提高,与传统电机配合增速装置相比,高速直驱减小了装备系统的体积,同时从能耗角度来看,减少了传动极数,降低了能量损失,提高了机械运行效率。与此同时,也大大降低了工作噪声,可以说是一种绿色、环保、节能的驱动方式。综合考虑控制方式难易度和经济性,本文采用高速感应电机驱动单轴式离心压缩机这一装备系统进行如下研究:选取某型号单轴式离心压缩机,说明基本技术参数。对离心压缩机主要受力部件叶轮受力分析,明确载荷分布,计算轴向力,进而计算出轴功率。建立直驱高速轴结构模型,通过力学简化,建立高速轴力学模型,利用Riccati传递矩阵法,计算分析高速轴前四阶临界转速,结果表明,临界转速在安全裕度范围内。明确高速感应电机的设计流程,重点分析了高速感应电机设计过程中主要问题,即齿槽配合对异步附加转矩影响和如何提高功率因数。针对以往电机设计过程对电机主要尺寸和电磁参数采取预估,粗略计算方式。提出构建综合考虑电机损耗这一最大约束条件和实现体积功率最大化优化模型,对模型求解得到电机主要结构尺寸和电磁参数在工作转速下的最优值。在Maxwell2D中,对电机涡流场、电磁特性、启动特性进行详细分析,具体分析了电机磁力线及磁感应强度分布、电机三相启动电流、启动转矩、气隙磁通密度等参数,结果均符合实际设计要求,电机气隙高次谐波较少,设计合理。同时建立高速感应电机温度场仿真模型,在完成对铁心损耗和绕组损耗计算后,对电机进行温度场仿真,分析电机各部分温度分布情况,同时指导冷却水路设计,最后分析了不同定子槽结构对电机定子温度场分布影响。提出一种基于MRAS的高速感应电机IFOC控制,通过构建无功功率模型,降低转子时间常数影响,与传统间接磁场定向控制相比较,调速控制性能更加优异。该论文有图65幅,表9个,参考文献70篇。