近年来,天然气在国民生产生活中能源应用比例逐步增高,天然气产业发展速度越来越快,天然气管道建设如雨后春笋般快速增加,随着管道距离的增长,对管道设备要求也越来越高。天然气压气站是天然气长输管道的心脏,其中超高速防爆变频异步励磁同步电动机是压气站的核心设备。作为压缩机的动力源,超高速防爆变频异步励磁同步电动机较普通电机有其独特性,最显著的特点就是转速超高,变频调速。对于汽轮发电机来讲,其额定转速基本到3000r/min就已经到了极限,而作为天然气长输管道用压缩机驱动电动机,其额定转速高达每分钟5400-6000r/min,超速转速高达6240r/min。该类电机作为电机行业高端技术产品,一直被国外所垄断,为了打破国际垄断,保障国家能源安全,需要对该类电机作深入研究,进而国产化。本课题所研究的超高速同步电动机额定容量为20000kW,转速高达5400r/min,超速至6240r/min。转子轴系主要由主机转子即电动机转子、异步励磁机转子、旋转整流器等构成。转子为复杂的变截面台阶轴,当超高速旋转时,转子槽楔、转子齿顶、转子齿根、护环、励磁机转子冲片、环氧玻璃丝带箍、旋转整流器等关键截面和关键部位都将受到强大的离心力作用,一旦应力超出材料承受极限,将给电机的安全运行带来极大风险,甚至给国家和人民带来巨大财产和生命损失。因此,有必要在概念及总体设计阶段有必要对它们进行不同工况下结构分析计算,并提出改进意见。