高速电机的八大类小型应用在自然环境中的运用

首先，需要明确高速电机的定义。通常，超过10 000 r/min就可以被称为高速电机。不过，有些学者根据转子的线速度来划分，高速电机的线速度一般大于50 m/s，这种划分既考虑了转子结构设计难易程度，又考量了电机的能量大小，更为科学合理。

接下来，我们通过三个案例来理解高速和超高速电机之间的区别：戴森110 kr/min,1 600 W的小家用吹风器、Integral Powertrain公司开发的车用驱动电机会20 kr/min,450 kW，以及Honeywell飞行器用的驱动电机会20 kr/min,1 000 kW。这些案例表明，只要单纯从工作点看，随着功率和转速乘积上升，技术难度也呈阶梯式增加，因此我们可以使用这个指标来评估一个系统是否属于高端或低端。

接着，我们将讨论一些实际应用场景：

电动工具：例如西风公司的小型PCB绕组永磁同步发電機，它们适用于牙科等医疗设备中。

分子泵：用于获得高真空状态或者清洁空气，如感应或永磁同步发電機都可供选择。

分离储能飞轮：如车辆上的储能系统，当汽车需快速加速时，可作为发電機提供瞬间功率支持。这种储能系统可能采用感应发電機，以实心铁块制成之转子。

涡轮增压：电子涡轮增压技术用于提高汽车发动机性能。在博格华纳研制的一款10 kW,100 kr/min产品中，该产品采用2极24槽永磁同步发電機，其设计注重控制温度损耗和温升以适应高温环境工作条件。

微型燃气轮机：微型燃气轮引擎是一种革命性产品，可以减少汽车体积，并且它与永磁同步發動機配合工作，将产生动力变换为机械输出，从而进一步提升效率。此类微型引擎在工业设备及其他领域有广泛应用潜力。

高速空压机：这包括常见的大功率、高速直驱永磁同步發動機和感應發動機两种类型。这类设备主要用于工业生产中的压缩空气需求，而无需传统低速+增速器系统所带来的复杂性。相关厂家示例如下图所示，其中还包括了4极24槽SPM（同向相位匹配）永久磁励交流发生器（PMSM）的离心式风扇，这也是属于此类具有较高旋转频率下功率密度要求的地方之一，因为其有效利用空间并降低成本，是非常重要的一个市场细分领域内的一部分，无疑是未来发展趋势之一。

车用驱动系统

在陆续推出更快运行速度以及更大的最大扭矩值得关注的是某一特定公司开发25 000 r/min,225 kW感应発動機外径290 mm 叠高230 mm，最大的扭矩358 N·m，采用水冷结构。

Integral Powertrain则开发了一款20 000 r/min轉換輸出的450kWの Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM) 系統，该系統最大扭矩900 N·m僅重28 kg，並採用先進技術如喷油冷却、径向冷却以及轴向冷却等。

AVL則推出了第二代20krpm轉換輸出的230kW PMSMシステム，用於車輛驅動，其重量為45 kg，并採取油冷設計以保持效率與溫度管理功能良好。

飞行器使用

隨著飛行器越來越多地進行混合化、半混化運作對於大功率、高轉數不斷放大，大多數航空業界對於這種類別設備需求日益增加。而這些設備通常會選擇強迫風冷結構，因為他們需要利用從飛行過程中獲得的氣流來散熱，以此來提高整體效率並減少額外負載。此外，這些較大的航空應用的裝置還會選擇使用無鐵心PCB絕缘材料，這樣可以避免因鐵損失而導致過熱的情況，並因此延長操作時間與維護間隔；當然，這樣做仍然面臨著如何實現合適尺寸與耐久性的挑戰，但已經有一批專門研究這方面問題的人士正在努力解決相關難題，並將其帶入實際應用中去。