以废气涡轮复合装置为例,转子冷却在其运行中至关重要。永磁转子无需通电励磁,而感应电机转子需要,这使得感应电机转子损耗通常是永磁转子的 10 倍以上。并且,感应电机转子与定子间气隙仅 0.5 毫米,这让感应电机转子冷却难上加难。相比之下,永磁电机能承受比感应电机大五倍甚至更大的气隙,且不影响性能。若想用高压空气穿过 0.5 毫米气隙冷却感应电机转子,会造成显著风阻损耗,既冷却不了转子,还影响效率。
高速感应电机的环流问题也需重点关注,若不处理,易产生火花、损坏轴承。虽然能通过混合轴承和集电环电刷解决,但这会大幅提高感应电机的初始成本与后续维护成本。
高速永磁电机结构一般是实心轴,轴上粘结表面磁体,再用金属或复合材料套筒包裹,形成坚固旋转组件。
而高速感应电机的实心转子存在严重损耗和性能问题;带鼠笼式铜绕组的叠片转子同样弊端明显,
即便用特殊端环设计和材料,高速下也难支撑固定铜绕组,叠片结构还缺乏强大刚度与良好的转子动力学性能裕度。加之感应电机气隙小,无法用金属或碳套筒,导致感应转子表面极易被废气中的腐蚀性成分侵蚀。此外,感应电机小气隙产生的高负刚度,带来的径向载荷是同等永磁电机的 10 倍,严重缩短轴承寿命,还会使振动在转子、叶轮和机壳间相互传递,影响系统稳定运行。