挑战 高速电机的上述优点只能通过使用高质量的电机元件来实现。其原因是由于转速高，旋转电机部分(转子)上的离心力可以非常大，导致材料达到机械应力电阻率的边缘。电机元件的故障可能会导致碰撞，影响环境，或者至少会损坏内置电机的主轴。为了防止这种情况发生，需要在具有挑战性的开发过程中计算各种物理方面，考虑电磁、热、机械应力和结构动力方面。应用的计算方法需要与长期的经验相结合，以安全为第一优先，扩展实际操作的限制。此外，需要了解整流器和高速电机的相互作用，因为整流器对机器的发热、噪声、堵塞和功耗有很深的影响。特别是各种变频器系统与高速电机元件的相互作用需要非常具体的知识和经验。因此，上述应用程序的测试对于成功至关重要。它们需要电力电子和高速电机专家之间的密切联系。此外，支持性能测试的基础设施非常复杂，通常在市场上无法获得。 Very often the related costs exceed by far the costs incurred during the whole development process of a new motor element product line.
逆变器 典型的逆变器工作在脉冲宽调制方法的基础上，其中电压或电流的连续开关控制输出波形。由于需要更快的高速电机，开关频率也增加了(在现代逆变器中，使用的是IGBT)。虽然噪声和效率随着脉冲数量的增加而提高，但逆变器也有一些缺点，特别是因为快速开关瞬态，这可以被理解为杂散损耗的一个重要来源。开关型逆变器引起的附加时间谐波对气隙磁通分布有负面影响。这些谐波在电机元件中造成额外的涡流损失，特别是在转子中，这导致更高的温度和可能的机械性能退化。开关频率对高速电机还有另一个影响，就是对绝缘的影响，脉冲波前的重复和陡度对绝缘的影响很大。当使用igbt时，通常在小于0.1µs内的高电压上升速率为0 - 650 V，导致约10,000 V/µs。这一事实对电机绝缘产生了不利影响。这些急剧上升和下降的脉冲导致电机内电压分布不均匀，特别是在开关过渡期间。如果不深入了解电机绝缘系统和逆变器本身，就会发生绝缘恶化和随后的电机故障。 In this context partial discharge effects and rotor over heating are well known failure sources. The latter can lead to an unwanted carbon fiber burst due to thermal a mechanical stress in the respective resin carbon fiber compound (synchronous machines).
