摘 要：變頻調(diào)速異步電機廣泛應(yīng)用在眾多領(lǐng)域中，作為當(dāng)前的新型電機類型，在具體應(yīng)用與運行過程中，為了能夠提升其應(yīng)用效果，需要對變頻調(diào)速異步電機中電磁進行優(yōu)化設(shè)計?；诖?，相關(guān)人員需要全面認(rèn)識變頻調(diào)速異步電機優(yōu)化的電磁設(shè)計，在設(shè)計中確保優(yōu)化的合理性與有效性，不斷提升電機的運行效果。本文針對變頻調(diào)速異步典籍中電磁優(yōu)化的相關(guān)設(shè)計進行深入性的分析與探究。

關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速;異步電機;電磁優(yōu)化;設(shè)計

引言：立式半直驅(qū)永磁電機主要用于立式磨機，其系統(tǒng)效率高、功率因數(shù)高、控制性能優(yōu)良、節(jié)省設(shè)備安裝空間等諸多優(yōu)點。現(xiàn)有立磨驅(qū)動系統(tǒng)主要采用異步電動機配合多級減速器。此種傳動方式效率低，系統(tǒng)占地空間大。此種立磨大多數(shù)為改造項目，如果采用立式直驅(qū)永磁電機直接驅(qū)動，則有以下兩個缺點，第一，立磨轉(zhuǎn)速低，如果采用直驅(qū)則電機的額定頻率低，變頻器控制較難;第二，直驅(qū)永磁電機體積大，原有空間很難滿足安裝。因此，采用立式半直驅(qū)永磁電機替換原驅(qū)動系統(tǒng)，是一種趨勢，對提升系統(tǒng)效率有很大幫助。

1.變頻調(diào)速異步電機的設(shè)計問題

（1）電機軸承選型：電機在運行過程中，電機軸承完好，是保證電機能夠長時間穩(wěn)定運行的前提，此立式半直驅(qū)永磁電機第一次生產(chǎn)，需要對軸承進行核驗。（2）定子線圈：此電機采用分?jǐn)?shù)槽繞組、跨距為1，對于高壓電機，以前沒有生產(chǎn)過此類線圈。（3）機座強度校核：雖然電機本身轉(zhuǎn)矩不大，但是電機加減速器整體轉(zhuǎn)矩較大，機座不僅要承受自身的扭矩，還要承受星型減速箱傳遞的扭矩，因此必須對電機機座的強度進行校核。

2.變頻調(diào)速異步電機的電磁設(shè)計

2.1磁路計算方法

在對電機各個部分磁通密度進行校核時，為了明確其選擇是否合理，能否滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與要求，需要通過磁路計算的方式獲對電機磁符合的選取工作進行指導(dǎo)[1]。針對變頻調(diào)速主鑄銅轉(zhuǎn)子異步電機，在定子繞組中存在不同的高次諧波，基波和一系列的時間諧波磁勢會同時存在于電機氣隙中?；ā⒅C波磁勢共同作用下，能夠合成氣隙磁密可用式表示為公式（1）：

2.3.4雜散損耗

變頻調(diào)速轉(zhuǎn)子異步電機的雜散損耗會由于電源中的諧波分量而不斷增加，基于此，需要詳細的計算相關(guān)數(shù)值。變頻雕塑轉(zhuǎn)子異步電機的雜散損耗分別由端部、繞組漏磁損耗所組合形成[6]。（1）端部漏磁損耗：在電機端部，基波和各次諧波漏磁進入鐵芯需要沿軸向進入，損耗情況主要是在鐵芯中造成?；?、各次諧波在共同作用下出現(xiàn)定子端部漏磁損耗，但是因為轉(zhuǎn)子的基波電流頻率相對較低，所以轉(zhuǎn)子端部漏磁損耗只需要以諧波漏磁損耗進行分析與考慮。（2）繞組漏磁損耗。變頻調(diào)速轉(zhuǎn)子異步電機的繞組損耗因素主要是由槽磁動勢、定子現(xiàn)代空間諧波磁場以及槽磁到諧波引起。

3.電磁優(yōu)化設(shè)計方法

3.1定子設(shè)計

在對變頻調(diào)速異步電機的電磁進行設(shè)計時，需要不斷對此進行優(yōu)化，而在此方面中定子設(shè)計環(huán)節(jié)是一項重要內(nèi)容，此項工作主要是為了能夠詳細計算電機中的重要尺寸，以此作為選擇槽數(shù)、槽形的重要依據(jù)，同時合理計算定子繞組[7]。因此，在定子設(shè)計中，尺寸計算作為基本內(nèi)容之一，必須注重此環(huán)節(jié)。在計算電機重要尺寸時，主要是計算定子的內(nèi)外徑，同時合理計算電機軸向長度，根據(jù)當(dāng)前電機主要尺寸的計算確定方式來說，通常情況下都是按照前期積攢的經(jīng)驗、所獲取的理論而形成統(tǒng)計公式。通過合理計算電機主要尺寸后，有效選擇極對數(shù)，在此環(huán)節(jié)中，必須全面考慮、分析電機的同步轉(zhuǎn)速，在確保所需頻率能夠滿足相應(yīng)條件下，可明確電源頻率、電機極對數(shù)比值，這一步驟中需要充分按照相應(yīng)的因素充分考慮對極對數(shù)。通常，在選擇極對數(shù)時主要以2、3為選擇標(biāo)準(zhǔn)，有機結(jié)合實際情況以及相關(guān)要求后對最終的極對數(shù)進行明確。在此基礎(chǔ)上，需要合理選擇定子槽數(shù)，在選擇時可根據(jù)定子外槽選擇槽數(shù)，并且槽數(shù)選擇數(shù)量不宜過多，需要優(yōu)先防止定子齒距較小對定子齒部造成破壞與損壞，避免縮短電機應(yīng)用壽命和降低槽利用率，使電機工藝受到任何不良影響，但是，定子槽數(shù)不可過少，否則會增加諧波，增加附加損耗、附加轉(zhuǎn)矩，甚至?xí)嵘┛?，不斷降低效率與功率因數(shù)，對電機性能造成不良影響。除此以外，在選擇定子槽數(shù)時，需要全面考慮繞組平衡，保證槽數(shù)選擇的合理性。在明確定子槽數(shù)后需要進入定子槽形的選擇中，在這一環(huán)節(jié)需要注重增加槽形面積，特別是在軛部磁密及齒部磁密允許的條件下增加，以此更好的減少諧波肌膚效應(yīng)所造成的不良影響。通過增加定子漏抗，更好的抑制高次諧波，在設(shè)計定子槽形時，其形狀可充分滿足深而窄的設(shè)計需求。為了能夠減少電磁諧波的影響，確保合理性的定子繞組設(shè)計，需要明確定子繞組，更好的抑制電磁諧波。

3.2轉(zhuǎn)子設(shè)計

轉(zhuǎn)子設(shè)計的主要內(nèi)容是明確空氣隙、設(shè)計轉(zhuǎn)子槽、導(dǎo)條。在具體轉(zhuǎn)子設(shè)計過程中，需要合理選擇氣隙，其緊密影響著電機的實際性能。氣隙與勵磁電流之間成正比，前者不斷減小，后者也會因此而得到降低。同時，需要結(jié)合具體情況改善、優(yōu)化功率因素，但是，由于氣隙過小時會增加諧波漏抗，增加雜耗，降低效率，提升溫度，在眾多影響下需要確保氣隙不可過小?；诖耍谶x擇氣隙時，需要進行全面考慮，特別是對工藝、結(jié)構(gòu)、性能等多方面的因素進行分析。在此基礎(chǔ)上，需要注重設(shè)計轉(zhuǎn)子槽、導(dǎo)條。針對變頻調(diào)速異步電機來說，不需要考慮其啟動性能的參數(shù)，自轉(zhuǎn)子槽形設(shè)計方面，只需要充分保證在轉(zhuǎn)子槽形允許范圍內(nèi)即可，盡可能增加轉(zhuǎn)子面積。與此同時，還能夠?qū)χC波進行有效的抑制作用，從而降低轉(zhuǎn)子損耗情況，在具體設(shè)計過程中可將其設(shè)計為閉口槽。除此以外，變頻調(diào)速異步電機的電磁噪聲等情況的發(fā)生大部分都是由于各次諧波的因素導(dǎo)致，在對斜槽選擇時會增加漏磁，磁場扭矩損耗會因此而不斷提升，需要合理的選擇直槽，全方面的考慮性能、成本等多方面的實際情況，對此，可通過選擇鑄鋁轉(zhuǎn)子達到一定效果。在選擇轉(zhuǎn)子槽數(shù)時，相關(guān)人員需要綜合性的分析、考慮雜散損耗、噪聲以及齒諧波等多個方面所存在的不良影響。當(dāng)定子和轉(zhuǎn)子數(shù)量逐漸接近后，會降低所出現(xiàn)的雜散損耗。同時在此種情況下，齒諧波也會降低產(chǎn)生力波的次數(shù)，從而使電磁噪聲、損耗會逐漸增加?；诖?，在具體設(shè)計中，需要綜合上述依據(jù)對相關(guān)因素進行深入性的分析與考慮，保證合理的設(shè)計，充分符合變頻調(diào)速異步電機的實際應(yīng)用要求。

3.3磁路設(shè)計

在設(shè)計變頻調(diào)速異步電機的電磁優(yōu)化過程中，需要合理確定電機的磁路，此項工作作為變頻調(diào)速異步電機電磁優(yōu)化設(shè)計過程中的重要環(huán)節(jié)，必須加以關(guān)注與重視。在明確比那評調(diào)速異步電機的電磁時，需要確保相關(guān)設(shè)計能夠合理計算電機磁路，以此強化電機磁路的有效性與科學(xué)性。在選擇電磁磁路的過程中，需要以磁路計算的基本原理為基礎(chǔ)，進行有效的計算，同時，結(jié)合磁場分布的對稱特點進行。為了能夠保證磁路計算的效果能夠符合要求，可選擇一對極，在計算磁路時可根據(jù)全電流定律完成，以此提升磁路計算的準(zhǔn)確性與合理性。在此基礎(chǔ)上，需要根據(jù)磁路計算結(jié)果，合理分析電機結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)，明確結(jié)構(gòu)參數(shù)，保證整體磁路的設(shè)計能夠提升效果，充分達成變頻調(diào)速異步電機的有效應(yīng)用。

結(jié)束語

綜上所述，變頻調(diào)速異步電機是一種新型電機，其具備著多種的優(yōu)勢與特點，廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)實踐中。喲與在具體應(yīng)用時對其提出了新的要求，需要對變頻調(diào)速異步電機的運行效率、質(zhì)量等進行進一步的優(yōu)化與加強，因此需要對其進行優(yōu)化設(shè)計。在此過程中，相關(guān)人員需要在合理優(yōu)化電磁設(shè)計的基礎(chǔ)上，提升變頻調(diào)速異步電機整體的應(yīng)用效果，確保其運行能夠滿足相應(yīng)的要求，充分發(fā)揮變頻調(diào)速異步電機的最大作用與優(yōu)勢。

參考文獻：

[1]吳菲菲，厲彥玉，劉中偉.水利設(shè)施中變頻調(diào)速異步電機結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計研究[J].中國水能及電氣化，2021（7）：23-26.

[2]王海濤.電力拖動系統(tǒng)交流異步電機變頻調(diào)速自動控制[J].自動化應(yīng)用，2021（1）：99-100.

[3]馮德傳，方麗.變頻調(diào)速轉(zhuǎn)子異步電機效能提升研究[J].水利建設(shè)與管理，2021，41（12）：10-15.

[4]王曉梅，劉安芳，張兢，等.對三相交流異步電動機變頻變壓轉(zhuǎn)差頻率控制調(diào)速系統(tǒng)的探討[J].數(shù)碼設(shè)計（下），2021，10（3）：64-65.

[5]宋雨.大型變頻調(diào)速異步電機的設(shè)計[J].防爆電機，2020，55（4）：65-66，74.

[6]袁潔儀，仲毅凱，蔣小輝.基于STM32單片機控制的異步電機變頻調(diào)速設(shè)計[J].通信電源技術(shù)，2020，37（15）：71-73.

[7]衛(wèi)延波，李夢楊，喬清廉，等.基于Simulink仿真的異步電機變頻調(diào)速系統(tǒng)[J].電子質(zhì)量，2020（9）：27-32.

作者簡介：唐毅文;1975.05，男，漢族，河南省南陽市人，西南大學(xué)，本科學(xué)歷，機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)，從事電動機馬達的維修技術(shù)工作。