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摘要：近年来，变频调速异步电动机在工业、家用电器、服务业、交通等各个领域得到广泛的应用，并得到了用户的肯定。变频调速异步电动机设计的系统具有的特色和性能的匹配效果非常明显，同时完全可以满足其对高品质系统的要求。在矿山等工程机械领域，已经大面积取代机械调速、串级调速等调速方式。变频调速技术具有结构简单、制造方便、价格便宜、运行可靠、效率高、控制精度高、动态响应好、调节平滑等优点，可实现软起动，避免对电网产生冲击等诸多优势，是目前最理想的调速方法。基于此，本文对变频调速异步电动机设计进行分析。
关键词：变频；调速；异步电动机
1变频电机本体设计特点
1）变频电机设计过程中，应切实保障电气工作频率具备可调性特点。为此，在进行电机设计过程中，不能局限于单一频率方面，如果只考虑部分频率运行规律，电机设计将不够完善。应充分保障电机于不同频率工作过程中，始终具备优良运行性能。
2）低速运行状态下，变频电机将大大减少其供电频率。为此，应将最大转矩进行调节，使其调到相应启动点，这样才能保障优良启动特性。由此可见，开展变频电机设计过程中，没有必要加强启动性能研究，在转子槽设计过程中，没有规定一定设计成深槽。
3）变频电机运行过程中，借助于频率及点压调节作用，针对不同运行点而言，都能够进行不同运行，同时对应着多方面频率。为此，需及时发现最优转差频率，这样才能保障电机效率始终较高。由此可见，对于变频电机而言，其效率及功率因素在确定过程中，应涉及更高，并使功率密度不断提高。根据相关数据证明，对于额定工作点来说，逆变器供电环境状况下，异步电机在效率方面得到显著提升，相较于普通电机来说，能够高出大约3%左右，在功率因素方面也显著提高。
4）变频器供电过程中，通常会受到电源谐波作用。为此，需不断加强谐波抑制作用。关于槽型设计来说，需不断加强定子阻抗，这样才能对高次谐波形成一定抑制作用。在选择转子槽型过程中，应充分考虑集肤效应方面问题，应力求实现槽面积要大，槽型也应该保持较浅。从整体角度考虑，槽型需上宽下窄，并选择半闭口槽。关于变频调速电机来说，不管属于大容量或者小容量，需选择平行齿槽型，包括梨形槽、平底槽以及圆底槽。
5）对于变频电机来说，一般通过变频设施实现良好的供电。然而，其输入电流存在一系列高次谐波现象，容易造成电机的局部放电现象，并引起空间电荷问题，使介质容易出现损耗发热现象，电磁振动力不断加大，并使绝缘材料产生老化现象。由此可见，需不断提高电机绝缘性能，增大电动机机械强度。
6）变频供电过程中，一旦出现轴电流或轴电压，将容易导致电气轴承出现失效，轴承寿命将大大降低。关于较小轴电流来说，应尽量扩大电机气隙，并采取专业润滑脂。除此之外，需控制轴承绝缘，也可以实现电机轴接地，这样能够科学避免轴承损坏现象的发生。关于过高轴电压来说，需采取科学手段实现轴电流回路阻断。比方说，通过陶瓷滚子轴承等工具，就有可能起到轴承室绝缘的作用。此外，对于逆變器输出端来说，通过增加滤波，能切实实现脉冲点压降低。对于一般异步电动机，为有效促进变频电机实现良好性能，需科学认真考虑设计参数。
2变频调速系统整体设计
变频调速异步电动机经由变频器进行供电，因而采用不同的变频器对电动机整体的运行性能所造成的影响也不同，在进行设计时，不仅要全面考虑到电机本体的性能，还要对变频调速系统进行系统全面的考虑，尤其要注重时间谐波和电磁共振对电机运行性能所造成的影响，从整体上对变频调速系统进行详细的设计。
变频器根据其控制方式的不同可以分为电压控制型和电流控制型，其中，电压控制型变频器是通过对供电电压和频率进行有效的调节，实现对电机转速的有效调节，其供电的变频器具有横压源特性；电流控制型变频器需要同时对电压、频率以及电流大小进行有效控制，因此，其组成结构相对复杂，其供电的变频器具有恒流源特点。
变频电机在电压型变频器供电下进行恒压频比控制和恒功率运行时的机械特性如下图所示。
上图只对电动机在基波电压下的机械特性进行了一定的分析，但是当电源中含有大量的谐波时，电机的磁场和机械特性将会受到严重影响。在时间谐波的影响下，电磁力的频率范围相较于正弦供电增长很多，这就造成电机出现电磁噪声和共振的概率大大增加，给电机的平稳运行埋下了较大的隐患。为了确保变频异步电动机能够始终处于良好的工作状态，需要进行转子槽数的合理选择，进而有效避免电机共振的产生。但是在实际的电机设计过程中，由于受到电机性能和制造工艺的限制，转子槽数的能够设计的范围非常有限。此外，通过提高异步电动机的固有频率也能够有效的降低电磁噪声，但是电机的大小是由其容量决定的，一旦电机的容量确定以后，其固有频率也随之确定。因此，在变频调速系统的整体设计过程中，为了有效降低电动机工作时的电磁噪声，需要结合电动机实际工作的要求，选择适宜的载波频率。
3变频电机的体积优化设计
为了有效改善变频异步电动机的工作状况，降低其工作时的电磁噪声，可以对电动机的体积进行一定的优化设计。由于变频电机中采用了变频调速装置，其电机的整体性能和运行时的特点都发生了较大程度的变化，因此，在变频调速异步电动机的设计过程中，其关注的重点也有所不同。在传统异步电动机尺寸设计的基础上，将变频电机的自身特性有效的运用于体积优化过程中，进而对变频调速异步电动机进行科学合理的设计。
变频电机的自适应设计模型是专门针对变频调速系统提出的电机设计模型，能够有效改善传统异步电动机设计中存在的问题，进而与变频调速系统进行更好的配合。在自适应设计模型中，将定子内外径之比a作为参数，对不同的电磁负荷进行科学合理的设定，其中a的取值是不同的。因此，在设计过程中要结合电动机工作的实际需要，对a的取值进行不断的调整，进而实现变频调速异步电动机的自适应设计。通过良好的体积自适应设计，能够在保持功率容量不变的情况下，将电动机设计的尽可能小。
结语：
本文对如何加强电动机设计，从变频电机的角度详细展开，进行了深入的探讨，并提出改善系统性能的相关措施。对于异步电动机的设计研究，由于同一般电动机之间存在较大的差异性，因此对于变频电机来说，通常通过变频设施即可实现良好的供电。由此可见，变频电机运行的各方面性能，不仅与电机本体密切相关，而且同调速系统的设计存在较大关系，因此在变频电机设计阶段，除了注重加强电机本体设计，还要兼顾调速系统的设计。此外，加强变频系统的设计，还要从整体优化、变频调速系统全局等方面进行考虑，只有这样才能进一步保障变频电机的良好运行。
参考文献：
[1]王既盈.基于LMD和CZT的变频调速电动机故障诊断方法研究[D].武汉科技大学，2014.
[2]闫丹，闫红.变频电源供电变频调速电动机[J].防爆电机，2014，49（02）：30-32.
关键词：变频；调速；异步电动机
1变频电机本体设计特点
1）变频电机设计过程中，应切实保障电气工作频率具备可调性特点。为此，在进行电机设计过程中，不能局限于单一频率方面，如果只考虑部分频率运行规律，电机设计将不够完善。应充分保障电机于不同频率工作过程中，始终具备优良运行性能。
2）低速运行状态下，变频电机将大大减少其供电频率。为此，应将最大转矩进行调节，使其调到相应启动点，这样才能保障优良启动特性。由此可见，开展变频电机设计过程中，没有必要加强启动性能研究，在转子槽设计过程中，没有规定一定设计成深槽。
3）变频电机运行过程中，借助于频率及点压调节作用，针对不同运行点而言，都能够进行不同运行，同时对应着多方面频率。为此，需及时发现最优转差频率，这样才能保障电机效率始终较高。由此可见，对于变频电机而言，其效率及功率因素在确定过程中，应涉及更高，并使功率密度不断提高。根据相关数据证明，对于额定工作点来说，逆变器供电环境状况下，异步电机在效率方面得到显著提升，相较于普通电机来说，能够高出大约3%左右，在功率因素方面也显著提高。
4）变频器供电过程中，通常会受到电源谐波作用。为此，需不断加强谐波抑制作用。关于槽型设计来说，需不断加强定子阻抗，这样才能对高次谐波形成一定抑制作用。在选择转子槽型过程中，应充分考虑集肤效应方面问题，应力求实现槽面积要大，槽型也应该保持较浅。从整体角度考虑，槽型需上宽下窄，并选择半闭口槽。关于变频调速电机来说，不管属于大容量或者小容量，需选择平行齿槽型，包括梨形槽、平底槽以及圆底槽。
5）对于变频电机来说，一般通过变频设施实现良好的供电。然而，其输入电流存在一系列高次谐波现象，容易造成电机的局部放电现象，并引起空间电荷问题，使介质容易出现损耗发热现象，电磁振动力不断加大，并使绝缘材料产生老化现象。由此可见，需不断提高电机绝缘性能，增大电动机机械强度。
6）变频供电过程中，一旦出现轴电流或轴电压，将容易导致电气轴承出现失效，轴承寿命将大大降低。关于较小轴电流来说，应尽量扩大电机气隙，并采取专业润滑脂。除此之外，需控制轴承绝缘，也可以实现电机轴接地，这样能够科学避免轴承损坏现象的发生。关于过高轴电压来说，需采取科学手段实现轴电流回路阻断。比方说，通过陶瓷滚子轴承等工具，就有可能起到轴承室绝缘的作用。此外，对于逆變器输出端来说，通过增加滤波，能切实实现脉冲点压降低。对于一般异步电动机，为有效促进变频电机实现良好性能，需科学认真考虑设计参数。
2变频调速系统整体设计
变频调速异步电动机经由变频器进行供电，因而采用不同的变频器对电动机整体的运行性能所造成的影响也不同，在进行设计时，不仅要全面考虑到电机本体的性能，还要对变频调速系统进行系统全面的考虑，尤其要注重时间谐波和电磁共振对电机运行性能所造成的影响，从整体上对变频调速系统进行详细的设计。
变频器根据其控制方式的不同可以分为电压控制型和电流控制型，其中，电压控制型变频器是通过对供电电压和频率进行有效的调节，实现对电机转速的有效调节，其供电的变频器具有横压源特性；电流控制型变频器需要同时对电压、频率以及电流大小进行有效控制，因此，其组成结构相对复杂，其供电的变频器具有恒流源特点。
变频电机在电压型变频器供电下进行恒压频比控制和恒功率运行时的机械特性如下图所示。
上图只对电动机在基波电压下的机械特性进行了一定的分析，但是当电源中含有大量的谐波时，电机的磁场和机械特性将会受到严重影响。在时间谐波的影响下，电磁力的频率范围相较于正弦供电增长很多，这就造成电机出现电磁噪声和共振的概率大大增加，给电机的平稳运行埋下了较大的隐患。为了确保变频异步电动机能够始终处于良好的工作状态，需要进行转子槽数的合理选择，进而有效避免电机共振的产生。但是在实际的电机设计过程中，由于受到电机性能和制造工艺的限制，转子槽数的能够设计的范围非常有限。此外，通过提高异步电动机的固有频率也能够有效的降低电磁噪声，但是电机的大小是由其容量决定的，一旦电机的容量确定以后，其固有频率也随之确定。因此，在变频调速系统的整体设计过程中，为了有效降低电动机工作时的电磁噪声，需要结合电动机实际工作的要求，选择适宜的载波频率。
3变频电机的体积优化设计
为了有效改善变频异步电动机的工作状况，降低其工作时的电磁噪声，可以对电动机的体积进行一定的优化设计。由于变频电机中采用了变频调速装置，其电机的整体性能和运行时的特点都发生了较大程度的变化，因此，在变频调速异步电动机的设计过程中，其关注的重点也有所不同。在传统异步电动机尺寸设计的基础上，将变频电机的自身特性有效的运用于体积优化过程中，进而对变频调速异步电动机进行科学合理的设计。
变频电机的自适应设计模型是专门针对变频调速系统提出的电机设计模型，能够有效改善传统异步电动机设计中存在的问题，进而与变频调速系统进行更好的配合。在自适应设计模型中，将定子内外径之比a作为参数，对不同的电磁负荷进行科学合理的设定，其中a的取值是不同的。因此，在设计过程中要结合电动机工作的实际需要，对a的取值进行不断的调整，进而实现变频调速异步电动机的自适应设计。通过良好的体积自适应设计，能够在保持功率容量不变的情况下，将电动机设计的尽可能小。
结语：
本文对如何加强电动机设计，从变频电机的角度详细展开，进行了深入的探讨，并提出改善系统性能的相关措施。对于异步电动机的设计研究，由于同一般电动机之间存在较大的差异性，因此对于变频电机来说，通常通过变频设施即可实现良好的供电。由此可见，变频电机运行的各方面性能，不仅与电机本体密切相关，而且同调速系统的设计存在较大关系，因此在变频电机设计阶段，除了注重加强电机本体设计，还要兼顾调速系统的设计。此外，加强变频系统的设计，还要从整体优化、变频调速系统全局等方面进行考虑，只有这样才能进一步保障变频电机的良好运行。
参考文献：
[1]王既盈.基于LMD和CZT的变频调速电动机故障诊断方法研究[D].武汉科技大学，2014.
[2]闫丹，闫红.变频电源供电变频调速电动机[J].防爆电机，2014，49（02）：30-32.