钟燕辉

摘  要：电动机在目前的生产实践中属于应用十分广泛的一种设备，并且在实际生产中发挥着十分重要的作用及价值，而变频调速永磁同步电动机属于应用比较广泛的一种电动机类型，并且也受到广泛欢迎，因而需要保证该类型电动机的应用合理性，也就需要对该类型电动机进行合理设计。基于此，文章主要针对变频调速永磁同步电动机的设计进行分析，从而使变频调速永磁同步电动机的设计得到满意效果，实现该电动机的更合理应用。

关键词：变频调速;永磁同步电动机;设计

中图分类号：TM341         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）30-0084-02

Abstract： Motor is a kind of widely used equipment in the current production practice， and plays a very important role and value in the actual production. The frequency control permanent magnet synchronous motor is a kind of widely used motor type， and it is also widely welcomed， so it is necessary to ensure the rationality of the application of this type of motor， and it is also necessary to make a reasonable design of this type of motors. Based on this， this paper mainly analyzes the design of the variable frequency adjustable speed permanent magnet synchronous motor， so that the design of the variable frequency adjustable speed permanent magnet synchronous motor can achieve satisfactory results， and achieve a more reasonable application of the motor.

Keywords： frequency control; permanent magnet synchronous motor; design

隨着目前科学技术水平的不断提升及电动机应用越来越广泛，电动机的类型也越来越多，且功能也越来越全面，而变频调速永磁同步电动机就是其中比较重要的一种。在变频调速永磁同步电动机实际应用及运行过程中，为能够使其作用及功能得以更好发挥，需要对其进行科学合理的设计，从而使电动机的应用具有更好的支持与保障。因此，相关设计人员需要对变频调速永磁同步电动机进行科学合理设计，以满足电动机的应用要求及需求。

1 变频调速永磁同步电动机特点

变频调速永磁同步电动机属于一种新型电动机，对于这种类型的电动机而言，其相比于感应电动机所表现出的特点就是功率密度比较大，且效率比较高，控制性能也比较理想，具体而言，主要体现在以下几个方面。

首先，转速与频率表现为正相关，该特点在食品机械、印刷机械、包装机械以及纺织机械等设备中有着十分广泛的应用。其次，功率因数比较高。在变频调速永磁同步电动机中，通过科学合理地进行设计，可使其在单位功率因数、超前功率因数及滞后功率因数状态下工作。第三，相比于感应电动机而言，气隙长度对其性能所产生的影响相对比较小，因而与容量相同的感应电机相比而言，气隙长度通常都比较大。第四，体积比较小，重量比较轻。通过对适当磁极结构实行合理应用，可使气隙磁密得以提升，使电机体系得以减小，使电机重量得以降低。第五，在正常运行过程中，其转子不会出现绕组损耗，由于功率因数比较高，也就使得定子绕组所产生的损耗比较小，因而在变频调速永磁同步电动机的实际应用过程中，其效率相比于感应电动机而言明显比较高，这一点在小功率电机中有着更明显的表现。最后，变频调速永磁同步电动机的调速范围比较宽，转矩及转速都比较平稳，且动态响应也比较快速且准确，在变频调速系统中逐渐将感应电动机替代。

此外，对于变频调速永磁同步电动机，其构成中主要包括基于变频器供电的永磁同步电动机，还有基于转子位置闭环系统控制的永磁同步电动机，在此基础上不但可使其具备比较理想的调速性能，且能够使无刷化得以实现，相比于无刷直流电动机而言，其主要有以下两个方面的优势。

第一，在变频调速永磁同步电动机实际运行过程中，其所输入电流为正弦波，而对于无刷直流电动机，理论上气隙磁场所能够达到的极弧宽度为180度电角度，且脉动转矩保持为零，此时输出转矩可以达到最大化。然而，在电动机的实际应用过程中，其极弧宽度无法达到180电角度，因而无刷直流电动机在实际应用中无法将转矩脉动完全消除。所以，在变频调速永磁同步电动机实际应用过程中，主要可以保证各个相量均属于正弦波，则就能够使转矩脉动削弱。

第二，对于无刷直流电动机而言，其定子磁场属于跳跃宣传类型的，而对于变频调速永磁同步电动机，其定子磁场属于连续旋转类型的，也就能够使输出转矩更好保证平稳性。

但是，在变频调速永磁同步电动机实际应用过程中，其也有一定不足之处及缺陷存在，具体表现在以下几点。首先，变频调速永磁同步电动机的成本比较高。就目前的小型变频调速永磁同步电动机而言，在实际生产中通常都选择高性能永磁材料，其生产成本相对比较高，需要进一步提升其经济性。其次，可靠性仍比较低。就目前所使用的永磁材料而言，在高温环境下很容易出现退磁情况，导致电机可靠性仍不够理想。第三，加工工艺比较复杂，机械强度比较差，且需要隔磁。第四，温度及供电电压等因素对于电机性能所造成的影响比较大[1-2]。

2 变频调速永磁同步电动机的设计流程

在变频调速永磁同步电动机的设计过程中，为能够使整体设计得到比较理想的效果，需要设计人员能够对电动机的设计流程进行充分把握，这样才能够依据科学合理的顺序进行设计，使整体设计可以取得比较满意的效果。就目前变频调速永磁同步电动机设计实际情况而言，其设计流程主要包括以下几点。

2.1 需要对主要尺寸进行合理确定

在变频调速永磁同步电动机的实际设计过程中，很多尺寸都需要确定，而这些尺寸中的关键就是电动机中的主要尺寸，具体来说就是需要确定电枢铁心直径与长度，也就是铁心内径及有效长度，在将有效尺寸确定之后，对于其它尺寸也需要大体确定，因而在设计过程中，确定主要尺寸属于首要任务，也是最为关键的一点，对于电机成本、体积以及性能与可靠性，还有经济性等均有着重要的影响。在这一方面，首先需要确定主要尺寸关系式，依据这一关系式进行计算。然后，需要设计人员对电磁负荷进行合理选择，以保证电磁负荷的合理性，在对电磁负荷进行选择时应当注意把握一定的原则。在对电磁负荷进行合理选择的基础上，还需要注意对主要尺寸比进行合理选择，从而使主要尺寸的确定更加合理。

2.2 定子铁心设计

在变频调速永磁同步电动机设计过程中，定子铁心设计也是十分重要的一个方面，需要设计人员对这一方面加强注意。在定子铁心设计过程中，首先就是应当对定子槽数进行合理确定，也就是说需要选择科学合理的定子槽数，以保证电动机的正常运行。在合理选择定期槽数的基础上，还需要注意对槽形进行有效选择，就目前变频调速永磁同步电动机来看，通常选择半闭口槽，需实行槽满率的核算。然后就是需要对槽形尺寸进行合理确定，在对槽形尺寸确定方面，需要对槽满率、漏抗以及齒部磁密与轭部磁密，还有机械强度等因素进行考虑，还需要注意遵循一定原则，主要包括确保适当的槽满率，并且齿部磁密与轭部磁密都要适当，且齿部需要具备充足机械强度，而轭部需要具备充足刚度，还需要保证槽具有适当深度。

2.3 定子绕组设计

在变频调速永磁同步电动机设计过程中，除上述两个方面的设计之外，还需要注意定子绕组的设计，在定子绕组设计方面，首先就是需要注意对线圈节距进行合理选择。在电动机的设计及应用过程中，对于双层绕组节距，其对于设备电气性能及导电材料用量都会产生重要的影响，在实际选择过程中应当保证基波节距因素比较高，且能够使将具有较大影响的谐波磁动势消除。在选择好线圈节距之后，下一步就是需要对线圈杂书进行合理确定，之后便需要对线规进行合理确定，在上述这些方面均得以有效确定的基础上，也就能够使定子绕组设计得到满意的效果。

2.4 永磁体设计

对于变频调速永磁同步电动机而言，永磁体也是十分重要的组成部分，因而在实际设计中还需要注意对永磁体进行科学合理设计。就目前实际情况而言，永磁材料种类比较多，且不同材料之间的性能差异也比较大，因而在变频调速永磁同步电动机设计过程中，对于永磁材料品种及具体性能指标需要合理选择。通常情况下，在永磁材料的选择方面，应当注意以下几个方面的原则：首先，对于永磁体应当保证能够在气隙中有较充足气隙磁场产生，且需要使电机性能指标满足规定要求及需求。其次，在已经确定的环境条件下以及实际应用过程中，对于永磁体需要确保其具有稳定的磁性能。第三，需要保证具备比较理想的机械性能，便于进行加工及装配;第四，还需要保证具备比较适当的价格，经济学也应当保证比较理想[2-3]。

3 结束语

变频调速永磁同步电动机作为目前应用比较广泛的一种电动机，在实际生产中有着越来越广泛的应用，因而保证电动机应用的科学性及合理性也就十分必要。就目前实际情况而言，其能够使该电动机实现理想的应用，需要对电动机进行合理设计。因此，作为变频调速永磁同步电动机设计人员，应当对变频调速永磁同步电动机特点充分把握，并且要掌握相关的设计流程及原则、要求，在此基础上才能够实现更理想的变频调速永磁同步电动机设计，满足实际需求。

参考文献：

[1]车焕，李稳.泵用永磁同步电动机变频调速控制系统设计[J].电子测试，2017（09）：8-9.

[2]孙鹏，牛昱光.基于DSP的永磁同步电动机变频调速控制系统设计[J].机械工程与自动化，2012（05）：138-139+142.

[3]宋福根，陈燕芝.三相永磁同步电动机变频调速系统设计[J].上海大中型电机，2012（01）：19-23+51.