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变频异步电动机转子槽研究综述摘要：为了提高变频异步电动机的性能除了变频器本身不断改进提高外变频电机的改进设计也在不断的研究中。文章主要综述了在变频异步电动机中的槽配合、槽形选择、槽形尺寸设计以及各种常用转子槽形的特点接着对目前转子槽的研究热点进行了探讨并展望转子槽的研究方向。关键词：变频异步电动机；转子槽数；转子槽形引言变频电源供电的异步电动机与工频正弦波供电的异步电动机的主要区别为两方面。一方面是变频电源供电的异步电动机是在低频到高频的宽频范围内运行的另一方面是变频电源输出波形是非正弦的。电源输出波形中除了基波外还有谐波分量。由于变频供电谐波对异步电动机的影响较大为了提高变频异步电动机的性能除了变频器本身不断改进提高外变频电机的改进设计也在不断的研究中。其中转子槽是电机机电能量转换的主要载体在变频异步电动机中起着关键作用。在电机运行时变频电源中的各次谐波会在导体中产生集肤效应使导体有效截面积减少电阻增大造成损耗增大。电源高次谐波产生的旋转磁场与转子的转差较大所以由于谐波引起的集肤效应转子损耗是不可忽略的再加上变频异步电动机采用降频降压软起动方式。所以变频异步电动机中转子槽的设计思想不仅发生变化而且变得尤为重要。1转子槽数设计的变化在变频异步电机中从异步和同步附加转矩的方面来考虑谐波电流的存在对定转子槽数配合的选择没有影响仍可采用普通异步电机的槽数配合来减小同步和异步附加转矩。同步附加转矩的槽配合如表1。异步附加转矩的槽配合为选择恰当的定、转子槽数间的比值或者斜槽来降低KvKskv2的积值。其中Kv为v次空间谐波转子的耦合系数K■=■Kskv为v次空间谐波转子的斜槽系数。不过选择实现5/6短矩系数的槽数可以大大削弱5次谐波和7次谐波产生的附加转矩影响。从脉动转矩方面来考虑虽然脉动转矩的平均值为零但是它会使电机的角速度发生波动使电机产生振动和噪声特别是低频时电动机甚至有步进感。所以定转子槽配合主要避免一阶定转子齿谐波产生的低阶力波（如表2所示）。选择电机槽数时应使激振力波的频率避开电动机的固有频率。防止电机发生共振[1]。转子槽数与定子槽数的配合对异步电机影响是多方面的包括电机功率因数、附加损耗、电磁噪声、附加转矩等方面。在变频异步电动机中定转子槽数配合不当会由于变频电源中的高次谐波的作用而变得更严重。设计电机时应综合考虑各方面的因素按全局最优的观点正确选择合理的定转子槽数配合。2转子槽形设计的变化变频异步电动机采用降频降压软起动具有既可以提高起动力矩又可以降低起动电流的优点。因此在电机设计时无需过多的考虑电机的起动性能。由于变频器输出的谐波分量使转子的集肤效应影响比重增大而集肤效应的强弱取决于转子电流的频率和槽形尺寸。因此在变频异步电动机设计时应特别注意转子槽形的选择最大限度地减少集肤效应的影响设计出集肤效应小的转子槽形。2.1电机转子槽形选择的变化在异步电机中常用的转子槽形有平底槽、圆底槽、梨形槽、凸型槽、刀型槽、双笼型槽、闭口槽。其中平底槽、圆底槽、梨形槽为平行齿半闭口槽。2.1.1平行齿。平行齿的转子槽可以将槽型的面积充分的利用使得齿部的磁密分布得很均匀电机运行能力好。具有平行齿的转子槽形电机电气性能基本相似平行齿梯形槽为半闭口槽半闭口槽的槽开口较小有利于铁心表面损耗、齿部损耗的减小同时还可以减小气隙系数和励磁电流增加槽面积利用率同时由于槽绝缘的弯曲程度小不易破损。2.1.2平行槽。虽然平行槽齿根的磁密比较大造成磁密不均匀的现象并且机械强度也非常差。但是平行槽的启动电阻以及启动漏抗都比平行齿梯形槽大集肤效应比平行齿的槽形显著采用平行槽还可以提高启动转矩。所以在异步电机中平行槽更有利改善起动性能。2.1.3凸形槽。槽上半部近于平行槽下半部为平行齿。在异步电机中其突出优点是集肤效应显著能降低起动电流改善起动性能但是凸形槽形状复杂冲模加工困难。2.1.4刀形槽。较凸形槽而言便于冲模加工并保留凸形槽的优点。2.1.5双笼槽。双笼槽是可以分为上笼和下笼两种结构形式的根据结构又可以分为好多种。不仅调整起来非常的灵活而且启动转矩比较高启动的电流非常低。不过双笼槽在结构方面比较复杂特别是上笼和下笼之间过渡槽的设计、高度与气动性能之间的关系。2.1.6闭口槽。闭口槽能简化冲模制造削弱齿槽效应和集肤效应减少电机的附加损耗增加转子的槽漏抗。普通异步电动机常采用集肤效应较为显著的平行槽、凸形槽、刀形槽来获得较好的启动性能变频异步电动机应选择集肤效应小的槽形来抑制电源谐波带来的影响而集肤效应较差的双笼形槽结构复杂一般不予