对电机设计存在的问题及未来发展趋势的探讨

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摘要：电机的优化设计技术是电气工程领域中一个长盛不衰的研究热点。所谓电机优化设计，是指在满足国家标准、用户要求以及特定约束的条件下，使电机效率、体积、功率、重量等设计性能指标达到最优的一种设计技术。本文结合我国目前电机设计的实际情况，简单介绍电机设计存在的问题和未来发展趋势，以供参考。

关键词：电机设计 ；问题；发展趋势

引言：电机设计工作是一项系统性工程.是指在满足国家和行业标准的前提下，以用户的需要为中心.进行电机的体积、功能、功率、效率和重量的一系列参数的设计，使其达到最优的一项重要的工作。通常电机设计具有混合性、约束性和非线性的特点，是科技水平和生产力发展的一项重要的标志。当前电机设计集中在变量的优化项目上，目的在于建立对于电机需要和相关标准的目标函数模型，在列出相关约束条件的基础上，通过寻优策略形成最优的设计方案，进而以相应的算法和优化程序计算得出优化的结果，以此来满足各方面的要求和需要。当前电机设计还应该考虑到所用算法的稳定性，要坚持电机设计算法的通用性和收敛性这样才能够在确保计算效率的同时，实现电机设计的合理和科学性。新时期电机设计已经引起了行业的厂泛关注，每年电机设计领域都有重大的突破，对于电机设计的争论和研讨正趋于逐步活跃.在这样百家争鸣的环境中.就更应该抓住电机设计的核心.通过对中心问题的突出和强化提高电机设计的水平，缩辣我国电机设计水平与发达国家的差距，为电机设计工作适应电力工作的发展，实现对社会总体工作的完善起到进一步的推动作用。

1 变频电压运行时对电机工作的影响

在电机调速控制系统中，变频电压器作为供电电源，对整个供电系统中的电压有着高层次和谐波的分量，对电压外表体现出非正弦性。这些损耗都会使电机效率和功率因数降低。而在大部分变成热能后，就会引起电机发热，从而导致变频电机的温度增加。对于电压型变频器的输出波形应对应变频电机的影响依次是：高次谐波、大数值、高 / 低频轴电流。对于变频电机的设计过程中应合理采取、避免、减小应用变频器所带来的影响，应以最佳的经济技术效果来使电机系统更加完善。

2 双极步进电机驱动及控制器

半导体开发出的高效驱动电机设备，继承了非传感控制检测功能，这款电机设备的设计过程，应以可靠性和减少元件数量、板上空间为主，这样做的意义在于降低产品成本。非传感控制检测功能的设计，主要是针对多轴定位系统和远程系统进行设计，这种循环操作主要是完成定位校准和半封闭的精确定位。这是半导体步进电机未来双极步进电机驱动的一个发展趋势，可用于拍摄上下摆动的全景，也可作为相机放胶倍数的作用。微控制器的总线，可以驱动 3 个电机，更能够支持结构紧凑的摄像机，这样能够有效降低成本，提高工作的准确性。这一系列的器件，主要能够针对具有运动控制功能的摄像机进行场内摄像，并能够使用该功能进行场内预编程，减少了工程师的编程工作。如果使用器件内的闪存版本，更能够在开发测试应用软件后进行再编程，加快器件设计更新的速度。

3 步进电机的精确动态控制

近些年来，伴随着步进电机被越来越广泛的应用于各行各业之中，电机设计人员对步进电机的精确度定位亦提出了更高的要求，尤其是步进电机因其高能效、高性能、较小的体积等诸多特性，使其也被逐渐应用于纺织机、机械人、计算机数控铣雕机等设备。

该系列的 IC，其内置 2 个 H 桥，可以将双相步进电机驱动以最大 1600MA 驱动。而速度与负载角的输出方式，也使得主微控制器无须设置额外的开关、霍尔传感器或者光学编码器，就能够直接检测到转子的实际运行以及结束状况。除此之外，该功能还能够使设计人员为微控制器编程，以转子位置为主，按照实际要求调解电流与速度，以防止失步。可以说其不仅完美地实现了微步进，消除了在终点停止时产生的噪声与震动，还能够在无须添加元器件的情况下，进一步提升运动控制的精确度与可靠性。

而在构建加工、汽车、安全、建筑自动化等方面的应用上，因为 ASSP 的嵌入，设计师已经再也不用担心运动算法中的动力学设计，只需要对电机的总体运动进行设计。相关 IC 又能够实现无传感器失速检测，不仅进一步简化了设计师的设计工作，也加快了设计产品的实际上市时间。这些新的微型步进电机驱动器，还可使设计人员用最少的元件和最低的材料成本，快速而简便地完成动态运动应用。

4电机设计的未来发展

无论从国内的电机设计实际.还是从国外电机设计发展趋势上看，我们都能得出一个相同的结论-现代技术和理论在电机设计中的应用越来越深入、越来越广泛，如何选择好适于不同类型电机的设计方法成为电机设计的关键.也成为电机能否占据市场的主要依据和参考。新时期应该对原有的电机设计进行技术上、测量上的改进和优化，探索新式电机设计的途径和方法。在电机设计的未来发展中，应该更加汪重设计原理、材料结构和加工工艺万面的应用.力争在这些方面形成重大的改进和突破，形成对电机设计工作技术和基础上双方面的支持，在更为有效地掌握电机设计规律的同时，形成电机设计的逐步深化，确保电机设计收到良好的效果，从整体上推进电机设计工作的高效化目标实现，为电力事业发展做出基础性、和技术性的探索和实践工作。

4 结语

随着我国科技水平的不断进步，电机设计作为工业发展生产中的重要科技手段，日益成为大中型生产制造企业关注的问题。从世界电机发展的历史来看，我国电机设计发展起步较晚，电机应用领域最早的是在汽车和工业。随着电机驱动产品的产生，电机市场的应用面在不断扩大。电机应用在汽车领域是电气化发展的一个标志，高能效的电机不但能够替代传统的引擎动力，还能够代替皮带和齿轮驱动，对传统的电机方案是一个巨大的挑战。电机的使用寿命周期就是能源成本，而采用更高效的电机，能够大大节约成本。在电机设计过程中，提高高效的电机设计通常会遇到一些问题，如何根据未来电机市场的发展来解决这些问题，成为目前亟须解决的重点。

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