高速高效率分子泵電機設計與分析何毅鄂峻膺2（1.國投南光有限公司，四川成都2成都金石電子工程公司，四川成都1概述分子泵是近年發(fā)展迅速的產(chǎn)品，為了提高壓縮比及抽速，其旋轉(zhuǎn)部分一渦輪以高速運行，轉(zhuǎn)速高達15000-90000/min，小泵轉(zhuǎn)速高，大泵轉(zhuǎn)速低驅(qū)動渦輪旋轉(zhuǎn)的一般為高速異步電機，也有用高速無刷直流電動機由于渦輪的轉(zhuǎn)動慣量大，受渦輪葉片的強度及剛度限制，分子泵必須從低速到高速緩慢起動，為此高速異步電機驅(qū)動電源為變頻調(diào)整器。

本公司以前采用某公司的高速異步電機，經(jīng)測試其效率特低，僅為33%左右，溫升高，起動慢，嚴重影響了分子泵的壽命及質(zhì)量，失去了競爭力。針對這一問題，筆者設計了一個系列的高速異步電機，效率提高1倍多，泵的運行特性明顯改善，溫升降低，起動迅速本系列電機共3個機座號，即60，2電機的損耗分析與效率與普通異步電動機相比，分子泵高速電機的損耗大，其主要原因有二：①電機的供電頻率高，2501500hz，電機的鐵損及銅損顯著增加，機械磨擦損耗也增加很快②電機由變頻器供電，變頻器輸出的電壓中含大量的高次諧波，使電機的鐵損及銅損增加2.1電機的鐵損按1給出電機比鐵損表達式：損耗的材料常數(shù)，它與硅鋼片的厚度、成分及加工工藝有關a為硅鋼片的厚度，mm /為電機的工作頻率b為硅鋼片中的磁通密度從可看出，比鐵損隨著頻率的升高及磁通密度的增大而增加式（1）中給出的是基本鐵損，鐵損中另一部分為附加損耗，它包括定轉(zhuǎn)子開槽引起的損耗，定子高次磁場諧波引起的損耗，定轉(zhuǎn)子表面因磨削造成磁短路產(chǎn)生的表面損耗，定子供電中高次諧波引起的損耗，變頻器供電中高次諧波是引起該損耗的主要原因，這些損耗很難用表達式精確表達出來，但作為定性研究，都與供電頻率及磁通密度有關，其影響與式給出的趨勢是一致的鐵損包括定子鐵損與轉(zhuǎn)子鐵損，基本鐵耗定子占主要部分，在附加鐵損中轉(zhuǎn)子鐵損所占比例有所增加該式表面上與普通異步電機的銅損表達式?jīng)]什么區(qū)別，作為高速電機，由于供電頻率高，定子繞組導線存在集膚效應，ri，ri的值不恒定，隨著頻率f的升高而增加，所以計算損耗時，比直流電阻riri計算的結果要小得多，必須考慮頻率影響的因素。

變頻器供電，其電源中含有高次諧波，高次諧波的同步轉(zhuǎn)速遠高于基波的同步轉(zhuǎn)速，其滑差接近1，則等值電路圖中：該項接近為零，就意味著某一高次諧波運行的異步電機處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，其電流相對較大定轉(zhuǎn)子電流可表示為：電流高次諧波分量2.3機械磨擦損耗高速電機轉(zhuǎn)速高，軸承的機械磨擦損耗隨著轉(zhuǎn)速的升高按2次曲線形式升高。它可表達為：精度、潤滑條件、軸承負載方向、軸承游朧潤滑方式等許多因素有關。

高速分子泵電機的損耗直接影響電機的效率。

它與普通電機不同，即它們這3部分損耗都很大，使電機效率降低，溫升升高。影響這些損耗的主要因素有3個，即電機供電頻率高；電機轉(zhuǎn)速高；由變頻器供電電機中磁場諧波含量豐富。在電機設計中將針對這些問題采取有效措施來降低這些損耗3分子泵的運行特性3.1起動過程電機起動過程方程式，按2給出：