1 概述
跟着环保、节能问题的不断深化，迄今为止，由市电恒速驱动电动机的运用中，藉助可变速作业，施行节能与改善的作业进程的实例越来越多。
特别是变频驱动结合感应电动机和永磁同步电动机的运用，节能作用和省保护性非常明显。
在1970—1980 年出资的设备中，因为机器的老化需求更新，绕线式感应电动机及直流电动机将逐渐由变频驱动所替代。并且，因为高压变频器的开端遍及，在本来运用较少的高压范畴，变频电动机的运用也日益广泛。本文介绍了可变速电动机的变迁，概述了变频驱动电动机的几项关键技能，以及变频电动机的运用实例。
2 可变速电动机的发展进程
电动机的可变速作业，曾以直流电动机和绕线式感应电动机为干流。1953年面市的变速(VS)耦联(Coupling)与笼形感应电动机结合的VS电动机，曾向一般的可变速驱动及起重吊车等运用中大力推广，可是，直流电动机因向转子供电需求多个电刷，所以，保护量大;绕线式感应电动机和VS电动机在速度操控时，又存在滑差率成正比的损耗大这一问题。如由鼠笼式异步电动机与变频器组合，上述问题可方便的处理。
另一方面，近年来国内外积极开展着节能作业，尤其是电动机的耗电，约占工业用悉数电能的70%。故对电动机的节能对策已成为燃眉之急，日本在2000 年发布履行的工业规范715C4212(高功率低压三相鼠笼式异步电动机工业规范)中要求电动机高功率化。并且，从对用户从事节能施行的办法进行咨询，成果显现运用变频器办法的数量最多，占到64.5%，如图1 所示。
安川公司为了满意这些节能要求，1997 年领先于其它公司开发了转子上无损耗这一特征的永磁同步电动机，并已产品化。从节能观念看，该同步电动机驱动作为新式可变速驱动有目共睹，并在以升降机(电梯)为主的运用范畴，显现出微弱的发展趋势。
3 变频驱动电动机的留意点
与选用市电电源操作电动机的状况不同，在运用变频器驱动的场合下，对包括于变频器输出电压、电流中高次谐波成分的影响，在电动机规划、制作以及运用时，须要从多方面引起注重。下面介绍有关冷却、谐波电流发生的发热、歪曲振荡、浪涌(脉冲)电压以及电腐蚀等问题。
3.1 冷却
经过变频器的中变速作业，有的运用于电扇、水泵等具有平方递减转矩负荷特性的流体机械的操控;有的运用于对挤压机、压缩机等具有定转矩特性的机械操控。从电动机的冷却特性规划上看，前者与市电驱动的电动机是同一结构，而后者考虑了低速下冷却才能的下降，一般选用外风力的通风型结构，以便进步冷却功能。
3.2 由高次谐波电流引起的发热
用变频器驱动电动机时，流入电动机的电流含有高次谐波。对此，与市电操作的作业比照，变频驱动使电机绕线温度趋向于升高，进步了5%耀12%。特别在运用永磁同步电动机的状况下，因高次谐波电流会导致转子外表及磁体发生涡流损耗，然后引起磁体的温升，乃至发生最坏状况，即发生退磁等毛病。
变频器驱动时的高次谐波电流，是这一温升的主要原因。为对此进行具体的剖析，应树立变频器的PWM(脉宽调制)驱动模型，以反映对谐波电流的剖析。安川公司开发了变频器驱动时发生损耗的机理剖析，以及驱动体系全体模仿剖析的技能。图2 为电流谐波波形剖析与实测值的比照剖析实例，成果剖析值与实测值大体是共同的，具有满意的精确度。
3.3 由高次谐波电流发生的改变振荡
由变频器驱动电动机时，因波形的畸变及高次谐波电流发生脉动转矩，这一脉动转矩可能会对轴、联轴节、冷却电扇形成损坏，尤其在半导体开关器材组成的变频器中简单呈现脉动转矩问题。PWM 变频器的载波频率高达数kHz，一般与机械体系的固有频率相差甚殊，故不存在改变振荡。再者，PWM变频器驱动时的转矩剖析精度高，简单处置电磁振荡和噪音问题。
3.4 浪涌电压
变频器的输出电压波形，在半导体开关的高速切换影响下，会在电动机端子上发生脉冲波形(过电压波)，峰值约为市电电源峰值的2倍。故相应的电动机的绝缘应力须添加，变频电动机接受这一脉冲电压的电线绝缘膜的厚度也应添加。
一起，因为过电压(浪涌电压)波的堆叠，发生2 倍以上电压的实例已有报道，这种状况下，对地绝缘，导线束(股线)绝缘等均应进步绝缘等级，或许改善成规整摆放的线棒绕组结构(图3)，以便在制作工艺上能接受住浪涌电压的冲击。此外，在变频器侧，选用了三电平操控等，以此来下降浪涌电压的影响。
3.5 电腐蚀问题
由变频器驱动电动机时，线卷与大地之间的共模(Common mode)电压，由电动机各个部位的寄生(杂散)电容分管，这样在轴承油膜部位将发生数伏以上的电压(轴电位)，因为这一电压重复放电，致使轴承触摸面上的振荡加速度增大，或从轴承内宣布反常声响，这种现象就称为电腐蚀。
原理上，一切变频器驱动的电动机上均会发生由共模电压导致的轴电位。但实际上，反常声响及反常振荡等晦气状况很少。一般，在恒速接连作业场合以及混凝土根底(无共用底座)场合下，比较简单发生电腐蚀。
处理电腐蚀所采纳的办法是：装置接地电刷和选用绝缘轴承，以及对所合作的机械完成同电位化等。
4 变频电动机的运用实例
考虑到上述有关留意事项，制作由变频器驱动的电动机时，须满意运用中提出的各项要求。以下介绍了真空泵、港口装卸起吊用卷扬机，直流电动机驱动的更新改善，以及高压变频器中变频电动机的运用实例。
4.1 在真空泵上的运用
关于工业用的真空泵，多选用罗茨(Roots)泵(一种机械式的增压泵)以及干式泵，本来是由变频器驱动感应式电动机。最近，因为小型、轻量化、节能化的要求，倾向于选用永磁式同步电动机。作为真空泵还要求：从真空向大气敞开时能习惯负荷的急剧改变;为避免周围环境的影响，应保证其气密性。依照这些要求，永磁同步电动机与无传感器矢量操控、超节能型的变频器VariSpeed F7S最合适。
4.1.1 小型轻量化
半导体及液晶制作工艺中运用的真空泵，为在设置上节约空间，要求电动机小型化。一般，感应电动机(法兰盘装置型)与永磁同步电动机的比照，永磁同步电动机完成了小型轻量化，体积约为感应电动机的1/3。
4.1.2 节能
永磁同步电动机达到了高功率化。由最大转矩功率操控发生的节能作用，已进步的功率达5.5%以上，如图4 所示。
