起重机作为一种对各种物料完成垂直升降和水平移动的机械设备,被广泛的应用于工业工厂和民用建筑工程中。变极多速三相异步电动机可以用来简化调速系统和实现合理的功率匹配,并且具有成本低、可靠性高、经久耐用等显著优点,是机械系统节约能源的理想动力,起重机通常采用变极多速三相异步电动机。噪声已经成为衡量电机产品质量水平的重要指标并被广泛的关注,而变极多速三相异步电动机经常存在某种极数运行时电磁噪声较高的问题。因此分析电机的电磁噪声问题以及采用合理的设计手段降低电机的电磁噪声是十分必要的。本文以福建宁德安波电器有限公司的一款起重机用9.5kW/1.5kW,2/12极变极双速三相异步电动机为主要研究对象进行优化设计以达到降噪与提升起动性能的目的。目前该电机在2极下存在起动困难和12极运行下存在较严重的电磁噪声的问题,后经过修改电磁方案,采用槽配合36/42使得12极下电磁噪声有所减小,但2极运行下存在由同步附加转矩引起的无法正常起动,只能在某一个低速下旋转的问题。由于本电机要求在两种极数下均能正常起动,因此需要重新对该电机进行分析与设计,通过重新设计转子槽型,选择合适的槽配合和斜槽,解决存在的起动困难问题以及适当降低电磁噪声。主要内容如下:(1)对起重机用2/12极变极双速三相异步电动机的特点进行分析,针对原设计方案和改进方案的电机所存在的问题,提出新的设计思路以及设计方案。利用ANSYS Maxwell软件Rmxprt模块进行磁路法计算分析,对比原样机方案和新方案的计算结果,对起动转矩等参数分析,初步确定电磁设计方案。最后通过ANSYS Maxwell2D软件进行建模仿真,对电机处于2极和12极状态下的下磁力线分布和磁密分布进行分析。(2)对9.5kW/1.5kW,2/12极变极双速三相异步电机槽配合的选择进行研究。首先,通过解析法计算径向力波表的方法完成槽配合的初步分析与选择,其中优先保证起动性能,并同时避免同步附加转矩对起动性能的影响。然后采用有限元法仿真计算变极双速三相异步电机电动机在不同槽配合下,2极和12极运行时在空载和额定负载下的气隙磁密分布、径向电磁力分布,并与力波表的分析结果进行对比,以互相印证解析法与有限元方法的准确性,归纳总结仿真结果,并从中选出起动性能好,对电磁噪声影响较小的槽配合方案。(3)对9.5kW/1.5kW,2/12极变极双速三相异步电机转子斜槽进行研究以抑制电磁噪声。提出变极多速三相异步电动机转子斜槽度的选择方法,通过基于多截面法的有限元法对转子斜槽进行仿真,将直槽和不同斜槽度下的气隙磁密、径向电磁力的结果对比,分析转子斜槽的影响并从中挑选对于电磁噪声抑制较强的斜槽方案。(4)根据新的电磁方案制作样机并进行测试,将Maxwell2D的仿真结果与样机试验结果对比,原样机与新样机噪声测试结果进行对比。本文通过对2/12极变极双速三相异步电动机设计以及在槽配合和斜槽变化时,电机的磁场、径向电磁力分析研究,为变极电机槽配合和斜槽的选取提供了理论支持,对于变极双速三相异步电动机的设计具有参考价值。