随着异步电机在测试台上的应用越来越广泛,原来的2极电机因为负载的额定转速和最大转速相距很远,机座号一般都很大,无法满足市场对于体积和经济的需求。而目前国内的4极电机虽然可以减小机座号却无法满足3000rpm以上的转速要求。因此,研发4极3000rpm以上的电机具有较高的经济价值和实际意义。本文中的测试台负载类型为恒转矩恒功率,变频调速范围为0-850-3200rpm,需要将电机的中心高由450降低至400机座号,采用4极电机代替2极电机的方法,并且重新计算电气参数和设计机械结构。极数的改变会造成温升、磁密和电密超出限制。针对这一问题,本文通过有限元软件建立电机网格化模型,选用已有的定转子槽型进行磁路分析并计算磁密和电密。另外根据恒转矩恒功率负载的调速特性,选择合适的冷却方式并描绘出电机的性能特征曲线。同时分析感应电动势中的高次谐波及其削弱方法,最后通过有限元软件模拟和验证。绕组设计则通过磁势星型图和相带划分的方法绘制出每相绕组的连接图、等效图和展开图,最后根据工艺要求汇总成总的绕组图。考虑到变频器的谐波影响,根据傅里叶级数原理通过有限元软件模拟得到电机三相电流谐波频谱,分别计算出正弦波供电和变频器供电下电机的温升值和损耗值,直观地对比和分析谐波对电机温升和损耗的影响。为了解决4极电机无法达到3200rpm的问题,采用2极转子结构代替原先的4极转子结构。接着根据转速要求和联合载荷选择合适的轴承型号并计算其工作温度和使用寿命。然后根据轴承和转子尺寸建立分段有限元模型计算出电机的临界转速。最后,通过有限元软件模拟出定子轭部和定子齿尖的振动速率,得到径向和切向振动频谱,并加以分析。模拟结果表明新的转子结构可以满足最大转速要求。最后,对电机进行一系列实验,主要包括温升试验、噪声试验、振动试验。实验结果表明,电机不但能满足电气性能、温升限制和噪声限制,而且同时可以满足最大转速和振动要求。