CN102693344B - 纺织专用高效节能多相异步电动机稳健性设计方法 - Google Patents

Abstract

一种纺织专用高效节能多相异步电动机稳健性设计方法：确定电机；确定设计方法；确定高效节能多相异步电动机的设计变量，分别建立各指标数学模型，构成多指标稳健性设计模型；建立可控因素水平表，根据优化变量个数及各变量状态数选择适当的正交表，构造内正交表进行内设计；构造外正交表进行外设计；计算由内、外正交表确定试验方案的输出特性值及信噪比；确定最佳参数组合；进行容差设计；按照最优设计方案绘制纺织专用高效节能多相异步电动机各部分图纸，线切割模具，冲模、叠压、绕线、嵌线、浸漆及装配。本发明结合纺织专用电机实际运行特点，能够获得性能稳定、运行可靠、成本低廉的高效节能多相异步电动机，达到质量与成本的最佳平衡，提高产品的市场竞争力。

Description

纺织专用高效节能多相异步电动机稳健性设计方法

技术领域

本发明涉及一种多相异步电动机。特别是涉及一种纺织专用高效节能多相异步电动机稳健性设计方法。

背景技术

随着电机***节能工程的开展，高效节能型电机的需求日益广泛，同时为满足不同负载特性的应用场合，行业专用型电机的研发设计亟待解决。纺织行业作为国内用电大户，其专用型高效电机系列产品的开发显得尤为重要。由于异步电动机在纺织专用电机中占据主要份额，其设计与制造技术较为成熟，且考虑到初期成本投入，因此，专用高效节能型异步电动机的开发与研制成为发展的重点产品，其具有更广阔的产品应用空间、经济利润空间和行业发展空间。

由于具有特殊的运行方式，纺织专用电机设计不同于普通交流电机设计。一方面，从节能方面考虑，要求电机不仅具有较高的运行效率，而且具有较高的功率因数，从而降低无功传递造成的损耗，减少无功补偿设备的投入；另一方面，虽然纺织专用电机按照额定运行点设计，但由于工作特殊性，其通常处于非额定运行状态，因此，要求电机不仅在额定运行点具有较高的效率，而且在较宽的运行范围内也具有较高的效率，从而在实际工作中真正达到高效节能的效果。

电机是一个复杂的耦合***，其各项性能之间相互影响，彼此制约，同时设计电机不仅要综合考虑运行效率、制造成本、体积等多种因素，还需兼顾电磁负荷、过载能力、转矩特性、机械结构、通风发热等复杂约束条件。另外，电机性能指标对设计参数的变化非常敏感，受企业工序控制、生产流程等质量管理水平的影响，电机性能出现不同程度地下降，存在一定的离散度，无法保证产品批量生产一致性。因此，提出满足国家标准、用户要求以及特定约束条件的稳健性设计方案，使电机综合性能最优，对解决电机性能指标之间彼此冲突，保证电机优质高效运行具有重要意义。

传统的质量控制方法注重产品后期检验，具有很强的事后性，造成时间和资源的很大浪费，对预防不合格产品的发现缺乏有效控制，以经验为主的工序控制，缺乏科学的设计指导，难以满足电机批量生产对产品一致性的要求。Taguchi法是由日本著名学者Tagchi Genichi博士于上世纪70年代创立的一种寻求产品质量最优的稳健性设计方法和质量管理技术。通过合理安排试验方案，确定最佳参数组合，增强产品质量特性对各种干扰的鲁棒性，并最终实现产品质量和成本的最佳平衡。Taguchi法将整个设计过程分为三个阶段，即***设计、参数设计及容差设计，因此，其亦称为三次设计法。该方法在科研与生产中已取得显著的实际成效。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够达到提高电机额定运行效率、额定功率因数、宽运行范围运行效率以及不显著增加电机生产成本等指标要求的纺织专用高效节能多相异步电动机稳健性设计方法。

本发明所采用的技术方案是：一种纺织专用高效节能多相异步电动机稳健性设计方法，包括如下步骤：

（1）确定电机，以异步电动机作为纺织专用电机进行稳健性设计；

（2）确定Taguchi法作为纺织专用电机稳健性设计的方法；

（3）确定高效节能多相异步电动机的设计变量，以电机尺寸、槽形尺寸、气隙长度、每槽导体数和并联支路数的各变量中的部分变量或全部变量作为待优化设计变量，并选取电机额定运行效率、额定功率因数、运行效率曲线平滑性及生产成本作为输出特性，分别建立各指标数学模型，构成多指标稳健性设计模型；

（4）确定各待优化设计变量的状态个数及相应取值，建立可控因素水平表，根据优化变量个数及各变量状态数选择适当的正交表，构造内正交表进行内设计；

（5）考虑电机生产加工与装配工艺水平、使用条件与工作环境、内部劣化与运行磨损的因素影响，以这些因素造成的参数误差作为噪音因素，确定各噪音因素的状态个数及相应取值，建立噪音因素水平表，根据噪音因素个数及各因素状态数选择适当的正交表，构造外正交表进行外设计；

（6）将各输出特性分别处理为望小特性，对应于内正交表的每一个组合，把误差因素配列于外正交表，计算由内、外正交表确定试验方案的输出特性值及信噪比；

（7）对结果数据进行方差分析，检验设计参数显著性程度，确定最佳参数组合；

（8）以步骤（7）确定的最佳参数作为各优化参数取值，进一步确定各参数波动范围，进行容差设计；

（9）按照最优设计方案绘制纺织专用高效节能多相异步电动机各部分图纸，线切割模具，冲模、叠压、绕线、嵌线、浸漆及装配，检验电机实际运行指标并与设计方案给出的指标比较，如果设计方案给出的指标超出运行指标要求范围，调整性能设计方案，重新进行优化设计；如果设计方案给出的指标满足运行指标设计要求，方案定型并批量生产。

所述的电机为多相异步电动机。电机由定子和转子组成，定子采用多相短距、分布绕组，转子采用鼠笼式结构。

步骤（3）所述的分别建立各指标数学模型是：

$f_1={\mathrm{\η}}_N=1-P_{\mathrm{LossN}}^{*}$

$f_3=\underset{i=2}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{c}_i\frac{|{\mathrm{\η}}_i-{\mathrm{\η}}_{i-1}|}{{\mathrm{\η}}_i}$ （公式1）

f₄=W₁C_Mater.+W₂C_Manuf.

式中：f₁为高效节能多相异步电动机额定运行效率数学模型，为最大化问题，

η_N——高效节能多相异步电动机额定运行效率；

——高效节能多相异步电动机总损耗标么值，总损耗包括铁损耗、定子绕组铜耗、转子绕组铜（铝）耗、风摩损耗和杂散损耗；

f₂为高效节能多相异步电动机额定功率因数数学模型，为最大化问题，

——高效异步电动机额定功率因数；

f₃为高效节能多相异步电动机运行效率曲线平滑性数学模型，为最小化问题，

η_i、c_i——分别为不同转速时，高效节能多相异步电动机运行效率和相应的权重；

f₄为高效节能多相异步电动机生产成本数学模型，为最小化问题，

W₁、W₂——分别为高效节能多相异步电动机有效材料成本和制造成本加权系数，可根据专业知识或实际经验确定不同的成本策略；

C_Mater.、C_Manuf.——分别为高效节能多相异步电动机有效材料成本和制造成本，有效材料成本主要包括铁、铜（铝）、绝缘材料等成本，制造成本为电机生产过程中，除有效材料成本外的其它成本，可根据实际情况协调电机有效材料用量和制造成本之间的比例关系。

步骤（4）至步骤（7）参数设计过程可进行多轮设计，每进行新一轮参数设计，都根据上一轮参数设计分析结果构造新的可控因素水平表与内正交表。

步骤（6）和步骤（7）分析多指标设计结果是采用下述两种方法中的一种：

第一种方法：首先以高效节能多相异步电动机额定运行效率、额定功率因数、运行效率曲线平滑性、生产成本分别作为单性能指标进行独立设计分析，在该分析过程中，当以其中的一个指标进行设计分析时，其它指标作为约束条件，最后对设计结果进行综合比较，基于博弈理论，权衡利弊，确定最佳的设计方案；

第二种方法：根据实际情况，依靠专业知识或现场经验将高效节能多相异步电动机额定运行效率、额定功率因数、运行效率曲线平滑性、生产成本四个性能指标转化为单性能指标确定最佳设计方案。

本发明的纺织专用高效节能多相异步电动机稳健性设计方法，结合纺织专用电机实际运行特点，经***设计、参数设计、容差设计，最终获得性能稳定、运行可靠、成本低廉的高效节能多相异步电动机，达到质量与成本的最佳平衡，提高产品的市场竞争力。具有如下特点：

1.以异步电动机为基础，研发纺织专用高效节能多相异步电动机系列产品，能够利用普通异步电动机设计与制造的成熟经验与专业技术，且具有较低的初期成本投入。设计方案充分考虑了纺织电机实际运行特点，能够满足纺织行业对电机的性能要求，符合国家标准。采用多相异步电动机作为纺织专用电机，一方面能够满足对低压大功率电机产品的需求，另一方面能够有效降低电机谐波含量，从而减小转矩脉动与电磁振动，降低电机总损耗，提高电机运行效率及安全可靠性，且电机具有较高的材料利用率。

2.选取高效节能多相异步电动机额定运行效率、额定功率因数作为优化目标，在实现电机高效运行的同时达到节能的效果，减少了无功传递造成的损耗以及无功补偿设备的投入；选取高效节能多相异步电动机效率曲线平滑性作为优化目标，保证了电机在较宽的运行范围内具有较高的效率，从而在实际工作中真正达到高效节能的效果；选取高效节能多相异步电动机生产成本作为优化目标，在保证实现电机高效节能指标要求的前提下，不显著增加包括有效材料成本和制造成本在内的总成本投入，使高效节能多相异步电动机经济效益最大化。

3.以Taguchi法作为高效节能多相异步电动机设计、开发、研制、生产的稳健性设计方法，综合考虑了电机性能指标对设计参数变化的敏感性以及电机制造企业工序控制、生产流程等质量管理水平，将产品开发设计与质量管理相结合，弱化了各种干扰对电机性能指标的影响，提高了电机优质高效运行的稳健性，增强了高效节能多相异步电动机在纺织行业的市场竞争力。

附图说明

图1是本发明纺织专用高效节能多相异步电动机稳健性设计方法的流程。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的纺织专用高效节能多相异步电动机稳健性设计方法做出详细说明。

纺织行业作为国内用电大户，其专用电机具有工作时间长、能耗高等问题，随着国家节能减排政策的深入落实，对电机***节能提出了更深、更高的要求，同时为获得更好的负载匹配特性，打破在不同应用场合长期使用相同类型电机的现状，对行业专用电机的研发提出了新的指标，因此，开发纺织专用高效节能电机具有显著的经济效益和社会效益，对促进纺织行业的发展具有重要意义。

纺织专用高效节能电机不仅需要具有较高的运行效率，而且需要具有较高的功率因数，从而达到节能节电的效果；同时，由于纺织专用电机通常处于非额定状态运行，因此，电机不仅需要在额定运行点具有较高的效率，而且需要在较宽的运行范围内也具有较高的效率，从而在实际运行中真正实现高效节能的目标。综合考虑纺织专用电机的运行特点，本发明以电机额定运行效率、额定功率因数、运行效率曲线平滑性以及电机生产成本作为设计指标，在不显著增加成本投入的基础上，实现纺织专用电机的优质高效运行，促进高效节能技术研究以及系列产品开发。

可靠性与稳定性是电机优质高效运行的前提，由于电机性能指标对设计参数的变化具有较强的敏感性，制造工艺、加工设备、使用环境、运行时间等引起的参数变化造成电机性能不同程度的下降，无法满足电机批量生产对产品一致性的要求。本发明在高效节能多相异步电动机设计中利用Taguchi法予以指导，为电机性能指标的实现提供了稳健性方案。

如图1所示，本发明的纺织专用高效节能多相异步电动机稳健性设计方法，包括如下步骤：

（1）确定电机，以异步电动机作为纺织专用电机进行稳健性设计，所述的电机为多相异步电动机。电机由定子和转子组成，定子采用多相短距、分布绕组，转子采用鼠笼式结构；

（2）确定Taguchi法（三次设计、田口法）作为纺织专用电机稳健性设计的方法；

（3）确定高效节能多相异步电动机的设计变量，以电机主要尺寸、槽形尺寸、气隙长度、每槽导体数，并联支路数等变量中部分或全部变量作为待优化设计变量，并选取电机额定运行效率、额定功率因数、运行效率曲线平滑性及生产成本作为输出特性，分别建立各指标数学模型，构成多指标稳健性设计模型；

所述的分别建立各指标数学模型是：

$f_1={\mathrm{\η}}_N=1-P_{\mathrm{LossN}}^{*}$

$f_3=\underset{i=2}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{c}_i\frac{|{\mathrm{\η}}_i-{\mathrm{\η}}_{i-1}|}{{\mathrm{\η}}_i}$ （公式1）

f₄=W₁C_Mater.+W₂C_Manuf.

式中：f₁为高效节能多相异步电动机额定运行效率数学模型，为最大化问题，

η_N——高效节能多相异步电动机额定运行效率；

——高效节能多相异步电动机总损耗标么值，总损耗包括铁损耗、定子绕组铜耗、转子绕组铜（铝）耗、风摩损耗和杂散损耗；

f₂为高效节能多相异步电动机额定功率因数数学模型，为最大化问题，

——高效异步电动机额定功率因数；

f₃为高效节能多相异步电动机运行效率曲线平滑性数学模型，为最小化问题，

η_i、c_i——分别为不同转速时，高效节能多相异步电动机运行效率和相应的权重；

f₄为高效节能多相异步电动机生产成本数学模型，为最小化问题，

W₁、W₂——分别为高效节能多相异步电动机有效材料成本和制造成本加权系数，可根据专业知识或实际经验确定不同的成本策略；

C_Mater.、C_Manuf.——分别为高效节能多相异步电动机有效材料成本和制造成本，有效材料成本主要包括铁、铜（铝）、绝缘材料等成本，制造成本为电机生产过程中，除有效材料成本外的其它成本，可根据实际情况协调电机有效材料用量和制造成本之间的比例关系。

（4）确定各待优化设计变量的状态个数及相应取值，建立可控因素水平表，根据优化变量个数及各变量状态数选择适当的正交表，构造内正交表进行内设计；

（5）考虑电机生产加工与装配工艺水平、使用条件与工作环境、内部劣化与运行磨损的因素影响，以这些因素造成的参数误差作为噪音因素，确定各噪音因素的状态个数及相应取值，建立噪音因素水平表，根据噪音因素个数及各因素状态数选择适当的正交表，构造外正交表进行外设计；

（6）将各输出特性分别处理为望小特性，对应于内正交表的每一个组合，把误差因素配列于外正交表，根据公式1～公式6计算由内、外正交表确定试验方案的输出特性值及信噪比；

设z₁，z₂，…，z_n为n个输出特性值，根据统计学理论，μ、σ²、μ²的无偏估计为

$\widehat{\mathrm{\μ}}=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{z}_i$ （公式2）

${\widehat{\mathrm{\σ}}}^2=\frac{1}{n-1}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(z_i-\widehat{\mathrm{\μ}})}^2$ （公式3）

${\widehat{\mathrm{\μ}}}^2=\frac{1}{n}[{\left(\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{z}_i\right)}^2-{\widehat{\mathrm{\σ}}}^2]$ （公式4）

对于单一特性指标，望小特性的信噪比为

SN=1/(μ²+σ²)               （公式5）

进一步，将SN表示为10倍对数形式

$\mathrm{SN}=-10\log \left(\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{z}_i^2\right)$ （公式6）

（7）对结果数据进行方差分析，检验设计参数显著性程度，确定最佳参数组合；

（8）以步骤（7）确定的最佳参数作为各优化参数取值，进一步确定各参数波动范围，进行容差设计；

（9）按照最优设计方案绘制纺织专用高效节能多相异步电动机各部分图纸，线切割模具，冲模、叠压、绕线、嵌线、浸漆及装配，检验电机实际运行指标并与设计方案给出的指标比较，如果设计方案给出的指标超出运行指标要求范围，调整性能设计方案，重新进行优化设计；如果设计方案给出的指标满足运行指标设计要求，方案定型并批量生产。

步骤（4）至步骤（7）参数设计过程可进行多轮设计，每进行新一轮参数设计，都根据上一轮参数设计分析结果构造新的可控因素水平表与内正交表。

步骤（6）和步骤（7）分析多指标设计结果是采用下述两种方法中的一种：

第一种方法：首先以高效节能多相异步电动机额定运行效率、额定功率因数、运行效率曲线平滑性、生产成本分别作为单性能指标进行独立设计分析，在该分析过程中，当以其中的一个指标进行设计分析时，其它指标作为约束条件，最后对设计结果进行综合比较，基于博弈理论，权衡利弊，确定最佳的设计方案；

第二种方法：根据实际情况，依靠专业知识或现场经验将高效节能多相异步电动机额定运行效率、额定功率因数、运行效率曲线平滑性、生产成本四个性能指标转化为单性能指标确定最佳设计方案。

本发明的实施例在确定电机、确定Taguchi法和建立公式1所给出的各指标数学模型后，针对目标特性，确定待优化设计变量，并以此建立可控因素水平表，同时根据正交表设计原则构造内正交表进行内设计。

本发明的实施例以异步电机定子铁芯内径D_i、铁芯长L_i、定子槽宽与齿宽之比K_bt1、转子槽宽与齿宽之比K_bt2、定子槽高与轭高之比K_hj1、转子槽高与轭高之比K_hj2、定子每槽导体数N_s1、转子每槽导体数N_s2八个变量作为待优化变量。

本发明的实施例中，各优化变量均取7个状态，各状态由“标识+水平号”表示，并称各状态值为对应变量名义值，如表1所示。

表1因素水平表

由于本发明的实施例共选取8个因素，且每个因素均取7个状态，因此选取7因素8水平正交表作为内正交表，且设计表头时8个因素可任意排列。

针对各种干扰对电机质量特性的影响，以电机生产加工与装配等工艺水平、使用条件与工作环境、内部劣化与运行磨损等因素造成的设计参数误差作为噪音因素，建立噪音因素水平表，同时根据正交表设计原则构造外正交表进行外设计。

本发明的实施例中，考虑定子铁芯内径、铁芯长、定子槽宽b₁₁、转子槽宽b₁₂、定子槽高h₂₁、转子槽高h₂₂、气隙长度δ、定子槽口宽b₀₁、定子槽口高h₀₁、转子槽口宽b₀₂、转子槽口高h₀₂均存在加工误差，并以实际加工公差作为误差取值，如表2所示。对于表中后五个误差因素的名义值为设计方案已确定值。

表2噪音因素表

由于本发明的实施例共选取11个误差因素，且每个因素均取3个状态，因此其适用的外正交表为13因素3水平正交表，且设计表头时可任选11列排列误差因素。

在四个电机性能优化指标中，运行效率曲线平滑性函数及生产成本函数为非负最小化问题；额定运行效率函数及额定功率因数函数，虽然希望函数值越大越好，但最大不会超过1，因此，可分别将函数值与1作差，化为非负最小化问题，从而四个性能优化指标均可以望小特性分析，作为评价产品质量特性的稳健性指标。望小特性的目的即希望输出特性越小越好，理想值为0，且非负。对于质量特性z服从正态分布N（μ，σ²）的产品，，等价于希望输出特性期望值μ越小越好，且方差σ²亦越小越好。为统一量纲，可要求μ²+σ²越小越好，

对应于内正交表的每一个组合，把误差因素配列于外正交表。本发明的实施例内正交表选用7因素8水平正交表，共安排49个试验方案，外正交表选用13因素3水平正交表，共安排27个试验方案，根据内正交表的每一个组合配置一个外正交表，因此共实施27×49=1323次试验。根据公式1计算内正交表中每一个组合对应外正交表安排的27次试验的输出特性值，根据公式2～公式6计算信噪比值，即为内正交表中该组合的信噪比值，并对试验结果进行方差分析，研究试验条件的变化对产品质量特性的影响。一方面，判断试验因素对产品质量特性影响的显著性程度，另一方面，确定主要试验因素处于何种状态能够使产品质量特性处于最佳，即确定试验因素最优组合。

信噪比越大，产品质量特性波动越小，抗干扰能力越强，产品质量越稳定，合格率越高。当多个指标同时存在时，可采用下述方法：

第一种：首先以高效节能多相异步电动机额定运行效率、额定功率因数、运行效率曲线平滑性、生产成本分别作为单性能指标进行独立设计分析，在此过程中，当以某一指标进行设计分析时，其它指标作为约束条件，最后对设计结果进行综合比较，根据博弈理论，权衡利弊，确定最佳的设计方案。

第二种：根据实际情况，依靠专业知识或现场经验将高效节能多相异步电动机额定运行效率、额定功率因数、运行效率曲线平滑性、生产成本四个性能指标转化为单性能指标确定最佳设计方案。

在完成一轮参数设计后，若设计方案未达到满意效果，需进行新一轮参数设计。此时，根据上一轮参数设计结果，基于各试验因素显著性关系及不同水平间的位级关系，判断试验因素对产品质量特性的影响趋势，重新建立可控因素水平表，并根据正交表设计原则构造内正交表进行内设计，直至获得满意的设计方案。

参数设计确定了实现产品质量特性指标的最佳参数，此时各零部件的品级、加工工艺精度一般较低，参数波动范围通常较大，为减小产品质量特性的波动，从经济性角度考虑，在不增加社会总损失的前提下，可提高主要因素的品级与精度，即进行容差设计，通过建立损失函数，寻求产品质量与成本之间的最佳平衡。

本发明的实施例容差设计步骤如下：

①以参数设计确定的最佳参数为名义值；

②仍采用参数设计中误差因素及其波动范围，设计相应于最佳参数的噪音因素表,同样选择13因素3水平正交表配列11个误差因素；

③根据公式1~公式6计算正交表确定试验方案的输出特性值及信噪比；

④对结果数据进行方差分析，确定设计参数的显著性程度；

⑤容差设计。容差设计的优劣以损失函数L（公式7）评价。把对输出特性影响大的设计参数的容差范围缩小，根据公式7计算此时损失函数值，并将其与容差范围缩小前设计方案的损失函数值比较，并考虑由于容差范围压缩造成的成本的增加。若平均质量损失降低的费用大于成本增加的费用，则压缩容差范围是可行的，否则是不适宜的。

损失函数L为

$L=k\left[\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(z_i-m)}^2\right]$ （公式7）

式中：k为损失函数系数；m为输出特性目标值。

结合纺织专用电机实际运行特点，经***设计、参数设计、容差设计，最终获得性能稳定、运行可靠、成本低廉的高效节能多相异步电动机，达到质量与成本的最佳平衡，提高产品的市场竞争力。

这里以本发明的实施例为中心展开了详细说明，所描述的优选方式或某些特性的具体体现，应当理解为本说明书仅仅是通过给出实施例的方式来描述本发明，实际上在组成、构造和使用的某些细节上会有所变化，包括部件的组合和组配，这些变形和应用都应该属于本发明的范围内。

Claims (4)

1.一种纺织专用高效节能多相异步电动机稳健性设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)确定电机，以异步电动机作为纺织专用电机进行稳健性设计；

(2)确定Taguchi法作为纺织专用电机稳健性设计的方法；

(3)确定高效节能多相异步电动机的设计变量，以电机尺寸、槽形尺寸、气隙长度、每槽导体数和并联支路数的各变量中的部分变量或全部变量作为待优化设计变量，并选取电机额定运行效率、额定功率因数、运行效率曲线平滑性及生产成本作为输出特性，分别建立各指标数学模型，构成多指标稳健性设计模型，其中，所述的分别建立各指标数学模型是：

$f_1={\mathrm{\η}}_N=1-P_{\mathrm{LossN}}^{*}$

$f_3=\underset{i=2}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{c}_i\frac{|{\mathrm{\η}}_i-{\mathrm{\η}}_{i-1}|}{{\mathrm{\η}}_i}$                          (公式1)

f₄＝W₁C_Mater.+W₂C_Manuf.

式中：f₁为高效节能多相异步电动机额定运行效率数学模型，为最大化问题，

η_N——高效节能多相异步电动机额定运行效率；

——高效节能多相异步电动机总损耗标么值，总损耗包括铁损耗、定子绕组铜耗、转子绕组铜耗、定子绕组铝耗、风摩损耗和杂散损耗；

f₂为高效节能多相异步电动机额定功率因数数学模型，为最大化问题，

高效异步电动机额定功率因数；

f₃为高效节能多相异步电动机运行效率曲线平滑性数学模型，为最小化问题，

η_i、c_i——分别为不同转速时，高效节能多相异步电动机运行效率和相应的权重；

f₄为高效节能多相异步电动机生产成本数学模型，为最小化问题，

W₁、W₂——分别为高效节能多相异步电动机有效材料成本和制造成本加权系数，可根据专业知识或实际经验确定不同的成本策略；

C_Mater.、C_Manuf.——分别为高效节能多相异步电动机有效材料成本和制造成本，有效材料成本主要包括铁、铜、铝、绝缘材料成本，制造成本为电机生产过程中，除有效材料成本外的其它成本，可根据实际情况协调电机有效材料用量和制造成本之间的比例关系；

(4)确定各待优化设计变量的状态个数及相应取值，建立可控因素水平表，根据优化变量个数及各变量状态数选择适当的正交表，构造内正交表进行内设计；

(5)考虑电机生产加工与装配工艺水平、使用条件与工作环境、内部劣化与运行磨损的因素影响，以这些因素造成的参数误差作为噪音因素，确定各噪音因素的状态个数及相应取值，建立噪音因素水平表，根据噪音因素个数及各因素状态数选择适当的正交表，构造外正交表进行外设计；

(6)将各输出特性分别处理为望小特性，对应于内正交表的每一个组合，把误差因素配列于外正交表，计算由内、外正交表确定试验方案的输出特性值及信噪比；

(7)对结果数据进行方差分析，检验设计参数显著性程度，确定最佳参数组合；

(8)以步骤(7)确定的最佳参数作为各优化参数取值，进一步确定各参数波动范围，进行容差设计；

(9)按照最优设计方案绘制纺织专用高效节能多相异步电动机各部分图纸，线切割模具，冲模、叠压、绕线、嵌线、浸漆及装配，检验电机实际运行指标并与设计方案给出的指标比较，如果设计方案给出的指标超出运行指标要求范围，调整性能设计方案，重新进行优化设计；如果设计方案给出的指标满足运行指标设计要求，方案定型并批量生产。

2.根据权利要求1所述的纺织专用高效节能多相异步电动机稳健性设计方法，其特征在于，所述的电机为多相异步电动机，电机由定子和转子组成，定子采用多相短距、分布绕组，转子采用鼠笼式结构。

3.根据权利要求1所述的纺织专用高效节能多相异步电动机稳健性设计方法，其特征在于，步骤(4)至步骤(7)参数设计过程可进行多轮设计，每进行新一轮参数设计，都根据上一轮参数设计分析结果构造新的可控因素水平表与内正交表。

4.根据权利要求1所述的纺织专用高效节能多相异步电动机稳健性设计方法，其特征在于，步骤(6)和步骤(7)分析多指标设计结果是采用下述两种方法中的一种：

第一种方法：首先以高效节能多相异步电动机额定运行效率、额定功率因数、运行效率曲线平滑性、生产成本分别作为单性能指标进行独立设计分析，在该分析过程中，当以其中的一个指标进行设计分析时，其它指标作为约束条件，最后对设计结果进行综合比较，基于博弈理论，权衡利弊，确定最佳的设计方案；

第二种方法：根据实际情况，依靠专业知识或现场经验将高效节能多相异步电动机额定运行效率、额定功率因数、运行效率曲线平滑性、生产成本四个性能指标转化为单性能指标确定最佳设计方案。