對高效三相異步電動機(jī)的設(shè)計(jì)分析

紀(jì)繁詳

（海軍駐哈爾濱地區(qū)艦船配套軍事代表室，哈爾濱150046）

對高效三相異步電動機(jī)的設(shè)計(jì)分析

紀(jì)繁詳

（海軍駐哈爾濱地區(qū)艦船配套軍事代表室，哈爾濱150046）

探討了高效三相異步電動機(jī)的常規(guī)設(shè)計(jì)思路和以Y2系列為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)高效三相異步電動機(jī)的思路，并介紹了提高三相異步電動機(jī)效率的其他方法。

高效；三相異步電動機(jī)；電機(jī)設(shè)計(jì)

1 高效三相異步電動機(jī)的常規(guī)設(shè)計(jì)思路

電動機(jī)效率：η=P2/P1×100%=(P1-∑P)/P1× 100%。

總損耗：∑P=Pcu1+Pcu2+Ps+Pfw+Pfe。

公式中：P2為輸出功率；P1為輸入功率；Pcu1為定子損耗；Pcu2為轉(zhuǎn)子損耗；Ps為雜散損耗；Pfw為機(jī)械損耗；Pfe為鐵耗。

通過上述公式轉(zhuǎn)換，我們可以看到，要想最大程度地提高電動機(jī)的工作效率，降低其自身的損耗，必須從降低電動機(jī)的每一個(gè)分項(xiàng)損耗入手。因此，在對三相異步電動機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，在每項(xiàng)損耗的控制中，通常情況下主要采用優(yōu)質(zhì)材料，并進(jìn)一步增加材料的實(shí)際用量，輔以工藝措施改進(jìn)的方法。

2 以Y2系列為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)高效三相異步電動機(jī)的思路

2.1 在材料的選用上

在鐵心材料的選用上，我們可以選擇DW470硅鋼片作為導(dǎo)磁材料。它不僅具有十分優(yōu)越的導(dǎo)磁性能，最重要的是它還能降低鐵耗，尤其是電動機(jī)越大，它在降鐵耗上的效果就越明顯。

2.2 對定轉(zhuǎn)子沖片的改進(jìn)設(shè)計(jì)

進(jìn)一步降低電動機(jī)定轉(zhuǎn)子損耗，也是提高電動機(jī)效率的重要手段之一。所以，我們應(yīng)該在保持Y2三圓、槽配合的前提下，對定轉(zhuǎn)子沖片的槽形進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)上，為了進(jìn)一步改善其啟動性能，抑制啟動電流，可采取凸形底槽，以容納更多的漆包線和鑄鋁，進(jìn)而有效地限制定轉(zhuǎn)子的損耗。需要注意的是，在嵌線工藝允許條件下，應(yīng)盡可能減少定子槽口的寬度，以改善磁勢波形，降低附加損耗。

2.3 對風(fēng)扇進(jìn)行重新設(shè)計(jì)

電動機(jī)越大，其風(fēng)扇功率所占的損耗比例也就越大。因此，為了適應(yīng)高效三相異步電動機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，必須對電動機(jī)的風(fēng)扇進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，在條件允許的前提下，盡可能降低風(fēng)扇葉的實(shí)際面積，起到降低電動機(jī)損耗的根本目的。

2.4 對電動機(jī)磁路的改進(jìn)設(shè)計(jì)

通過分析，我們可以得知，采用高導(dǎo)磁性材料的電動機(jī)，不僅能夠提高磁通密度，還能夠進(jìn)一步縮短鐵心長度，節(jié)省材料。因此，進(jìn)一步加強(qiáng)對電動機(jī)磁路的設(shè)計(jì)改進(jìn)尤為重要。在實(shí)際應(yīng)用中，對定轉(zhuǎn)子齒磁通密度取值應(yīng)設(shè)置在1.60T到1.68T之間，并對各段磁路的磁壓降分配進(jìn)行反復(fù)計(jì)算，力爭獲得最優(yōu)磁路參數(shù)。同時(shí)，針對電動機(jī)噪聲及振動問題，可采取增加氣隙寬度的方法，降低這些影響。

2.5 對生產(chǎn)加工工藝設(shè)計(jì)的改進(jìn)

通過分析，我們可以得知，在高效三相異步電動機(jī)的設(shè)計(jì)與研發(fā)中，使用了許多全新的材料，而正是這些全新材料的使用，使得在高效三相異步電動機(jī)的生產(chǎn)加工工藝上必須做出相應(yīng)的工藝設(shè)計(jì)改進(jìn)，以滿足高效三相異步電動機(jī)的高品質(zhì)要求。首先，要對冷軋硅鋼片的沖模間隙進(jìn)行正確的核定與設(shè)計(jì)，因?yàn)殚g隙過小會使凸、凹模刃邊的兩個(gè)剪切紋無法重合，就會產(chǎn)生毛刺與分層，并形成兩個(gè)光亮帶。而間隙過大又會使硅鋼片被拉入間隙，產(chǎn)生毛刺?？梢哉f，無論間隙過大還是過小，都會給沖片的尺寸與形態(tài)精度造成巨大的影響，進(jìn)而降低鐵心質(zhì)量。所以，正確設(shè)計(jì)冷軋硅鋼片的沖模間隙大小尤為重要。一般來講，原熱軋硅鋼片沖模的雙面間距主要控制在0.06 mm～0.08 mm，而冷軋硅鋼片沖模的雙面間隙則應(yīng)控制在0.04 mm～0.06 mm；其次，在加工生產(chǎn)中，對軸承室的加工工藝可采取擠壓法與SKFC3系列軸承，在進(jìn)一步提高生產(chǎn)加工的精確度與軸承使用壽命的同時(shí)，也確保了電動機(jī)損耗的穩(wěn)定性；再次，對鑄鋁轉(zhuǎn)子壓鑄模要進(jìn)行合理化設(shè)計(jì)，最大程度上減少鑄鋁轉(zhuǎn)子的縮孔率，降低轉(zhuǎn)子的銅耗；最后，在電動機(jī)的實(shí)際設(shè)計(jì)中可相應(yīng)提高槽滿率，并減少槽楔厚度，進(jìn)而降低電機(jī)的銅耗，減低嵌線難度。

3 提高三相異步電動機(jī)效率的其他方法

3.1 使用鑄銅轉(zhuǎn)子

銅作為性能優(yōu)良的導(dǎo)體，在三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子制造中，利用鑄銅代替鑄鋁，不僅能夠有效地降低轉(zhuǎn)子的電阻率，還能夠有效提高三相異步電動機(jī)的實(shí)際工作效率。雖然，利用鑄銅轉(zhuǎn)子帶來的啟動力矩以及過載能力往往會被降低，但這個(gè)問題可以通過調(diào)整三相異步電動機(jī)的電磁設(shè)計(jì)來消除。所以，使用鑄銅轉(zhuǎn)子替代鑄鋁轉(zhuǎn)子也是提高三相異步電動機(jī)效率的重要手段。

3.2 使用磁性槽契

磁性槽契具有十分良好的導(dǎo)磁性能，在三相異步電動機(jī)制造中可使用磁性槽契，以此優(yōu)化電動機(jī)的磁動勢波形，降低附加損耗。尤其是在三相異步電動機(jī)輕載或空載情況下，使用磁性槽契的電動機(jī)，不僅有效提高電動機(jī)的效率與功率因素，其節(jié)能效果也十分顯著。

3.3 使用三相正弦繞組

在三相異步電動機(jī)的設(shè)計(jì)與制造中使用三相正弦繞組，不僅能夠有效降低電動機(jī)損耗，還能夠有效提高電動機(jī)的工作效率。因此，三相正弦繞組是十分經(jīng)濟(jì)且提高電動機(jī)效率的重要手段。在實(shí)際應(yīng)用中，三相正弦繞組的唯一缺點(diǎn)，就是在繞線、嵌線、接線的程序上較為復(fù)雜。

4 結(jié)語

以Y2系列電動機(jī)為基礎(chǔ)，從多個(gè)設(shè)計(jì)角度入手，對其進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)，通過闡述，在高效三相異步電動機(jī)的設(shè)計(jì)上提供一些有益參考。

［1］賀勝強(qiáng)，郭代春.高效三相異步電動機(jī)的研制［J］.電機(jī)技術(shù)，2012，（08）：72-73.

Design and Analysis of High Efficiency Three-phase Asynchronous Motor

JI Fan-xiang
(Navyships in Harbin area Ship-supportingMilitaryAgent's Room,Harbin 150046,China)

This paper discusses the conventional design method of high efficiency three phase induction motor and the method of designing high efficiencythree phase asynchronous motor based on Y2 series.

High efficiency;Three-phase asynchronous motor;Motor design

TM343.2

B

1674-8646（2015）08-0031-01

2015-05-22