對高效三相異步電動機的設計分析

紀繁詳（海軍駐哈爾濱地區艦船配套軍事代表室，哈爾濱 150046）

對高效三相異步電動機的設計分析

紀繁詳
（海軍駐哈爾濱地區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的常規設計思路和以Y2系列為基礎設計高效三相異步電動機的思路，并介紹了提高三相異步電動機效率的其他方法。

高效；三相異步電動機；電機設計

1　高效三相異步電動機的常規設計思路

電動機效率：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為轉子損耗；Ps為雜散損耗；Pfw為機械損耗；Pfe為鐵耗。

通過上述公式轉換，我們可以看到，要想最大程度地提高電動機的工作效率，降低其自身的損耗，必須從降低電動機的每一個分項損耗入手。因此，在對三相異步電動機進行設計時，在每項損耗的控制中，通常情況下主要采用優質材料，并進一步增加材料的實際用量，輔以工藝措施改進的方法。

2　以Y2系列為基礎設計高效三相異步電動機的思路

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硅鋼片作為導磁材料。它不僅具有十分優越的導磁性能，最重要的是它還能降低鐵耗，尤其是電動機越大，它在降鐵耗上的效果就越明顯。

2.2對定轉子沖片的改進設計

進一步降低電動機定轉子損耗，也是提高電動機效率的重要手段之一。所以，我們應該在保持Y2三圓、槽配合的前提下，對定轉子沖片的槽形進行重新設計。在設計上，為了進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，進而有效地限制定轉子的損耗。需要注意的是，在嵌線工藝允許條件下，應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對風扇進行重新設計

電動機越大，其風扇功率所占的損耗比例也就越大。因此，為了適應高效三相異步電動機的設計與應用，必須對電動機的風扇進行重新設計，在條件允許的前提下，盡可能降低風扇葉的實際面積，起到降低電動機損耗的根本目的。

2.4對電動機磁路的改進設計

通過分析，我們可以得知，采用高導磁性材料的電動機，不僅能夠提高磁通密度，還能夠進一步縮短鐵心長度，節省材料。因此，進一步加強對電動機磁路的設計改進尤為重要。在實際應用中，對定轉子齒磁通密度取值應設置在1.60T到1.68T之間，并對各段磁路的磁壓降分配進行反復計算，力爭獲得最優磁路參數。同時，針對電動機噪聲及振動問題，可采取增加氣隙寬度的方法，降低這些影響。

2.5對生產加工工藝設計的改進

通過分析，我們可以得知，在高效三相異步電動機的設計與研發中，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的生產加工工藝上必須做出相應的工藝設計改進，以滿足高效三相異步電動機的高品質要求。首先，要對冷軋硅鋼片的沖模間隙進行正確的核定與設計，因為間隙過小會使凸、凹模刃邊的兩個剪切紋無法重合，就會產生毛刺與分層，并形成兩個光亮帶。而間隙過大又會使硅鋼片被拉入間隙，產生毛刺。可以說，無論間隙過大還是過小，都會給沖片的尺寸與形態精度造成巨大的影響，進而降低鐵心質量。所以，正確設計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控制在0.04 mm～0.06 mm；其次，在加工生產中，對軸承室的加工工藝可采取擠壓法與SKFC3系列軸承，在進一步提高生產加工的精確度與軸承使用壽命的同時，也確保了電動機損耗的穩定性；再次，對鑄鋁轉子壓鑄模要進行合理化設計，最大程度上減少鑄鋁轉子的縮孔率，降低轉子的銅耗；最后，在電動機的實際設計中可相應提高槽滿率，并減少槽楔厚度，進而降低電機的銅耗，減低嵌線難度。

3　提高三相異步電動機效率的其他方法

3.1使用鑄銅轉子

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

3.2使用磁性槽契

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

3.3使用三相正弦繞組

在三相異步電動機的設計與制造中使用三相正弦繞組，不僅能夠有效降低電動機損耗，還能夠有效提高電動機的工作效率。因此，三相正弦繞組是十分經濟且提高電動機效率的重要手段。在實際應用中，三相正弦繞組的唯一缺點，就是在繞線、嵌線、接線的程序上較為復雜。

4　結語

以Y2系列電動機為基礎，從多個設計角度入手，對其進行設計改進，通過闡述，在高效三相異步電動機的設計上提供一些有益參考。

［1］ 賀勝強，郭代春.高效三相異步電動機的研制［J］.電機技術，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