淺談高效電機的節材與發展

王晨明　王敬濤　何麗鵬

摘要：本文以7.5Kw，6P電機為例，闡述高效電機節材思路及實驗成果，并針對傳統高效電機成本高的問題，提出了新的設計方案，大大的節約了成本，避免資源浪費。

關鍵詞：YE3；高效電機；節材

中圖分類號：TM3 文獻識別碼：A 文章編號：1001-828X（2016）004-000361-01

隨著我國加入WTO，我國電機行業所面臨的國際社會的巨大競爭壓力和挑戰日益加劇。從國際和國內發展趨勢來看，推廣中國高效電機是非常有必要的，這也是產品發展的要求，使我國電機產品跟上國際發展潮流，同時也有利于推進行業技術進步和產品出口的需要。據統計，2002年我國電機耗電占全國耗電量的60%以上，其中小型三相異步電動機耗電約占35%，是耗電大戶，所以開發中國高效電機是提高能源利用率的重要措施之一，符合我國發展的需要，是非常必要的。

相關機構做過計算，如果將所有電機效率提高5%，則全年可節約電量達765億千瓦時，這個數字接近三峽2008年全年發電量。所以說高效節能電機行業的發展空間大、需求性強。政策方面，國家標準化管理委員會于2012年發布了強制性標準《GB 18613-2012中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級》。但是現在面臨的問題是高效電機的成本愈來愈高，產品在國際上沒有價格優勢，本文介紹的節材電機，相對于傳統高效電機，采用了新的結構件及新的電磁，在滿足高效電機性能的基礎上，成功的降低了成本，提高了產品的競爭力。下面以高效電機YE3-160電機為例，從兩個方面闡述高效電機節材思路，分析樣機實驗成果。

一、改進電機結構設計

傳統YE3-160高效電機使用的是Y2基礎系列電機的前端蓋，基礎系列電機的端蓋為滿足通用性，端蓋上帶有注油結構，根據實際情況決定是否打注油孔，并且都配有軸承內蓋，然而本高效電機是不需要注油的，端蓋上注油結構完全是浪費材料。因此節材后的電機在設計端蓋時直接去掉注油結構節省了材料，而且不再需要使用內蓋，這樣每臺電機不僅節省材料，而且減少了一道安裝內蓋的工序，節省材料的同時又節約了工時，成功降低了物力與人力的成本。

二、減少電機電磁材料

影響電機使用效率的主要因素有：定子損耗、轉子損耗、鐵耗、雜散損耗、風摩耗五大損耗。我們可以通過控制五大損耗來實現保證電機效率的同時，達到節約成本的目的。

1.定子損耗、轉子損耗

經過研究發現傳統電機定子沖片與轉子沖片槽型比較大，定子沖片凈面積僅剩192.44cm2，轉子沖片凈面積為160cm2，這樣消耗的銅和鋁就會多，所以我們嘗試減小槽型尺寸的辦法使定子沖片凈面積提高到了208.64cm2，轉子沖片凈面積提高到了187.01cm2。之后再通過微調定子線圈的線規與匝數，經計算，減少銅和鋁用量的同時，成功地將效率控制在了高效電機效率要求范圍內。這樣以來每臺電機所需的銅和鋁大大的降低了，保證效率要求的基礎上節約了成本。

2.鐵耗

電機可以通過減小磁密度，增加鐵心的長度來降低磁通密度，但這會導致電機本身所需的銅、鐵、鋁重量隨之增加；減少鐵心片厚度來減少電流的損失，例如使用冷軋鋼片代替熱軋鋼片可以減小硅鋼片厚度，但薄鐵心片會增加鐵心片數目增加成本；所以最終我們通過研發，決定采用先進的熱處理及制造技術，順著硅鋼片的碾軋方向裁剪并對硅鋼沖片進行熱處理，有效降低10%-20%的損耗，提升電機的效率的同時，又避免增加電機材料。

從計算結果上來看，節材后的電機，鐵的使用量為原來的96%，銅為原來的76.6%。鋁為原來的55%，節材后的電機在銅、鐵、鋁的用料上都遠遠優于傳統電機，從而大大的節約了電機的制造成本，提高產品的競爭力。

三、實驗結果

從實驗結果上看，節材后電機效率僅下降0.37%，依然能滿足IE3效率電機標準。因此，此節材方案，即降低了電機生產成本，又保證了電機使用性能，且具有很高的可實施型，具備批量生產的條件。

四、結論

經過設計研發和實驗結果發現，節材后的高效電機具有很高的可實施性，不僅滿足高效電機的效率要求，而且各方面性能也有所提升，既節約了成本又改善了性能，即提高產品市場競爭力，又為以后的電機節材工作奠定了基礎。