轉子閉口槽在高效電機中的應用

湯惠明, 顧衛東, 顧德軍, 孫佰義

(1. 上海電機系統節能工程技術研究中心有限公司，上海 200063； 2. 廣東肯富來泵業股份有限公司，廣東 佛山 528000)

轉子閉口槽在高效電機中的應用

湯惠明1, 顧衛東1, 顧德軍1, 孫佰義2

(1. 上海電機系統節能工程技術研究中心有限公司，上海 200063； 2. 廣東肯富來泵業股份有限公司，廣東 佛山 528000)

高效電動機采用轉子閉口槽工藝，可以減小轉子齒槽產生的損耗，提高電機效率。通過閉口槽樣機試制及樣機試驗數據，驗證了轉子閉口槽結構性能，得出該工藝可行，并提出相應的工藝措施。

高效電機； 閉口槽； 橋拱高度； 雜散損耗

0 引 言

三相異步電動機由于定、轉子齒槽的存在，旋轉時會產生脈振損耗。轉子采用閉口槽，使有效氣隙縮短，并削弱了氣隙磁場的脈動，從而減少激磁磁勢，降低諧波磁場的損耗，有助于改善電機性能。

采用轉子閉口槽，在降低電機的雜散損耗和鐵耗的同時，會增加轉子漏抗，造成功率因數下降，定子負載電流增加，定子損耗增大；起動轉矩和起動電流降低，轉差率增大[1-2]。因此在采用閉口槽時，應同時考慮諸性能數據的變化，使電機整體性能最優。

1 閉口槽樣機試制

橋拱高度Hr0是閉口槽轉子的一個重要參數，在轉子槽型相同的情況下，選擇不同的橋拱高度對電機性能會有不同程度的影響。本文通過3個規格的樣機型式試驗，根據試驗數據，分析采用不同的橋拱高度對電機性能的影響。圖1為閉口槽轉子槽型示意圖，表1、表2、表3分別為3個規格樣機的試驗數據匯總。

圖1 閉口槽轉子槽型示意圖

類別試驗值1試驗值2試驗值1試驗值2試驗值1試驗值2規格半閉口槽閉口槽(Hro=0.2)閉口槽(Hro=0.5)效率/%93.17693.15093.29193.07094.20093.330功率因數0.90040.90400.90170.90200.89820.8970電流/A80.8280.9180.8281.3080.8281.41定子銅耗/W792.8759.0790.0764.0777.6775.0轉子鋁耗/W534.3490.0537.0538.0476.9512.0鐵耗/W472.4504.0470.1427.0451.6409.0機械耗/W788.01010.0798.41100.0701.0973.0雜散損耗/W708.4540.0640.9516.0363.7536.0Ist/In8.568.738.818.278.718.74Tst/Tn2.683.012.812.202.713.00Tm/Tn3.5803.6353.6403.6403.6103.632溫升/K63.0060.5561.6059.0759.4062.45噪聲/(dB·A-1)84.1885.0085.5485.0084.7685.00振動/(mm·s-1)0.981.600.871.600.931.60

表2 YX3-225M-4 45 kW閉口槽試驗數據

表3 YE4-280M-4 90 kW閉口槽試驗數據

注： 定子采用延邊三角形接法，更換轉子進行對比試驗。

2 閉口槽樣機數據分析

(1) 樣機試驗數據表明轉子采用閉口槽可減少電機的鐵耗和雜散損耗，閉口橋拱越大，下降值一般也越大。

(2) 轉子采用閉口槽后，轉子漏抗增大，功率因數也趨于變差，導致負載電流增加，使定轉子銅耗、鋁耗增加。若采用過大的橋拱，將不利于效率的提高，甚至反而下降。

(3) 轉子采用閉口槽后，起動電流有所下降，但與此同時，起動轉矩、最大轉矩也隨之減小，因此在采用閉口槽時，應同時考慮五大性能數據的變化，不能低于標準允許的限值。

(4) 轉子采用閉口槽后，噪聲有一定程度的降低。

(5) 若能使閉口槽電機轉差率維持半閉口槽的水平，則其效率還可有一定程度的提高。

綜上所述，以采用橋拱高度約為0.2 mm的閉口槽為最佳。考慮到橋拱高度過小，加工困難，橋拱高度可適當放大，但不宜超過0.5 mm。

3 閉口槽轉子的工藝措施及優點

電機閉口槽轉子壓鑄時易導致轉子導條夾雜氣孔，形成細條、斷條等質量缺陷，嚴重影響電機的性能。

3. 1 工藝措施

要解決壓鑄過程中的排氣問題，在疊片時每隔20～50 mm夾一張開口沖片，開口沖片就是將閉口槽轉子沖片的槽口沖出1～1.5 mm的開口，這樣轉子長度方向增加了多個排氣面，每個排氣面的排氣槽數與轉子槽數相等。

3. 2 采用轉子閉口槽工藝的優點

(1) 半閉口槽的槽口一般又短又小，開制合金鋼及鎢鋼復式模具質量不易保證，采用閉口槽后可避免上述缺點。

(2) 一般轉子復式模具槽口部分在使用過程中易產生毛刺及模具的爆裂，一方面使刃磨工作量增加，同時又使模具的使用壽命大大縮短。采用閉口槽工藝后，可延長模具壽命。

4 結 語

面對不斷提高的電機能效要求，普遍采用的方法是增加材料的投入，包括增加鐵心長、增加用銅量、采用材質更好的硅鋼片等。這些方法雖然提高了電機的效率，但卻增加了原材料的投入及成本。

高效電機采用轉子閉口槽工藝，選擇合適的橋拱高度，有效減小齒諧波對電機性能的影響，降低鐵耗和雜散損耗，提高電機效率。通過降低雜散損耗，達到與增加材料提高效率同樣的效果，節約了材料，降低了成本。考慮到采用閉口槽工藝會降低功率因數和起動轉矩，建議此工藝應用在2極和4極高效電機上。

[1] 王岳.閉口槽轉子壓鑄排氣工藝[J].電機與控制應用,2013,40(2): 65-66.

[2] 李利娟.轉子閉口槽橋拱高度對中小型電機性能的影響[J].電機技術,2016(1): 5-6.

Application of High Efficiency Motor by Rotor Enclose Slots

TANGHuiming1,GUWeidong1,GUDejun1,SUNBaiyi2

(1. Shanghai Engineering Research Center of Motor System Energy Saving Co., Ltd.,Shanghai 200063, China;2. Guangdong KENFLO Pump Co., Ltd., Foshan 528000, China)

The process of rotor enclose slots of high efficiency motor could reduce loss of rotor cogging and increase efficiency. The results could be validated against prototype test data. Also correspond technology measure was proposed.

high efficiency motor;enclose slots; height of arc; stray losses

上海市科學技術委員會科技計劃項目(15DZ1201400)

顧德軍(1973—)，男，高級工程師，研究方向為高效電機設計。

TM 305.1

A

1673-6540(2017)05- 0077- 03

2016 -10 -20