YXKK450—66KV超高效三相異步電動機的設(shè)計與研制

王宇峰 朱雪健

摘要：本文討論了YXKK450-6 6kV超高效三相異步電動機的設(shè)計研制過程。圍繞著設(shè)計過程中各個部分進行了分析設(shè)計，為今后設(shè)計制造超高效三相異步電動機奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：超高效三相異步電動機；異形銅排；設(shè)計；研制

1 前言

YXKK三相異步電動機廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、公共設(shè)施及家用電器等各領(lǐng)域中的機械裝備、風(fēng)機、水泵、壓縮機、冶金、石化、紡織、造紙、交通、建筑、礦山、食品等行業(yè)。目前，電動機的用電量平均占世界各國總用電量的40%以上，占工業(yè)用電量的60%以上。

我國是亞洲第一大電力消耗國，也是世界上目前缺電最為嚴(yán)重的發(fā)展中國家，從1992年起我國的年發(fā)電量和用電量均居世界第二位，而其中60%以上的電能被用于驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)。因此，電動機能源效率水平的提高對于我國能源節(jié)約、環(huán)境保護以及資金節(jié)約均具有重要意義，并且隨著節(jié)能減排意識的增強，超高效電動機的制造迫在眉睫。

2 YXKK450-6 6kV超高效三相異步電動機的設(shè)計過程分析

2.1總體設(shè)計

超高效電動機的設(shè)計要點是降低各項損耗，提高電動機效率，縮短線圈端部長度，加強沖片和定子鐵芯的制造質(zhì)量，從而減少鐵耗引起的銅耗；改善轉(zhuǎn)子槽絕緣工藝，降低負載雜耗；合理選擇槽配合和硅鋼片的牌號，降低鐵損和定子銅耗。

2 . 2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

本產(chǎn)品主要由定子、轉(zhuǎn)子、滾動軸承、空-空冷卻器、后傾角風(fēng)葉風(fēng)扇、接線盒等幾大部分組成。

（1）定子

定子由定子鐵芯、定子線圈、機座、定子測溫元件、接線盒和空間加熱器等部分組成。

（a）定子鐵芯

定子沖片采用50W350優(yōu)質(zhì)冷軋電工鋼片做導(dǎo)磁材料，解決了熱軋硅鋼片因厚度不均，鐵芯迭壓后出現(xiàn)較大偏差的問題，又減少了鐵耗，降低了振動和噪聲；并利用Ansys分析每段風(fēng)道的風(fēng)壓風(fēng)量設(shè)計合理的通風(fēng)道分布及風(fēng)道數(shù)量，嚴(yán)格的控制電機風(fēng)摩耗。

（b）定子機座

定、轉(zhuǎn)子及冷卻器等都裝在機座上面。它需要承受扭轉(zhuǎn)負荷，軸的彎曲應(yīng)力和電機本身重量，為滿足這些要求，機座設(shè)計成由底腳板及壁板組成的鋼板焊接而成的箱式機座，加強了機座整體的強度，使電機能安全穩(wěn)定的運行。機座內(nèi)部采用圓筒狀的導(dǎo)風(fēng)裝置，轉(zhuǎn)子風(fēng)扇產(chǎn)生的風(fēng)可集中順著圓筒狀導(dǎo)風(fēng)裝置引入鐵芯，起到了導(dǎo)流的作用，減少了風(fēng)量流失，加大了鐵芯散熱的風(fēng)壓，提高了電機的散熱效果。

（c）定子繞組

定子繞組材料采用薄膜繞包銅扁線GLEMB-155/0.4-YN，采用較短的鐵芯長度和合理的線圈線規(guī)，降低硅鋼片、電磁線和部分鋼材等材料用量，節(jié)約成本。

（2）轉(zhuǎn)子

轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)子鐵芯、內(nèi)風(fēng)扇等部分組成，如圖1所示：

（a）轉(zhuǎn)軸：

轉(zhuǎn)軸采用35#鍛鋼，軸上焊接6根輻板，材料為Q235B碳素鋼。

（b）銅排：

轉(zhuǎn)子采用異形銅排轉(zhuǎn)子，具有比傳統(tǒng)鑄鋁轉(zhuǎn)子更小的損耗，提高了整體效率；不僅擁有普通矩形銅排損耗小的優(yōu)點，而且能保證滿足用戶對電動機起動的要求。

（c）轉(zhuǎn)子鐵芯：

轉(zhuǎn)子采用鼠籠式結(jié)構(gòu)，采用50W350優(yōu)質(zhì)冷軋電工鋼片，質(zhì)量好，單位鐵耗小。

（d）后傾角風(fēng)葉風(fēng)扇：

將電機內(nèi)、外風(fēng)扇葉片設(shè)計成后傾式結(jié)構(gòu)，使風(fēng)扇進、出風(fēng)口角度為35°，在滿足電機散熱所需風(fēng)量和風(fēng)壓的前提下，降低了機械損耗，提高電機效率，同時也降低電機由于風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)引起的空氣動力噪聲。

（3）軸承：

軸承采用國產(chǎn)軸承，軸承牌號為軸伸端6228M/C3，非軸伸端6228M/C3。軸承測溫元件采用WZPDA-3G。潤滑油采用L-XBCHA3鋰基脂進行軸承潤滑，為了防止產(chǎn)生軸電流，在非軸伸端進行絕緣處理。

（4）通風(fēng)系統(tǒng)：

空-空冷卻器由鋼板和冷卻鋼管焊接而成。冷卻器內(nèi)分布一定數(shù)量的冷卻管，由內(nèi)風(fēng)扇將電機內(nèi)部熱氣流吹入冷卻器內(nèi)部，通過熱傳遞使熱量被冷卻管內(nèi)的冷空氣吸收，外風(fēng)扇推動冷卻管內(nèi)冷空氣流動，從而完成散熱的過程。進、出風(fēng)溫差15°C左右，起到散熱的作用。

（5）通風(fēng)系統(tǒng)：

電機采用兩端對稱進風(fēng)的徑向通風(fēng)系統(tǒng)。在電機轉(zhuǎn)子鐵芯左右兩端各裝有一個后傾式風(fēng)扇。它將電機內(nèi)部熱氣流經(jīng)過電機中心吹入到冷卻器內(nèi)，經(jīng)過冷卻器的冷卻后，將熱量帶走，再由冷卻器兩側(cè)進入電機內(nèi)部。冷卻器內(nèi)分布一定數(shù)量的冷卻管，由外風(fēng)扇推動冷卻管內(nèi)部氣體流動，從而完成流動散熱的功能。使各部的溫升能較均勻地分布，從而降低最高局部溫升，提高絕緣壽命，同時提高電機的使用壽命。

3 結(jié)束語

本產(chǎn)品的效率為95.2%，同等級異步電動機效率93.5%，按照平均每年工作8000小時，工業(yè)用電1.0元/千瓦時計算，該產(chǎn)品每年節(jié)約用電（95.2%-93.5%）×400×8000=54400千瓦時，節(jié)約用電成本1.0×54400=5.44萬元，年可節(jié)約用電5.44萬千瓦時左右，相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤11.5噸，減少二氧化碳排放量25噸。

隨著節(jié)能減排意識的增強，可見超高效電機制造的必要性。在這次YXKK450-6 6kV超高效三相異步電動機的設(shè)計、制造，為今后該類電機的設(shè)計起到重要作用。

參考文獻

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（作者單位：泰豪沈陽電機有限公司）