对高效三相异步电动机的设计分析

纪繁详

（海军驻哈尔滨地区舰船配套军事代表室，哈尔滨150046）

对高效三相异步电动机的设计分析

纪繁详

（海军驻哈尔滨地区舰船配套军事代表室，哈尔滨150046）

探讨了高效三相异步电动机的常规设计思路和以Y2系列为基础设计高效三相异步电动机的思路，并介绍了提高三相异步电动机效率的其他方法。

高效；三相异步电动机；电机设计

1 高效三相异步电动机的常规设计思路

电动机效率：η=P2/P1×100%=(P1-∑P)/P1× 100%。

总损耗：∑P=Pcu1+Pcu2+Ps+Pfw+Pfe。

公式中：P2为输出功率；P1为输入功率；Pcu1为定子损耗；Pcu2为转子损耗；Ps为杂散损耗；Pfw为机械损耗；Pfe为铁耗。

通过上述公式转换，我们可以看到，要想最大程度地提高电动机的工作效率，降低其自身的损耗，必须从降低电动机的每一个分项损耗入手。因此，在对三相异步电动机进行设计时，在每项损耗的控制中，通常情况下主要采用优质材料，并进一步增加材料的实际用量，辅以工艺措施改进的方法。

2 以Y2系列为基础设计高效三相异步电动机的思路

2.1 在材料的选用上

在铁心材料的选用上，我们可以选择DW470硅钢片作为导磁材料。它不仅具有十分优越的导磁性能，最重要的是它还能降低铁耗，尤其是电动机越大，它在降铁耗上的效果就越明显。

2.2 对定转子冲片的改进设计

进一步降低电动机定转子损耗，也是提高电动机效率的重要手段之一。所以，我们应该在保持Y2三圆、槽配合的前提下，对定转子冲片的槽形进行重新设计。在设计上，为了进一步改善其启动性能，抑制启动电流，可采取凸形底槽，以容纳更多的漆包线和铸铝，进而有效地限制定转子的损耗。需要注意的是，在嵌线工艺允许条件下，应尽可能减少定子槽口的宽度，以改善磁势波形，降低附加损耗。

2.3 对风扇进行重新设计

电动机越大，其风扇功率所占的损耗比例也就越大。因此，为了适应高效三相异步电动机的设计与应用，必须对电动机的风扇进行重新设计，在条件允许的前提下，尽可能降低风扇叶的实际面积，起到降低电动机损耗的根本目的。

2.4 对电动机磁路的改进设计

通过分析，我们可以得知，采用高导磁性材料的电动机，不仅能够提高磁通密度，还能够进一步缩短铁心长度，节省材料。因此，进一步加强对电动机磁路的设计改进尤为重要。在实际应用中，对定转子齿磁通密度取值应设置在1.60T到1.68T之间，并对各段磁路的磁压降分配进行反复计算，力争获得最优磁路参数。同时，针对电动机噪声及振动问题，可采取增加气隙宽度的方法，降低这些影响。

2.5 对生产加工工艺设计的改进

通过分析，我们可以得知，在高效三相异步电动机的设计与研发中，使用了许多全新的材料，而正是这些全新材料的使用，使得在高效三相异步电动机的生产加工工艺上必须做出相应的工艺设计改进，以满足高效三相异步电动机的高品质要求。首先，要对冷轧硅钢片的冲模间隙进行正确的核定与设计，因为间隙过小会使凸、凹模刃边的两个剪切纹无法重合，就会产生毛刺与分层，并形成两个光亮带。而间隙过大又会使硅钢片被拉入间隙，产生毛刺。可以说，无论间隙过大还是过小，都会给冲片的尺寸与形态精度造成巨大的影响，进而降低铁心质量。所以，正确设计冷轧硅钢片的冲模间隙大小尤为重要。一般来讲，原热轧硅钢片冲模的双面间距主要控制在0.06 mm～0.08 mm，而冷轧硅钢片冲模的双面间隙则应控制在0.04 mm～0.06 mm；其次，在加工生产中，对轴承室的加工工艺可采取挤压法与SKFC3系列轴承，在进一步提高生产加工的精确度与轴承使用寿命的同时，也确保了电动机损耗的稳定性；再次，对铸铝转子压铸模要进行合理化设计，最大程度上减少铸铝转子的缩孔率，降低转子的铜耗；最后，在电动机的实际设计中可相应提高槽满率，并减少槽楔厚度，进而降低电机的铜耗，减低嵌线难度。

3 提高三相异步电动机效率的其他方法

3.1 使用铸铜转子

铜作为性能优良的导体，在三相异步电动机的转子制造中，利用铸铜代替铸铝，不仅能够有效地降低转子的电阻率，还能够有效提高三相异步电动机的实际工作效率。虽然，利用铸铜转子带来的启动力矩以及过载能力往往会被降低，但这个问题可以通过调整三相异步电动机的电磁设计来消除。所以，使用铸铜转子替代铸铝转子也是提高三相异步电动机效率的重要手段。

3.2 使用磁性槽契

磁性槽契具有十分良好的导磁性能，在三相异步电动机制造中可使用磁性槽契，以此优化电动机的磁动势波形，降低附加损耗。尤其是在三相异步电动机轻载或空载情况下，使用磁性槽契的电动机，不仅有效提高电动机的效率与功率因素，其节能效果也十分显著。

3.3 使用三相正弦绕组

在三相异步电动机的设计与制造中使用三相正弦绕组，不仅能够有效降低电动机损耗，还能够有效提高电动机的工作效率。因此，三相正弦绕组是十分经济且提高电动机效率的重要手段。在实际应用中，三相正弦绕组的唯一缺点，就是在绕线、嵌线、接线的程序上较为复杂。

4 结语

以Y2系列电动机为基础，从多个设计角度入手，对其进行设计改进，通过阐述，在高效三相异步电动机的设计上提供一些有益参考。

［1］贺胜强，郭代春.高效三相异步电动机的研制［J］.电机技术，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