提高小型电机效率的方法

浅谈提高小型电机效率的措施张忠锋姚桂颖佳木斯电机股份有限公司，黑龙江佳木斯154002摘要重要简介提高小型电机效率的重要途径，并具体简介了减少多种损耗应采用勺措施，通过性能分析论述减少H多种损耗对提高电机效率口勺影响，为高效电机的发展提供某些技术参照核心词高效效率损耗中图分类号文献标记码文章编号TM343B1008—728105—0015-03DiSCUSSion onthe MethodOf ImprovingEmciency OfSmall-Sized MotorZhangZhongfeng andYao GuiyingAbstractThis paperintroduces themain waysof improvingefficiency ofsmall-sized motorand the selectedmeasureOf reducing various losses,describes theinfluence ofreducingvariouslosses onimproving efficiencyofmotor throughperformance analysis,and providessome technicalrefere neeOn developmentofhigh-efficiency motor.Key wordsHigh-efficiency,efficiency,loss.引言1随着能源价格的上涨，人们对节省能源和环保结识的加强，世界各国相继出台了能效原则，如美国于年颁布1992了能源政策法令在该法规中规定了〜马力三相异步电动机的效率原则，过渡期为年，年E.PACT,12005199710月日开始实行加拿大也颁布了同样日勺法规，从年月开始实行，欧洲在年对〜电机24199611999L IkW90kW达到了合同根据电机日勺运营时间，将效率分为、、三个等级，从一间分步实行我国也于出台了effl eff2eft3GBI8613《中小型三相异步电动机能效限定值和节能评价值》原则，并且是强制性区因此开发研制高效电动机是社会发展—I,口勺必然趋势，也是公司参与市场竞争的需要提高电动机效率应采用日勺措施2损耗的构成

2.1定转子铜损耗；基本铁损耗；机械损耗；杂散损耗提高电机的效率，重要就是如何减少以上多种损耗，下面将逐个论述减少多种损耗对提高电机效率的影响减少定子铜耗的措施

2.2定子绕组铜损耗约占总损耗的重要为满载时定子绕组在运营温度下的电阻损耗定子绕组铜损耗计Pculw40%,算公式为定子铜耗在电动机损耗中占有相称大日勺比例如何减少定子铜耗，对提高电动机日勺效率非Pcul=3112rl常核心减少定子铜耗就是减少定子电阻、定子电流口；定子电阻故减少定子电阻就是通过缩短线圈长R1Rl=pL/S,度、加大每圈导线截面和减少导线电阻率来实现，具体措施如下L sp提高槽满率，缩短绕组端部长度1这就规定我们在线圈的绕制、嵌线有较高工艺手段进行保证，此外对定子日勺叠片质量也有较高的规定，要严格保证槽形尺寸，保证叠片齐整减薄绝缘，提高槽运用率2目前国外多数厂家已经将低压槽绝缘减薄到我国的槽绝缘耐压水平已能满足规定，而加厚槽绝缘

0.2mm,

0.2mm的作用是为了避免槽形不齐、毛刺而损伤绝缘，因此减薄绝缘规定定子槽形必须整洁、无毛刺减少电磁线勺电阻率可采用新材料3H减少转子铝耗、措施

2.3W J采用大截面积的转子槽形和加大端环截面；1提高铝日勺纯度，减少转子电阻2减少铁耗时措施

2.4铁心损耗占总损耗的由交变主磁通在定子或转子铁心分别计算中产生日勺磁滞损耗和涡流损耗构成Pfew20%,正常运转时，异步电机转子勺磁通变化频率很低，转子铁心损耗可以忽视不计采用如下措施:H采用低损耗的优质冷轧硅钢片，采用较薄硅钢片，减少电机的涡流损耗；1调节槽形，选用合理的磁密，减少基波铁损耗；2增长铁心长，用较多日勺硅钢片，减少磁密来减少损耗；3提高叠片质量，减少冲裁应力，减少齿外胀，保证硅钢片表面的绝缘层，清除冲片的毛刺；4铁心制造工艺对铁耗勺影响电机冲片都是用冲孔工艺制造的；冷轧硅钢片具有高导磁、低损耗的长处，但5H经冲剪加工后，沿冲剪分离线的边沿由于塑性变形引起了内部应力勺积聚和物理性能的变化，会导致冷轧硅钢片的U导磁性能减少、铁耗增长，这对充足运用冷轧硅钢片的优良导磁性能带来了不利因素对高效率电机的设计来说，高导磁、低损耗日勺导磁材料是高效率电机日勺设计基础特别在高效率电机制造中,减少损耗铁耗、提高磁感应强度将是高效率电机设计成败日勺核心恢复冷轧硅钢片在冲剪后的高导磁、低损耗性能，消除冷轧硅钢片冲剪时因塑性变形引起的冲剪应力，可选择合适的退火解决工艺，如图所不10JPG此主题有关图片如下:图冷轧硅钢片日勺退火工艺1该退火工艺对恢复材料原有日勺磁性能有极佳日勺效果，详见表lo冲剪宽度/mm3010TPG此主题有关图片如下:表冷轧硅钢片经退火处理后单位铁损磁性能1磁性能未退火退火未退火退火未退火退火PJW-kg-

15.

844.

886.

214.

897.

574.97B/T

1.

5461.

5651.

5171.

5531.

3221.553w%”

1.

6451.

6411.

6361.

6291.597L632B/T

1.

7291.721川

1.

7241.

7191.

7141.714从表实验成果看，冷轧硅钢1板退火后，铁损比退火前有明显减少，减少幅度超过导磁性能也有提高，冷轧硅钢板在冲剪和弯曲15%,等加工过程中，由于机械应力导致磁性恶化，恶化限度随冲切宽度减窄而明显增大如试样宽度由变为30mm3mm后，铁耗由增大到相称于减少了个牌号；经退火消除应力后，铁耗由川/P,

5.84W/kg

7.57W/kg,2Pfe

7.571^降至相称于升高了个牌号磁感应强度也有较大的改善，接近于原有水平，这为开发高效率电机提供了

4.97W/kg,3一种减少铁耗的工艺措施减少机械耗勺措施

2.5H机械损耗约占总损耗的涉及电扇及通风系统的损耗，电机转子表面即冷却介质的摩擦损耗、轴承摩擦Pfww5%,损耗、密封圈摩擦损耗等风摩损耗的产生与电机转速、通风方式、电扇形式、电扇外径、转子外径、轴承类型、润滑特性、机械加工精度及装配质量等有关选用与电机转速相匹配的高效电扇及合理风路目前我国既有的封闭外扇冷式电机，采用正反向叶片,径向分布1盆式电扇，构造虽较简朴，但气流通过电扇时，与叶片不一致，就会在叶片间产生较大的涡流此外，叶片锻造粗糙，也使风流不畅，也会使风摩耗增长为减少风量，减少风路风阻，改善电扇设计，提高电扇的效率，可在大机座号上采用轴流式特别是叶片为机翼式或后倾式电扇，如极电机采用不可逆的后倾式电扇，可使风量不变，风磨耗减少220%此前我们重要关怀电扇的设计，不太注重端罩导风构造日勺优化设计，导致风叶导风效率低要减少风摩耗，故设计一定要一起整体考虑，进行整体优化设计；选用优质低磨擦轴承、摩擦阻力小的润滑脂、密封圈，减少摩擦损耗;2零部件尺寸采用中间公差及提高形位公差精度，且保证零部件在运送、装配不变形，同步保证电机整机装配质3量，从而可减少摩擦损耗减少杂散损耗措施

2.6杂散损耗约占总损耗日勺；除上述四种损耗以外的所有损耗杂散损耗涉及由槽漏磁引起导体中电流Psw10%集肤效应产生勺损耗，定子谐波磁通在转子绕组中感应谐波电流产生勺损耗以及斜槽笼型转子导条间的横向电流H H在导条与叠片铁心之间构成回路产生的损耗这些损耗与绕组形式、节距、槽型、槽数、槽配合、槽绝缘、气隙长度、绕组端部与端盖距离、槽中导体高度、生产制造工艺的控制水平等因素有关减少杂散损耗大体可采用如下措施定子槽采用多槽数，节距采用；15/6r定、转子一次冲成，气隙不此外加工；2减小定子、转子槽口宽度；3铁心两端采用非导磁材料•；4调节电磁设计方案，选用合理槽形，槽配合和三圆，采用〃正弦〃绕组以削弱合成磁场中的高次谐波，削弱附5加损耗和附加转矩；注采用‘正弦绕组导致绕线、下线、接线工艺性极差，目前国内外高效电机多数不采用此技术合适增大气隙；6转子采用少槽；7磁性槽楔或使用磁性槽泥电机开槽会使气隙磁导不均匀，导致表面损耗及脉振损耗加大，采用磁性槽楔或使8用磁性槽泥相称于缩小槽口宽，削弱了齿槽效应，减少了定转子齿内的平均磁密，从而减少表面损耗及脉振损耗；同步可减少励磁电流，减少铜耗，减少温升；增大铸铝转子导条与铁心间日勺表面接触电阻可以采用如下几种措施冲片氧化解决法、脱壳解决法、转子9表面烧焙法、碱洗法和转子槽绝缘解决等国外某些生产厂家在铸铝前将转子浸入硼砂液中，在槽内形成涂层，铸铝时形成稳定日勺绝缘层，提高了接触电阻，减少了杂散损耗；精确控制斜槽度，采用特殊斜槽为了克制因高次谐波磁场产生日勺附加转矩及噪声，笼型异步电动机转子均10采用斜槽措施而采用斜槽会在转子导条与铁心之间产生横向电流，从而产生相应日勺损耗斜槽有两种形式，一种是常用的导条沿转子圆周扭斜一种电角度；另一种是人字形斜槽〃，导条对称于铁心中线沿圆周向同一方向扭斜一电角度如德国西门子公司纽伦堡电机厂年投放市场的电机有以上的电机为人字形斜槽〃转子电机见198990%图2o日此主题有关图片如下:图”人字形斜槽”转子2电学论D,V

01119.N02,1中对因斜槽而产生勺横向电流及损耗作了理论分析，并通过实测电机转子勺横向电阻来计算横向损耗999H H例如电机参数功率电压频率极数转子横向电阻

3.7kW,200V,50Hz,4p,Rq=・（未退火）,・（退火）

19.3Hg m

54.0|rQ m根据该电机的参数，计算了该电动机勺横向电流损耗，其成果见表H2表横向电流损耗（指谐波次数）2横向电流损耗/W斜槽形式转子退火不退火

102.

59118.80常用的斜槽退火

104.

67116.51无此主题有关图片如下:不退火

96.

38105.82人字形斜槽退火结束语

52.

6057.033电动机效率不断提高的过程是电动机产品不断更新换代的过程，同步也是一种公司乃至一种国家电机工业水平日勺体现随着技术进步，尚有诸多新的减少损耗日勺措施，且效率指标值还会提高高效率电动机是电动机发展的重要方向目前，我国高效率电动机的研究、生产尚处在起步阶段，这既是机遇又是挑战，我们应把握机遇，为提高电动机效率努力钻研参照文献电机实验技术及设备手册.北京机械工业出版社

[1]机械设计手册.北京机械工业出版社.

[2]。