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YXJ系列高效三相小功率异步电动机的设计

YXJ系列高效三相小功率异步电动机的设计 2011年12月09日 来源： Analysis in Design for YXJ Series High Efficient Three Phase Asynchronous Motors MA Gang (Shanghai Regal-Beloit & Jinling Co., Ltd., Shanghai 200126, China) Abstract: This paper states the key issue in design for YXJ series high efficient three phase asynchronous motors. Some design issues are also analysed and discussed.Keywords: High efficiency ； Asynchronous motor ； Loss 目前国际上许多国家都制定了电动机的效率标准，从节约能源、保护环境角度而言，高效率电动机的使用和推广也是必然的发展趋势。为了使我公司的 Y 系列三相异步电动机能够能顺利地进入北美和欧洲市场，我们按美国 EPACT 高效标准设计了 YXJ 系列三相异步电动机。根据设计目标， YXJ 系列电机的总损耗将比老的 Y 系列电机下降 15 ％以上，效率平均提高 2.5 ％左右。对于一个系列设计的产品，由于功率和极数的不同，各个规格电机的铁耗、定子铜耗、转子铝耗、附件（杂散）损耗及机械损耗这五部分损耗各占总损耗的比例也不尽相同，因此我们在设法降低每个规格电机的总损耗时，根据各部分损耗的分配比例，采取了一些相应的设计措施： 1．定、转子冲片的设计 1．1定子冲片外径的选择 在电磁设计上，如有效材料用量相同，假定铁芯磁负荷不变，当定子冲片外径增大时，铁芯长度可缩短，使铁耗基本不变。但定子绕组直线部分的损耗变化要视绕组端部长度与直线部分长度的比例而定。计算表明，对小功率三相异步电动机的 2 极电机，由于冲片外径放大后端部较长，总的绕组损耗增大，使效率下降；对于 4 极电机，外径的变化对效率影响不大；对 6 极电机，由于端部较短，冲片外径放大后总的绕组损耗有所下降，效率有所提高，因此对于不同极数的电机，外径对效率的影响是不同的。考虑到每个机座2、4、6 极定子冲片的外径必须相同，且 YXJ 系列电机定子冲片外径的变化必然使原 Y 系列电机的部分结构零部件、工装夹具与新的系列不能通用，使工厂管理复杂，影响电机成本和加工周期，另外对新的系列产品来说，定子冲片外径的变化也必须投入大量模具，从而提高制造成本，所以我们决定定子冲片外径保持不变。这样 YXJ 系列电机只有通过增加有效材料降低电磁负荷以减少电机的损耗。 1．2 转子槽形的选择 在我们的 Y 系列电机中，转子采用了圆底槽结构，这样对我们机座较小的小功率电动机而言不仅可延长冲模寿命，而且加强了转子齿部的机械强度，因此 YXJ 系列电机的转子槽形也采用了该结构。考虑到不同机座对转子直径的约束，我们在 71 及以下机座采用传统的平行齿半闭口槽， 80 及以上机座中则采用深槽结构，槽面积较大，通过挤流效应使运行漏抗较小而起动漏抗较大，这样既有利于维持较高的力能指标，又能获得较好的起动性能。 2.关键材料的选择 2．1高导磁、低损耗导磁材料的选择 为了有效地降低电机的铁耗，在不过多增加电机有效材料的条件下，除了适当增加铁芯材料外，选用性能较好，价格适宜的导磁材料也是一个有效的措施。 目前国内较 DR510 牌号硅钢片磁性能好又便于我公司采购的导磁材料大体有如下 6 种牌号，见表 1 。根据表 1 数据，综合考虑导磁材料的磁密与比铁损值的性能以及价格，采用 DR450 和 DR420 的导磁材料是比较适宜的。 对于机座号较小的电机，定转子铜耗之和占电机总损耗的绝大部分，铁耗所占的比例相对较少，因此拟采用 DR450 导磁材料；对于机座号较大的电机，铁耗占电机总损耗的比例相对较大，宜采用 DR420 导磁材料，虽 DR420 比 DR450 贵 18.2% ，但 P10/50 可下降 6.7% ，对于降低电机铁耗是有利的，同时铁耗的降低，也相应使定子铜耗、转子铝耗以及杂散损耗有所下降。 由于国家已经推广采用冷轧硅钢片（即“以冷代热”）的产业政策，今后随着该电机产量的提高和冷轧材料价格的稳定，我们也可以选择性能比较接近的 B50A600 冷轧导磁材料 来取代热轧 导磁材料。 2．2 导电材料 为了便于 YXJ 系列电机在全球市场的销售，该电机采用了 F 级绝缘，因此电磁线采用 QZ （ G ） -2 型高强度改性聚酯漆包圆铜线。漆膜双面厚度计算时取 0.06 。 2．3 槽绝缘、槽楔厚度及槽满率 (1)槽绝缘采用聚酯薄膜聚酯纤维无织布柔软复合绝缘材料

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