王敬濤++張騰遠++邢貝貝+楊會欣

摘要：本文以兩款ODP高效電機為例，針對傳統(tǒng)ODP高效電機成本高的問題，提出了ODP高效電機節(jié)材新設(shè)計思路及實驗成果。新設(shè)計思路大大的節(jié)約了成本，避免資源浪費。本文重點闡述了ODP高效電機的新設(shè)計思路和結(jié)論。

關(guān)鍵詞：ODP高效電機；節(jié)材；小槽型；風(fēng)摩耗；磁通密度

中圖分類號：TM3 文獻識別碼：A 文章編號：1001-828X（2016）007-000-01

引言

在工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的道路上，電機是不可或缺的重要設(shè)備。在“中國制造2025”的大背景下，高效節(jié)能電動機是發(fā)展必然趨勢，不但能夠提高企業(yè)的生產(chǎn)力和降低運行成本，對于我國工業(yè)發(fā)展也是有著巨大的推動力。雖然高效節(jié)能電機具有很多普遍電機無法超越的性能，但與普通電機相比，需耗用更多的銅、鋁、冷軋硅鋼等原材料，生產(chǎn)成本較高，售價也比普通電機高出10%-30%。成本的提高制約著高效電機的發(fā)展，尤其是ODP高效電機。在全球經(jīng)濟形勢不好的前提下，在滿足高效電機性能的基礎(chǔ)上，成功的降低成本，才是王道。

所謂ODP電機，為開啟式電機，以下文中簡稱ODP電機。ODP電機機殼未全封閉，機身、前后端蓋都留有散熱孔，無散熱風(fēng)扇，自冷。適用于干燥、室內(nèi)、外部環(huán)境條件好的地方。特點是電機轉(zhuǎn)動時鑄鋁轉(zhuǎn)子風(fēng)翼的風(fēng)能通過端蓋的開口將線包的溫度帶走。

影響ODP電機效率主要有五大損耗組成：（1）滿載時，定子繞組在運行溫度下的銅耗；（2）滿載時，轉(zhuǎn)子繞組在運行溫度下的鋁耗或者銅耗；（3）鐵耗；（4）風(fēng)摩耗包括轉(zhuǎn)子風(fēng)翼通風(fēng)系統(tǒng)的損耗，及電機轉(zhuǎn)子表面即冷卻介質(zhì)的摩擦損耗、軸承摩擦損耗等；（5）雜散損耗，即電機中除了上述四種損耗以外的全部損耗。這些損耗的大小與電機設(shè)計方案和生產(chǎn)制造工藝的控制水平因素有很大關(guān)系。

本文從設(shè)計方案入手，通過減少總損耗來實現(xiàn)保證電機效率的同時，達到節(jié)約成本的目的。下面以90KW-4P和75KW-4P兩種電機為例，從三個方面闡述ODP高效電機節(jié)材思路，分析樣機實驗成果。

一、增加有效材料，降低繞組銅耗和鐵耗

據(jù)相關(guān)機構(gòu)結(jié)論，當(dāng)電機負載不變的情況下，暫不考慮機械損耗時，電機的損耗約與電機線性尺寸的3次方成比例，而電機的輸入功率約與線性尺寸的4次方成比例，由此可見損耗與有效材料尺寸的線性增長成反比。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有ODP高效電機定子沖片與轉(zhuǎn)子沖片槽型比較大，所以我們嘗試采用小槽型尺寸的辦法，減小銅的用量從而減小銅耗。以90KW-4P 50HZ ODP電機為例，通過對比傳統(tǒng)ODP高效電機方案，我們采用定轉(zhuǎn)子小槽型，將鐵長暫定為265，調(diào)整定子線圈的線規(guī)與匝數(shù)，鐵節(jié)材17%，銅節(jié)材35%。鋁節(jié)材25%。此節(jié)材方案，即降低了電機生產(chǎn)成本，又保證了電機使用性能，效率比IE3標(biāo)準95.2%高了4%，且具有很高的可行性，具備批量生產(chǎn)的條件。

傳統(tǒng)高效電機與節(jié)材后電機銅、鐵、鋁的比較

二、采用較好的磁性材料

采用磁導(dǎo)率高、比損耗低優(yōu)質(zhì)冷軋硅鋼片，對電機整體進行優(yōu)化調(diào)整，可提高氣隙磁通密度、調(diào)整線負荷、線電流密度和減小硅鋼片磁通密度，從而降低電機鐵耗，從而提高電機效率。

三、降低風(fēng)摩耗

對于高效全封閉性電機來說，熱耗一般比較低，通常采用縮小風(fēng)扇尺寸、優(yōu)化通風(fēng)結(jié)構(gòu)來提高通風(fēng)效率降低風(fēng)摩耗。對于ODP電機來說，ODP電機獨特的通風(fēng)系統(tǒng)使電機運行溫度和繞組溫升不高。以75KW-4P 60HZ ODP電機為例，借鑒封閉式電機節(jié)能方法，舉一反三，我們嘗試縮小鑄鋁轉(zhuǎn)子兩側(cè)風(fēng)翼的外圓尺寸、減短風(fēng)翼長度并將風(fēng)翼數(shù)量減半。現(xiàn)將鑄鋁轉(zhuǎn)子新舊結(jié)構(gòu)對比如下：

同時，為了更大程度上減小軸承摩擦損耗，我們采用SKF/C4軸承。電機裝機采用摩擦阻力矩小的潤滑油脂，并采用精藝裝配。

試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，風(fēng)摩耗由原先的672.3降低為152.3，溫升由39.1K降低為35.5K，前軸承溫度折合到46度情況下由72.6度降低為57.65。由此得出新結(jié)構(gòu)鑄鋁轉(zhuǎn)子在電機使用上更為優(yōu)越。

四、結(jié)論

通過以上設(shè)計分析、生產(chǎn)和試驗數(shù)據(jù)顯示，通過新設(shè)計思路節(jié)材后的高效電機具有很高的可行性，既能節(jié)約電機成本，又在一定程度上改善了電機性能。提高電機效率需要多方面綜合考慮，從多種手段入手，本文正好從三個方面介紹提高ODP效率的新方法，為ODP高效電機發(fā)展提供了一個新的設(shè)計思路和技術(shù)支持。

參考文獻：

[1]上海電器科學(xué)研究所.中小型電機設(shè)計手冊[M].北京機械工業(yè)出版社，1982.

[2]胡春雷.降低電機損耗若干措施的試驗驗證及高效率模樣電機的研制[J].電機與控制應(yīng)用，1984.

[3]張鳳等.符合IEC高效（IE2）、超高效（IE3）效率等級的電動機降低損耗措施的研究[J].電機與控制應(yīng)用，2009.

[4]三相異步電動機試驗檢測技術(shù)手冊[M].上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2014.

[5]孫紅超，等.高效電機設(shè)計方法的研究[J].防爆電機，2014.