广东省东莞电机有限公司523141
摘要；针对现有高压三相异步电动机体积大，有效材料的利用程度低等缺陷，提出一种新型高压三相异步电动机。该电机以新型铸铁机座为基础，结合实际生产装配能力，对电机的铁心尺寸进行了优化设计。测试表明电机运行稳定，性能良好。
关键词；高效率;高压;异步电机;
随着我国节能减排工作的开展，高效率电动机的研发和推广工作也在逐步推进。2010年5月31日，财政部、发改委公布高效电动机产品推广的实施细则，其中也包括了大中型高压电动机的高效率产品的补贴措施。同时，GB30254—2013《高压电动机能效限定值及能效等级》标准已经发布，并且采用了新的测试方法。该标准的制订，也将推动我国高压电动机产品的能效分级。
为配合国家节能减排工作的实施，促进高压电动机产品的更新换代，推动电动机行业高效高压电动机的研究与应用，上海电机系统节能工程技术研究中心有限公司负责组织电机制造行业内的骨干厂家参加，共同完成YX系列6kV、10kV高效率三相异步电动机的关键技术研究和系列产品设计，加快了高效率高压电动机在行业内的生产与应用。
近年来，高压电动机产品经过不断发展，在产品设计、制造工艺和质量控制方面有了很大的进步，硅钢片、电磁线、绝缘材料等原材料性能有了很大的提高。就为高效高压电动机的开发奠定了良好的基础。
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电机特性分析
在设计过程中,保持电机定、转子铁心三圆尺寸不变,仅对铁心槽形和长度进行调整、优化。这样可以最大限度地利用现有机座号的三相异步电动机机座、端盖和轴承等零部件,节约了研发、生产成本。
（1）为了分析电机各参数对电机性能的影响,首先从图1所示的三相异步电动机的等效电路图人手,对电机效率和堵转电流和堵转转矩等进行分析。
在其余条件不变的情况下,采用铸铜转子后仅对电机的转子电阻产生影响,按照电机设计的方法`〕,在计算得到图中相关参数后,在转子槽形不变的情况下计算得到该电机的转子电阻分别为R2AI=0.290,R2GN=0.115，代人式（1）。
（2）计算得到电机的转矩一转差率-曲线和-电流转差率曲线分别如图2和图3所示。
从图2、3图可以直观地判断电机转子材料由铸铝改为铸铜材料后,堵转电流增大,堵转转矩减小。但在采用等效电路进行分析时,由于忽略了堵转时电机转差率大而造成的转子电阻增加,以及堵转时电抗的变化',因此该分析结果仅能作为电机设计的定性参考。考虑到采用传统设计方法调整电机铁心参数得到的设计结果误差较大在槽形复杂时更为明显,因此下面将采用有限元方法对电机参数进行调整,并对调整参数后的电机性能进行分析和设计。
3以Y2系列为基础设计高效三相异步电动机的思路
（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）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。
（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。
（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。
（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0.06mm～0.08mm，而冷轧硅钢片冲模的双面间隙则应控制在0.04mm～0.06mm；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。
结语；高压高效率电机的开发，提高了我国高压电机的技术水平，缩小了与国际先进水平的差距。这对实现电机能效提升计划(2013—2015)中规定的“到2015年，实现电机产品升级换代，50%的低压三相笼型异步电动机产品、40%的高压电动机产品达到高效电机能效标准规范”目标，解决社会发展能源瓶颈制约、实现我国到2020年单位GDP碳排量降低40%～45%的重要目标，具有不可估量的作用。
参考文献；
[1]YKK系列高效高压三相异步电动机的优化设计_孟大伟
[2]超高效率三相异步电动机的一种设计方法_朱楷
[3]对高效三相异步电动机的设计分析_纪繁详
[4]高压高效率三相异步电动机的开发_顾德军
[5]浅谈高效三相异步电动机设计_郭少英
[6]新型高压三相异步电动机的分析与设计_顾雪政