轉(zhuǎn)子閉口槽在高效電機(jī)中的應(yīng)用

湯惠明, 顧衛(wèi)東, 顧德軍, 孫佰義

(1. 上海電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能工程技術(shù)研究中心有限公司，上海 200063； 2. 廣東肯富來(lái)泵業(yè)股份有限公司，廣東 佛山 528000)

轉(zhuǎn)子閉口槽在高效電機(jī)中的應(yīng)用

湯惠明1, 顧衛(wèi)東1, 顧德軍1, 孫佰義2

(1. 上海電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能工程技術(shù)研究中心有限公司，上海 200063； 2. 廣東肯富來(lái)泵業(yè)股份有限公司，廣東 佛山 528000)

高效電動(dòng)機(jī)采用轉(zhuǎn)子閉口槽工藝，可以減小轉(zhuǎn)子齒槽產(chǎn)生的損耗，提高電機(jī)效率。通過(guò)閉口槽樣機(jī)試制及樣機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了轉(zhuǎn)子閉口槽結(jié)構(gòu)性能，得出該工藝可行，并提出相應(yīng)的工藝措施。

高效電機(jī)； 閉口槽； 橋拱高度； 雜散損耗

0 引 言

三相異步電動(dòng)機(jī)由于定、轉(zhuǎn)子齒槽的存在，旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生脈振損耗。轉(zhuǎn)子采用閉口槽，使有效氣隙縮短，并削弱了氣隙磁場(chǎng)的脈動(dòng)，從而減少激磁磁勢(shì)，降低諧波磁場(chǎng)的損耗，有助于改善電機(jī)性能。

采用轉(zhuǎn)子閉口槽，在降低電機(jī)的雜散損耗和鐵耗的同時(shí)，會(huì)增加轉(zhuǎn)子漏抗，造成功率因數(shù)下降，定子負(fù)載電流增加，定子損耗增大；起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流降低，轉(zhuǎn)差率增大[1-2]。因此在采用閉口槽時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮諸性能數(shù)據(jù)的變化，使電機(jī)整體性能最優(yōu)。

1 閉口槽樣機(jī)試制

橋拱高度Hr0是閉口槽轉(zhuǎn)子的一個(gè)重要參數(shù)，在轉(zhuǎn)子槽型相同的情況下，選擇不同的橋拱高度對(duì)電機(jī)性能會(huì)有不同程度的影響。本文通過(guò)3個(gè)規(guī)格的樣機(jī)型式試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析采用不同的橋拱高度對(duì)電機(jī)性能的影響。圖1為閉口槽轉(zhuǎn)子槽型示意圖，表1、表2、表3分別為3個(gè)規(guī)格樣機(jī)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總。

圖1 閉口槽轉(zhuǎn)子槽型示意圖

類(lèi)別試驗(yàn)值1試驗(yàn)值2試驗(yàn)值1試驗(yàn)值2試驗(yàn)值1試驗(yàn)值2規(guī)格半閉口槽閉口槽(Hro=0.2)閉口槽(Hro=0.5)效率/%93.17693.15093.29193.07094.20093.330功率因數(shù)0.90040.90400.90170.90200.89820.8970電流/A80.8280.9180.8281.3080.8281.41定子銅耗/W792.8759.0790.0764.0777.6775.0轉(zhuǎn)子鋁耗/W534.3490.0537.0538.0476.9512.0鐵耗/W472.4504.0470.1427.0451.6409.0機(jī)械耗/W788.01010.0798.41100.0701.0973.0雜散損耗/W708.4540.0640.9516.0363.7536.0Ist/In8.568.738.818.278.718.74Tst/Tn2.683.012.812.202.713.00Tm/Tn3.5803.6353.6403.6403.6103.632溫升/K63.0060.5561.6059.0759.4062.45噪聲/(dB·A-1)84.1885.0085.5485.0084.7685.00振動(dòng)/(mm·s-1)0.981.600.871.600.931.60

表2 YX3-225M-4 45 kW閉口槽試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表3 YE4-280M-4 90 kW閉口槽試驗(yàn)數(shù)據(jù)

注： 定子采用延邊三角形接法，更換轉(zhuǎn)子進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。

2 閉口槽樣機(jī)數(shù)據(jù)分析

(1) 樣機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明轉(zhuǎn)子采用閉口槽可減少電機(jī)的鐵耗和雜散損耗，閉口橋拱越大，下降值一般也越大。

(2) 轉(zhuǎn)子采用閉口槽后，轉(zhuǎn)子漏抗增大，功率因數(shù)也趨于變差，導(dǎo)致負(fù)載電流增加，使定轉(zhuǎn)子銅耗、鋁耗增加。若采用過(guò)大的橋拱，將不利于效率的提高，甚至反而下降。

(3) 轉(zhuǎn)子采用閉口槽后，起動(dòng)電流有所下降，但與此同時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩也隨之減小，因此在采用閉口槽時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮五大性能數(shù)據(jù)的變化，不能低于標(biāo)準(zhǔn)允許的限值。

(4) 轉(zhuǎn)子采用閉口槽后，噪聲有一定程度的降低。

(5) 若能使閉口槽電機(jī)轉(zhuǎn)差率維持半閉口槽的水平，則其效率還可有一定程度的提高。

綜上所述，以采用橋拱高度約為0.2 mm的閉口槽為最佳?？紤]到橋拱高度過(guò)小，加工困難，橋拱高度可適當(dāng)放大，但不宜超過(guò)0.5 mm。

3 閉口槽轉(zhuǎn)子的工藝措施及優(yōu)點(diǎn)

電機(jī)閉口槽轉(zhuǎn)子壓鑄時(shí)易導(dǎo)致轉(zhuǎn)子導(dǎo)條夾雜氣孔，形成細(xì)條、斷條等質(zhì)量缺陷，嚴(yán)重影響電機(jī)的性能。

3. 1 工藝措施

要解決壓鑄過(guò)程中的排氣問(wèn)題，在疊片時(shí)每隔20～50 mm夾一張開(kāi)口沖片，開(kāi)口沖片就是將閉口槽轉(zhuǎn)子沖片的槽口沖出1～1.5 mm的開(kāi)口，這樣轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度方向增加了多個(gè)排氣面，每個(gè)排氣面的排氣槽數(shù)與轉(zhuǎn)子槽數(shù)相等。

3. 2 采用轉(zhuǎn)子閉口槽工藝的優(yōu)點(diǎn)

(1) 半閉口槽的槽口一般又短又小，開(kāi)制合金鋼及鎢鋼復(fù)式模具質(zhì)量不易保證，采用閉口槽后可避免上述缺點(diǎn)。

(2) 一般轉(zhuǎn)子復(fù)式模具槽口部分在使用過(guò)程中易產(chǎn)生毛刺及模具的爆裂，一方面使刃磨工作量增加，同時(shí)又使模具的使用壽命大大縮短。采用閉口槽工藝后，可延長(zhǎng)模具壽命。

4 結(jié) 語(yǔ)

面對(duì)不斷提高的電機(jī)能效要求，普遍采用的方法是增加材料的投入，包括增加鐵心長(zhǎng)、增加用銅量、采用材質(zhì)更好的硅鋼片等。這些方法雖然提高了電機(jī)的效率，但卻增加了原材料的投入及成本。

高效電機(jī)采用轉(zhuǎn)子閉口槽工藝，選擇合適的橋拱高度，有效減小齒諧波對(duì)電機(jī)性能的影響，降低鐵耗和雜散損耗，提高電機(jī)效率。通過(guò)降低雜散損耗，達(dá)到與增加材料提高效率同樣的效果，節(jié)約了材料，降低了成本。考慮到采用閉口槽工藝會(huì)降低功率因數(shù)和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，建議此工藝應(yīng)用在2極和4極高效電機(jī)上。

[1] 王岳.閉口槽轉(zhuǎn)子壓鑄排氣工藝[J].電機(jī)與控制應(yīng)用,2013,40(2): 65-66.

[2] 李利娟.轉(zhuǎn)子閉口槽橋拱高度對(duì)中小型電機(jī)性能的影響[J].電機(jī)技術(shù),2016(1): 5-6.

Application of High Efficiency Motor by Rotor Enclose Slots

TANGHuiming1,GUWeidong1,GUDejun1,SUNBaiyi2

(1. Shanghai Engineering Research Center of Motor System Energy Saving Co., Ltd.,Shanghai 200063, China;2. Guangdong KENFLO Pump Co., Ltd., Foshan 528000, China)

The process of rotor enclose slots of high efficiency motor could reduce loss of rotor cogging and increase efficiency. The results could be validated against prototype test data. Also correspond technology measure was proposed.

high efficiency motor;enclose slots; height of arc; stray losses

上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)科技計(jì)劃項(xiàng)目(15DZ1201400)

顧德軍(1973—)，男，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)楦咝щ姍C(jī)設(shè)計(jì)。

TM 305.1

A

1673-6540(2017)05- 0077- 03

2016 -10 -20