湯惠明, 顧衛(wèi)東, 顧德軍, 孫佰義

(1. 上海電機系統(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. 廣東肯富來泵業(yè)股份有限公司，廣東 佛山 528000)

高效電動機采用轉(zhuǎn)子閉口槽工藝，可以減小轉(zhuǎn)子齒槽產(chǎn)生的損耗，提高電機效率。通過閉口槽樣機試制及樣機試驗數(shù)據(jù)，驗證了轉(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； 閉口槽； 橋拱高度； 雜散損耗

0 引 言

三相異步電動機由于定、轉(zhuǎn)子齒槽的存在，旋轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生脈振損耗。轉(zhuǎn)子采用閉口槽，使有效氣隙縮短，并削弱了氣隙磁場的脈動，從而減少激磁磁勢，降低諧波磁場的損耗，有助于改善電機性能。

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

1 閉口槽樣機試制

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

圖1 閉口槽轉(zhuǎn)子槽型示意圖

類別試驗值1試驗值2試驗值1試驗值2試驗值1試驗值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/(mm·s-1)0.981.600.871.600.931.60

表2 YX3-225M-4 45 kW閉口槽試驗數(shù)據(jù)

表3 YE4-280M-4 90 kW閉口槽試驗數(shù)據(jù)

注： 定子采用延邊三角形接法，更換轉(zhuǎn)子進行對比試驗。

2 閉口槽樣機數(shù)據(jù)分析

(1) 樣機試驗數(shù)據(jù)表明轉(zhuǎn)子采用閉口槽可減少電機的鐵耗和雜散損耗，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)致負載電流增加，使定轉(zhuǎn)子銅耗、鋁耗增加。若采用過大的橋拱，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，起動電流有所下降，但與此同時，起動轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩也隨之減小，因此在采用閉口槽時，應(yīng)同時考慮五大性能數(shù)據(jù)的變化，不能低于標準允許的限值。

(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]到橋拱高度過小，加工困難，橋拱高度可適當放大，但不宜超過0.5 mm。

3 閉口槽轉(zhuǎn)子的工藝措施及優(yōu)點

電機閉口槽轉(zhuǎn)子壓鑄時易導(dǎo)致轉(zhuǎn)子導(dǎo)條夾雜氣孔，形成細條、斷條等質(zhì)量缺陷，嚴重影響電機的性能。

3. 1 工藝措施

要解決壓鑄過程中的排氣問題，在疊片時每隔20～50 mm夾一張開口沖片，開口沖片就是將閉口槽轉(zhuǎn)子沖片的槽口沖出1～1.5 mm的開口，這樣轉(zhuǎn)子長度方向增加了多個排氣面，每個排氣面的排氣槽數(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

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

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

4 結(jié) 語

面對不斷提高的電機能效要求，普遍采用的方法是增加材料的投入，包括增加鐵心長、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的效率，但卻增加了原材料的投入及成本。

高效電機采用轉(zhuǎn)子閉口槽工藝，選擇合適的橋拱高度，有效減小齒諧波對電機性能的影響，降低鐵耗和雜散損耗，提高電機效率。通過降低雜散損耗，達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?？紤]到采用閉口槽工藝會降低功率因數(shù)和起動轉(zhuǎn)矩，建議此工藝應(yīng)用在2極和4極高效電機上。

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

[2] 李利娟.轉(zhuǎn)子閉口槽橋拱高度對中小型電機性能的影響[J].電機技術(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)委員會科技計劃項目(15DZ1201400)

顧德軍(1973—)，男，高級工程師，研究方向為高效電機設(shè)計。

TM 305.1

A

1673-6540(2017)05- 0077- 03

2016 -10 -20