淺談高效電機(jī)的節(jié)材與發(fā)展

王晨明　王敬濤　何麗鵬

摘要：本文以7.5Kw，6P電機(jī)為例，闡述高效電機(jī)節(jié)材思路及實(shí)驗(yàn)成果，并針對傳統(tǒng)高效電機(jī)成本高的問題，提出了新的設(shè)計(jì)方案，大大的節(jié)約了成本，避免資源浪費(fèi)。

關(guān)鍵詞：YE3；高效電機(jī)；節(jié)材

中圖分類號：TM3 文獻(xiàn)識別碼：A 文章編號：1001-828X（2016）004-000361-01

隨著我國加入WTO，我國電機(jī)行業(yè)所面臨的國際社會的巨大競爭壓力和挑戰(zhàn)日益加劇。從國際和國內(nèi)發(fā)展趨勢來看，推廣中國高效電機(jī)是非常有必要的，這也是產(chǎn)品發(fā)展的要求，使我國電機(jī)產(chǎn)品跟上國際發(fā)展潮流，同時(shí)也有利于推進(jìn)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品出口的需要。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2002年我國電機(jī)耗電占全國耗電量的60%以上，其中小型三相異步電動(dòng)機(jī)耗電約占35%，是耗電大戶，所以開發(fā)中國高效電機(jī)是提高能源利用率的重要措施之一，符合我國發(fā)展的需要，是非常必要的。

相關(guān)機(jī)構(gòu)做過計(jì)算，如果將所有電機(jī)效率提高5%，則全年可節(jié)約電量達(dá)765億千瓦時(shí)，這個(gè)數(shù)字接近三峽2008年全年發(fā)電量。所以說高效節(jié)能電機(jī)行業(yè)的發(fā)展空間大、需求性強(qiáng)。政策方面，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會于2012年發(fā)布了強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)《GB 18613-2012中小型三相異步電動(dòng)機(jī)能效限定值及能效等級》。但是現(xiàn)在面臨的問題是高效電機(jī)的成本愈來愈高，產(chǎn)品在國際上沒有價(jià)格優(yōu)勢，本文介紹的節(jié)材電機(jī)，相對于傳統(tǒng)高效電機(jī)，采用了新的結(jié)構(gòu)件及新的電磁，在滿足高效電機(jī)性能的基礎(chǔ)上，成功的降低了成本，提高了產(chǎn)品的競爭力。下面以高效電機(jī)YE3-160電機(jī)為例，從兩個(gè)方面闡述高效電機(jī)節(jié)材思路，分析樣機(jī)實(shí)驗(yàn)成果。

一、改進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)YE3-160高效電機(jī)使用的是Y2基礎(chǔ)系列電機(jī)的前端蓋，基礎(chǔ)系列電機(jī)的端蓋為滿足通用性，端蓋上帶有注油結(jié)構(gòu)，根據(jù)實(shí)際情況決定是否打注油孔，并且都配有軸承內(nèi)蓋，然而本高效電機(jī)是不需要注油的，端蓋上注油結(jié)構(gòu)完全是浪費(fèi)材料。因此節(jié)材后的電機(jī)在設(shè)計(jì)端蓋時(shí)直接去掉注油結(jié)構(gòu)節(jié)省了材料，而且不再需要使用內(nèi)蓋，這樣每臺電機(jī)不僅節(jié)省材料，而且減少了一道安裝內(nèi)蓋的工序，節(jié)省材料的同時(shí)又節(jié)約了工時(shí)，成功降低了物力與人力的成本。

二、減少電機(jī)電磁材料

影響電機(jī)使用效率的主要因素有：定子損耗、轉(zhuǎn)子損耗、鐵耗、雜散損耗、風(fēng)摩耗五大損耗。我們可以通過控制五大損耗來實(shí)現(xiàn)保證電機(jī)效率的同時(shí)，達(dá)到節(jié)約成本的目的。

1.定子損耗、轉(zhuǎn)子損耗

經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)電機(jī)定子沖片與轉(zhuǎn)子沖片槽型比較大，定子沖片凈面積僅剩192.44cm2，轉(zhuǎn)子沖片凈面積為160cm2，這樣消耗的銅和鋁就會多，所以我們嘗試減小槽型尺寸的辦法使定子沖片凈面積提高到了208.64cm2，轉(zhuǎn)子沖片凈面積提高到了187.01cm2。之后再通過微調(diào)定子線圈的線規(guī)與匝數(shù)，經(jīng)計(jì)算，減少銅和鋁用量的同時(shí)，成功地將效率控制在了高效電機(jī)效率要求范圍內(nèi)。這樣以來每臺電機(jī)所需的銅和鋁大大的降低了，保證效率要求的基礎(chǔ)上節(jié)約了成本。

2.鐵耗

電機(jī)可以通過減小磁密度，增加鐵心的長度來降低磁通密度，但這會導(dǎo)致電機(jī)本身所需的銅、鐵、鋁重量隨之增加；減少鐵心片厚度來減少電流的損失，例如使用冷軋鋼片代替熱軋鋼片可以減小硅鋼片厚度，但薄鐵心片會增加鐵心片數(shù)目增加成本；所以最終我們通過研發(fā)，決定采用先進(jìn)的熱處理及制造技術(shù)，順著硅鋼片的碾軋方向裁剪并對硅鋼沖片進(jìn)行熱處理，有效降低10%-20%的損耗，提升電機(jī)的效率的同時(shí)，又避免增加電機(jī)材料。

從計(jì)算結(jié)果上來看，節(jié)材后的電機(jī)，鐵的使用量為原來的96%，銅為原來的76.6%。鋁為原來的55%，節(jié)材后的電機(jī)在銅、鐵、鋁的用料上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)電機(jī)，從而大大的節(jié)約了電機(jī)的制造成本，提高產(chǎn)品的競爭力。

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果上看，節(jié)材后電機(jī)效率僅下降0.37%，依然能滿足IE3效率電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)。因此，此節(jié)材方案，即降低了電機(jī)生產(chǎn)成本，又保證了電機(jī)使用性能，且具有很高的可實(shí)施型，具備批量生產(chǎn)的條件。

四、結(jié)論

經(jīng)過設(shè)計(jì)研發(fā)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，節(jié)材后的高效電機(jī)具有很高的可實(shí)施性，不僅滿足高效電機(jī)的效率要求，而且各方面性能也有所提升，既節(jié)約了成本又改善了性能，即提高產(chǎn)品市場競爭力，又為以后的電機(jī)節(jié)材工作奠定了基礎(chǔ)。