確定大電機各項損耗的專用試驗方法

降低電動機定子I^2R損耗的主要手段實踐中采用較多的方法是:

(1)增加定子槽截面積，在同樣定子外徑的情況下，增加定子槽截面積會減少磁路面積，增加齒部磁密;

(2)增加定子槽滿槽率，這對低壓小電動機效果較好，應用最佳繞線和絕緣尺寸、大導線截面積可增加定子的滿槽率;

(3)盡量縮短定子繞組端部長度，定子繞組端部損耗占繞組總損耗的1/4~1/2,減少繞組端部長度,可提高電動機效率。實驗表明,端部長度減少20%,損耗下降10%。

電動機轉子I^2R損耗主要與轉子電流和轉子電阻有關，相應的節(jié)能方法主要有:

(1)減小轉子電流，這可從提高電壓和電機功率因素兩方面考慮;

(2)增加轉子槽截面積;

(3)減小轉子繞組的電阻，如采用粗的導線和電阻低的材料，這對小電動機較有意義，因為小電動機一般為鑄鋁轉子，若采用鑄銅轉子，電動機總損失可減少10%~15%，但現今的鑄銅轉子所需制造溫度高且技術尚未普及，其成本高于鑄鋁轉子15%~20%.

電動機鐵耗可以由以下措施減小:

(1)減小磁密度，增加鐵芯的長度以降低磁通密度，但電動機用鐵量隨之增加;

(2)減少鐵芯片的厚度來減少感應電流的損失，如用冷軋硅鋼片代替熱軋硅鋼片可減小硅鋼片的厚度，但薄鐵芯片會增加鐵芯片數目和電機制造陳本;

(3)采用導磁性能良好的冷軋硅鋼片降低磁滯損耗;

(4)采用高性能鐵芯片絕緣涂層;

(5)熱處理及制造技術，鐵芯片加工后的剩余應力會嚴重影響電動機的損耗，硅鋼片加工時，裁剪方向、沖剪應力對鐵芯損耗的影響較大。順著硅鋼片的碾軋方向裁剪、并對硅鋼沖片進行熱處理，可降低10%~20%的損耗 等方法來實現。

如今對電動機雜散損耗的認識仍然處于研究階段，現今一些降低雜散損失的主要方法有:

(1)采用熱處理及精加工降低轉子表面短路;

(2)轉子槽內表面絕緣處理;

(3)通過改進定子繞組設計減少諧波;

(4)改進轉子槽配合設計和配合減少諧波，增加定、轉子齒槽、把轉子槽形設計成斜槽、采用串接的正弦繞組、散布繞組和短距繞組可大大降低高次諧波;采用磁性槽泥或磁性槽楔替代傳統(tǒng)的絕緣槽楔、用磁性槽泥填平電動機定子鐵芯槽口，是減少附加雜散損耗的有效方法。

到人們應有的重視，它占電機總損失的25%左右。摩擦損失主要有軸承和密封引起，可由以下措施減小:

(1)盡量減小軸的尺寸，但需滿足輸出扭矩和轉子動力學的要求;

(2)使用高效軸承;

(3)使用高效潤滑系統(tǒng)及潤滑劑;

(5)采用先進的密封技術，如有無彈簧的新密封使用情況的報道，稱通過有效減少與軸的接觸壓力，可使以6000 rpm轉動的45mm直徑的軸降低損耗近50 W;流動損失是由冷卻風扇和轉子通風槽引起的，用于產生空氣流動來冷卻電動機。流動損失一般占電動機總損失的20%左右。整個電動機的流體力學及傳熱學分析較復雜，其復雜程度甚至超過航天飛機部件分析，好的流體力學和傳熱學設計會極大提高電動機的冷卻效率并降低流動損失。

美國于本世紀初又出現了更高效率的所謂"超高效電動機"。一般而言，高效電動機與普通電動機相比，損耗平均下降20%左右，而超高效電動機則比普通電動機損耗平均下降30%以上。因為超高效電動機的損耗較高效電機有更進一步下降，因此對于長期連續(xù)運行、負荷率較高的場合，節(jié)能效果更為明顯。要實現從普通電機到超高效電機的效率提高，除了增加硅鋼片和銅線的用量以及縮小風扇尺寸等措施外，還必須在新材料的應用、電機制造工藝以及優(yōu)化設計等方面采取措施，以控制成本和滿足電機結構尺寸的限制。國外很多企業(yè)在這些方面開展了積極的研究，并取得了一些進展。一般電工鋼片經加工成鐵心壓裝入機座后，鐵耗大幅度增加，而英國Brook Hansen公司與鋼廠合作，應用一新研制成功的電工鋼片，加工成鐵心制成電機，鐵耗在加工前后變化不大。日本東芝公司是美國高效電機和超高效電機的主要供貨商之一。該公司聲稱由于改進了制造工藝和采用新材料，使高效電機的成本下降了30%，所采取的措施包括:應用特殊的下線工具，提高定子槽滿率，增加銅線的截面積;提高制造精度，縮短間隙長度，從而減小勵磁電流及其所引起的銅損;采用轉子槽絕緣工藝，降低雜散損耗;采用激光鐵心疊壓工具，使鐵損下降。由于銅比鋁的電阻率降低40%左右，所以如果用鑄銅轉子代替鑄鋁轉子，電機總損耗將可顯著下降。這些年，國際銅業(yè)協(xié)會在美國能源部的支持下，進行了壓力鑄銅工藝的研究，現今已解決高溫模具的材料以及相關的壓鑄工藝問題，從而使得有可能較經濟地批量生產鑄銅轉子電機。2003年6月，德國SEW Eurodrive公司已運用此項壓鑄技術成功地推出了采用鑄銅轉子的齒輪電動機系列。意大利科技教育部組織相關機構開展了鑄銅轉子和鑄鋁轉子的性能數據對比試驗項目。該項目由意大利LAFERT電機公司、Thyssen Krupp鋼鐵公司和法國FAVI鑄銅公司合作進行。試驗在不改變定、轉子槽形，僅改變磁性材料和長度的情況下進行，所得的數據表明，采用鑄銅轉子，可使電動機的能耗在原有基礎上降低15%~25%，電機效率可提高2%~5%。但由于轉子電阻降低會引起啟動轉矩下降，因此在設計時應進行其他參數的調整，以使之在提高效率的同時，滿足其他主要性能指標。