確定大電機(jī)各項損耗的專用試驗方法起草工作

降低電動機(jī)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(jī)效果較好，應(yīng)用最佳繞線和絕緣尺寸、大導(dǎo)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(jī)效率。實驗表明,端部長度減少20%,損耗下降10%。

電動機(jī)轉(zhuǎn)子I^2R損耗主要與轉(zhuǎn)子電流和轉(zhuǎn)子電阻有關(guān)，相應(yīng)的節(jié)能方法主要有:

(1)減小轉(zhuǎn)子電流，這可從提高電壓和電機(jī)功率因素兩方面考慮;

(2)增加轉(zhuǎn)子槽截面積;

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

電動機(jī)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(jī)用鐵量隨之增加;

(2)減少鐵芯片的厚度來減少感應(yīng)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(shù)目和電機(jī)制造陳本;

(3)采用導(dǎo)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(shù)，鐵芯片加工后的剩余應(yīng)力會嚴(yán)重影響電動機(jī)的損耗，硅鋼片加工時，裁剪方向、沖剪應(yīng)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(jìn)行熱處理，可降低10%~20%的損耗 等方法來實現(xiàn)。

如今對電動機(jī)雜散損耗的認(rèn)識仍然處于研究階段，現(xiàn)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(zhuǎn)子表面短路;

(2)轉(zhuǎn)子槽內(nèi)表面絕緣處理;

(3)通過改進(jìn)定子繞組設(shè)計減少諧波;

(4)改進(jìn)轉(zhuǎn)子槽配合設(shè)計和配合減少諧波，增加定、轉(zhuǎn)子齒槽、把轉(zhuǎn)子槽形設(shè)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(jī)定子鐵芯槽口，是減少附加雜散損耗的有效方法。

到人們應(yīng)有的重視，它占電機(jī)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(zhuǎn)子動力學(xué)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(jìn)的密封技術(shù)，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(zhuǎn)動的45mm直徑的軸降低損耗近50 W;流動損失是由冷卻風(fēng)扇和轉(zhuǎn)子通風(fēng)槽引起的，用于產(chǎn)生空氣流動來冷卻電動機(jī)。流動損失一般占電動機(jī)總損失的20%左右。整個電動機(jī)的流體力學(xué)及傳熱學(xué)分析較復(fù)雜，其復(fù)雜程度甚至超過航天飛機(jī)部件分析，好的流體力學(xué)和傳熱學(xué)設(shè)計會極大提高電動機(jī)的冷卻效率并降低流動損失。

美國于本世紀(jì)初又出現(xiàn)了更高效率的所謂"超高效電動機(jī)"。一般而言，高效電動機(jī)與普通電動機(jī)相比，損耗平均下降20%左右，而超高效電動機(jī)則比普通電動機(jī)損耗平均下降30%以上。因為超高效電動機(jī)的損耗較高效電機(jī)有更進(jìn)一步下降，因此對于長期連續(xù)運行、負(fù)荷率較高的場合，節(jié)能效果更為明顯。要實現(xiàn)從普通電機(jī)到超高效電機(jī)的效率提高，除了增加硅鋼片和銅線的用量以及縮小風(fēng)扇尺寸等措施外，還必須在新材料的應(yīng)用、電機(jī)制造工藝以及優(yōu)化設(shè)計等方面采取措施，以控制成本和滿足電機(jī)結(jié)構(gòu)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(jìn)展。一般電工鋼片經(jīng)加工成鐵心壓裝入機(jī)座后，鐵耗大幅度增加，而英國Brook Hansen公司與鋼廠合作，應(yīng)用一新研制成功的電工鋼片，加工成鐵心制成電機(jī)，鐵耗在加工前后變化不大。日本東芝公司是美國高效電機(jī)和超高效電機(jī)的主要供貨商之一。該公司聲稱由于改進(jìn)了制造工藝和采用新材料，使高效電機(jī)的成本下降了30%，所采取的措施包括:應(yīng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)子代替鑄鋁轉(zhuǎn)子，電機(jī)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(jìn)行了壓力鑄銅工藝的研究，現(xiàn)今已解決高溫模具的材料以及相關(guān)的壓鑄工藝問題，從而使得有可能較經(jīng)濟(jì)地批量生產(chǎn)鑄銅轉(zhuǎn)子電機(jī)。2003年6月，德國SEW Eurodrive公司已運用此項壓鑄技術(shù)成功地推出了采用鑄銅轉(zhuǎn)子的齒輪電動機(jī)系列。意大利科技教育部組織相關(guān)機(jī)構(gòu)開展了鑄銅轉(zhuǎn)子和鑄鋁轉(zhuǎn)子的性能數(shù)據(jù)對比試驗項目。該項目由意大利LAFERT電機(jī)公司、Thyssen Krupp鋼鐵公司和法國FAVI鑄銅公司合作進(jìn)行。試驗在不改變定、轉(zhuǎn)子槽形，僅改變磁性材料和長度的情況下進(jìn)行，所得的數(shù)據(jù)表明，采用鑄銅轉(zhuǎn)子，可使電動機(jī)的能耗在原有基礎(chǔ)上降低15%~25%，電機(jī)效率可提高2%~5%。但由于轉(zhuǎn)子電阻降低會引起啟動轉(zhuǎn)矩下降，因此在設(shè)計時應(yīng)進(jìn)行其他參數(shù)的調(diào)整，以使之在提高效率的同時，滿足其他主要性能指標(biāo)。