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电机要提效,影响电机损耗的参数有哪些?

2020-07-29 14:02:45     来源:电机技术日参        

【大比特导读】电机的损耗由定子铜耗、转子铜耗、铁损耗、风摩耗和杂散耗组成。以笼型电机为例,有人通过大量的试验数据进行了统计和计算,定子铜损耗占比最大,在25-40%之间,其次是铁损耗,占比为20-25%,转子铜耗占比18-23%,风摩耗占比5-15%,杂散耗占比5-10%。

在前面的话题中我们谈到异步电机的效率,与效率直接相关的是电机的损耗,两者呈负相关,即当电机的损耗较大时,效率则会降低,也就是说,要保证电机的效率,则应采取相关的措施,将损耗降下来。

电机的损耗由定子铜耗、转子铜耗、铁损耗、风摩耗和杂散耗组成。以笼型电机为例,有人通过大量的试验数据进行了统计和计算,定子铜损耗占比最大,在25-40%之间,其次是铁损耗,占比为20-25%,转子铜耗占比18-23%,风摩耗占比5-15%,杂散耗占比5-10%。针对不同的损耗,在不同的阶段,采用不同的方法进行控制,可以达成提升电机效率的最终目的。

电机

01定、转子铜损耗的控制

在电机设计环节和工艺环节采取一些措施,是顶层降低损耗的措施,是降低定子铜损耗的基础,如以绝缘结构及操作工艺性符合为前提,缩短定子绕组的端部尺寸,在兼顾电机功率因数和起动电流的前提下,减少定子绕组匝数、增大导电面积,是非常奏效的措施。但是,鉴于多种原因,这些措施往往无法实施,这种情况下,可能就需要通过增加铁长、放大槽形和线径、减匝等措施,但是,这些措施势必会造成材料成本不同程度的增加。

除以上措施外,通过槽形的改变,也是一项很有效的措施:如由原来的开口槽,改为半开口槽,对于铸铝转子电机,采用闭口槽,其目的在于充分利用铁芯齿槽形状,使电机气隙系数尽可能大,漏抗又不至于太大,最终起到降耗的目的。

对于铸铝转子电机,充分利用液态充型的工艺特性,将转子冲片槽形进行最大限度的优化,如凸形、刀形、双笼型、闭口槽等设计都是非常利好的设计改进,对电机效率提升起到了积极作用。

在工艺方面,绕组绕线、嵌线、绝缘处理等相关环节的工艺很重要,如何实现端部较小的绕组顺利进行槽,如何减少绕线过程中的无效长度,以如何能通过绝缘处理较好地固化绕组,都是减少损耗很有效的工艺方法。在实际操作过程中可以发现,同样的线圈,男生绕出的线圈要比女生绕组的线圈规整,好嵌线用材料也少;自动绕线机绕组的线圈,线圈的一致性好,也可能通过张力的调整,将无效材料减少至最小,对损耗控制有益无害。

02铁损耗控制

铁损耗、铜损及材料成本更多的时候会成为矛盾体,比如说增加铁长降低了铁损却增加了铜损;采用比损耗较小的硅钢片,铁损降低了但材料成本又上去了,总之,降低损耗是一项系统工程,如何拿捏非常重要。但是,如果排除其他因素,从铁芯制造的过程控制,对于铁损的控制是利好措施。

通过设备和冲剪模具的改进,最大限度的减小冲片毛刺;通过冲片方式的调整,保证冲片的一致性,确保叠压后的铁芯足够的光滑,减少和消除不必要的修挫;通过必要的检测和控制手段,保证硅钢片的材质性能符合性。

03风摩损耗控制

对于该项损耗我们从一个非常直观的事实谈起,对于自扇冷电机,如最常见的YE2、YE3等电机,安装风扇前后,风磨损耗会有不同,对于风扇较大的情况,差别也会大一些。风扇是用于电机冷却的零部件,没有必要的冷却措施,电机的温升性能不符合,因为温升的增加,铜耗也会出现不同程度的增加,如何能做到机械损耗与冷却效果的最好匹配,可能需要大量的设计方案和试验进行验证,验证后的成果可以进行推广和应用,在效率得到保证的前提下,尽力选用小风扇,也可能通过风扇与风罩的优化组成,达成效率降噪声的目的。

在实际生产中,如,采用RS型密封轴承,采用骨架油封等也会不同程度地增加电机的损耗。

04杂散损耗控制

相对于其他损耗的降低,杂散损耗的降低更具挑战性,更多的时候在于技术层面的措施,如定子绕组的型式和节距选择、定子气隙大小、冲片槽形选择、槽配合、转子斜槽度选择等内容;从工艺加工方面,增加转子尺寸等相与铁芯的接触电阻、转子表面加工方法等措施,对于电机杂散耗控制也比较有效。

综合以上内容我们可以发现,电机损耗控制过程中,不同的措施可能会导致不同损耗的正向关联或反向关联,控制损耗提升效率的同时,也可能会对电机的其他性能造成不良影响。总之,电机产品上一项看似简单但又很神秘的一种机械产品,要做电机大伽,可能你的一生都需要在电机的广袤天地间辛勤耕作。

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