ODP高效电机的设计思路

王敬涛++张腾远++邢贝贝+杨会欣

摘要：本文以两款ODP高效电机为例，针对传统ODP高效电机成本高的问题，提出了ODP高效电机节材新设计思路及实验成果。新设计思路大大的节约了成本，避免资源浪费。本文重点阐述了ODP高效电机的新设计思路和结论。

关键词：ODP高效电机；节材；小槽型；风摩耗；磁通密度

中图分类号：TM3 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2016）007-000-01

引言

在工业经济发展的道路上，电机是不可或缺的重要设备。在“中国制造2025”的大背景下，高效节能电动机是发展必然趋势，不但能够提高企业的生产力和降低运行成本，对于我国工业发展也是有着巨大的推动力。虽然高效节能电机具有很多普遍电机无法超越的性能，但与普通电机相比，需耗用更多的铜、铝、冷轧硅钢等原材料，生产成本较高，售价也比普通电机高出10%-30%。成本的提高制约着高效电机的发展，尤其是ODP高效电机。在全球经济形势不好的前提下，在满足高效电机性能的基础上，成功的降低成本，才是王道。

所谓ODP电机，为开启式电机，以下文中简称ODP电机。ODP电机机壳未全封闭，机身、前后端盖都留有散热孔，无散热风扇，自冷。适用于干燥、室内、外部环境条件好的地方。特点是电机转动时铸铝转子风翼的风能通过端盖的开口将线包的温度带走。

影响ODP电机效率主要有五大损耗组成：（1）满载时，定子绕组在运行温度下的铜耗；（2）满载时，转子绕组在运行温度下的铝耗或者铜耗；（3）铁耗；（4）风摩耗包括转子风翼通风系统的损耗，及电机转子表面即冷却介质的摩擦损耗、轴承摩擦损耗等；（5）杂散损耗，即电机中除了上述四种损耗以外的全部损耗。这些损耗的大小与电机设计方案和生产制造工艺的控制水平因素有很大关系。

本文从设计方案入手，通过减少总损耗来实现保证电机效率的同时，达到节约成本的目的。下面以90KW-4P和75KW-4P两种电机为例，从三个方面阐述ODP高效电机节材思路，分析样机实验成果。

一、增加有效材料，降低绕组铜耗和铁耗

据相关机构结论，当电机负载不变的情况下，暂不考虑机械损耗时，电机的损耗约与电机线性尺寸的3次方成比例，而电机的输入功率约与线性尺寸的4次方成比例，由此可见损耗与有效材料尺寸的线性增长成反比。经过研究发现现有ODP高效电机定子冲片与转子冲片槽型比较大，所以我们尝试采用小槽型尺寸的办法，减小铜的用量从而减小铜耗。以90KW-4P 50HZ ODP电机为例，通过对比传统ODP高效电机方案，我们采用定转子小槽型，将铁长暂定为265，调整定子线圈的线规与匝数，铁节材17%，铜节材35%。铝节材25%。此节材方案，即降低了电机生产成本，又保证了电机使用性能，效率比IE3标准95.2%高了4%，且具有很高的可行性，具备批量生产的条件。

传统高效电机与节材后电机铜、铁、铝的比较

二、采用较好的磁性材料

采用磁导率高、比损耗低优质冷轧硅钢片，对电机整体进行优化调整，可提高气隙磁通密度、调整线负荷、线电流密度和减小硅钢片磁通密度，从而降低电机铁耗，从而提高电机效率。

三、降低风摩耗

对于高效全封闭性电机来说，热耗一般比较低，通常采用缩小风扇尺寸、优化通风结构来提高通风效率降低风摩耗。对于ODP电机来说，ODP电机独特的通风系统使电机运行温度和绕组温升不高。以75KW-4P 60HZ ODP电机为例，借鉴封闭式电机节能方法，举一反三，我们尝试缩小铸铝转子两侧风翼的外圆尺寸、减短风翼长度并将风翼数量减半。现将铸铝转子新旧结构对比如下：

同时，为了更大程度上减小轴承摩擦损耗，我们采用SKF/C4轴承。电机装机采用摩擦阻力矩小的润滑油脂，并采用精艺装配。

试验结果发现，风摩耗由原先的672.3降低为152.3，温升由39.1K降低为35.5K，前轴承温度折合到46度情况下由72.6度降低为57.65。由此得出新结构铸铝转子在电机使用上更为优越。

四、结论

通过以上设计分析、生产和试验数据显示，通过新设计思路节材后的高效电机具有很高的可行性，既能节约电机成本，又在一定程度上改善了电机性能。提高电机效率需要多方面综合考虑，从多种手段入手，本文正好从三个方面介绍提高ODP效率的新方法，为ODP高效电机发展提供了一个新的设计思路和技术支持。

参考文献：

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