YB3型电机

YB3系列高效、节能环保型电动机
根据国家标准GB 18613—2006《中小型三相异步电动机能效限制定值及能效等级》规定,
2011年7月1日后,中小型电动机能效必须符合GB18613—2006中规定的2级效率等级,相当于欧盟标准的EFF1效率。

YB2系列电动机能效等级为3级,因此该系列电动机两年后将全部被淘汰近年来，欧美工业发达国家对节约能源及环境保护非常关注。

电动机受电气传动中带动负载机械做功的同时也耗用大量的电能，因此提高电机的运行效率对节能意义重大。

我国加入WTO 以后，电机行业面临着国际社会的巨大竞争压力和挑战。

从国际和国内发展趋势来看，开发高效率电动机是非常必要的，并且中小型电机行业的“十五”规划已将开发中国高效电机提上了日程，这也是我们追赶国际先进水平和引领行业进步的需要。

一、技术特点
YB3系列低压隔爆型三相异步电动机是在现代化工业中发展起来的最新型高效、环保、节能型产品。

外型上美观，结构上兼顾标准化、系列化、通用化，使企业能在基本系列的基础上派生出各个行业部门需要的产品，便于国际接轨，即按最大限度满足目前国内用户及出口的要求。

YB3不仅满足GB 18613—2006中的2级效率要求，并同时兼顾国际标准IEC 60034—30中IE2效率指标。

1、电磁设计特点
铁心叠片选择高牌号、低损耗电工钢片可降低涡流损耗，通过加长铁心降低磁通密度也可以减少铁心损耗；定子绕组多用铜，增加定子绕组的截面，以降低绕组电阻和减少损耗；采用较大的转子导条，增加转子导条截面尺寸，以降低导条电阻和绕组损耗。

2、结构设计特点
机座和端盖均采用优质耐腐蚀铸铁制造，带底脚铸铁机座和铸铁端盖，在正常和严酷工作制运行状态下有良好的强度和抗震性；转子：
铸铝转子的转子导条、端环和冷却风叶为一整体，表面经防腐处理，转子和轴装配后，经动平衡以保证振动噪声低，运行可靠；优化槽型设计，可达到较高转矩、低温升和低噪声；优化风扇设计，降低由于空气流动引起的风摩耗及噪声级；轴承用真空脱气钢制造，高质量、温度范围宽的防锈油脂，使轴承具备最小摩擦损耗和较长的运行寿命；驱动轴伸上有模注氯丁橡胶或钢挡圈，防止潮气和灰尘进入轴承室。

二、关键技术
1、降低定子铜耗的措施
在中小型电机中定子绕组铜损耗Pcu1(W)约占总损耗的40％，主要为满载时定子绕组在运行温度下的电阻损耗。

定子绕组损耗计算公式为
Pcu1=I12R1
定子铜耗在中小型电机损耗中占有相当大的比例，故而如何降低定子铜耗，对提高电动机的效率非常关键。

降低定子铜耗就是降低定子电阻R
1、定子电流I1；定子电阻R1=ρL／S，故降低定子电阻就是通过缩短线圈长度L、加大每圈导线截面S 和降低导线电阻率ρ来实现
，具体措施如下：
a.提高槽满率，缩短绕组端部长度。

据东芝公司统计，增加槽满率3％，压缩端部长20％，可提高效率1％左右。

这就要求我们在线圈的绕制、嵌线具备较高工艺手段，另外对定子的叠片质量也有较高的要求，要严格保证槽形尺寸，保证叠片齐整。

b.减薄绝缘，提高槽利用率。

我公司的低压槽绝缘平均厚度为0.35 mm，而国外多数厂家已经将低压槽绝缘减薄到0.2 mm，目前我国0.2 mm的槽绝缘耐压水平已能满足要求，而加厚槽绝缘的作用是为了防止槽形不齐、毛刺而损伤绝缘。

因此减薄绝缘要求定子槽形必须整齐、无毛刺。

c.降低电磁线的电阻率。

可采用新材料或低温升设计。

2、降低转子铝耗的措施
转子损耗PA12(W)约占总损耗的25％，计算公式为
PA12=I22R2
采用大截面积的转子槽形和加大端环截面；提高铝的纯度，如选用纯度99.7％铝；降低转子电阻；另外，对用实测杂耗方法来测效率的电机，低温升也是降低定、转子损耗的一种方法。

3、降低铁耗的措施
中小型电机中铁心损耗PFe(w)占总损耗的20％，由交变主磁通在定子或转子铁心(分别计算)中产生的磁滞损耗和涡流损耗组成。

正常运转时，异步电机转子的磁通变化频率很低，转子铁心损耗可以忽略不计。

铁心损耗估算公式为
／50)1.3~1.5Gfe
式中，P1.0／50—铁心材料在频率50 Hz、磁密1T时的单位损耗，W·kg-1；B—铁心平均磁密，T；f—磁通交变频率，Hz；GFe—铁心重量，kg；K—修正系数。

K 是考虑铁心材料经冲片、剪切加工及齿部或轭部磁通密度分布不均、气隙磁通非正弦性使损耗的增加进行修正的经验系数。

降低铁耗可采取如下措施：
a.采用低损耗的优质冷轧硅钢片，采用较薄硅钢片，减少电机的涡流损耗；
b.调整槽形，选用合理的磁密，减少基波铁损耗；
c.增加铁心长，用较多的硅钢片，减少磁密度来降低损耗。

d.提高叠片质量，减少冲裁应力，减少齿外涨，保证硅钢片表面的绝缘层，冲片无毛刺或除冲片的毛刺。

铁心制造工艺对铁耗的影响主要表现在：
电机冲片都是用冲孔工艺制造的。

冷轧硅钢片具有高导磁、低损耗的优点，但经冲剪加工后，沿冲剪分离线的边缘由于塑性变形引起了内部应力的积聚和物理性能的变化，会导致冷轧硅钢片的导磁性能降低、铁耗增加，这对充
分利用冷轧硅钢片的优良导磁性能带来了不利因素。

对高效率电机的设计来说，高导磁、低损耗的导磁材料是高效率电机的设计基础。

尤其在高效率电机制造中，降低损耗(铁耗)、提高磁感应强度将是高效率电机设计成败的关键。

恢复冷轧硅钢片在冲剪后的高导磁、低损耗性能，消除冷轧硅钢片冲剪时因塑性变形引起的冲剪应力，可选择合适的退火处理工艺。

冷轧硅钢片退火工艺最关键的工艺参数为退火温度，退火温度不宜选得太高，以能恢复到原磁性能水平为限。

退火温度偏高会使硅钢片表面绝缘涂层烧坏并变形。

而退火时间是指炉温达到设定退火温度后的保温时间，一般为冲片均匀热透所需的时间。

为了防止在加热过程和冷却过程中，由于热应力导致冲片变形，必须将加热速度和冷却速度控制在低于50℃／h。

退火设备的加热方式应从冲片侧面加热，且每隔10 cm用1 cm厚的专用架子将冲片隔开。

4、降低机械耗的措施
机械损耗Pfω(W)约占总损耗的5％，包括风扇及通风系统的损耗，电机转子表面即冷却介质的摩擦损耗、轴承摩擦损耗、密封圈摩擦损耗等。

风摩损耗的产生与电机转速、通风方式、风扇形式、风扇外径、转子外径、轴承类型、润滑特性、机械加工精度及装配质量等有关。

a.选用与电机转数相匹配的高效风扇及合理风路，按东芝公司对132S-4及200L-4的分析对比，减小风扇外径，可减少风摩耗30％，提高效率0.3％。

我们现有的封闭外扇冷式电机，采用正反向叶片，径向分布盆式风扇，结构虽较简单，但气流经过风扇时，与叶片不一致，就会在叶片间产生较大的涡流。

另外，叶片铸造粗糙也会使风流不畅，也会使风摩耗增加。

为减少风量，降低风路风阻，改进风扇设计，提高风扇的效率，我们可在大机座号上采用轴流式(尤其是叶片为机翼式)或后倾式风扇，如2极电机采用不可逆的后倾式风扇，可使风量不变，风摩耗降低20％。

以前我们主要关心风扇的设计，不太注重端罩导风结构的优化设计，造成风叶导风效率低，现在设计一定要一起整体考虑，要进行整体优化设计，来降低风摩耗。

b.选用优质低摩擦轴承、摩擦阻力小的润滑脂，另外对轴贯通处进行改进，如采用新结构，密封改在轴上的密封，或改用材质柔软的密封圈，降低摩擦损耗；
c.零部件尺寸采用中间公差及提高形位公差精度，且保证零部件在运输、装配中不变形，同时保证电机整机装配质量，从而可降低摩擦损耗。

5、降低杂散损耗措施
杂散损耗Ps(W)约占总损耗的10％；除上述四种损耗以外的全部损耗。

杂散损耗包括由槽漏磁引起导体中电流集肤效应产生的损耗，定子谐波磁通在转子绕组中感应谐波电流产生的损耗以及斜槽笼型转子导条间的横向电流在导条与叠片铁心之间构成回路产生的损耗。

这些损耗与绕组形式、节距、槽型、槽数、槽配合、槽绝缘、气隙长度、绕组端部与端盖距离、槽中导体高度、生产制造工艺的控制水平等因素有关。

降低杂散损耗大致可采取如下措施：
(a)定子槽采用多槽数，节距采用5／6τ；(b)定、转子一次冲成，气隙不另外加工；(c)减小定子、转子槽口宽度；(d)铁心两端采用非导磁材料；(e)调整电磁设计方案，选用合理槽形、槽配合和三圆，采用“正弦”绕组以削弱合成磁场中的高次谐波，削弱附加损耗和附加转矩；(f)使用磁性槽楔或使用磁性槽泥。

电机开槽会使气隙磁导不均匀，导致表面损耗及脉振损耗加大，采用磁性槽楔或使用磁性槽泥相当于缩小槽口宽，削弱了齿槽效应，降低了定转子齿内的平均磁密，从而减少表面损耗及脉振损耗；同时可降低励磁电流，减少铜耗，降低温升。

(g)增加铸铝转子导条与铁心间的表面接触电阻。

可以采用如下几种措施：
冲片氧化处理法、脱壳处理法、转子表面烧焙法、碱洗法和转子槽绝缘处理等。

国外一些生产厂家在铸铝前将转子浸入硼砂液中，在槽内形成涂层，铸铝时形成稳定的绝缘层，提高了接触电阻，降低了杂散损耗。

(h)精确控制斜槽度，采用特殊斜槽。

为了抑制因高次谐波磁场产生的附加转矩及噪声，笼型异步电动机转子均采取斜槽措施。

而采取斜槽会在转子导条与铁心之间产生横向电流，从而产生相应的损耗。

斜槽有两种形式，一种是常用的导条沿转子圆周扭斜一个电角度；另一种是“人字形斜槽”，导条对称于铁心中线沿圆周向同一
方向扭斜一电角度。

如德国西门子公司纽伦堡电机厂1989年投放市场的电机有90％以上的电机为“人字形斜槽”转子电机。

二、结语
电动机效率不断提高的原因是电动机产品不断的更新换代，同时也是一个企业乃至一个国家电机工业水平的体现。

高效率电动机是电动机发展的重要方向。

从当前的形式看，欧美各国政府已经出台强制性法规，对电动机能效值进行强制管理，我国已经加入WTO，国外市场对我们的生存愈发重要。

高效率电动机发展的程度，不仅是企业能否扩大市场的问题，而是关乎企业生死存亡的大事。

目前，我国高效率电动机的研究、生产尚处于起步阶段，这既是机遇又是挑战，在激烈的国内外市场竞争中，它将会代表我国防爆电机行业最先进生产力，参与市场竞争立于不败之地。