理论与设计
高效电机提高效率的方法
发展高效节能电机是节约能源和保护环境损耗。传统的方法是加长铁心，使用较多、较好的硅钢片以降低铁耗；采用较大截面积的铜导线，减少导线电阻与定子电流以降低定子铜耗；采用较大截面积的转子导条和转子端环，提高转子导条与端环的导电率以降低转子铝耗；减少风量，改变轴承及润滑等以降低机械损耗。在传统方法之外，还可以采用下列方法在降低损耗、提高效率的基础上降低成本。
的客观要求，是科学技术进步的必然趋势，同时也是三相交流电动机的发展方向。
1 采用合适的槽配合
三相异步电动机的槽配合（定子槽数和转子槽数）方案，对电动机的性能有很大影响。一般情况下，电机定、转子槽数的选取有近槽配合和远槽配合，近槽配合杂散损耗小，效率、功率因数及起动性能易于保证，但噪声较大；远槽配合噪声小，但杂散损耗大，温升高，效率、功率因数及起动性能不易保证。针对不同的高效电机，可以采用不同的方法来设计。NEMA高效要实测杂散损耗，建议采用近槽配合，然后通过其他的一些措施来降低噪声，达到满足NEMA标准的要求。欧洲高效电机杂散损耗按推荐值确定，因此可采用远槽配合，但也应控制杂散损耗的实测值。在具体的设计中，应根据电机的不同要求，综合平衡各方面的因数后确定槽配合。为控制因采用近槽配合而增大的噪声，将定子绕组由普通绕组改为正弦绕组，机座出线口由敞开改为封是以美国为代表的发达国家先后制定和颁布了旨在提高电动机效率指标的法令、计划和协议，用法律手段来推进生产和应用高效三相异步电动机。
我国于2002年2月颁布了国家标准GB18613 -2002《中小型三相异步电动机能效限定值和节能评价值》，2006年12月又颁布了GB18813-2006《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》，其目的是通过实施强制性指标，淘汰目前冲击市场正常秩序的劣质耗能产品。同时，通过节能认证等多种措施来鼓励和促进高效电动机的生产和应用，逐步实现市场从一般效率电动机到高效电动机的过渡。
众所周知，三相异步电动机的主要损耗有定子铜耗、转子铝耗、铁耗、机械损耗和杂散损耗五类，要提高电动机的效率，就必须降低这五类
理论与设计
减少噪声向外传递，同时适当加大转子斜槽及加大电动机的气隙，通过这些新的措施和工艺，使电动机的噪声大大降低。
正弦绕组通过采用不同的绕组匝数和结构
于后者，可以大大降低电机的附加损耗和电磁噪声。
该新型正弦绕组解决了同心式正弦绕组工艺性差、工时多和批量生产困难的缺点，提高了绕组系数，在减少磁势谐波、改善电气性能和降低温升的同时，还可节约有效材料的消耗，具有很大的推广应用价值。
形式，使相带谐波受到较大的削弱，使三相绕组磁势波形更接近正弦波形，从而达到降低损耗和噪声的目的。但常规的正弦绕组基本采用同心式线圈，由于其技术工艺复杂，在绕线、下线、整形和接线各工序不仅增加了大量的工时（工时是原来普通绕组的2～4倍），使制造成本增加，同时给大批量生产造成了一定的困难，这正是正弦绕组不能全面推广的主要原因。为提高效率，降低成本和适应批量生产的需要，通过深入的研究和反复试验，我们采用了一种新型的低谐波准正弦绕组，该新型绕组可以采用普通双层叠绕组形式，工艺简单，使用方便。
其基本原理如下：
a 这种绕组是一种不等匝绕组，即绕组的各个线圈具有不同的匝数，其各个线圈的匝数按线圈在空间的位置尽可能具有正弦分布。
b 为了提高材料的利用率，每个槽的槽满率尽可能相同，在考虑线圈的匝数和节距时必须严格遵守这一原则。
c 绕组型式为双层迭绕组。
2 采用低谐波准正弦绕组
3 改变风扇结构，减少机械损耗
在高效电动机的设计中，机械损耗对电机的
效率非常重要，在保证电机温升的前提下尽量减少电机的机械损耗。风扇叶片的数量、外径、宽度、角度对风量和机械损耗都有影响。经验证可采取以下几个主要措施。
a 减少叶片外径、增大叶片宽度从而降低机械损耗而保持风量不变。因为随着叶片外径增大，机械损耗以3次方增大，而叶片宽度增大机械损耗只以线性增大，因此增大叶片宽度对于增加风量及减少机械损耗比较有利。根据经验pfw∝D3b，pfw机械损耗，Q风而Q∝D2b。
量，D叶片外径，b叶片宽度）。从ABB、西门子公司的样机可以看到，进口电机风扇均采用较宽及外径小的叶片。
b 减少叶片外径，增加叶片数量从而降低机械损耗而保持风量不变。风扇的叶片数少则风量不够，但叶片数太多造成叶片表面摩擦损耗增加反而不起作用。一般来说N≥3.14（D1+D2）/比较合适
c 最关键的是要改变风扇结构，提高风扇效率。实践证明，采用宽叶片、多叶片的后倾式风扇非常有利于降低风摩耗。
V型油封密封。
转子轴计算挠度f=4%<10%，临界转速/额定转速之比为1.8，转子外圆对两轴承挡的联合基准同轴度为7级，风扇和平衡环对联合其基准的圆跳动为7级，转子较动平衡2.5级。
定子采用H级绝缘、VPI浸漆工艺，定子端部由支架和端箍双重固定，以减小电机运行时磁拉力对线圈端部的影响，提高了绕组的整体刚度。
与实际测量值相吻合，电机与变频装置的调试非常顺利，并且本电动机在运行过程中，定子绕组温升、轴承温升和噪声等各项技术指标全部符合国家规定，满足用户要求。
4 采用特殊的防护等级结构
出口高效电机，其防护等级往往要达到轴承外盖V型密封圈甩水环IP56。要达到6级防水，一般情况下，须在两端采用骨架油封密封。但通过试验发现，在电机高速运转时，骨架油封会与电机轴产生较大的摩擦，大大增加电机的机械损耗，最多可降低效率2%。尤其是2极电机，由于转速快，骨架油封与电机轴摩擦产生的热量。不仅使效率降低，严重时会烧坏轴承，使整台电机报废。通过查阅资料，反复试验，研制出一种全新的IP56防护结构，它取消了骨架油封，减少了摩擦，且达到了6级防水要求。排水口复试验，采用特殊刀具、严格控制进刀量、实施正反刀等措施达到了既省时又降耗的目的。根据对电机型式试验的数据比较，该工艺可提高效率0.1%~0.5%。
5 采用特殊的转子加工工艺
由于转子压装、铸铝及转子加工会造成转
6 结束语
高效电机不仅要降低损耗、提高效率，同时子片与片之间的粘连，从而增大转子表面的附加杂散损耗。采用转子表面酸洗工艺能有效消除粘连，降低损耗。该工艺效果明显，但耗时耗料，有时可能影响交货期。通过对转子加工进行反要控制成本，这样才能提高产品的竞争力。上述方法在降低损耗的同时，有效控制了成本，相对于传统方法，具有较大高的推广意义和价值。
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