郑伟生
东方电气集团东方电机有限公司 四川省德阳市 邮编618000
本课题以YXKK560-8异步电动机作为研究对象，结合设计经验，并通过仿真分析等方式，优化电机结构，以降低通风损耗。然后通过风路试验对优化结果进行验证，以掌握常规高效异步电动机产品的风路分布规律，以及绕组温升和铁心温度的分布情况，并通过优化风扇尺寸等多方面寻求降低通风损耗的方法和思路，为以后常规高效异步电动机的设计提供技术积累。
1电机参数
该项目研究对象为YXKK560-8空空冷异步电动机，满足系列电机设计原则。其起动转矩和功率因数满足《JB T10315.2-2002YKK,YKK-W系列高压三相异步电动机技术条件》技术要求。通过优化绝缘结构，降低主绝缘厚度，提高槽满率等措施，提高电机效率。电机具体参数如表1-1所示。
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2结构设计
电机为鼠笼型异步电动机，空空冷却结构。定子采用整体箱式机座，转子为鼠笼结构，带滚动轴承。电机尾端安装有外风罩及外风扇。
在该电机的结构设计阶段，做了一系列优化设计，主要包括以下内容：
（1）根据高效样机研制成果，定转子通风沟宽分别为6mm、8mm
（2）减小铁心平均段长（36mm），增加通风沟数，以增加散热面积。
（3）根据总结的风扇计算公式，选择小的风扇外径，以及大的叶片宽度。本项目外风扇外径为Φ890mm，内径为Φ610mm，宽度为210mm。
（4）外风扇选用后倾式离心风扇，减少损耗；
（5）风扇罩带蜗壳结构，提高风扇效率；
（6）机座进出风口处，下半部分设计导风弧板；
（7）增加转子肋板高度（由参考电机的95mm增加到120mm），以增加磁轭通风面积。
（8）冷却器内外风路拐角处设计导风弧板。
（9）通过内风路计算，设计冷却器内风路隔板（相邻间距465mm，过风高度285mm）
3电机风路结构
电动机采用空空冷却。电动机的通风结构如图3-1所示。对于内风路，电动机采用轴向和径向结合的混合通风结构。
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图3-1电动机通风结构
4风路试验
为了积累电机内部及外部的风阻、风温、风压等数据，以及了解风扇特性。本课题对电机做了一系列的风路试验。
4.1试验方案及测点布置
试验包括通风试验和温升试验两部分，主要试验方案包括：
（1）在750r/min、600 r/min、500 r/min、400r/min转速下测得内、外风路风量和压力，以测量电机正常工作时的内外风路风量以及空冷器一次风路和二次风路阻力特性；
（2）调节冷却器一次风路风阻测量外风扇气动特性；
（3）在额定转速、同一工况下分别测量带外风扇和不带外风扇电机输入损耗，相减得到外风扇工作损耗；
（4）压力测量采用静压模块、风量测量采用断面平均速度法、温度测量使用热电偶。
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图4.2-1冷却器一次风路风阻曲线 图4.2-2冷却器二次风路风阻曲线
由图4.2-1~3可见，冷却器一次风路特性曲线计算结果和试验结果比较吻合。外风扇工作点为（2.4m3/s，240Pa），与计算值（2.8m3/s，300Pa）接近。
内风扇工作点[试验值（1.45m3/s，452Pa），与计算值（1.35m3/s，500Pa）接近。
4.3温升试验
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图4-1定子铁心温度分布 图4-2线圈端部测温试纸测试结果
4.3.1定子铁心轴向温度分布规律
由图4-1可知，定子铁心较短，未引起明显的分流效应，温度分布比较均匀。
4.3.2定子线圈端部温度分布
试验结果表明，所有位置测温试纸69°刻度全部未变色，表明端部线圈温度较低，主要原因一是试验时环境温度较低（5℃）。
5课题总结
（1）试验电机的通风效果好，温升低，表明该电机结构优化设计合理。
（2）定转子通风沟宽度取值，风扇选型及计算方法、风扇罩结构设计等均可指导其它异步电机设计。
（3）试验结果与仿真计算结果具有较好的一致性，表明仿真计算方法合理、结果准确。
（4）风路测量试验方案合理、可行，适用于所有混合通风异步电机。