一、优选低铁损磁性材料
这是减少铁损的基础手段。优先选用高牌号低铁损硅钢片,这类硅钢片通过提高硅含量、优化晶粒取向、降低厚度,能有效抑制磁滞损耗和涡流损耗。
比如取向硅钢片的铁损远低于无取向硅钢片,更适合用于大型变压器和高效电机的铁芯;同时要避免使用杂质含量高、晶粒不均匀的劣质硅钢片,防止局部磁滞损耗升高。
二、优化电机铁芯结构设计
1、铁芯叠片与绝缘处理:
采用更薄的硅钢片叠片,可缩短涡流路径、降低涡流损耗;叠片之间需保证良好的绝缘涂层,避免片间短路形成大的涡流回路,绝缘涂层的完整性直接影响涡流损耗控制效果。
2、合理设计磁路:
优化定子、转子铁芯的齿槽结构,减少磁路中的气隙和局部磁通集中,避免磁通密度过高导致铁损非线性增加;同时控制铁芯的磁通密度在合理范围,一般硅钢片的工作磁通密度不宜超过其饱和磁通密度的 80%,防止饱和区铁损急剧上升。
3、铁芯形状优化:
采用斜槽设计、圆弧过渡齿尖等结构,减少磁场突变带来的附加铁损,尤其能降低电机运行时的谐波铁损。
三、严格把控铁芯制造工艺
1、精准冲裁与剪切:
硅钢片冲裁或剪切时要控制加工精度,避免产生过大的毛刺和塑性变形,因为加工应力会破坏硅钢片的晶粒取向,导致局部铁损上升;冲裁后的硅钢片需去除毛刺,必要时进行退火处理,消除加工应力。
2、铁芯叠压与紧固:
铁芯叠压时要保证叠压系数均匀,避免局部松动或过紧,叠压系数过低会增加气隙导致磁阻上升,过高则可能损伤绝缘涂层;紧固方式优先选用非磁性材料,防止金属紧固件形成涡流回路产生额外损耗。
3、控制装配间隙:
定子与转子的装配气隙需均匀且控制在设计范围内,气隙过大不仅会增加励磁电流,还会导致磁场分布不均,间接升高铁损。
四、优化电机运行与维护策略
1、匹配负载运行:
电机在额定负载附近运行时效率最高,长期轻载运行会导致励磁电流占比升高,铁芯磁通密度相对偏高,铁损占比增大;对于变负载场景,可选用变频调速电机,通过调节频率和电压匹配负载,避免轻载时的铁损浪费。
2、抑制谐波干扰:
电网谐波或变频器输出的谐波会使电机铁芯产生谐波铁损,可在电机输入端加装谐波滤波器或电抗器,减少谐波分量,降低附加铁损。
3、定期维护保养:
定期清理电机内部灰尘和油污,保证散热风道畅通,避免铁芯因散热不良导致温度升高,高温会使硅钢片的磁性能下降,铁损上升;同时检查轴承状态,防止转子偏心导致气隙不均,引发局部铁损增大。
