电机制造业：高效节能的电机来自先进的系统设计和零件选择

电机提供了60%以上的工业用电，效率是一个关键的设计参数，电机设计的效率比以往任何时候都更为重要。效率定义为输送的机械功率与提供的电力的比率。一台效率为85%的电动机将85%的电能转化为机械能，剩下的15%作为热量消散。节能电机采用优质材料和优化设计，以实现更高的效率。例如，转子中的铝含量越高，定子中的槽填充系数越高，电阻损失越小。优化的转子结构和转子-定子气隙减少杂散负载损失。改进的冷却风扇设计使电机冷却的风阻损失最小，转子和定子铁芯采用更高质量和更薄的钢叠片，可大大降低磁化损耗。最后，降低摩擦损失是由更高质量的轴承造成的。下图为交流感应电动机爆炸图，说明了外壳、轴承部件。

优化转子/定子叠片的尺寸及其所用钢材的质量

磁滞损耗和涡流损耗一起称为磁芯损耗，总损耗的20%左右是由涡流和磁芯饱和引起的。叠片中产生的涡流相对于不断变化的磁场移动，会导致显著的功率损失。叠层定子磁芯可减少涡流损耗，并基于铁的质量、电阻率、密度、厚度、频率和磁通密度，涡流损耗可以通过更多的叠片来最小化。

磁滞损耗是磁路在磁通量不断变化时产生的，电机中使用的大多数载荷材料是用于定子和转子铁心的钢，通过减少叠片厚度，使磁通密度和磁芯损耗最小化。通过退火选用更好等级的叠片用钢以改变晶粒结构以便于磁化，可以降低磁滞损耗。通过增加含硅钢的电阻率来减少涡流损耗，但硅含量增加了冲压过程中的模具磨损，因为它增加了钢的硬度。冲压过程中损坏的钢晶体严重降低了受影响体积的磁性质量。退火使叠片变平，并使冲压过程中受损的晶体再结晶，从而将一个薄板厚度延伸到叠片中。

使用浸浴工艺进行定子层压

浸渍定子加强定子绕组的电气绝缘，防止化学品或恶劣环境影响，并增强散热。热固性塑料包括环氧树脂、酚醛树脂和聚酯用于浸渍定子，采用洗浴方法是将定子浸入树脂中较长时间，以确保最佳渗透和保护。另一种浸渍方法被称为真空压力，它使用一个先排空然后加压的罐，以实现对定子的渗透。最终实现从电绕组中抽出气穴，提高了绕组的热导率。

设计定子中的槽，以最大限度地增加可插入铜的体积

槽满率一定程度会影响定子绕组使其质量低会导致总损耗的60%，因此为了减少总损耗，定子绕组的质量必须较大，从而降低电阻。与标准效率电机相比，高效电机含有超过20%的额外铜，定子的绝缘绕组被放置在钢片的槽内。横截面积必须足够大，以满足电机的额定功率。一般情况下，感应电动机采用开放式或半封闭式定子槽。在半封闭槽中，槽的开口比槽的宽度小得多，与开口槽相比，缠绕更困难，制造更耗时。在设计阶段必须选择定子槽的数量，因为该数量会影响重量、成本和运行特性。多槽的优点是减少漏抗，减少齿脉动损耗，提高过载能力，更多定子槽的缺点是成本增加、重量增加、磁化电流增加、铁损耗增加、冷却不良、温升增加和效率降低。