目前国际上许多国家都制定了电动机的效率标准，从节约能源、保护环境角度而言，高效率电动机的使用和推广也是必然的发展趋势。为了使我公司的 Y 系列三相异步电动机能够能顺利地进入北美和欧洲市场，我们按美国 EPACT 高效标准设计了 YXJ 系列三相异步电动机。根据设计目标， YXJ 系列电机的总损耗将比老的 Y 系列电机下降 15 ％以上，效率平均提高 2.5 ％左右。对于一个系列设计的产品，由于功率和极数的不同，各个规格电机的铁耗、定子铜耗、转子铝耗、附件（杂散）损耗及机械损耗这五部分损耗各占总损耗的比例也不尽相同，因此我们在设法降低每个规格电机的总损耗时，根据各部分损耗的分配比例，采取了一些相应的设计措施：
　　1．定、转子冲片的设计
　　1．1定子冲片外径的选择
　　在电磁设计上，如有效材料用量相同，假定铁芯磁负荷不变，当定子冲片外径增大时，铁芯长度可缩短，使铁耗基本不变。但定子绕组直线部分的损耗变化要视绕组端部长度与直线部分长度的比例而定。计算表明，对小功率三相异步电动机的 2 极电机，由于冲片外径放大后端部较长，总的绕组损耗增大，使效率下降；对于 4 极电机，外径的变化对效率影响不大；对 6 极电机，由于端部较短，冲片外径放大后总的绕组损耗有所下降，效率有所提高，因此对于不同极数的电机，外径对效率的影响是不同的。考虑到每个机座2、4、6 极定子冲片的外径必须相同，且 YXJ 系列电机定子冲片外径的变化必然使原 Y 系列电机的部分结构零部件、工装夹具与新的系列不能通用，使工厂管理复杂，影响电机成本和加工周期，另外对新的系列产品来说，定子冲片外径的变化也必须投入大量模具，从而提高制造成本，所以我们决定定子冲片外径保持不变。这样 YXJ 系列电机只有通过增加有效材料降低电磁负荷以减少电机的损耗。
　　1．2 转子槽形的选择
　　在我们的 Y 系列电机中，转子采用了圆底槽结构，这样对我们机座较小的小功率电动机而言不仅可延长冲模寿命，而且加强了转子齿部的机械强度，因此 YXJ 系列电机的转子槽形也采用了该结构。考虑到不同机座对转子直径的约束，我们在 71 及以下机座采用传统的平行齿半闭口槽， 80 及以上机座中则采用深槽结构，槽面积较大，通过挤流效应使运行漏抗较小而起动漏抗较大，这样既有利于维持较高的力能指标，又能获得较好的起动性能。
　　2.关键材料的选择
　　2．1高导磁、低损耗导磁材料的选择
　　为了有效地降低电机的铁耗，在不过多增加电机有效材料的条件下，除了适当增加铁芯材料外，选用性能较好，价格适宜的导磁材料也是一个有效的措施。

综合考虑导磁材料的磁密与比铁损值的性能以及价格，采用 DR450 和 DR420 的导磁材料是比较适宜的。
　　对于机座号较小的电机，定转子铜耗之和占电机总损耗的绝大部分，铁耗所占的比例相对较少，因此拟采用 DR450 导磁材料；对于机座号较大的电机，铁耗占电机总损耗的比例相对较大，宜采用 DR420 导磁材料，虽 DR420 比 DR450 贵 18.2% ，但 P10/50 可下降 6.7% ，对于降低电机铁耗是有利的，同时铁耗的降低，也相应使定子铜耗、转子铝耗以及杂散损耗有所下降。
　　由于国家已经推广采用冷轧硅钢片（即“以冷代热”）的产业政策，今后随着该电机产量的提高和冷轧材料价格的稳定，我们也可以选择性能比较接近的 B50A600 冷轧导磁材料 来取代热轧 导磁材料。
　　2．2 导电材料
　　为了便于 YXJ 系列电机在全球市场的销售，该电机采用了 F 级绝缘，因此电磁线采用 QZ （ G ） -2 型高强度改性聚酯漆包圆铜线。漆膜双面厚度计算时取 0.06 。
　　2．3 槽绝缘、槽楔厚度及槽满率
　　(1)槽绝缘采用聚酯薄膜聚酯纤维无织布柔软复合绝缘材料 (DMD)6641 ，其厚度为： 71 号及以下机座为 0.25mm ； 80 号及以上机座为 0.3mm 。
　　(2) 槽楔采用 3240 环 氧酚醛 层压玻璃布板，厚度为 1.5mm 。     
　　（3）槽满率：槽满率高可降低有效材料的消耗，但增加了下线困难和嵌线工时，槽满率过高还可能增加绕组绝缘的破压率；而满槽率过低，不仅要增加材料的消耗，而且不利于电机散热。经综合考虑，槽满率一般控制在 80% 内。
　　3 ．电磁设计参数的选择
　　3．1 槽配合的选择
　　Y 系列电机的性能表明，所采用的槽配合对降低杂散损耗和电机温升起了一定作用。鉴于高效率电机主要使用于长期连续运行的场合，如风机、水泵等，其起动转矩要求可稍低于 Y 系列电动机，这不仅是实际运行的需要，而且也有利了提高电机的效率。但是电动机起动转距的降低，有可能会影响高效率电机某些规格起动过程中最小转矩的大小，因此在高效率电机中某些规格槽配合拟作一些调整。同时适当增加定转子槽数也有助于降低电机齿谐波所产生的杂散损耗和电磁噪声以及为小机座六极电机的绕组分布创造有利条件。

YXJ 系列电机槽配合的选择是结合高效率电机本身的特点，对于 2 极电机和 80 及以下小机座的 4 极电机，我们没有改变槽配合；对于 6 极和 80 机座以上机座的 4 极电机，虽然定转子槽数增加，使冲片冲制和绕组下线工时增加，电机成本也有所增加，但考虑到这对提高电机效率，改善起动性能和降低电机噪声等方面有好处，故在这次 YXJ 系列电机的试制中对原来某些 Y 系列的电机槽配合进行了改进，最终取得了良好的效果。
　　3．2 定子绕组形式的选择
　　定子绕组一般有单层、双层、单双层、散布及正弦绕组等五种形式，由于我们开发的 YXJ 系列电机机座较小，为便于绕组下线，选择单层绕组最为方便。所以 2 极 24 槽电机我们均采用交叉同心式三相绕组排列形式； 4 极 24 槽电机我们均采用三相同心式蔗极接法绕组； 4 极 36 槽电机我们采用三相交叉链式绕组，它比我们传统采用的三相同心式蔗极接法绕组可减少一个节距，因此有益于减少绕组端部铜耗； 6 极 36 槽电机我们均采用三相交叉链式绕组。
　　3．3 磁 负荷的控制
　　经 CAD （计算机辅助设计）多方案的分析和对比，在满足电机性能的前提下，应充分利用有效材料，但磁密的选用不宜过高，尽量避免使用磁化曲线中过饱和部分，使电机性能比较稳定，且为电压波动留有裕量。另外，小机座定子轭部磁密受扣片槽和机座的影响较大，为了避免过高的铁耗，其磁密更应控制在相对较低的数值上。

3.4 转子斜槽和端环的设计
　　为了消除或减少由齿谐波产生的附加转矩，我们原则上规定转子槽需斜过一个定子齿距，以获得良好的起动性能和较低的电磁噪声。
　　为了减少模具的投入，我们在机座较小的电机上采用了 Y 系列电机的转子冲片，通过放大转子端环，我们同样达到减少转子电阻、提高电机设计效率的目的。为了避免可能产生的最小转矩问题，我们相应调整了部分电机的转子斜槽，取得了良好的效果。
　　3.5 加（杂散）损耗设计值的确定 
　　根据 Y 系列电机的设计经验，我们将 YXJ 系列电机的附加（杂散）损耗设计值确定为：
    2 极— 2.5%P 1
    4 极— 2.4%P 1
    6 极— 2.0%P 1
    P 1 为电动机输入功率
　　3.6 机械损耗的确定
　　（1）风摩耗的确定
　　由于电机效率的提高，热负荷的降低，在同样的散热条件下，可减小电机的风扇风量、从而减小电机的通风损耗。根据我公司 Y 系列电机所进行的风扇对电机温升影响的试验结果，我们决定减小 YXJ 系列电机的风叶尺寸，尤其是 2 极电机，并初步确定了每个机座在不同极数的电机风磨耗。本次高效率电机试制表明， YXJ 系列电机的风磨耗平均比 Y 系列下降 35%~45% 左右，电机温升仍能满足设计要求。
　　（2）值得注意的机械结构设计问题
　　由于 YXJ 系列电机的防护等级需要达到 IP55 ，因此我们在电机的前后端盖上设计了密封圈，在第一轮试样时发现部分电机的效率测试结果与设计目标差异较大，后通过试验发现，如果密封圈和转轴配合尺寸设计不当或装配不合理，其对电机效率的影响很大，最多可达 3%~4% ，最后我们重新设计了密封圈的结构并改进了它与出轴的配合尺寸，结果既减少了对电机效率的影响，又达到了电机的防护要求。
　　通过这次 YXJ 系列高效三相小功率异步电动机的试制和分析，将有助于我们更好的研制和发展高效率电动机，也为我公司的产品达到国家标准《中小型三相异步电动机能效限定值及节能评价值》（ GB18613-2002 ）奠定了很好的基础。