陈正方（中达电机股份有限公司，江苏 无锡 214145）
摘要：介绍了YBK3系列电机的产品特点，简述了设计思路和相关优化改进措施，有效确保该产品的稳定性和可靠性。
关键词：YBK3系列；煤矿井下 ；隔爆型电动机 ；可靠性
Introductionof YBK3 series flameproof three-phase asynchronous motors for coalmines
Chen Zheng--fang
（Zhongda Motor Co., Ltd., Wuxi Jiangsu 214145）
Abstract：Productcharacteristics of YBK3 series motor are introduced，this paperbriefly describes the design idea and relevant optimized improvement measures，effectivelyensure the stability and reliability of the product。
Keyword：YBK3 series ；coal mines；flame– proofMotor；reliability
0 引言
伴随着全球能源的愈加匮乏，国际社会对节约能源、环境保护及可持续发展的重视程度正迅速提高，建设环保、节约型社会已成为国际社会的共识。在这样的大环境下研制高效、环保、节能型电动机产品是符合电机行业保持可持续发展的需要的，对国家电机产业发展和产品结构调整具有重要意义，而作为动力源的电动机有效确保其稳定性和可靠性，更是实施的前提和根本。
煤矿井下用隔爆型电动机配套煤炭生产机械，为我国煤炭能源的开采和利用提供动力源泉，作用明显、贡献颇大。为了适应新形势下煤炭生产的需要和赶超国际先进的技术水平，2015年多家国内知名防爆电机制造企业联合对原标准JB/T 9593.1-2002技术条件进行修订，新标准JB/T 9593.1-2015《煤矿用隔爆型三相异步电动机技术条件 地1部分：YBK3系列煤矿井下用隔爆型三相异步电动机（机座号80～355）》由国家工信部发布，从2016年3月1日开始实施[1]。
我公司根据长期以来煤矿电机的运行状况，汇总客户反馈的相关信息，结合多年的矿用电机制造经验，采用Ansoft有限元分析和SolidWorks三维软件对YBK3系列隔爆型电动机进行了电磁优化和结构改进，在完全满足现行行业标准的要求，同时更适应煤矿装备实际使用维护的全新要求。
1 产品特点
1.1电磁优化设计
（1）槽形：考虑“三化”要求，结合公司自身成熟工艺，充分利用现行槽形，对小部分槽面积进行微调，以此降低电密，提高效率。
（2）三圆、槽配合：多数采用行业统一三圆尺寸，少数选用大外径三圆尺寸。选用远槽、多槽配合，以减小谐波磁场；降低电磁噪声。
（3）斜槽：采用1.1～1.3t（t为定子齿距）的“人字形斜槽”并严控槽斜度，有效的削弱和抑制了因高次谐波磁场产生的附加转矩和电磁噪声。
（4）气隙值：借鉴以往经验数值的同时，综合考虑机座号、转速递增的系列特性以及结合气隙对负载噪声的影响，对部分规格进行调整，达到多项平衡。
（5）绕组：大部分采用低谐波绕组（等匝和不等匝的双层同心式、单双层混合式），可有效地降低电机频率变化中的谐波损耗，对提高效率、降低温升和噪声，作用明显。再者，合理选用并联路数在有效控制线圈端部长度的同时还能降低偏心引起的噪声[2]。
（6）导磁和导电材料：选用高导磁低损耗的导磁材料（如50HW470）及低电阻低损耗热稳定性强（Q(ZY/XY)-2/200聚酰亚胺（聚酰胺酰亚胺）漆包漆包线）的导电材料以降低定、转子损耗。
1.2结构改进分析
1.2.1轴贯通部分
轴贯通部分采用轴面密封结构进行防护，以此来取代V形轴封环结构。轴面密封是一种新型有效的轴贯通部分密封元件，国外又称之为γ型油封，在YB3、YBX3系列防爆电机上得到广泛应用。该油封由密封圈材料为：NRB70°(日本瑞翁)，温度-40℃～130℃或氟胶（美国杜邦），温度-10℃～300℃和金属壳材料为冷轧板镀锌、镀铬或不锈钢制成，经久耐用、外形美观、损耗小，如若安装得当，防护性能可达IP66.
1.2.2机座、端盖
根据防爆规程和煤矿通用技术规范[3-5]，机座采用钢板焊接而成。机座筒体由加厚钢板经专用成型设备圈制。对于H315及以上的大电机在机座筒体上开设豁口并加焊通风槽钢，形成轴向通风道，与铸铝转轴的风叶形成内风路，加快内风路的循环，提高了热交换的速度，有效降低绕组温升、轴伸端机壳温度和轴承的温度。散热片选用型材扁钢制成，按辐射状焊接在机座筒体外圆表面；散热片两端采用圆弧过渡、便于风罩与机座的顺利搭接，很有观赏性。焊接前各零部件先进行振动时效处理，焊接后进行高温退火处理，以此消除焊接应力，减少金加工时的变形量和确保机械强度。
凸缘端盖采用厚宽度、一体式搭子的沉孔安装样式具有良好的强度和抗震性。新增的圆周导风和径向散热结构，有效地降低轴承温度。
1.2.3风扇、风罩
小机座号电机采用锥形的小外径增强聚丙烯塑料离心风扇，H315及以上电机采用铸铝合金或者钢板焊接风扇，风扇的外形尺寸借鉴YB2、YB3系列风扇尺寸，采用全新仿真推算后在保证风量风压的情况下尽量缩小外形尺寸。风罩由锥形风扇罩、筒形风罩筒、条状支撑筋焊接而成，锥形风扇罩采用合适的锥度有效调整了出风口和进风口的风量、风压、风阻的大小，加强结构的风罩筒和支撑防护的支撑筋组合，大大提高风罩的抗冲击能力。该样式的风扇、风阻组合，大大加强防护的同时有效提高了通风效果，降低了气流引起的风摩耗和通风噪声。
在轴伸端端盖上加装一导风罩，使沿着机座散热片导向的风对前轴承进行冷却，可将轴伸端轴承温度降低5-7℃，降低轴承温度效果明显。
1.2.4接线盒
接线盒设置在电动机顶部、右侧出线，预留可以使出口朝四个方向旋转的位置，便于客户现场调整安装。考虑到用户要求电机扩容、动力电缆加粗及增设辅助元件等因数而需改用大接线盒的要求，在保证电气间隙和爬电距离的情况下[6]，适度放大接线盒腔体，加大接线盒内部空间，保证用户要求。M6～M10接线盒设置成单口和双口两种出线、满足不同客户、不同场合的要求。在机座与接线盒间，采用安装板进行连接过渡，减小了接线盒座的重量、提高了操作的可行性和便利性，降低了工人劳动强度、提高了劳动生产率和一次装配成功合格率。
1.2.5辅助元件
H315及以上电机的定子三相绕组端部埋设两组热保护测温元件，一组工作、一组备用，具有监控报警和超温断功能。H180及以上电机可以根据客户需求，安装防潮加热带，同时还可加设自动排水装置，能将电机内部产生的冷凝水及时排出，防止电机内部积水，保证绕组的绝缘性能。H250及以上电机的考虑了设置前后轴承测温的预留位置。辅助元件的增设，可有效明了在现场或控制室对电机的运行状况进行有效监控，遇到异常可以及时处理，保证电机的有效持续运行，保证了电机长期稳定运行。
2提升措施
轴承温度管控：根据多年累积经验和实验验证，严格采用内控标准：提升机座长度和转轴轴间距长度的公差，端盖轴承室内孔下差上提，以此减小因轴向和径向累积公差对轴承温度的影响。
消音降噪处理：选择在风罩内部和机座外部加装消音装置，在其他性能满足的条件处理完全可行，且外形尺寸影响不大。
隔爆面的防锈：采用磷化和涂无酸防锈油相结合的方式进行，钢板焊接件的隔爆面先进行磷化处理再涂抹无酸防锈油、铸件零部件的隔爆面采用涂抹无酸防锈油，保证了产品隔爆性能。
3 结论
综上所述，采用优化电磁设计方案和结构改进设计，使YBK3系列煤矿井下用隔爆型三相异步电动机在提高效率、提升防护等级、降低噪声方面进行了深入优化和强力改进，同时注重设置辅助性功能，有效地降低振动和噪声，提高了防爆安全可靠性和绝缘体系的可靠性，为助力煤矿“高采高产”提供强力采动力源，为安全生产提供有效保证。
参考文献
［1］JB/T 9593.1-2015煤矿用隔爆型三相异步电动机技术条件第1部分：YBK3系列煤矿井下用隔爆型三相异步电动机（机座号80～355）［S］.
［2］黄国治，傅丰礼.Y2系列三相异步电动机技术手册［K］.北京：机械工业出版社，2004.
［3］GB 3836.1-2010 爆炸性环境第1部分：设备通用要求［S］.
［4］GB 3836.2-2010 爆炸性环境第2部分：由隔爆外壳“d”保护的设备［S］.
［5］MT 451-2011煤矿用隔爆型低压三相异步电动机安全性能通用技术规范［S］.
［6］GB 3836.3-2010 爆炸性环境第3部分：由增安型“e”保护的设备［S］.
作者简介：
陈正方，男，1984年生，毕业于湖南工程学院，工程师，现主要从事高低压防爆电机的设计研发工作。