1、课题来源与背景

目前，航空蒸发循环制冷系统所用的三相感应电动机散热是依靠自身所带离心风扇或者轴流风扇通过空气流通自身冷却的。存在的问题是：当飞机在高空飞行时，由于空气稀薄，电动机的冷却条件急剧恶化，电机极容易发生过热而烧毁。而且驱动电机与压缩机是独立的，分别带有机壳组件，散热组件、轴承及底座等，致使飞机系统重量增加，并且机械故障率提高。为了解决此问题，研究全封闭式耐氟电动机对推动了我国航空环控事业的全面发展，具有重要意义。为适应新型直升机驾驶舱对CZZ-8蒸发循环制冷系统动力源的要求，立项研制2.4kW三相全封闭式耐氟电动机，并于2012年4月正式签订了《ZZ-240-（18#）-1302》技术协议书，研制工作正式开始。

2 技术原理及性能指标

2.1技术原理

该项目是为陆航直升机驾驶舱蒸发循环制冷系统CZZ-8研制的驱动源，是目前我国自行研制首次用作航空直升机蒸发循环制冷系统的三相全封闭式耐氟交流电动机，是蒸发循环制冷系统研制中的核心部件。2.4kW三相全封闭耐氟电动机和全封闭制冷压缩机组成的一体化集成结构（压缩机与驱动电机共用一个主轴，两者组装在一个焊接成型的密闭罩壳中），电动机采用典型的航空异步电机结构，工作介质为R134a环保制冷剂。电机以分立的定转子形式供货，其绝缘结构（绕组、绝缘及安装线）必须具有耐油耐氟性能。为了达到更高的散热功能，其定子和转子采取了特殊的设计加工方法。使得全封闭压缩机具有结构紧凑、体积小、重量轻，气密性好、振动和噪声都比较小，而且使用方便等优点。

 该电动机是定子绕组不带中性线的三相中频鼠笼式感应电动机。主要电磁结构形式为：定子铁芯内部嵌有三相电枢绕组，转子为鼠笼式转子结构，为了提高起动性能，导条选用电阻率较大的铜制材料，与铜制端环焊接成一体。其工作原理为：当定子三相绕组通入三相中频交流电时，产生一个以同步转速旋转的旋转磁场，最初状态时转子静止不动，转子导条与旋转磁场相对运动产生感应电势，因转子导条被端环短路，转子导条便产生感应电流，此时通电导条便与旋转磁场相互作用，产生电磁力和电磁转矩，当电磁转矩大于轴上的阻转矩时，转子将与旋转磁场同方向旋转并输出机械能，驱动压缩机涡旋盘工作。

2.2战技指标

a）电机额定输出功率：2.4kW；

b）额定转矩：4.0 N·m；

c）额定转速：（5700～6000）r/min；

d）在额定电压、额定频率和额定转矩下：效率 ≥ 75%，功率因数 ≥ 0.73。

3技术的创造性与先进性

① 在国内航空封闭式耐氟电机的研制中首次采用柔韧性良好、耐氟利昂性能优异、耐热性好，具有高粘度强度的E 3500 LVTHERMOPOXY环氧树脂浸渍漆，并形成了专用的浸渍工艺方法，解决了航空电机定子绕组耐氟利昂液体腐蚀的问题。延长了陆航直升机驾驶舱CZZ-8蒸发循环制冷系统全封闭制冷压缩机的工作寿命，提高了产品可靠性。

② 在定子铁芯外圆上设计有八条直线边，使电机安装后与压缩机外壳形成8条小扇形的特殊通道。采取该结构后保证了R134a制冷剂增压、输送，使电机工作稳定、效率高，提高了定子的散热效果，有效控制了电机温升。

③在航空感应电动机领域内首次采用鼠笼转子斜槽，并且通过对气隙磁密、定子槽形、绕组形式和并联支路数及槽配合等优化设计，大大的降低了电机电磁噪音大的问题。增加了飞机驾驶舱的舒适度。

④该三相封闭式耐氟电机和全封闭制冷压缩机共用一个主轴，两者组装在一个焊接成型的密闭罩壳中的一体化集成结构。

⑤为了提高产品起动性能，鼠笼转子槽设计成矩形槽，而并非常规的圆形槽，导条设计成2.2×5紫铜板，可以增加集肤效应从而提高起动力矩，在有效面积内降低电机转子磁密。

⑥在设计时电动机转子采用光滑转子技术，将电动机的转子外表面做成光滑的圆柱形，以便使转子在高速旋转时，产生最小的摩擦力，减少R134a制冷剂和转子的摩擦损耗。

4 技术的成熟程度、适用范围和安全性

2.4kW三相全封闭式耐氟电动机按研制程序完成了方案阶段、工程研制和设计鉴定工作，已完成了全部设计鉴定试验。在蒸发循环制冷装置试验以及部队试飞过程中电动机工作可靠稳定，未发生故障。所有的外场设计鉴定试验项目均通过了考核。

2016年2月26日，该项目通过了由陆航驻兰州地区军事代表、国营第782厂，中航工业电源等单位组成的厂新产品定型委员会对SJD-2.4三相交流电动机的设计鉴定评审。现已批量生产。

5应用情况及存在问题

该项目除用于国内陆航直升机驾驶舱的蒸发循环制冷系统CZZ-8、CZZ-8A、CZZ-3中，为其压缩机提供2.4kW动力源外，该技术已应用陆航直升机驾驶舱的蒸发循环制冷系统CWT-20中，为其提供3kW动力源，也被民用海监飞机AC313驾驶舱机的蒸发循环制冷系统CZZ-10所用，提供4.6 kW动力源。也在民用空调等系统平台中使用，具有很好的推广应用价值。该产品研制成功，不仅为工厂创造了一定的经济效益，也具有很好的军事化效益。