CN101895179B - 一种交流变频高速异步电动机 - Google Patents
一种交流变频高速异步电动机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101895179B CN101895179B CN 201010224187 CN201010224187A CN101895179B CN 101895179 B CN101895179 B CN 101895179B CN 201010224187 CN201010224187 CN 201010224187 CN 201010224187 A CN201010224187 A CN 201010224187A CN 101895179 B CN101895179 B CN 101895179B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- motor
- stator
- rotor
- close
- flux density
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000003475 lamination Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 claims description 6
- 239000004922 lacquer Substances 0.000 claims description 6
- 239000010754 BS 2869 Class F Substances 0.000 claims description 4
- 230000013011 mating Effects 0.000 claims description 4
- XWHPIFXRKKHEKR-UHFFFAOYSA-N iron silicon Chemical compound [Si].[Fe] XWHPIFXRKKHEKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 description 5
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 2
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Abstract
本发明公开了一种交流变频高速异步电动机，具有转子、定子和变频器，其中：所述变频器的额定频率设为200Hz，电机的定子定子内径与铁心长度比为0.4～0.8；所述电机定转子的冲片材质均使用导磁性能良好的冷轧硅钢板；电机的磁密控制在一定的范围内：定子齿磁密0.9～1.4T；定子轭磁密0.8～1.1T；转子齿磁密0.9～1.35T；转子轭磁密0.6～0.85T；气隙磁密0.45～0.6T；定子绕组电密3.0～5.0A/mm2、转子导条电密1.1～3.0A/mm2、线负荷180～250A/cm；绝缘使用H级绝缘，首匝套绝缘管，执行IGBT绝缘系统；所述定、转子绕组采用真空加压二次浸漆绕组；所述转子采用断续的平衡环；轴转动件与固定件的配合面间隙为正常电机最大间隙的80％～100％，定子气隙比正常电机加大25％～40％。保持传统电机特性且转速高，运行平稳可靠、振动和噪声小、成本较低。
Description
技术领域
本发明属于电机技术领域，具体涉及一种交流变频高速异步电动机。
背景技术
目前，交流变频调速异步电动机的最高同步转速为6000r/min，额定频率为50Hz，并且50Hz以下为恒转矩，50Hz以上为恒功率负载特性。由
(n：电机同步转速f：电机额定频率P：电机极对数)可知，通过提高变频器的额定频率，可以提高电机的转速，但当额定频率超过100HZ以后，对额定点为50HZ的变频电机来说，若继续升高电机的频率，电机的转矩将很低，导致无法带动负载正常运转，而且近年来，越来越多的高速配套设备装置需要配套高速电机，因此，对这种高速电机需要特殊设计，可使电机从传统的最大同步转速3000r/min提高到12000r/min，且满足正常电机的特性。这种高速电机在运行过程中，有可能出现如下问题：1、电机的转速很高，转动惯量比较大；2、频率较高时，变频器所输出的电压中含有比载波频率更高的高次谐波，会引起电机的损耗增加，温升升高，而且线圈及绝缘需要承受很高的冲击电压；3、转子的平衡精度及高速时的安全问题；4、轴的挠度会增加15％左右，影响电机的可靠运行；5、较宽的变频范围内保持良好的运行性能，使用变频器供电，对电机轴承有损害。为解决上述技术问题，是所属技术人员一直在探索攻克的技术难题。
发明内容
为解决现有技术存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种保持传统电机特性且转速高，运行平稳可靠、振动和噪声小、成本较低的交流变频高速异步电动机。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：该交流变频高速异步电动机，具有转子、定子和变频器，其特征在于：所述变频器的额定频率设为200Hz，电机在200Hz以下为恒转矩，200Hz以上为恒功率，电机的定子内径Di1/铁心有效长度Leff范围在0.4～0.8；所述电机定转子的冲片材质均使用导磁性能良好的冷轧硅钢板；电机的磁密控制在一定的范围内：定子齿磁密0.9～1.4T；定子轭磁密0.8～1.1T；转子齿磁密0.9～1.35T；转子轭磁密0.6～0.85T；气隙磁密0.45～0.6T；定子绕组电密3.0～5.0A/mm2、转子导条电密1.1～3.0A/mm2、线负荷180～250A/cm；绝缘使用H级绝缘，首匝套绝缘管，执行IGBT绝缘系统；所述定、转子的绕组采用真空加压二次浸漆绕组；所述转子由断续的平衡环代替转子上的小风叶及平衡柱；电机轴的材质采用热处理的40Cr材料，轴转动件与固定件的配合面间隙为正常电机最大间隙的80％～100％，定子气隙比正常电机加大25％～40％。
所述定、转子绕组采用真空加压二次浸漆，第一次的粘度控制在22～25s，第二次的粘度控制在37～40s。
采用上述技术方案有有益效果：该交流变频高速异步电动机的变频控制器的额定频率设为200Hz，由
可知，最高转速可达12000r/min。电机的定子内径Di1/铁心有效长度Leff范围在0.4～0.8，因为选较小的直径Di1：
a)可使电机产生的离心力降低20％～25％，这对于进入高速运行区的变频调速较为有利；
b)D2较小，则转动惯量较小，可使电机的机械时间常数减低15％～20％。其动态性能好，这对于处于调速状态的变频调速电动机更为重要。
c)Di1小，Leff大。绕组的端部漏抗降低30％～40％左右，端部铜耗降低20％～40％。
d)Di1小，Leff大，可使端盖的重量减轻30～40％，电机的制造成本降低。
e)Di1小，Leff大。可使定子铁心与机座间的接触面积增加15％～20％，改变散热条件，这对于可能产生较大损耗和较高温升的变频调速电机是有利的。
f)减小Di1的尺寸，可使电机的噪声与正常机座号规格电机相比，降低6％～7％。
因此，该种电机设计成细长型，在小机座号的基础上，升容到用户需求的功率，而且满足用户的需求。
该种电机的磁密及电负荷不宜选择的太高，因为在频率较高时，选取较低的磁密，可降低轭部及齿部的铁损耗，增加定转子漏抗，起到抑制谐波电流的作用，因此，磁密控制在一定的范围内：定子齿磁密0.9～1.4T、定子轭磁密0.8～1.1T、转子齿磁密0.9～1.35T、转子轭磁密0.6～0.85T、气隙磁密0.45～0.6T、定子绕组电密3.0～5.0A/mm2、转子导条电密1.1～3.0A/mm2、线负荷180～250A/cm。
考虑到频率较高时，变频器所输出的电压中含有比载波频率更高的高次谐波，会引起电机的损耗增加，温升升高，而且线圈及绝缘需要承受很高的耐冲击电压，因此，在同样的绝缘等级及冷却条件下，该种电机的定转子冲片均使用导磁性能良好的冷轧硅钢片，绝缘使用H级绝缘，首匝套绝缘管，执行IGBT绝缘系统，绕组进行真空加压二次浸漆，第一次的粘度控制在22～25s，第二次的粘度控制在37～40s。
考虑到电机运转过程中，转子的平衡精度及高速时的安全问题，改变铸铝转子端环结构，把铸铝转子上的小风叶及平衡柱改为断续的平衡环，转子动平衡时由加重平衡改为去重平衡；而且对转子的单边许用不平衡量控制在1g以下，这样使电机运转起来平稳轻快，可有利于减小电机的振动和噪声。
电机同步转速从3000r/min升至12000r/min时，轴的挠度会增加15％～20％左右，影响电机的可靠运行，电机轴的材质采用40Cr并进行热处理；定子气隙比正常电机加大25％～40％；轴转动件与固定件的配合面间隙选取为正常电机最大间隙的80％～100％，定子气隙比正常电机加大25％～40％。
如下表为H225M，75-2，380V，150HZ额定点与同功率普通变频电机H280S，75-2，380V，50HZ电机标准值的性能比较：
该种高速电机完全符合传统电机的性能。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施例作进一步详细的说明。
图1为现有电机的铸铝转子的结构图；
图2为图1的B-B剖视图；
图3为本发明电机转子的结构图；
图4为图3的A-A剖视图；
图5为H225M，75KW-2，380V，额定频率为150HZ电机的转矩转速曲线转矩转速曲线图；
图6为H280S，75KW-2，380V额定频率为50HZ电机的转矩转速曲线转矩转速曲线图；
图7为转速效率曲线图；
图8为转速功率因数曲线图；
图9为转速堵转电流曲线图。
具体实施方式
该交流变频高速异步电动机，具有转子、定子和变频器，利用变频器控制电机的转速，所述变频器的额定频率设为200Hz，电机在200Hz以下为恒转矩，200Hz以上为恒功率，电机的定子内径Di1/铁心有效长度Leff范围在0.4～0.8；所述电机定转子的冲片材质均使用导磁性能良好的冷轧硅钢板；电机的磁密控制在一定的范围内：定子齿磁密0.9～1.4T；定子轭磁密0.8～1.1T；转子齿磁密0.9～1.35T；转子轭磁密0.6～0.85T；气隙磁密0.45～0.6T；定子绕组电密3.0～5.0A/mm2、转子导条电密1.1～3.0A/mm2、线负荷180～250A/cm；绝缘使用H级绝缘，首匝套绝缘管；转子、定子的绕组进行真空加压二次浸漆，第一次的粘度控制在22～25s，第二次的粘度控制在37～40s；改变铸铝转子结构，把铸铝转子上的小风叶及平衡柱改为断续的平衡环，转子动平衡时采用去重平衡；电机轴的材质采用40Cr并进行热处理，轴转动件与固定件的配合面间隙选取为正常电机最大间隙的80％～100％，定子气隙比正常电机加大25％～40％。
图1、2为传统电机的铸铝转子结构图，它是由转子铁心1和端环2、风叶4以及平衡柱3组成，电机的不平衡量用电圈加在平衡柱上，然后铆牢，这样对于高速旋转的电机来说，若铆不牢固，存在着不安全因素，会使垫圈甩出，碰坏线圈，导致电机烧毁。图3、4为本发明电机的铸铝转子结构图，它是由转子铁心1、端环2和断续平衡环5组成，电机的端环长度与更改前一样，电机的不平衡量用去重法在平衡块上加工掉，这样对于高速旋转的电机来说，非常安全，而且平衡精度可以提高，是电机运转起来平稳轻快。
图5为H225M，75KW-2，380V，额定频率为150HZ电机的转矩转速曲线，从曲线上可以看出：电机在额定频率150HZ(额定转速为8960r/min)以下为恒转矩，额定频率150HZ(额定转速为8960r/min)以上为恒功率这一特性。
图6为H280S，75KW-2，380V额定频率为50HZ电机的转矩转速曲线，从曲线上可以看出：电机在额定频率50HZ(额定转速为2975r/min)以下为恒转矩，额定频率50HZ(额定转速为2975r/min)以上为恒功率这一特性。从图5～图9说明，该种高速电机完全符合传统电机的性能。为保证定转子同心度，采用二次磨轴工艺(即转子外圆加工后再磨轴)。采用进口高精密高速轴承和配套润滑脂，并增设不停机注油功能，防止变频电机在高速运转时，轴承的温度较高，润滑脂易流失，导致轴承寿命缩短。
Claims (2)
1.一种交流变频高速异步电动机，具有转子、定子和变频器，其特征在于：所述变频器的额定频率设为200Hz，电机在200Hz以下为恒转矩，200Hz以上为恒功率，电机的定子内径Di1/铁心有效长度Leff范围在0.4～0.8；所述电机定转子的冲片材质均使用导磁性能良好的冷轧硅钢板；电机的磁密控制在一定的范围内：定子齿磁密0.9～1.4T；定子轭磁密0.8～1.1T；转子齿磁密0.9～1.35T；转子轭磁密0.6～0.85T；气隙磁密0.45～0.6T；定子绕组电密3.0～5.0A/mm2、转子导条电密1.1～3.0A/mm2、线负荷180～250A/cm；绝缘使用H级绝缘，首匝套绝缘管，执行IGBT绝缘系统；所述定、转子的绕组采用真空加压二次浸漆绕组；所述转子由断续的平衡环代替转子上的小风叶及平衡柱；电机轴的材质采用热处理的40Cr材料，轴转动件与固定件的配合面间隙为正常电机最大间隙的80％～100％，定子气隙比正常电机加大25％～40％。
2.根据权利要求1所述的交流变频高速异步电动机，其特征在于：所述定子绕组采用真空加压二次浸漆，第一次的粘度控制在22～25s，第二次的粘度控制在37～40s。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201010224187 CN101895179B (zh) | 2010-07-13 | 2010-07-13 | 一种交流变频高速异步电动机 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201010224187 CN101895179B (zh) | 2010-07-13 | 2010-07-13 | 一种交流变频高速异步电动机 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101895179A CN101895179A (zh) | 2010-11-24 |
| CN101895179B true CN101895179B (zh) | 2013-02-13 |
Family
ID=43104286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201010224187 Expired - Fee Related CN101895179B (zh) | 2010-07-13 | 2010-07-13 | 一种交流变频高速异步电动机 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101895179B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107994750A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-05-04 | 卧龙电气集团股份有限公司 | 一种高功率密度高速永磁同步电动机 |
| CN108347106B (zh) * | 2018-05-09 | 2024-05-31 | 江苏富丽华通用设备股份有限公司 | 一种低噪音低振动永磁电机的定转子冲片 |
| CN109038868B (zh) * | 2018-08-01 | 2020-06-09 | 浙江优力仕机电科技股份有限公司 | 一种三相永磁同步电动机 |
| CN114532081B (zh) * | 2022-02-08 | 2023-10-10 | 江苏大学 | 一种适用于联合收割机脱粒滚筒的自适应平衡装置及控制策略 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2238502Y (zh) * | 1994-12-30 | 1996-10-23 | 朱银昌 | 一种直交变流三相微特电机 |
| JP2000125493A (ja) * | 1998-10-16 | 2000-04-28 | Yukio Kinoshita | 磁石式電動機及び発電機 |
| CN101232216A (zh) * | 2008-01-16 | 2008-07-30 | 深圳市陆地方舟电动车有限公司 | 电动汽车专用变频调速交流驱动电机 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI92114C (fi) * | 1992-07-07 | 1994-09-26 | High Speed Tech Ltd Oy | Epätahtisähkökone ja sen yhteydessä käytettävät roottori ja staattori |
-
2010
- 2010-07-13 CN CN 201010224187 patent/CN101895179B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2238502Y (zh) * | 1994-12-30 | 1996-10-23 | 朱银昌 | 一种直交变流三相微特电机 |
| JP2000125493A (ja) * | 1998-10-16 | 2000-04-28 | Yukio Kinoshita | 磁石式電動機及び発電機 |
| CN101232216A (zh) * | 2008-01-16 | 2008-07-30 | 深圳市陆地方舟电动车有限公司 | 电动汽车专用变频调速交流驱动电机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101895179A (zh) | 2010-11-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101895179B (zh) | 一种交流变频高速异步电动机 | |
| CN105281467A (zh) | 一种可长期并网运行的发电机 | |
| CN108696054A (zh) | 一种隔爆型三相异步电动机 | |
| CN203368290U (zh) | 集成盘式开关磁阻型电磁调速电动机 | |
| CN110571981A (zh) | 一种基于高导热材料增强永磁电机冷却的系统及其工作方法 | |
| CN202309445U (zh) | 整体凸极式中频无刷同步发电机 | |
| CN205092744U (zh) | 一种封闭式三相笼型异步电动机 | |
| CN201118394Y (zh) | 多功率三相节能电动机 | |
| CN201699555U (zh) | 一种变极变速电机 | |
| CN203368273U (zh) | 集成盘式电磁调速电动机 | |
| CN103023243A (zh) | 双气隙混合励磁直驱开关磁阻风力发电机及其机组系统 | |
| CN208337338U (zh) | 一种双轴伸紧凑型三相异步电动机 | |
| CN103401357B (zh) | 60mw无刷励磁汽轮发电机 | |
| CN201937420U (zh) | 一种高速列车用变速电机 | |
| CN103855886B (zh) | 一种电磁调速机 | |
| CN205092682U (zh) | 一种可长期并网运行的发电机 | |
| CN105207433A (zh) | 一种封闭式三相笼型异步电动机 | |
| CN103051131A (zh) | 一种风扇用交流异步电机 | |
| CN203086251U (zh) | 低压大功率变频电机 | |
| CN204906143U (zh) | 低压大功率变频三相异步电动机 | |
| CN103427578A (zh) | 一种新型的复合励磁无刷发电机 | |
| CN203761231U (zh) | 一种相复励发电机 | |
| CN211508843U (zh) | 一种基于高导热材料增强永磁电机冷却的系统 | |
| CN103701235A (zh) | 可变速水轮发电机 | |
| CN201869069U (zh) | 汽轮发电机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee |
Owner name: NANYANG EXPLOSION PROTECTION GROUP XINPU ELECTRIC Free format text: FORMER NAME: NANYANG EXPLOSION PROTECTION GROUP XINPU ELECTRIC MOTOR CO., LTD.;HUAZHONG UNIVERSITY OF SCIENCE + T |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 2 No. 473003 Industrial Zone, hi tech Zone, Henan, Nanyang Patentee after: Nanyang Explosion Protection Xinpu Electric Motor Co.,Ltd. Address before: 2 No. 473003 Industrial Zone, hi tech Zone, Henan, Nanyang Patentee before: Nanyang Explosion Protection Group Xinpu Motor Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20201202 Address after: 226600, No. 18, new road, Haian Development Zone, Haian County, Nantong, Jiangsu Patentee after: NANTONG HUAXING PETROLEUM INSTRUMENTS Co.,Ltd. Address before: 2 No. 473003 Industrial Zone, hi tech Zone, Henan, Nanyang Patentee before: Nanyang Explosion Protection Xinpu Electric Motor Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20230105 Address after: Room 610, Building 3, Science and Technology Mansion, Linyi Hi tech Industrial Development Zone, Shandong Province, 276000 Patentee after: Linyi Enke Development and Construction Co.,Ltd. Address before: 226600 No.18, Rixin Road, Hai'an Development Zone, Hai'an County, Nantong City, Jiangsu Province Patentee before: NANTONG HUAXING PETROLEUM INSTRUMENTS Co.,Ltd. |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130213 |