CN102355078A

CN102355078A - 电动汽车用隔爆型三相交流异步电动机

Info

Publication number: CN102355078A
Application number: CN2011103217647A
Authority: CN
Inventors: 李秀芳; 马立秋; 张黎; 王汉林
Original assignee: NANYANG EXPLOSION PROTECTION GROUP XINPU MOTOR CO Ltd
Current assignee: NANYANG EXPLOSION PROTECTION GROUP XINPU MOTOR CO Ltd
Priority date: 2011-10-10
Filing date: 2011-10-10
Publication date: 2012-02-15

Abstract

本发明公开了一种电动汽车用隔爆型三相交流异步电动机，具有隔爆型机壳、隔爆型接线盒、定子和转子，其中：用于导磁材料采用低损耗冷轧硅钢板，硅钢板的电磁负荷为定子齿磁密1.0～1.45T、定子轭磁密0.9～1.2T、转子齿磁密1.0～1.4T、转子轭磁密0.6～0.9T、气隙磁密0.5～0.65T、定子绕组电密3.0～5.5A/mm²、转子导条电密1.2～3.5A/mm²、线负荷180～280A/cm；定、转子气隙与行业YB2系列相同功率极数下气隙的1.1～1.3倍，槽配合采用24/22，转子槽形采用梨形圆底等槽形，电机三相绕组采用△型接法或最大并联支路的Y型接法，转子为鼠笼转子；所述电动机采用H级绝缘，IBGT绝缘系统。具有爆炸性气体环境中运行安全可靠，高效节能、转矩高、振动小、噪音低，温升裕度大。

Description

电动汽车用隔爆型三相交流异步电动机

技术领域

本发明属于电动机技术领域，具体涉及一种电动汽车用隔爆型三相交流异步电动机

背景技术

进入二十一世纪，环境污染是世界各国面临的一大难题。在我国环保、节能、减排、安全的产业政策指导下，特别是我国煤碳工业产量的不断增加，作为煤矿井下运输工具并具有隔爆性能的电动汽车近来有快速发展的势头。从安全、生态环保的角度考虑，具有隔爆性能的电动汽车更受到煤矿、石油、化工、军械、粮油储备仓库等可能产生爆炸性气体环境行业的欢迎。具有隔爆性能的电动汽车驱动系统的关键部件YBKD系列电动汽车用隔爆型三相交流异步电动机的开发不但能够节约有限的石油资源，而且还减少环境污染，保证工作环境的安全；改善目前全球范围内日益严峻的的环境状况，以电动汽车代替燃油汽车，以减少尾气排放，净化空气，创造绿色地球。

电动汽车驱动系统对感应电机的要求很高，对隔爆型电机无论是电气性能还电机结构的要求更为严格。该系列电机作为电动汽车用调速电动机，由于受安装条件所限，要求比普通隔爆型电机更具有小型、轻量、高效、低速高转矩且调速范围宽、长寿命、高可靠性、低噪声等特点。因电动汽车用电机通过控制器供电，谐波磁动势产生的振动谐波电磁转矩会使电动机的转矩产生脉动，而电机峰值功率的持续时间≥2min，谐波电流还增加了电机峰值电流，所以电机输出转速和转矩技术性能要考虑减速器的转动惯量和峰值转矩对电机的影响，而且应在较宽的变频范围内保持良好的运行性能。使用变频器供电，对电机绝缘有损害，这样该电机就要比普通电机采用较好的材料，另外电动汽车用电机受汽车空间位置限制，整体结构与普通隔爆电机结构有较大的差异。这样势必增加了设计开发的技术难度与设计开发成本，这也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在爆炸性气体环境中运行安全可靠，高效节能、转矩高、振动小、噪音低，温升裕度大的电动汽车用隔爆型三相交流异步电动机。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：该电动汽车用隔爆型三相交流异步电动机，具有隔爆型机壳、隔爆型接线盒、定子和转子，所述隔爆型机壳上的散热片采用垂直均匀分布机壳圆周结构，机壳上设有法兰，出线口位于机壳前端，其特征在于：所述转子有单轴伸或双轴伸，主轴伸采用圆柱轴伸、圆锥形轴伸或花键轴伸，副轴伸为圆形柱轴伸与皮带轮连接，用于导磁材料采用低损耗冷轧硅钢板，硅钢板的电磁负荷为定子齿磁密1.0～1.45T、定子轭磁密0.9～1.2T、转子齿磁密1.0～1.4T、转子轭磁密0.6～0.9T、气隙磁密0.5～0.65T、定子绕组电密3.0～5.5A/mm²、转子导条电密1.2～3.5A/mm²、线负荷180～280A/cm；定、转子气隙与行业YB2系列相同功率极数下气隙的1.1～1.3倍，槽配合采用24/22或36/28或36/26或48/44，转子槽形采用梨形圆底、梨形平底、凸形对称或凸形不对称槽形，电机三相绕组采用△型接法或最大并联支路的Y型接法，转子为鼠笼转子；所述电动机采用H级绝缘，IBGT绝缘系统，定子线圈采用QP-2/200变频电机专用铜圆线，有绕组定子铁芯采用整体经二次真空浸漆处理。

所述电动机绕组端部设置定子绕组测温元件Pt100，通过外接配置仪表。

所述电动机引出线分为四根或七根，其中四根引线结构为三根电源线和一根定子绕组测温线；七根引线结构为六根电源线和一根定子绕组测温线。

所述电动机的绕组为单层绕组或双层绕组。

所述机壳采用钢板焊接工艺制成的隔爆型机壳，非轴伸端安装有旋转编码器，用于直观的观察电机旋转速度。

采用上述技术方案的有益效果：该电动汽车用隔爆型三相交流异步电动机，通过控制器调频调压，替代汽油车的发动机，每个运行点都有多种运行方式，相对应有多种转速，所以要有一个最佳转速点，使电机的效率、功率因数在很宽的调速范围内都很高。电磁设计要考虑电机在整个频率范围内的工作状态，电磁参数的选取应使每个频率点的满足材料要求，电气性能满足额定要求。故采用低损耗冷轧硅钢板，以降低电机的铁耗，控制电磁负荷设计合理，使效率比普通高效电机高1～3％。为满足爆炸性气体环境工作要求，机壳采用钢板焊接工艺制成的隔爆型机壳，所有结合面按照国家防爆电气标准要求制作，电机整体具有隔爆性能好、机械强度高、安全可靠的特点。该电动汽车用电机的额定频率为50～120Hz，相同容量的电机在设计时的体积要比普通电机小，只相当于同规格电机的2/3～1/2。为达到汽车发动机的高转矩性能，保证爬坡能力的要求，放大定、转子气隙至10～30％，采用槽配合24/22、36/28、36/26或48/44，转子槽形采用梨形圆底、梨形平底、凸形对称或凸形不对称槽形，且槽形不宜过深，运行结果转矩比相同规格的同类产品高10～40％，与汽油发动机相当，且耗电量小，调速范围在5～250Hz，最高转速达7500r/min。高速低转矩时效率高，低速高转矩时调速范围宽。电机三相绕组采用△型接法或Y型接法，且为Y型接法时为最大并联支路，宜于磁路对称、均匀，以降低电磁噪声。电动机为H级绝缘采用IBGT绝缘系统，定子线圈采用QP-2/200变频电机专用铜圆线，有绕组定子铁芯整体经二次真空浸漆处理，绕组和绝缘具有良好的电气、机械、防潮性能及热稳定性。电动机绕组端部设置定子绕组测温元件Pt100，通过外接配置仪表，在电动机运行中能监测定子绕组温度，以防绕组过热烧毁电动机。副轴伸为圆形柱轴伸与皮带轮连接，用户可自行选择匹配装置，如用于驱动汽车空调。

通过运用交流电机磁场分析和谐波分析，按照电动车用三相交流异步电动机的设计要求和设计方法生产制造，该电动机满足用户要求的电气性能指标，电动机运行安全可靠，转矩高，振动小，噪音低，温升裕度大，输出转矩与汽油发动机相当，工况运行情况良好，完全满足电动汽车的需要。

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为本发明的结构示意图。

图2图1的左视图。

图3为最大扭矩曲线图。

图4为转速效率曲线图。

图5为转速功率因数曲线图。

图6为转速堵转电流曲线图。

图7为电动机引出线接线方式原理图。

图8为电动机引出线另一种接线方式原理图。

具体实施方式

如图1、2所示的YBKD系列电动汽车用隔爆型三相交流异步电动机，具有机壳2、隔爆型接线盒5、定子和转子，所述机壳2采用钢板焊接工艺制成的隔爆型机壳，所有结合面按照国家防爆电气标准要求制作，电机整体具有隔爆性能好、机械强度高、安全可靠的特点。电动汽车用电机的额定频率一般在50～120Hz，因此相同容量的电机在设计时的体积要比普通电机小很多，只相当于同规格电机的2/3～1/2。机壳上的散热片3采用垂直均匀分布机壳圆周，接线盒5位于机壳前端，具有优良的隔爆结构性能和较高防护等级，接线盒壳与机壳采用平面连接，紧固后平面间隙不超过0.04mm，接线盒盖与接线盒之间采用止口型连接。接线盒内设置六端子，接线盒空腔足以满足电气间隙和爬电距离的要求。在电机内部及电机接线盒内，放置汽车用六芯插接件，均用于与轴承传感器或旋转编码器连接，接线盒出线口处的接线装置为四个不同规格的双密封防爆格兰头，分别用于主出线口和辅助出线口的连接。引接线为AWG4#，用适量进口密封胶将测温引出线和轴承传感器引出线密封。端盖均布的六搭子与机壳均布的六搭子用紧固螺栓可靠联接。所述转子为双轴伸或单轴伸，主轴伸1有圆柱轴伸、圆锥形或花键轴伸，主轴伸靠联轴器与变速箱平键联接或花键联接，副轴伸4为圆形柱轴伸，副轴伸与皮带轮联接用于驱动空调和发电机；导磁材料采用低损耗冷轧硅钢板，硅钢板的电磁负荷为定子齿磁密1.0～1.45T、定子轭磁密0.9～1.2T、转子齿磁密1.0～1.4T、转子轭磁密0.6～0.9T、气隙磁密0.5～0.65T、定子绕组电密3.0～5.5A/mm²、转子导条电密1.2～3.5A/mm²、线负荷180～280A/cm，使效率比普通高效电机高1～5％。定、转子气隙为现有气隙的1.1～1.3倍，槽配合采用24/22、36/28、36/26、48/44，转子槽形采用梨形圆底或梨形平底或凸形对称或凸形不对称槽形，且槽形不宜过深，采用短距绕组以提高变频电机的电磁性能。在工频起动时，最大转矩的设计裕度要达到用户要求的1.2倍以上，恒转矩段依据y＝ax+b线性关系，在求得额定频率点以下各相对应的功率、电压后，进行各点的磁路计算，使之与变频器良好匹配，运行结果转矩比相同规格的同类产品高10～40％，与汽油发动机相当，且耗电量小，调速范围在5～250Hz，最高转速达7500r/min，如图3、4、5、6所示YB KD7.5-47.5kW 34V 5～150Hz的特性曲线图可以看出，高速低转矩时效率高，低速高转矩时调速范围宽。电机三相绕组采用△型接法或最大并联支路的Y型接法，宜于磁路对称、均匀，以降低电磁噪声，所述电动机的绕组可以做成单层绕组，也可作成双层绕组。转子为鼠笼转子，采用热套工艺将铸铝转子固定在轴上，转子经校正平衡，采用SKF进口轴承及耐高温的特殊滑润脂，以延长使用寿命长。因此电动机运行平稳、振动小、噪声低。电动汽车用电机通过控制器供电，输入电流的高次谐波分量较高，其绝缘系统比正弦电压和电流供电时所承受的介电强度更高，低频低压下起动制动，使绝缘频繁处于循环交变应力作用，所以电机的绝缘结构为H级并采用IBGT绝缘系统，IGBT绝缘系统的设计能够承受0.1微秒上升时间峰值为2000V电压波的急剧冲击。用于H级绝缘系统。即：槽绝缘、相间绝缘及槽楔的分布与标准电机相同，对端部线圈绝缘进行加强。定子线圈采用QZY-2/180聚脂亚胺漆包铜圆线或QP-2/200变频电机专用铜圆线，有绕组定子铁芯经二次真空浸漆处理，使之成为一个完整的整体，提高抗脉冲电压的能力，绕组和绝缘具有良好的电气、机械、防潮性能及热稳定性。电动机绕组端部设置定子绕组测温元件WZP-08-F-Pt100，通过外接配置仪表，在电动机运行中能监测定子绕组温度，以防绕组过热烧毁电动机。如图7、8所示，所述电动机引出线分为四根或七根，其中四根引线结构为三根电源线和一根定子绕组测温线；七根引线结构为六根电源线和一根定子绕组测温线。

Claims

1.一种电动汽车用隔爆型三相交流异步电动机，具有隔爆型机壳、隔爆型接线盒、定子和转子，所述隔爆型机壳上的散热片采用垂直均匀分布机壳圆周结构，机壳上设有法兰，出线口位于机壳前端，其特征在于：所述转子有单轴伸或双轴伸，主轴伸采用圆柱轴伸、圆锥形轴伸或花键轴伸，副轴伸为圆形柱轴伸与皮带轮连接，用于导磁材料采用低损耗冷轧硅钢板，硅钢板的电磁负荷为定子齿磁密1.0～1.45T、定子轭磁密0.9～1.2T、转子齿磁密1.0～1.4T、转子轭磁密0.6～0.9T、气隙磁密0.5～0.65T、定子绕组电密3.0～5.5A/mm²、转子导条电密1.2～3.5A/mm²、线负荷180～280A/cm；定、转子气隙与行业YB2系列相同功率极数下气隙的1.1～1.3倍，槽配合采用24/22或36/28或36/26或48/44，转子槽形采用梨形圆底、梨形平底、凸形对称或凸形不对称槽形，电机三相绕组采用△型接法或最大并联支路的Y型接法，转子为鼠笼转子；所述电动机采用H级绝缘，IBGT绝缘系统，定子线圈采用QP-2/200变频电机专用铜圆线，有绕组定子铁芯采用整体经二次真空浸漆处理。

2.根据权利要求1所述的电动汽车用隔爆型三相交流异步电动机，其特征在于：所述电动机绕组端部设置定子绕组测温元件Pt100，通过外接配置仪表。

3.根据权利要求1所述的电动汽车用隔爆型三相交流异步电动机，其特征在于：所述电动机引出线分为四根或七根，其中四根引线结构为三根电源线和一根定子绕组测温线；七根引线结构为六根电源线和一根定子绕组测温线。

4.根据权利要求1所述的电动汽车用隔爆型三相交流异步电动机，其特征在于：所述电动机的绕组为单层绕组或双层绕组。

5.根据权利要求1所述的电动汽车用隔爆型三相交流异步电动机，其特征在于：所述机壳采用钢板焊接工艺制成的隔爆型机壳，非轴伸端安装有旋转编码器，用于直观的观察电机旋转速度。