CN110957877A - 一种双端可进液式高转差率三相交流宽频电机 - Google Patents

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王会敏
李资浩
乔永鸣
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李少龙
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Abstract

本发明属于交流变频电机设计技术领域，涉及一种双端可进液式高转差率三相交流宽频电机。该电极为双轴伸结构，通过对电机轴承结构的优化，以及对油路进行优化设计，电机内部可进燃油，可取消与系统连接间的动密封间的，提高系统整体效率。通过对转子的优化设计，该电机可在高频点实现高转差率稳定运行，解决了交流电机工作转速范围较小的技术难题。设计时兼顾高频点热负荷以及低频点功率因数满足，使其频率适应范围较广，可在较宽的频率范围内满足各个频率点的效率及功率因数要求，电机的转速调节范围较大。

Description

一种双端可进液式高转差率三相交流宽频电机
技术领域
本发明属于交流变频电机设计技术领域，涉及一种双端可进液式高转差率三相交流宽频电机。
背景技术
现有三相交流电机结构简单，运行可靠性高，价格便宜，得到广泛的应用。随着科技发展，普通三相交流电机已无法完全满足使用要求。主要原因如下：
1.普通三相交流电机在额定工作条件下，转差率基本固定，电机转速无法调节。
2.由于电机轴承结构限制，同时考虑电机的安全性，普通三相交流电机内部工作介质只能为空气。
3.普通三相交流电机为单轴伸结构，无法满足特殊情况下的双轴伸的结构需求。
4.普通三相交流电机转差率范围固定，无法满足高转差率情况下长时间工作。
5.为实现三相交流电机的调速功能，目前，已有变频式三相交流电机，但其频率变化范围较小，无法实现较宽频率范围内稳定工作。
发明内容
本发明的目的
发明一种双端可进液式高转差率三相交流宽频电机,以解决普通三相交流电机转速无法调节、内部无法浸油、无法满足高转差率的情况下长时间工作、无法实现较宽频率范围内稳定工作等技术问题。
为解决此技术问题，本发明的技术方案如下：
一种双端可进液式高转差率三相交流宽频电机，包括定子组件、转子组件、壳体组件、端盖组件，定子组件安装在壳体3内部，两者过盈配合；转子组件安装在定子组件内部，转子组件通过端盖组件固定并通过前、后石墨轴承2、10支撑。
所述的转子组件由轴1、转子铁芯5、铜条6、铜环7组成，铜条6插入转子铁芯5槽内，铜环7将铜条6卡于转子铁芯5上，起导电作用，转子铁芯5套于轴1上并通过前、后石墨轴承2、10支撑。所述的壳体组件由壳体3、前石墨轴承2组成，前石墨轴承2采用热压法压至壳体3轴承腔位置；所述的端盖组件由端盖9、后石墨轴承10组成，后石墨轴承10采用热压法压至端盖9轴承腔位置。所述的定子组件由定子铁芯4及电枢绕组8组成，定子铁芯4上设有绕线槽，电枢绕组8绕制成线圈后嵌至定子铁芯4绕线槽内部，形成定子组件。其中定子铁芯4外圆以及前、后石墨轴承2、10内圆开有导液槽，可使液体在双端可进液式高转差率三相交流宽频电机内部形成循环。定子组件采用热压法压至在壳体3内圆上，定子组件的外圆与壳体3内圆过盈配合。前、后石墨轴承2、10的内圆与轴1的轴承安装位置外圆的间隙范围为0.03-006mm。轴1为双端轴伸结构。转子铁芯5与轴1过盈配合。
双端可进液式高转差率三相交流宽频电机在不同频率下转速设计参数如下表所示：
电机转速设计参数表
Figure BDA0002260933610000021
本发明的技术效果为通过本发明的三相交流宽频电机，能够实现较宽频率范围内和高转差率下稳定工作，提高系统整体效率，改善电机散热性能，减轻电机所在系统重量。
附图说明
图1是一种双端可进液式高转差率三相交流宽频电机结构示意图。
图2是石墨轴承结构图。
图3双端轴结构图
图4定子铁芯结构图
具体实施方式
一种双端可进液式高转差率三相交流宽频电机主要由转子组件、定子组件、端盖组价和壳体组件四部分组成。产品结构图1所示。
一种双端可进液式高转差率三相交流宽频电机为三相鼠笼式感应电机，电枢绕组8接到正序对称三相电压，就流过一组对称的三相电流，于是电枢绕组8将产生一个正向同步旋转的旋转磁动势，在磁动势的作用下，将产生通过气隙(定子组件、转子组件之间空隙)的主磁场，主磁场切割转子导条6，使转子导条(6)内产生三相感应电动势和三相电流。气隙磁场和转子导条6电流相互作用产生电磁转矩，使转子旋转，对外输出动力。
一种双端可进液式高转差率三相交流宽频电机可适应交流变频电源，根据公式n＝60f/p,在确定电机极对数p的情况下，电机的同步转速n会根据电源的频率的改变相应发生变化，电机的异步转速会在电机不达到临界转差率的前提下与电源频率成正相关。由于该电机工作频率范围较宽，需要考虑频率范围内的工作点的功率因数满足指标要求，同时兼顾高频工作点的线负荷及电枢电流密度。所以，通过电机主要尺寸计算以及电磁计算来确定合适的电机尺寸及各主要参数。
1.通过对各个频率工作点进行电磁计算，兼顾各个频率点的指标要求，需求选取合适的电机参数，使该电机在额定工作条件下，可通过改变电机的频率，实现电机调速功能。经过计算仿真得出的电机各参数如表1所示：
表1电机设计参数
Figure BDA0002260933610000031
Figure BDA0002260933610000041
2.该电机前后轴承采用石墨材料，在石墨轴承内壁打有三个半圆孔，可起到润滑作用，并经过的燃油会带走轴承与轴摩擦产生的热量，起到对电机物理降温的作用。燃油由前端盖进入，经石墨轴承从后端盖流出，形成油路循环结构，实现电机内部可进液，可提高其所在系统的效率的同时，改善电机的散热性能。
3.电机设计为双轴伸结构，轴(1)两端分别有M6、M8螺纹和键槽结构与泵体相连，提高系统整体效率，减轻其所在系统的整体重量。
4.电机通过对转子结构的优化，采用铜条(6)鼠笼结构，经仿真验证转子铜损33W，总损耗189W。相对于普通三相交流电机，其满足电流密度在合适范围内的同时，减小导条外径，实现电机的长时间高转差率运行。
5.电机定子铁芯(4)外圆设计有导液槽，作为内部液体循环回路的同时降低电机温度。
6.电机相比较于传统的三相变频交流电机，设计时兼顾高频点热负荷以及低频点功率因数满足，使其频率适应范围较广，可在较宽的频率范围内满足各个频率点的效率及功率因数要求，电机的转速调节范围较大。电机在不同频率下电机转速设计参数如表2所示：
表2电机转速设计参数
Figure BDA0002260933610000042

Claims (10)

1.一种双端可进液式高转差率三相交流宽频电机，其特征在于：包括定子组件、转子组件、壳体组件、端盖组件，定子组件安装在壳体(3)内部，两者过盈配合；转子组件安装在定子组件内部，转子组件通过端盖组件固定并通过前、后石墨轴承(2)、(10)支撑。
2.按照权利要求1所述的双端可进液式高转差率三相交流宽频电机，其特征在于，所述的转子组件由轴(1)、转子铁芯(5)、铜条(6)、铜环(7)组成，铜条(6)插入转子铁芯(5)槽内，铜环(7)将铜条(6)卡于转子铁芯(5)上，起导电作用，转子铁芯(5)套于轴(1)上并通过前、后石墨轴承(2)、(10)支撑。
3.按照权利要求1所述的双端可进液式高转差率三相交流宽频电机，其特征在于，所述的壳体组件由壳体(3)、前石墨轴承(2)组成，前石墨轴承(2)采用热压法压至壳体(3)轴承腔位置；所述的端盖组件由端盖(9)、后石墨轴承(10)组成，后石墨轴承(10)采用热压法压至端盖(9)轴承腔位置。
4.按照权利要求1所述的双端可进液式高转差率三相交流宽频电机，其特征在于，所述的定子组件由定子铁芯(4)及电枢绕组(8)组成，定子铁芯(4)上设有绕线槽，电枢绕组(8)绕制成线圈后嵌至定子铁芯(4)绕线槽内部，形成定子组件。
5.按照权利要求4所述的双端可进液式高转差率三相交流宽频电机，其特征在于，其中定子铁芯(4)外圆以及前、后石墨轴承(2)、(10)内圆开有导液槽，可使液体在双端可进液式高转差率三相交流宽频电机内部形成循环。
6.按照权利要求3所述的双端可进液式高转差率三相交流宽频电机，其特征在于，定子组件采用热压法压至在壳体(3)内圆上，定子组件的外圆与壳体(3)内圆过盈配合。
7.按照权利要求2所述的一种双端可进液式高转差率三相交流宽频电机，其特征在于，前、后石墨轴承(2)、(10)的内圆与轴(1)的轴承安装位置外圆的间隙范围为0.03-006mm。
8.按照权利要求2所述的一种双端可进液式高转差率三相交流宽频电机，其特征在于，轴(1)为双端轴伸结构。
9.按照权利要求2所述的一种双端可进液式高转差率三相交流宽频电机，其特征在于，转子铁芯(5)与轴(1)过盈配合。
10.按照权利要求1所述的一种双端可进液式高转差率三相交流宽频电机，其特征在于，双端可进液式高转差率三相交流宽频电机在不同频率下转速设计参数如下表所示：
电机转速设计参数表
Figure FDA0002260933600000021
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