一種超高能效18500瓦4極三相異步電動的製造方法

2023-09-19 10:51:30

一種超高能效18500瓦4極三相異步電動的製造方法
【專利摘要】一種超高能效18500瓦4極三相異步電動機，包括定子和轉子，由於將定子和轉子的外徑、內徑、鐵心長度和衝片槽的數量、槽形和尺寸進行了系統性的優化設計，使得定子繞組損耗、轉子繞組損耗和鐵心損耗大大降低；在輸出功率同為18500瓦的前提下，本發明與現有同類產品相比，能源總損耗量從2126.7W降到了1378.1W，減少了35.2%，所需要的輸入功率從原來的20.627kW降到了19.878kW，能量轉換效率從89.7%提高到了93.1%，提高了3.4%；與最新國家標準《GB18613-2012》並將於2016年9月強制執行的標準92.6%相比，能量轉換效率超過了0.5%，大大提高了能源轉換效率；本發明的應用和推廣，將為我國節能減排工作提供有力支持。
【專利說明】—種超高能效18500瓦4極三相異步電動機
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電動機,特別是一種超高能效18500瓦4極三相異步電動機。
【背景技術】
[0002]節能減排在當今世界是一個無法迴避的話題，影響著人類的生存環境和世界經濟 的發展。作為節能減排重點的工業領域。其中，電機系統節能潛力巨大，用電量約佔全國用 電量的60%，引起各方關注。電動機自問世至今已經有近二百年歷史，三相異步電動機也有 一百多年歷史，目前廣泛地應用於各工、農、林、牧業等各行各業，以及生活的各個領域，已 成為工業生產和人民生活中的必需設備，但同時也成為了生產和生活中耗能最大的電器設 備，於是如何使電動機節能環保就成為了人們面前的重要課題。我國是亞洲第一大電力消 耗國，也是世界上目前缺電最為嚴重的發展中國家，從1992年起我國的年發電量和用電量 均居世界第二位，我國的能源短缺大多是因為能源浪費和利用不當所造成，因此，電動機能 源效率水平的提高對於我國能源節約、環境保護以及促進經濟發展具有重要意義。
[0003]國家政府提出了到2020年國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降40%至45% 的目標。並於2007年7月I日起正式實施《中小型三相異步電動機能效限定值及能效等 級》(GB 18613-2006)(即IE2高效電機)國家標準的頒布實施，規定自2011年7月I日起， 凡是能效標準達不到國標強制要求的產品將不能繼續生產、銷售。2012年9月I日又頒 布了新標準《GB18613-2012中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級》(IE3超高效電 機)規定2016年9月I日起中小型異步電機實施新標國家二級,凡是能效標準達不到國標 強制要求的產品將不能繼續生產、銷售。
[0004]根據調查，我國IEl等級的電動機使用量仍然佔總使用量的85%以上，而IE2以上 的高效節能電動機使用比例只佔總使用量的11%，能夠達到IE3等級的超高效節能電動機 的使用更是鳳毛麟角；這種狀況對整個社會資源產生了極大的浪費，是發展低碳經濟的嚴 重阻力，所以，研究開發高效電動機是提高能源利用率的重要措施之一，符合我國和世界經 濟發展的需要。
[0005]目前市場上使用的18500瓦4極三相異步電動機絕大部分是IEl等級的，其 能量轉換效率為84.7%，也有少量IE2等級的，其能量轉換效率上升到了 87.7%，但其節 能效果仍然無法滿足當前發展低碳經濟的需要；為此， 申請人:研發並於去年申請了專利 「201210233257.2超高效18500瓦4極三相異步電動機」，該電動機能效能夠達到93.0%，並 已投入生產試驗。

【發明內容】

[0006]在本公司生產的前述超高效電動機的試用中，我們發現，初期能夠使電動機能效 保持良好的發揮效果，但連續使用時間過長後，溫升控制不穩定，有時會影響其能效的繼續 發揮。
[0007]本發明所要解決的技術問題是針對現有普遍使用的電動機能效較低而新產生的超高效電動機能效發揮不穩定的問題，提供ー種對18500瓦4極三相異步電動機的定轉子及其鉄心、衝片槽及其尺寸進行優化設計的技術方案，通過綜合降低其運行損耗和溫升，來達到在確保輸出功率為18500瓦的前提下，更大限度地降低輸入功率且保持穩定的發揮作用。
[0008]為解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案是ー種超高能效18500瓦4極三相異步電動機，包括定子和轉子，定子包括定子鐵心及定子衝片，轉子包括轉子鐵心及轉子衝片，其特徵在於所述定子鐵芯的定子外徑為30.0cm,定子內徑為19.2cm,定子鐵芯長度為22.0cm ;所述定子衝片包括由定子衝片槽、定子衝片散熱槽和定子扣片槽聯合構成的衝片結構體；所述定子衝片槽的數量為36個且呈環狀均勻分布，其槽形為斜肩圓底槽，其中槽ロ寬度為3.60mm,槽ロ高度為0.80mm,槽上部深為20.20mm,槽肩寬度為6.50mm,槽肩高度為0.65mm,槽底半徑為4.90mm ;所述定子衝片散熱槽的數量為36個且呈環狀均勻分布，其槽形是邊長為3.6mm的等邊三角形槽，位於定子衝片槽的兩槽之間，該三角形的底邊與定子外徑圓周線更接近，也就是該三角形的底邊朝向定子外徑圓周線，三角形的中心線與定子衝片槽兩槽的槽間中心線重合，三角形的頂點與定子衝片槽兩槽的槽間中心線和定子衝片槽槽底外切圓周線的交叉點重合；所述定子扣片槽還帶有凹槽，定子扣片槽中心線經過凹槽的邊線從定子衝片槽的兩槽中心穿過；所述的轉子鐵芯的轉子外徑為19.1cm，轉子內徑為6.0cm，轉子鐵心長度為22.0cm ;所述的轉子衝片包括由轉子衝片槽和轉子衝片散熱槽聯合構成的衝片結構體；所述轉子衝片槽的數量為44個且呈環狀均勻分布，其槽形為凸形槽，其中槽ロ寬度為1.00mm，槽ロ高度為0.55mm，槽肩寬度為1.50mm，槽肩高度為
0.54mm,槽上部深為9.0Omm,上槽底寬度為1.50mm，下槽肩寬度為5.40mm，下槽底寬度為
2.50mm，下槽深度為27.50mm ;所述轉子衝片散熱槽的數量為44個且呈環狀均勻分布，其槽形是邊長為1.25mm的等邊三角形槽，位於轉子衝片槽的兩槽之間，該三角形的底邊與轉子外徑圓周線更接近，也就是該三角形的底邊朝向轉子內徑圓周線，三角形的中心線與轉子衝片槽兩槽的槽間中心線重合，三角形的頂點與轉子衝片槽兩槽的槽間中心線和轉子衝片槽槽底外切圓周線的交叉點重合。
[0009]在定子衝片上增設散熱槽，並將散熱槽和衝片槽、扣片槽有機結合，可以使定子鐵芯更好的散熱，還能夠調整磁密，降低溫升，減少能耗和電磁振動；同樣，在轉子衝片上增設散熱槽，並將散熱槽和衝片槽有機結合，可以使轉子鐵芯更好的散熱，也能夠調整磁密，降低溫升，減少能耗和電磁振動；新式定轉子鐵芯及其衝片結構體的配合，可以更好更穩定地降低電動機的各種損耗，持續穩定地降低輸入功率。
[0010]ー種超高能效18500瓦4極三相異步電動機，還包括風罩，其特徵在於風罩上的通風ロ是由片狀網柵構成的網架式導流通風ロ。
[0011]即將現有的風罩上構成通風ロ的圓條形絲狀網柵，更改為扁條形片狀網柵。因為空氣流通進入電機內部時，不可避免地會有部分氣流撞擊到電機的內部機構，這部分氣流就會迴旋，迴旋的氣流會撞擊到後續到來的氣流，形成風阻，會降低散熱效果，現有的絲狀網柵因為是圓條形的，氣流迴旋吋，不會對其起到導流作用，採用片狀網柵後，因為是扁條形的，氣流迴旋時，片狀網柵有一定的阻擋面積，能夠阻止其不以迴旋狀的方向繼續撞擊後續氣流，對迴旋氣流起到引導作用，減少對後續氣流的阻擊面，從而使氣流更加暢通，提高散熱效果。[0012]本發明的有益效果是由於將定轉子鐵芯的尺寸、定轉子衝片的結構及其尺寸進 行了系統性的優化合理設計，使得定子繞組損耗只有388.7W，轉子繞組損耗只有273.5W, 鐵心損耗只有181.1W，包括雜散損耗360.7W，機械損耗174.1W，其能源總損耗量僅有 1378.1W，而現有的18500瓦4極三相異步電動機定子繞組損耗有731.9W，轉子繞組損耗 有474.9W，鐵心損耗有390.8W，包括雜散損耗370.0ff,機械損耗159.1ff,其能源總損耗量 有2126.7W，本發明所需要的能源損耗量減少了 35.2%，大大節約了能源；在輸出功率同為 18500瓦的前提下，現有同類產品需要的輸入功率為20.627kW，能源轉換效率為89.7%，而 本發明所需的輸入功率僅為19.878kff,能源轉換效率達93.1%，提高了 3.4%，與最新頒布的 國家標準《GB18613-2012中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級》(IE3超高效電機) 並規定將於2016年9月I日起強制執行的新標國家二級標準對18500瓦4極三相異步電動 機的能效標準要求92.6%相比，超過了 0.5%，大大提高了能源轉換效率；並可在較低輸入功 率的狀態下持續穩定的工作，本發明的應用和推廣，將為我國節能減排工作提供有力幫助。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發明中定轉子結構示意圖。
[0014]圖2為本發明中定子衝片槽結構示意圖。
[0015]圖3為本發明中定子衝片散熱槽結構示意圖。
[0016]圖4為本發明中轉子衝片槽結構示意圖。
[0017]圖5為本發明中轉子衝片散熱槽結構示意圖。
[0018]圖6為本發明中風罩及其通風口的結構示意圖。
[0019]圖7為本發明中構成通風口的片狀網柵的立體結構示意圖。
[0020]圖中:1.定子衝片，2.轉子衝片，3.定子鐵心，4.定子扣片槽，5.定子衝片散熱 槽，6.定子衝片槽，7.轉子衝片槽，8.轉子衝片散熱槽，9.轉子鐵心，10.風罩，11.定子外 徑，12.定子內徑，21.轉子外徑，22.轉子內徑，41.凹槽，42.定子扣片槽中心線，51.三角 形的中心線或定子衝片槽兩槽的槽間中心線，52.定子外徑周線，53.定子衝片槽槽底外切 圓周線，61.槽口寬度，62.槽口高度，63.槽上部深，64.槽肩寬度，65.槽肩高度，66.槽底 半徑，71.槽口寬度，72.槽口高度，73.槽肩寬度，74.槽肩高度，75.槽上部深，76.上槽底 寬度，77.下槽肩寬度，78.下槽底寬度，79.下槽深度，81.轉子內徑圓周線，82.三角形的中 心線或轉子衝片槽兩槽的槽間中心線，83.轉子衝片槽槽底外切圓周線，101.通風口，102 片狀網柵。
【具體實施方式】
[0021]下面結合實施例對本發明作進一步說明。
[0022]如圖所示，本發明包括定子和轉子兩個核心部分，基本材料、結構和製作方法與 普通18500瓦4極三相異步電動機相同，不同的地方是將定子鐵芯3的定子外徑11做成 30.0cm,定子內徑12做成19.2cm,定子鐵芯3的長度做成22.0cm ;在定子衝片I上增設定 子衝片散熱槽5，與定子衝片槽6和定子扣片槽4聯合構成衝片結構體；將其中的定子衝片 槽6的數量做成36個且呈環狀均勻分布，將其槽形做成斜肩圓底槽，其中槽口寬度61做成
3.60mm,槽口高度62做成0.80mm,槽上部深63做成20.20mm,槽肩寬度64做成6.50mm,槽肩高度65做成0.65mm,槽底半徑66做成4.90mm ;將其中的定子衝片散熱槽5的數量做成36個且呈環狀均勻分布，其槽形是邊長為3.6mm的等邊三角形槽，位於定子衝片槽6的兩槽之間，該三角形的底邊與定子外徑圓周線52更接近，也就是該三角形的底邊朝向定子外徑圓周線52，三角形的中心線51與定子衝片槽兩槽的槽間中心線51重合，三角形的頂點與定子衝片槽兩槽的槽間中心線51和定子衝片槽槽底外切圓周線53的交叉點重合；將其中定子扣片槽4內再設ー個凹槽41，使定子扣片槽中心線42經過凹槽41的邊線從定子衝片槽6的兩槽中心穿過；將轉子鐵芯9的轉子外徑21做成19.1cm，轉子內徑22做成6.0cm,轉子鐵心9的長度做成22.0cm,在轉子衝片2上增設轉子衝片散熱槽8，與轉子衝片槽7聯合構成的衝片結構體；將其中的轉子衝片槽7的數量做成44個且呈環狀均勻分布，將其槽形做成凸形槽，其中槽ロ寬度71做成1.00mm，槽ロ高度72做成0.55mm，槽肩寬度73做成
1.50mm,槽肩高度74做成0.54mm,槽上部深75做成9.0Omm,上槽底寬度76做成1.50mm,下槽肩寬度77做成5.40mm，下槽底寬度78做成2.50mm，下槽深度79做成27.50mm ;將其中的轉子衝片散熱槽8的數量做成44個且呈環狀均勻分布，其槽形是邊長為1.25mm的等邊三角形槽，位於轉子衝片槽7的兩槽之間，該三角形的底邊與轉子外徑圓周線82更接近，也就是該三角形的底邊朝向轉子內徑圓周線81，三角形的中心線82與轉子衝片槽兩槽的槽間中心線82重合，三角形的頂點與轉子衝片槽兩槽的槽間中心線82和轉子衝片槽槽底外切圓周線83的交叉點重合；其它方面採用鑄鋁轉子及50W470衝片材料按照普通方法做成18500瓦4極三相異步電動機，即完成本發明超高能效18500瓦4極三相異步電動機的製作。
[0023]另外，還可將上述做成的超高能效18500瓦4極三相異步電動機的風罩做成通風ロ是由片狀網柵構成的網架式導流通風ロ，即將現有的通風口上的圓絲條狀網柵做成扁片條狀網柵。
[0024]將本發明與傳統的18500瓦4極三相異步電動機即現有通用的Y2-180M型18500瓦4極三相異步電動機相比較，按照GB/T1032中的B法-測量輸入-輸出功率的損耗分析法測量，得出對比差異如下。
[0025]現有的Y2-180M型18500瓦4極三相異步電動機的定子外徑為29.0cm,定子內徑為18.7cm,定子鐵心長度為17.0cm,定子衝片槽的槽形為斜肩圓底槽，槽數為48個，槽ロ寬度為3.80mm,槽ロ高度為0.80mm,槽上部深為18.63mm,槽肩寬度為5.80mm,槽肩高度為
0.57mm,槽底半徑為4.1Omm,定子衝片上沒有散熱槽,定子扣片槽中心線經過槽口中間；其轉子外徑為18.6cm,轉子內徑為7.0cm,轉子鐵心長度為17.0cm,轉子衝片槽的槽形為凸形槽，其槽數為38槽，其槽ロ寬度為1.00mm，槽ロ高度為1.60mm，槽肩寬度為2.90mm，槽肩高度為0.54mm,槽上部深為7.46mm,上槽底寬度為2.90mm,下槽肩寬度為5.60mm,下槽底寬度為2.1Omm,下槽深度為21.50mm ；。
[0026]經測量，該電動機的定子繞組損耗有731.9W，轉子繞組損耗有474.9W，鉄心損耗有390.8W，雜散損耗有370.0ff,機械損耗為159.1ff,能源總損耗量有2126.7W，輸入功率需要20.627kff,能效只有89.7%。
[0027]而本發明的電動機的定子繞組損耗僅有388.7W，轉子繞組損耗僅有273.5W，鐵心損耗僅有181.1W，雜散損耗僅有360.7W，機械損耗僅174.1W，能源總損耗量僅有1378.1ff,輸入功率僅需要19.878kW，能效達到了 93.1%。[0028]從測量結果可以看出，本發明與現有通用的Y2-180M型18500瓦4極三相異步電 動機相比，能源總損耗量從2126.7W降到了 1378.1W，減少了 35.2%，所需要的輸入功率從原 來的20.627kff降到了 19.878kff,能量轉換效率從89.7%提高到了 93.1%，提高了 3.4% ;與 最新頒布的國家標準《GB18613-2012中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級》(IE3 超高效電機)並規定將於2016年9月I日起強制執行的新標國家二級標準對18500瓦4極 三相異步電動機的能效標準要求92.6%相比，超過了 0.5%，大大提高了能源轉換效率；並可 在較低輸入功率的狀態下持續穩定的工作，本發明的應用和推廣，將為我國節能減排工作 提供有力支持。
【權利要求】
1.ー種超高能效18500瓦4極三相異步電動機，包括定子和轉子，定子包括定子鐵心(3)及定子衝片(1)，轉子包括轉子鐵心(9)及轉子衝片(2)，其特徵在幹: 所述定子鐵芯(3)的定子外徑(11)為30.0cm,定子內徑(12)為19.2cm,定子鐵芯(3)的長度為22.0cm ； 所述定子衝片(I)包括由定子衝片槽(6)、定子衝片散熱槽(5)和定子扣片槽(4)聯合構成的衝片結構體； 所述定子衝片槽(6)的數量為36個且呈環狀均勻分布，其槽形為斜肩圓底槽，其中槽ロ寬度(61)為3.60mm，槽ロ高度(62)為0.80mm，槽上部深(63)為20.20mm，槽肩寬度(64)為6.50mm,槽肩高度(65)為0.65mm,槽底半徑(66)為4.90mm ； 所述定子衝片散熱槽(5)的數量為36個且呈環狀均勻分布，其槽形是邊長為3.6mm的等邊三角形槽，位於定子衝片槽(6)的兩槽之間，該三角形的底邊朝向定子外徑圓周線(52)，三角形的中心線(51)與定子衝片槽兩槽的槽間中心線(51)重合，三角形的頂點與定子衝片槽兩槽的槽間中心線(51)和定子衝片槽槽底外切圓周線(53)的交叉點重合； 所述定子扣片槽(4)還帶有凹槽(41)，定子扣片槽中心線(42)經過凹槽(41)的邊線從定子衝片槽(6)的兩槽中心穿過； 所述的轉子鐵芯(9)的轉子外徑(21)為19.1cm，轉子內徑(22)為6.0cm，轉子鐵心(9)的長度為22.0cm ； 所述的轉子衝片(2)包括由轉子衝片槽(7)和轉子衝片散熱槽(8)聯合構成的衝片結構體； 所述轉子衝片槽(7)的數量為44個且呈環狀均勻分布，其槽形為凸形槽，其中槽ロ寬度(71)為1.0Omm，槽ロ高度(72)為0.55mm，槽肩寬度(73)為1.50mm，槽肩高度(74)為0.54mm，槽上部深(75)為9.00mm，上槽底寬度(76)為1.50mm，下槽肩寬度(77)為5.40mm,下槽底寬度(78)為2.50mm，下槽深度(79)為27.50mm ； 所述轉子衝片散熱槽(8)的數量為44個且呈環狀均勻分布，其槽形是邊長為1.25mm的等邊三角形槽，位於轉子衝片槽(7)的兩槽之間，該三角形的底邊朝向轉子內徑圓周線(81)，三角形的中心線(82)與轉子衝片槽兩槽的槽間中心線(82)重合，三角形的頂點與轉子衝片槽兩槽的槽間中心線(82)和轉子衝片槽槽底外切圓周線(83)的交叉點重合。
2.根據權利要求1所述的超高能效18500瓦4極三相異步電動機，還包括風罩(10)，其特徵在於風罩(10)上的通風ロ(101)是由片狀網柵(102)構成的網架式導流通風ロ。
【文檔編號】H02K17/12GK103595209SQ201310644729
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年12月5日 優先權日:2013年12月5日
【發明者】呂三元 申請人:重慶市樂爾佳機械有限公司