一種超高效節能550瓦2極三相異步電動的製造方法

2023-05-07 20:45:56 2

一種超高效節能550瓦2極三相異步電動的製造方法
【專利摘要】一種超高效節能550瓦2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550瓦的前提下，本發明與現有同類產品相比，輸入功率從原來的0.766kW降到了0.674kW，能量轉換效率從71.8%提高到了81.6%，提高了9.8%；能源總損耗量從216.3W降到了123.6W，減少了42.9%，與國際電機能效等級標準的最高等級IE3對550瓦2極三相異步電動機的效率標準要求80.7%相比，能量轉換效率提高了0.9%，大大提高了能源轉換效率。
【專利說明】一種超高效節能550瓦2極三相異步電動機
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電動機，特別是一種超高效節能550瓦2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1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1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1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1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IE1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550瓦2極三相異步電動機絕大部分是IE1等級的，其能量轉換效率為71.3%，也有少量IE2等級的，其能量轉換效率上升到了 75.0%，但是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「2012102517920超高效550瓦2極三相異步電動機」，該電動機能效能夠達到81.4%，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，提供一種對550瓦2極三相異步電動機的定轉子及其鐵心、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550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一種超高效節能550瓦2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12.5cm,定子內徑為6.60cm,定子鐵芯長度為6.30cm ;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24個且呈環狀均勻分布，其槽形為斜肩圓底槽，其中槽口寬度為2.20mm，槽口高度為0.50mm，槽上部深為8.38mm，槽肩寬度為5.359mm，槽肩高度為0.58mm，槽底半徑為3.75mm ;所述定子衝片散熱槽的數量為24個且呈環狀均勻分布，其槽形是邊長為2.5mm的等邊三角形槽，位於定子外徑圓周線與定子衝片槽槽底外切圓周線之間，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，三角形的重心與定子衝片槽兩槽的槽間中心線被定子外徑圓周線和定子衝片槽槽底外切圓周線所截出的線段的中心點重合；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6.56cm，轉子內徑為2.0cm，轉子鐵心長度為6.30cm ;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28個且呈環狀均勻分布，其槽形為圓閉頂圓底槽，其中槽口寬度為0.00mm,槽口高度為0.80mm,槽上部深為5.00mm,槽頂半徑為1.75mm,槽底半徑為
1.25mm ;所述轉子衝片散熱槽的數量為28個且呈環狀均勻分布，其槽形是邊長為1.2mm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內徑圓周線更接近，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]一種超高效節能550瓦2極三相異步電動機，還包括風罩，其特徵在於風罩上的通風口是由片狀網柵構成的網架式導流通風口。
[0011]即將現有的風罩上構成通風口的圓條形絲狀網柵，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，氣流迴旋時，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43.7W，轉子繞組損耗只有37.3W，鐵心損耗只有5.7W，包括雜散損耗13.8W，機械損耗23.6W，其能源總損耗量僅有123.6W，而現有的550瓦2極三相異步電動機定子繞組損耗有102.4W，轉子繞組損耗有57.1ff,鐵心損耗有27.9W，包括雜散損耗13.8W，機械損耗15.2W，其能源總損耗量有216.3W，本發明所需要的能源損耗量減少了 42.9%，大大節約了能源；在輸出功率同為550瓦的前提下，現有同類產品需要的輸入功率為0.766kff,能源轉換效率為71.8%，而本發明所需的輸入功率僅為
0.674kff,能源轉換效率達81.6%，提高了 9.8%，與國際電機能效等級標準的最高等級IE3對550瓦2極三相異步電動機的效率標準要求80.7%相比，能量轉換效率提高了 0.9%。大大提高的電能轉換效率；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，將使我國節能減排的目標提前實現。
【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，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，21.轉子外徑，22.轉子內徑，71.槽口寬度，72.槽口高度，73.槽上部深，74.槽頂半徑，75.槽底半徑，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550瓦2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12.50cm,定子內徑12做成6.6cm,定子鐵芯3的長度做成6.30cm ;在定子衝片1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24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
2.20mm,槽口高度62做成0.50mm,槽上部深63做成8.38mm,槽肩寬度64做成5.359mm,槽肩高度65做成0.58mm,槽底半徑66做成3.75mm ;將其中的定子衝片散熱槽5的數量做成24個且呈環狀均勻分布，其槽形是邊長為2.5mm的等邊三角形槽，位於定子外徑圓周線52與定子衝片槽槽底外切圓周線53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，三角形的重心與定子衝片槽兩槽的槽間中心線51被定子外徑圓周線52和定子衝片槽槽底外切圓周線53所截出的線段的中心點重合；將其中定子扣片槽4內再設一個凹槽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6.56cm，轉子內徑22做成2.00cm，轉子鐵心9的長度做成6.30cm,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28個且呈環狀均勻分布，將其槽形做成圓閉頂圓底槽，其中槽口寬度71做成0.00mm,槽口高度72做成0.80mm,槽上部深73做成5.00mm,槽頂半徑74做成1.75mm，槽底半徑75做成1.25mm ;將其中的轉子衝片散熱槽8的數量做成28個且呈環狀均勻分布，其槽形是邊長為1.2mm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內徑圓周線81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550瓦2極三相異步電動機，即完成本發明超高效節能550瓦2極三相異步電動機的製作。
[0023]另外，還可將上述做成的超高效節能550瓦2極三相異步電動機的風罩做成通風口是由片狀網柵構成的網架式導流通風口，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550瓦2極三相異步電動機即現有通用的Y2-712型550瓦2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Y2-712型550瓦2極三相異步電動機的定子外徑為11.00cm，定子內徑為5.8cm,定子鐵心長度為5.8cm,定子衝片槽的槽形為斜肩圓底槽，槽數為18個，槽口寬度為
2.20mm,槽口高度為0.50mm,槽上部深為5.31mm,槽肩寬度為5.30mm,槽肩高度為0.89mm,槽底半徑為3.60mm,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5.75cm,轉子內徑為1.70cm,轉子鐵心長度為5.80cm,轉子衝片槽的槽形為斜肩圓底槽，其槽數為16槽，其槽口寬度為0.80mm,槽口高度為2.85mm,槽上部深為6.20mm,槽肩寬度為3.00mm，槽肩高度為2.00mm，槽底半徑為1.00mm。
[0026]經測量，該電動機的定子繞組損耗有102.4W，轉子繞組損耗有57.1W，鐵心損耗有27.9W，雜散損耗有13.8W，機械損耗為15.2W，能源總損耗量有216.3W，輸入功率需要0.766kff,能效只有 71.8%。
[0027]而本發明的電動機的定子繞組損耗僅有43.7W，轉子繞組損耗僅有37.3W，鐵心損耗僅有5.7W，雜散損耗僅有13.3W，機械損耗僅23.6W，能源總損耗量僅有123.6W，輸入功率僅需要0.674kff,能效達到了 81.6%。
[0028]從測量結果可以看出，本發明與現有通用的Y2-712型550瓦2極三相異步電動機相比，能源總損耗量從216.3W降到了 123.6W，減少了 42.9%，所需要的輸入功率從原來的
0.766kff降到了 0.674kff,能量轉換效率從71.8%提高到了 81.6%，與國際電機能效等級標準的最高等級IE3對550瓦2極三相異步電動機的效率標準要求80.7%相比，能量轉換效率提高了 0.9%。大大提高的電能轉換效率；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，將使我國節能減排的目標提前實現。
[0029]本發明所需要的輸入功率從原來的0.766kff降到了 0.674kff,能量轉換效率從71.8%提高到了 81.6%，提高了 9.8% ;能源總損耗量從216.3W降到了 123.6W，減少了 42.9%，大大節約了能源。
【權利要求】
1.一種超高效節能550瓦2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)，其特徵在於:所述定子鐵芯(3)的定子外徑(11)為12.50cm,定子內徑(12)為6.60cm,定子鐵芯(3)的長度為6.30cm ；所述定子衝片(1)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24個且呈環狀均勻分布，其槽形為斜肩圓底槽，其中槽口寬度(61)為2.20mm，槽口高度(62)為0.50mm，槽上部深(63)為8.38mm，槽肩寬度(64)為5.359mm,槽肩高度(65)為0.58mm,槽底半徑(66)為3.75mm ；所述定子衝片散熱槽(5)的數量為24個且呈環狀均勻分布，其槽形是邊長為2.5mm的等邊三角形槽，位於定子外徑圓周線(52)與定子衝片槽槽底外切圓周線(53)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，三角形的重心與定子衝片槽兩槽的槽間中心線(51)被定子外徑圓周線(52)和定子衝片槽槽底外切圓周線(53)所截出的線段的中心點重合；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6.56cm,轉子內徑(22 )為2.0cm,轉子鐵心(9 )的長度為6.30cm ；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28個且呈環狀均勻分布，其槽形為圓閉頂圓底槽，其中槽口寬度(71)為0.00mm，槽口高度(72)為0.80mm，槽上部深(73)為5.00mm，槽頂半徑(74)為1.75mm，槽底半徑(75)為1.25mm ；所述轉子衝片散熱槽(8)的數量為28個且呈環狀均勻分布，其槽形是邊長為1.2mm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所述的超高效節能550瓦2極三相異步電動機，還包括風罩(10)，其特徵在於風罩(10)上的通風口(101)是由片狀網柵(102)構成的網架式導流通風口。
【文檔編號】H02K17/12GK103647394SQ201310621591
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月30日 優先權日:2013年11月30日
【發明者】呂三元 申請人:重慶市樂爾佳機械有限公司