通过减小机座号来降低机械损耗的新型电机的制作方法

本发明涉及一种通过减小机座号来降低机械损耗的新型电机。
背景技术：
：：长久以来，永磁电机以其优越的性能，通过优化设计，相对普通异步电机，其节电达到一个可观的水平。但绝大多数情况下，都只对4、6、8极电机进行节电改造，而不对2极3000rpm电机进行节电改造。其原因通过测试，2极3000rpm电机相对异步电机不节电或节电很少，故此很少有对2极同步转速为3000rpm的异步电机进行节能改造。而在工业应用环境中，大量使用的风机水泵都为2极泵，而驱动电机都为低效的异步电机，从而造成电能的浪费。由于异步电机（也称感应电机）的转子磁场是通过定子磁场感应建立而来，所以为保证感应足够数量的磁能量，转子表面积需足够的大，这就导致异步电机的转子较粗，而以下公式：P=kCfЛρω³r²r²Ｌ上式：P为转子转动时由于空气阻力而在转子表面形成的损耗，k为转子表面粗糙度，为1.05，Cf为空气摩擦系数，Л为圆周率，ρ为空气密度，ω为电机角速度，r为转子半径，L为电机铁芯长度。角速度ω=2Лn（n为电机转速）。由上式可看出，电机的转子表面的损耗和电机的转速成3次方关系，所以对于超过1500转的较高速电机，机械损耗所占所有损耗（铜损、铁损、附加损耗、机械损耗）的比例更大，对异步电机而言，机械损耗量已经包含了所有上述损耗。而转子表面风磨损耗，占电机机械损耗70%以上，所以较高速的永磁电机如果不想办法减少转子表面损耗，则无法达到节能降耗的目的。技术实现要素：：本发明的目的是提供一种通过减少转子直径，大幅度降低3000rpm电机的转子表面空气摩擦损耗，从而降低了电机总机械损耗的通过减小机座号来降低机械损耗的新型电机。上述的目的通过以下的技术方案实现：一种通过减小机座号来降低机械损耗的新型电机，其组成包括:电机轴，所述的电机轴穿过转子铁芯，所述的转子铁芯连接永磁铁，所述的转子铁芯穿过定子铁芯，所述的定子铁芯连接套筒，所述的套筒连接机座，所述的机座的底部开有一号连接孔和二号连接孔，所述的一号连接孔与所述的二号连接孔之间的距离为406mm，所述的机座连接前端盖，所述的电机轴穿过所述的前端盖，所述的电机轴的中心线与所述的机座的底部之间的距离为315mm。所述的通过减小机座号来降低机械损耗的新型电机，所述的前端盖与所述的电机轴之间通过前轴承座连接，所述的前轴承座内装有前轴承，所述的电机轴的前端延伸至所述的前轴承座的外侧，所述的电机轴的前端开有前键槽。所述的通过减小机座号来降低机械损耗的新型电机，所述的机座连接后端盖，所述的后端盖与所述的电机轴之间通过后轴承座连接，所述的后轴承座内装有后轴承，所述的电机轴的后端延伸至所述的后轴承座的外侧，所述的电机轴的后端开有后键槽，所述的电机轴的后端连接风扇。所述的通过减小机座号来降低机械损耗的新型电机，所述的电机轴包括主轴，所述的主轴穿过所述的转子铁芯，所述的主轴固定连接前阶梯轴，所述的前阶梯轴固定连接前延伸轴，所述的前阶梯轴穿过所述的前轴承，所述的前阶梯轴连接所述的前轴承座，所述的前延伸轴开有所述的前键槽；所述的主轴固定连接后阶梯轴，所述的后阶梯轴固定连接后阶梯二轴，所述的后阶梯二轴固定连接后阶梯三轴，所述的后阶梯三轴固定连接后延伸轴，所述的后延伸轴固定连接尾轴，所述的后延伸轴与所述的尾轴均连接所述的风扇，所述的尾轴开有所述的后键槽。所述的通过减小机座号来降低机械损耗的新型电机，所述的后阶梯三轴穿过后轴承，所述的后阶梯二轴与所述的后延伸轴均连接后轴承座。所述的通过减小机座号来降低机械损耗的新型电机，所述的前阶梯轴与所述的一号连接孔之间的距离为216±4.0mm，所述的通过减小机座号来降低机械损耗的新型电机，所述的前端盖与前轴承座之间通过螺钉固定，所述的后端盖与后轴承座之间通过螺钉固定，所述的后端盖与所述的机座之间通过横螺钉固定，所述的后端盖连接紧固螺钉，所述的紧固螺钉锁紧固定所述的横螺钉。所述的通过减小机座号来降低机械损耗的新型电机，所述的定子铁芯的外径D1=327mm，所述的定子铁芯的内径Di1=182mm，转子铁芯的外径D2=179.4mm，转子铁芯的长度L=260mm。有益效果：1.本发明按照公式P=kCfЛρω³r²r²Ｌ计算，（原Y2定子铁芯外径为D1=520mm，定子内径Di1=300mm转子外径D2=297mm，铁芯长度L=250；），定子铁芯的外径D1=327mm，定子铁芯的内径Di1=182mm，转子铁芯的外径D2=179.4mm，转子铁芯的长度L=260mm。定子槽数按42槽，4极设计，斜槽由原来的Y2电机斜1.25槽减小为0.5槽，斜槽漏抗降低，同时跨距为9短距绕组，谐波量大幅减少。异步电机损耗达2523W，而永磁电机损耗只有349W，减少了2174W损耗，仅此一项便提高效率(1-110/(110+2.174))*100%=1.93%，如果再加上由于转子重量降低使轴承摩擦损耗的下降，效率将提高2.6%左右。同时其它性能都超过Y2系列电机，以下为对照表，其中列举了四种工况下的节电率：名称异步电机永磁电机备注与对比额定效率94%97.5%额度效率提高3.5%85%负载时效率88.3%97.3%有功节电率9.25%70%负载时效率85.5%97.1%有功节电率11.9%60%负载时效率81.4%96.8%有功节电率15.9%50%负载时效率76.6%96.1%有功节电率20.3%功率因数0.90.97无功节电20%以上额定电流A195180电流降低7.7%以上热负荷A^2/mm^3135128温升降低20度过载倍数22.2超强过载能力转子外径mm297179.4减少39.6%转子重量kg13049减少62.3%全部铁芯重量kg403.5165.9减少58.9%铜重kg4833减少31.3%永磁体kg05增加100%铝材及其它kg4.80减少100%从上表中可看出，不但转子外径大幅减小，致使转子风磨损耗减小，同时在表中显示铁芯减少，电机铁损也相应降低（铁损与铁芯截面积成正比），电机是在固定损耗降低的情况下提高了效率（固定损耗=机械损耗+铁损），使电机在负载较低的情况下节电更加显著，解决了异步电机在负载较低的情况下效率更加低下的问题。从成本角度，虽然永磁同步电机增加了永磁体的使用，但由于铁芯使用的硅钢板大幅减少（同时也使用单位重量铁耗较小的硅钢片），铜也使用减少近1/3，又无铝材，综合计算成本，成本比异步电机还减少10%左右（永磁体约320元/kg）。附图说明：附图1是本产品的结构示意图。附图2是附图1中定子断面图。附图3是附图1中转子断面图。附图4是附图1中铁芯及线圈3D图。附图5是附图1中尺寸图。具体实施方式：下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例1：一种通过减小机座号来降低机械损耗的新型电机，其组成包括:110kw/3000rpm电机，所述的110kw/3000rpm电机具有电机轴，所述的电机轴穿过转子铁芯1，所述的转子铁芯连接永磁铁27，所述的转子铁芯穿过定子铁芯2，所述的定子铁芯连接套筒3，所述的套筒连接机座4，所述的机座的底部开有一号连接孔5和二号连接孔6，所述的一号连接孔与所述的二号连接孔之间的距离为406mm，所述的机座连接前端盖7，所述的电机轴穿过所述的前端盖，所述的电机轴的中心线与所述的机座的底部之间的距离为315mm。所述的通过减小机座号来降低机械损耗的新型电机，所述的前端盖与所述的电机轴之间通过前轴承座8连接，所述的前轴承座内装有前轴承9，所述的电机轴的前端延伸至所述的前轴承座的外侧，所述的电机轴的前端开有前键槽10。所述的通过减小机座号来降低机械损耗的新型电机，所述的机座连接后端盖11，所述的后端盖与所述的电机轴之间通过后轴承座12连接，所述的后轴承座内装有后轴承13，所述的电机轴的后端延伸至所述的后轴承座的外侧，所述的电机轴的后端开有后键槽14，所述的电机轴的后端连接风扇15。所述的通过减小机座号来降低机械损耗的新型电机，所述的电机轴包括主轴16，所述的主轴穿过所述的转子铁芯，所述的主轴固定连接前阶梯轴17，所述的前阶梯轴固定连接前延伸轴18，所述的前阶梯轴穿过所述的前轴承，所述的前阶梯轴连接所述的前轴承座，所述的前延伸轴开有所述的前键槽；所述的主轴固定连接后阶梯轴19，所述的后阶梯轴固定连接后阶梯二轴20，所述的后阶梯二轴固定连接后阶梯三轴21，所述的后阶梯三轴固定连接后延伸轴22，所述的后延伸轴固定连接尾轴23，所述的后延伸轴与所述的尾轴均连接所述的风扇，所述的尾轴开有所述的后键槽。所述的通过减小机座号来降低机械损耗的新型电机，所述的后阶梯三轴穿过后轴承，所述的后阶梯二轴与所述的后延伸轴均连接后轴承座。所述的通过减小机座号来降低机械损耗的新型电机，所述的前阶梯轴与所述的一号连接孔之间的距离为216±4.0mm，所述的通过减小机座号来降低机械损耗的新型电机，所述的前端盖与前轴承座之间通过螺钉24固定，所述的后端盖与后轴承座之间通过螺钉固定，所述的后端盖与所述的机座之间通过横螺钉25固定，所述的后端盖连接紧固螺钉26，所述的紧固螺钉锁紧固定所述的横螺钉。实施例2：实施例1所述的通过减小机座号来降低机械损耗的新型电机，所述的定子铁芯的外径D1=327mm，所述的定子铁芯的内径Di1=182mm，转子铁芯的外径D2=179.4mm，转子铁芯的长度L=260mm。定子槽数按42槽，4极设计，斜槽由原来的Y2电机斜1.25槽减小为0.5槽，斜槽漏抗降低，同时跨距为9短距绕组，谐波量大幅减少。所述的通过减小机座号来降低机械损耗的新型电机，现有的2极3000rpm除了影响电机损耗的有转子粗糙度、空气密度及表面摩擦系数外，不但损耗与电机转速成3次方比，也同时与电机转子外径（r=D/2,D为转子直径）成4次方比，与转子长度成1次方比，所以大幅减少转子体积，特别是减少转子外径，是大幅减少损耗的直接也是最有效的途径，同时，体积的减少也使转子的重量降低而使静载荷降低，使轴承的摩擦力矩也起到降低的作用。但从电磁角度而言，由于转子承载着转子形成磁场的磁势，所以需要一定的导磁面积，转子体积过小会导致磁势能无法建立或不足，将导致电机达不到所需的功率及扭矩。所以转子的大小不仅决定损耗的大小，还与电磁强度密切相关，二者互为矛盾。而采取永磁电机的结构形式，会很好地解决上述矛盾。设计一款永磁同步电机，由于永磁电机转子安装有稀土永磁体，为储能元件，可天然形成N、S交错分布的磁场，其稳定的高磁能积的特性无需电机定子提供给转子励磁，如此，定子体积可以大幅减少，转子也相应减少，直径减小，达到上述目的。例所述的通过减小机座号来降低机械损耗的新型电机，由于该110kw/3000rpm电机使用在风机、水泵的工业环境中，则必须按照工业标准去设计制作，本例实施采用国标GB／T997—2003《旋转电机结构及安装型式(IM代号)》和机标JB/T8680《Y2系列(IP54)三相异步电动机技术条件(机座号63～355)》，使用Y2标准机座和端盖，其原因是其一易于购买，再有是针对使用部门更易于安装。系列110kw/3000rpm使用315S机座，则永磁同步电机也选用315S机座。由于315S机座内径（与铁芯外径安装配合）为520mm，远大于本专利设计的永磁电机外径327mm，实际上，327mm外径铁芯为200机座，而315机座至200之间为小了4个机座号，为使小铁芯配合大机座，并考虑散热等因素，采用在中间加铸铁套完成装配。铸铁套外径520mm，与机座内径过盈配合，铸铁套内径327mm，与永磁电机铁芯外径过盈配合，材质HT200。为保证电机的传动扭矩，虽然铁芯减小，但轴仍按110kw/3000rpm电机扭矩所承受的剪切力核准。主轴的直径为95mm。当前第1页1 2 3