专利名称：一种交流变频高速异步电动机的制作方法
技术领域：
本发明属于电机技术领域，具体涉及一种交流变频高速异步电动机。
背景技术：
目前，交流变频调速异步电动机的最高同步转速为6000r/min，额定频率为50Hz，
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并且50Hz以下为恒转矩，50Hz以上为恒功率负载特性。由电机同步转速f:
电机额定频率P:电机极对数)可知，通过提高变频器的额定频率，可以提高电机的转速， 但当额定频率超过100HZ以后，对额定点为50HZ的变频电机来说，若继续升高电机的频率， 电机的转矩将很低，导致无法带动负载正常运转，而且近年来，越来越多的高速配套设备装 置需要配套高速电机，因此，对这种高速电机需要特殊设计，可使电机从传统的最大同步转 速3000r/min提高到12000r/min，且满足正常电机的特性。这种高速电机在运行过程中，有 可能出现如下问题1、电机的转速很高，转动惯量比较大；2、频率较高时，变频器所输出的 电压中含有比载波频率更高的高次谐波，会引起电机的损耗增加，温升升高，而且线圈及绝 缘需要承受很高的冲击电压；3、转子的平衡精度及高速时的安全问题；4、轴的挠度会增加 15%左右，影响电机的可靠运行；5、较宽的变频范围内保持良好的运行性能，使用变频器供 电，对电机轴承有损害。为解决上述技术问题，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保持传统电机特性 且转速高，运行平稳可靠、振动和噪声小、成本较低的交流变频高速异步电动机。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是该交流变频高速异步电动机，具有转 子、定子和变频器，其特征在于所述变频器的额定频率设为200Hz，电机在200Hz以下为恒 转矩，200Hz以上为恒功率，电机的定子内径Di1/铁心有效长度Leff范围在0. 4 0. 8 ；所 述电机定转子的冲片材质均使用导磁性能良好的冷轧硅钢板；电机的磁密控制在一定的范 围内定子齿磁密0. 9 1. 4T ；定子轭磁密0. 8 1. IT ；转子齿磁密0. 9 1. 35T ；转子轭 磁密0. 6 0. 85T ；气隙磁密0. 45 0. 6T ；定子绕组电密3. 0 5. OA/mm2、转子导条电密 1. 1 3. OA/mm2、线负荷180 250A/cm ；绝缘使用H级绝缘，首匝套绝缘管，执行IGBT绝缘 系统；所述定、转子的绕组采用真空加压二次浸漆绕组；所述转子由断续的平衡环代替转 子上的小风叶及平衡柱；电机轴的材质采用热处理的40Cr材料，轴转动件与固定件的配合 面间隙为正常电机最大间隙的80 % 100 %，定子气隙比正常电机加大25 % 40 %。所述定、转子绕组采用真空加压二次浸漆，第一次的粘度控制在22 25s，第二次 的粘度控制在37 40s。采用上述技术方案有有益效果该交流变频高速异步电动机的变频控制器的额定
3频率设为200Hz，由可知，最高转速可达12000r/min。电机的定子内径Di1/铁心有 效长度Leff范围在0. 4 0. 8，因为选较小的直径Di1 a)可使电机产生的离心力降低20% 25%，这对于进入高速运行区的变频调速 较为有利；b)D2较小，则转动惯量较小，可使电机的机械时间常数减低15% 20%。其动态 性能好，这对于处于调速状态的变频调速电动机更为重要。C^Di1小，Leff大。绕组的端部漏抗降低30% 40%左右，端部铜耗降低20% 40%。d)Dil小，Leff大，可使端盖的重量减轻30 40%，电机的制造成本降低。e)Dil小，Leff大。可使定子铁心与机座间的接触面积增加15% 20%，改变散 热条件，这对于可能产生较大损耗和较高温升的变频调速电机是有利的。f)减小Dil的尺寸，可使电机的噪声与正常机座号规格电机相比，降低6% 7%。
因此，该种电机设计成细长型，在小机座号的基础上，升容到用户需求的功率，而 且满足用户的需求。该种电机的磁密及电负荷不宜选择的太高，因为在频率较高时，选取较低的磁密， 可降低轭部及齿部的铁损耗，增加定转子漏抗，起到抑制谐波电流的作用，因此，磁密控制 在一定的范围内定子齿磁密0. 9 1. 4T、定子轭磁密0. 8 1. 1T、转子齿磁密0. 9 1. 35T、转子轭磁密0. 6 0. 85T、气隙磁密0. 45 0. 6T、定子绕组电密3. 0 5. OA/mm2、转 子导条电密1. 1 3. OA/mm2、线负荷180 250A/cm。考虑到频率较高时，变频器所输出的电压中含有比载波频率更高的高次谐波，会 引起电机的损耗增加，温升升高，而且线圈及绝缘需要承受很高的耐冲击电压，因此，在同 样的绝缘等级及冷却条件下，该种电机的定转子冲片均使用导磁性能良好的冷轧硅钢片， 绝缘使用H级绝缘，首匝套绝缘管，执行IGBT绝缘系统，绕组进行真空加压二次浸漆，第一 次的粘度控制在22 25s，第二次的粘度控制在37 40s。考虑到电机运转过程中，转子的平衡精度及高速时的安全问题，改变铸铝转子端 环结构，把铸铝转子上的小风叶及平衡柱改为断续的平衡环，转子动平衡时由加重平衡改 为去重平衡；而且对转子的单边许用不平衡量控制在Ig以下，这样使电机运转起来平稳轻 快，可有利于减小电机的振动和噪声。电机同步转速从3000r/min升至12000r/min时，轴的挠度会增加15% 20% 左右，影响电机的可靠运行，电机轴的材质采用40Cr并进行热处理；定子气隙比正常电机 加大25% 40% ；轴转动件与固定件的配合面间隙选取为正常电机最大间隙的80% 100 %，定子气隙比正常电机加大25 % 40 %。如下表为H225M，75-2, 380V, 150HZ额定点与同功率普通变频电机H280S，75-2, 380V, 50HZ电机标准值的性能比较 该种高速电机完全符合传统电机的性能。
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为现有电机的铸铝转子的结构图；图2为图1的B-B剖视图；图3为本发明电机转子的结构图；图4为图3的A-A剖视图；图5为!122511，751(1-2，38(^，额定频率为150HZ电机的转矩转速曲线转矩转速曲线 图；图6为H280S，75KW-2，380V额定频率为50HZ电机的转矩转速曲线转矩转速曲线 图；图7为转速效率曲线图；图8为转速功率因数曲线图；图9为转速堵转电流曲线图。
具体实施例方式该交流变频高速异步电动机，具有转子、定子和变频器，利用变频器控制电机的转 速，所述变频器的额定频率设为200Hz，电机在200Hz以下为恒转矩，200Hz以上为恒功率， 电机的定子内径Di1/铁心有效长度Leff范围在0. 4 0. 8 ；所述电机定转子的冲片材质 均使用导磁性能良好的冷轧硅钢板；电机的磁密控制在一定的范围内定子齿磁密0. 9 1. 4T ；定子轭磁密0. 8 1. IT ；转子齿磁密0. 9 1. 35T ；转子轭磁密0. 6 0. 85T ；气隙 磁密0. 45 0. 6T ；定子绕组电密3. 0 5. OA/mm2、转子导条电密1. 1 3. OA/mm2、线负荷 180 250A/cm ；绝缘使用H级绝缘，首匝套绝缘管；转子、定子的绕组进行真空加压二次浸 漆，第一次的粘度控制在22 25s，第二次的粘度控制在37 40s ；改变铸铝转子结构，把 铸铝转子上的小风叶及平衡柱改为断续的平衡环，转子动平衡时采用去重平衡；电机轴的 材质采用40Cr并进行热处理，轴转动件与固定件的配合面间隙选取为正常电机最大间隙 的80 % 100 %，定子气隙比正常电机加大25 % 40 %。图1、2为传统电机的铸铝转子结构图，它是由转子铁心1和端环2、风叶4以及平 衡柱3组成，电机的不平衡量用电圈加在平衡柱上，然后铆牢，这样对于高速旋转的电机来 说，若铆不牢固，存在着不安全因素，会使垫圈甩出，碰坏线圈，导致电机烧毁。图3、4为本 发明电机的铸铝转子结构图，它是由转子铁心1、端环2和断续平衡环5组成，电机的端环长 度与更改前一样，电机的不平衡量用去重法在平衡块上加工掉，这样对于高速旋转的电机来说，非常安全，而且平衡精度可以提高，是电机运转起来平稳轻快。图5为H225M，75KW-2，380V，额定频率为150HZ电机的转矩转速曲线，从曲线 上可以看出电机在额定频率150HZ(额定转速为8960r/min)以下为恒转矩，额定频率 150HZ(额定转速为8960r/min)以上为恒功率这一特性。图6为H280S，75KW-2，380V额定频率为50HZ电机的转矩转速曲线，从曲线上可以 看出电机在额定频率50HZ (额定转速为2975r/min)以下为恒转矩，额定频率50HZ (额定 转速为2975r/min)以上为恒功率这一特性。从图5 图9说明，该种高速电机完全符合传 统电机的性能。为保证定转子同心度，采用二次磨轴工艺(即转子外圆加工后再磨轴)。采 用进口高精密高速轴承和配套润滑脂，并增设不停机注油功能，防止变频电机在高速运转 时，轴承的温度较高，润滑脂易流失，导致轴承寿命缩短。
权利要求
一种交流变频高速异步电动机，具有转子、定子和变频器，其特征在于所述变频器的额定频率设为200Hz，电机在200Hz以下为恒转矩，200Hz以上为恒功率，电机的定子内径Di1/铁心有效长度Leff范围在0.4～0.8；所述电机定转子的冲片材质均使用导磁性能良好的冷轧硅钢板；电机的磁密控制在一定的范围内定子齿磁密0.9～1.4T；定子轭磁密0.8～1.1T；转子齿磁密0.9～1.35T；转子轭磁密0.6～0.85T；气隙磁密0.45～0.6T；定子绕组电密3.0～5.0A/mm2、转子导条电密1.1～3.0A/mm2、线负荷180～250A/cm；绝缘使用H级绝缘，首匝套绝缘管，执行IGBT绝缘系统；所述定、转子的绕组采用真空加压二次浸漆绕组；所述转子由断续的平衡环代替转子上的小风叶及平衡柱；电机轴的材质采用热处理的40Cr材料，轴转动件与固定件的配合面间隙为正常电机最大间隙的80％～100％，定子气隙比正常电机加大25％～40％。
2.根据权利要求1所述的交流变频高速异步电动机，其特征在于所述定子绕组采用 真空加压二次浸漆，第一次的粘度控制在22 25s，第二次的粘度控制在37 40s。
全文摘要
本发明公开了一种交流变频高速异步电动机，具有转子、定子和变频器，其中所述变频器的额定频率设为200Hz，电机的定子定子内径与铁心长度比为0.4～0.8；所述电机定转子的冲片材质均使用导磁性能良好的冷轧硅钢板；电机的磁密控制在一定的范围内定子齿磁密0.9～1.4T；定子轭磁密0.8～1.1T；转子齿磁密0.9～1.35T；转子轭磁密0.6～0.85T；气隙磁密0.45～0.6T；定子绕组电密3.0～5.0A/mm2、转子导条电密1.1～3.0A/mm2、线负荷180～250A/cm；绝缘使用H级绝缘，首匝套绝缘管，执行IGBT绝缘系统；所述定、转子绕组采用真空加压二次浸漆绕组；所述转子采用断续的平衡环；轴转动件与固定件的配合面间隙为正常电机最大间隙的80％～100％，定子气隙比正常电机加大25％～40％。保持传统电机特性且转速高，运行平稳可靠、振动和噪声小、成本较低。
文档编号H02K15/12GK101895179SQ20101022418
公开日2010年11月24日 申请日期2010年7月13日 优先权日2010年7月13日
发明者李宗杰, 王文广, 马立秋 申请人:南阳防爆集团新普电机有限公司