一種超高效節(jié)能4kW2極三相異步電動的制造方法
【專利摘要】一種超高效節(jié)能4kW2極三相異步電動機(jī)，包括定子和轉(zhuǎn)子，由于將定子和轉(zhuǎn)子的外徑、內(nèi)徑、鐵心長度和沖片槽的數(shù)量、槽形和尺寸進(jìn)行了系統(tǒng)性的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得定子繞組損耗、轉(zhuǎn)子繞組損耗和鐵心損耗大大降低；在輸出功率同為4kW的前提下，本發(fā)明與現(xiàn)有同類產(chǎn)品相比，能源總損耗量從726.0W降到了456.7W，減少了37.1%，所需要的輸入功率從原來的4.726kW降到了4.457kW，能量轉(zhuǎn)換效率從84.6%提高到了89.7%，提高了5.1%；與最新國家標(biāo)準(zhǔn)《GB18613-2012》并將于2016年9月強(qiáng)制執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)88.1%相比，能量轉(zhuǎn)換效率超過了1.6%，大大提高了能源轉(zhuǎn)換效率；本發(fā)明的應(yīng)用和推廣，將為我國節(jié)能減排工作提供有力支持。
【專利說明】一種超高效節(jié)能4kW2極三相異步電動機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電動機(jī),特別是一種超高效節(jié)能4kW2極三相異步電動機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]節(jié)能減排在當(dāng)今世界是一個無法回避的話題，影響著人類的生存環(huán)境和世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。作為節(jié)能減排重點(diǎn)的工業(yè)領(lǐng)域。其中，電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能潛力巨大，用電量約占全國用電量的60%，引起各方關(guān)注。電動機(jī)自問世至今已經(jīng)有近二百年歷史，三相異步電動機(jī)也有一百多年歷史，目前廣泛地應(yīng)用于各工、農(nóng)、林、牧業(yè)等各行各業(yè)，以及生活的各個領(lǐng)域，已成為工業(yè)生產(chǎn)和人民生活中的必需設(shè)備，但同時也成為了生產(chǎn)和生活中耗能最大的電器設(shè)備，于是如何使電動機(jī)節(jié)能環(huán)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(yán)重的發(fā)展中國家，從1992年起我國的年發(fā)電量和用電量均居世界第二位，我國的能源短缺大多是因?yàn)槟茉蠢速M(fèi)和利用不當(dāng)所造成，因此，電動機(jī)能源效率水平的提高對于我國能源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)以及促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。
[0003]國家政府提出了到2020年國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%至45%的目標(biāo)。并于2007年7月I日起正式實(shí)施《中小型三相異步電動機(jī)能效限定值及能效等級》(GB 18613-2006)(即IE2高效電機(jī))國家標(biāo)準(zhǔn)的頒布實(shí)施，規(guī)定自2011年7月I日起，凡是能效標(biāo)準(zhǔn)達(dá)不到國標(biāo)強(qiáng)制要求的產(chǎn)品將不能繼續(xù)生產(chǎn)、銷售。2012年9月I日又頒布了新標(biāo)準(zhǔn)《GB18613-2012中小型三相異步電動機(jī)能效限定值及能效等級》(IE3超高效電機(jī))規(guī)定2016年9月I日起中小型異步電機(jī)實(shí)施新標(biāo)國家二級,凡是能效標(biāo)準(zhǔn)達(dá)不到國標(biāo)強(qiáng)制要求的產(chǎn)品將不能繼續(xù)生產(chǎn)、銷售。
[0004]根據(jù)調(diào)查，我國IEl等級的電動機(jī)使用量仍然占總使用量的85%以上，而IE2以上的高效節(jié)能電動機(jī)使用比例只占總使用量的11%，能夠達(dá)到IE3等級的超高效節(jié)能電動機(jī)的使用更是鳳毛麟角；這種狀況對整個社會資源產(chǎn)生了極大的浪費(fèi)，是發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的嚴(yán)重阻力，所以，研究開發(fā)高效電動機(jī)是提高能源利用率的重要措施之一，符合我國和世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。
[0005]目前市場上使用的4kW2極三相異步電動機(jī)絕大部分是IEl等級的，其能量轉(zhuǎn)換效率為83.1%，也有少量IE2等級的，其能量轉(zhuǎn)換效率上升到了 85.8%，但其節(jié)能效果仍然無法滿足當(dāng)前發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的需要；為此， 申請人:研發(fā)并于去年申請了專利“201210188176.5超節(jié)能4kW2極三相異步電動機(jī)”，該電動機(jī)能效能夠達(dá)到88.7%，并已投入生產(chǎn)試驗(yàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在本公司生產(chǎn)的前述超高效電動機(jī)的試用中，我們發(fā)現(xiàn)，初期能夠使電動機(jī)能效保持良好的發(fā)揮效果，但連續(xù)使用時間過長后，溫升控制不穩(wěn)定，有時會影響其能效的繼續(xù)發(fā)揮。
[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有普遍使用的電動機(jī)能效較低而新產(chǎn)生的超高效電動機(jī)能效發(fā)揮不穩(wěn)定的問題，提供一種對4kW2極三相異步電動機(jī)的定轉(zhuǎn)子及其鐵心、沖片槽及其尺寸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的技術(shù)方案，通過綜合降低其運(yùn)行損耗和溫升，來達(dá)到在確保輸出功率為4kW的前提下，更大限度地降低輸入功率且保持穩(wěn)定的發(fā)揮作用。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種超高效節(jié)能4kW2極三相異步電動機(jī)，包括定子和轉(zhuǎn)子，定子包括定子鐵心及定子沖片，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵心及轉(zhuǎn)子沖片，其特征在于所述定子鐵芯的定子外徑為19.0cm,定子內(nèi)徑為10.4cm,定子鐵芯長度為12.0cm ;所述定子沖片包括由定子沖片槽、定子沖片散熱槽和定子扣片槽聯(lián)合構(gòu)成的沖片結(jié)構(gòu)體；所述定子沖片槽的數(shù)量為24個且呈環(huán)狀均勻分布，其槽形為梯形槽，其中槽口寬度為2.70mm,槽口高度為0.80mm,槽上部深為19.50mm,槽肩寬度為7.20mm,槽肩高度為
0.83mm,槽底寬度為9.60mm ;所述定子沖片散熱槽的數(shù)量為24個且呈環(huán)狀均勻分布，其槽形是邊長為4.5mm的等邊三角形槽，位于定子沖片槽的兩槽之間，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沖片槽兩槽的槽間中心線重合，三角形的頂點(diǎn)與定子沖片槽兩槽的槽間中心線和定子沖片槽槽底外切圓周線的交叉點(diǎn)重合；所述定子扣片槽還帶有凹槽，定子扣片槽中心線經(jīng)過凹槽的邊線從定子沖片槽的兩槽中心穿過；所述的轉(zhuǎn)子鐵芯的轉(zhuǎn)子外徑為10.33cm，轉(zhuǎn)子內(nèi)徑為3.20cm，轉(zhuǎn)子鐵心長度為12.0cm ;所述的轉(zhuǎn)子沖片包括由轉(zhuǎn)子沖片槽和轉(zhuǎn)子沖片散熱槽聯(lián)合構(gòu)成的沖片結(jié)構(gòu)體；所述轉(zhuǎn)子沖片槽的數(shù)量為20個且呈環(huán)狀均勻分布，其槽形為圓開頂圓底雙鼠籠槽，其中槽口寬度為1.00mm，槽口高度為0.60mm，上槽直徑為5.20mm，下槽口寬為1.0Omm,下槽口高為1.50mm,下槽上部深為8.50mm,下槽頂半徑為2.70mm,下槽底半徑為1.80mm ;所述轉(zhuǎn)子沖片散熱槽的數(shù)量為20個且呈環(huán)狀均勻分布，其槽形是邊長為
1.8mm的等邊三角形槽，位于轉(zhuǎn)子沖片槽的兩槽之間，該三角形的底邊與轉(zhuǎn)子外徑圓周線更接近，也就是該三角形的底邊朝向轉(zhuǎn)子內(nèi)徑圓周線，三角形的中心線與轉(zhuǎn)子沖片槽兩槽的槽間中心線重合，三角形的頂點(diǎn)與轉(zhuǎn)子沖片槽兩槽的槽間中心線和轉(zhuǎn)子沖片槽槽底外切圓周線的交叉點(diǎn)重合。
[0009]在定子沖片上增設(shè)散熱槽，并將散熱槽和沖片槽、扣片槽有機(jī)結(jié)合，可以使定子鐵芯更好的散熱，還能夠調(diào)整磁密，降低溫升，減少能耗和電磁振動；同樣，在轉(zhuǎn)子沖片上增設(shè)散熱槽，并將散熱槽和沖片槽有機(jī)結(jié)合，可以使轉(zhuǎn)子鐵芯更好的散熱，也能夠調(diào)整磁密，降低溫升，減少能耗和電磁振動；新式定轉(zhuǎn)子鐵芯及其沖片結(jié)構(gòu)體的配合，可以更好更穩(wěn)定地降低電動機(jī)的各種損耗，持續(xù)穩(wěn)定地降低輸入功率。
[0010]本發(fā)明的有益效果是由于將定轉(zhuǎn)子鐵芯的尺寸、定轉(zhuǎn)子沖片的結(jié)構(gòu)及其尺寸進(jìn)行了系統(tǒng)性的優(yōu)化合理設(shè)計(jì)，使得定子繞組損耗只有117.3W，轉(zhuǎn)子繞組損耗只有86.6W，鐵心損耗只有36.2W,包括雜散損耗98.0ff,機(jī)械損耗118.6W,其能源總損耗量僅有456.7W,而現(xiàn)有的4kW2極三相異步電動機(jī)定子繞組損耗有287.0W，轉(zhuǎn)子繞組損耗有161.6W，鐵心損耗有86.9W,包括雜散損耗100.0ff,機(jī)械損耗90.5W,其能源總損耗量有726.0ff,本發(fā)明所需要的能源損耗量減少了 37.1%，大大節(jié)約了能源；在輸出功率同為4kW的前提下，現(xiàn)有同類產(chǎn)品需要的輸入功率為4.726kW，能源轉(zhuǎn)換效率為84.6%，而本發(fā)明所需的輸入功率僅為
4.457kW，能源轉(zhuǎn)換效率達(dá)89.7%，提高了 5.1%，與最新頒布的國家標(biāo)準(zhǔn)《GB18613-2012中小型三相異步電動機(jī)能效限定值及能效等級》(IE3超高效電機(jī))并規(guī)定將于2016年9月I日起強(qiáng)制執(zhí)行的新標(biāo)國家二級標(biāo)準(zhǔn)對4kW2極三相異步電動機(jī)的能效標(biāo)準(zhǔn)要求88.1%相比,超過了 1.6%，大大提高了能源轉(zhuǎn)換效率；并可在較低輸入功率的狀態(tài)下持續(xù)穩(wěn)定的工作，本發(fā)明的應(yīng)用和推廣，將為我國節(jié)能減排工作提供有力幫助。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明中定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2為本發(fā)明中定子沖片槽結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖3為本發(fā)明中定子沖片散熱槽結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖4為本發(fā)明中轉(zhuǎn)子沖片槽結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖5為本發(fā)明中轉(zhuǎn)子沖片散熱槽結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中:1.定子沖片，2.轉(zhuǎn)子沖片，3.定子鐵心，4.定子扣片槽，5.定子沖片散熱槽，6.定子沖片槽,7.轉(zhuǎn)子沖片槽，8.轉(zhuǎn)子沖片散熱槽,9.轉(zhuǎn)子鐵心，11.定子外徑，12.定子內(nèi)徑，21.轉(zhuǎn)子外徑，22.轉(zhuǎn)子內(nèi)徑，41.凹槽，42.定子扣片槽中心線，51.三角形的中心線或定子沖片槽兩槽的槽間中心線，52.定子外徑周線，53.定子沖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.槽上部深，74.槽頂半徑，75.槽底半徑，81.轉(zhuǎn)子內(nèi)徑圓周線，82.三角形的中心線或轉(zhuǎn)子沖片槽兩槽的槽間中心線，83.轉(zhuǎn)子沖片槽槽底外切圓周線。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0018]如圖所示，本發(fā)明包括定子和轉(zhuǎn)子兩個核心部分，基本材料、結(jié)構(gòu)和制作方法與普通4kW2極三相異步電動機(jī)相同，不同的地方是將定子鐵芯3的定子外徑11做成19.0cm，定子內(nèi)徑12做成10.4cm,定子鐵芯3的長度做成12.0cm ;在定子沖片I上增設(shè)定子沖片散熱槽5，與定子沖片槽6和定子扣片槽4聯(lián)合構(gòu)成沖片結(jié)構(gòu)體；將其中的定子沖片槽6的數(shù)量做成24個且呈環(huán)狀均勻分布，將其槽形做成梯形槽，其中槽口寬度61做成2.70mm,槽口高度62做成0.80mm,槽上部深63做成19.50mm,槽肩寬度64做成7.20mm,槽肩高度65做成
0.83mm，槽底寬度66做成9.600mm ;將其中的定子沖片散熱槽5的數(shù)量做成24個且呈環(huán)狀均勻分布，其槽形是邊長為4.5mm的等邊三角形槽，位于定子沖片槽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與定子沖片槽兩槽的槽間中心線51重合，三角形的頂點(diǎn)與定子沖片槽兩槽的槽間中心線51和定子沖片槽槽底外切圓周線53的交叉點(diǎn)重合；將其中定子扣片槽4內(nèi)再設(shè)一個凹槽41，使定子扣片槽中心線42經(jīng)過凹槽41的邊線從定子沖片槽6的兩槽中心穿過；將轉(zhuǎn)子鐵芯9的轉(zhuǎn)子外徑21做成10.33cm，轉(zhuǎn)子內(nèi)徑22做成3.20cm，轉(zhuǎn)子鐵心9的長度做成12.0cm,在轉(zhuǎn)子沖片2上增設(shè)轉(zhuǎn)子沖片散熱槽8，與轉(zhuǎn)子沖片槽7聯(lián)合構(gòu)成的沖片結(jié)構(gòu)體；將其中的轉(zhuǎn)子沖片槽7的數(shù)量做成20個且呈環(huán)狀均勻分布，將其槽形做成圓開頂圓底雙鼠籠槽，其中槽口寬度71做成1.00mm，槽口高度72做成0.60mm，上槽直徑73做成5.20_，下槽口寬74做成1.0Omm，下槽口高75做成1.50_，下槽上部深76做成8.50mm,下槽頂半徑77做成2.70mm,下槽底半徑78做成1.80mm ;將其中的轉(zhuǎn)子沖片散熱槽8的數(shù)量做成20個且呈環(huán)狀均勻分布，其槽形是邊長為1.8mm的等邊三角形槽，位于轉(zhuǎn)子沖片槽7的兩槽之間，該三角形的底邊與轉(zhuǎn)子外徑圓周線82更接近，也就是該三角形的底邊朝向轉(zhuǎn)子內(nèi)徑圓周線81，三角形的中心線82與轉(zhuǎn)子沖片槽兩槽的槽間中心線82重合，三角形的頂點(diǎn)與轉(zhuǎn)子沖片槽兩槽的槽間中心線82和轉(zhuǎn)子沖片槽槽底外切圓周線83的交叉點(diǎn)重合；其它方面采用鑄鋁轉(zhuǎn)子及50W470沖片材料按照普通方法做成4kW2極三相異步電動機(jī)，即完成本發(fā)明超高效節(jié)能4kW2極三相異步電動機(jī)的制作。
[0019]將本發(fā)明與傳統(tǒng)的4kW2極三相異步電動機(jī)即現(xiàn)有通用的Y2-112M型4kW2極三相異步電動機(jī)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。
[0020]現(xiàn)有的Y2-112M型4kW2極三相異步電動機(jī)的定子外徑為17.5cm，定子內(nèi)徑為
9.8cm,定子鐵心長度為9.0cm,定子沖片槽的槽形為斜肩圓底槽，槽數(shù)為30個，槽口寬度為
3.20mm,槽口高度為0.80mm,槽上部深為9.03mm,槽肩寬度為6.1Omm,槽肩高度為0.83mm,槽底半徑為4.20mm,定子沖片上沒有散熱槽,定子扣片槽中心線經(jīng)過槽口中間；其轉(zhuǎn)子外徑為9.74cm,轉(zhuǎn)子內(nèi)徑為3.80cm,轉(zhuǎn)子鐵心長度為9.0cm,轉(zhuǎn)子沖片槽的槽形為梯形槽,其槽數(shù)為26槽，其槽口寬度為1.00mm，槽口高度為0.95mm，槽上部深為13.48mm，槽肩寬度為6.30mm,槽肩高度為1.52mm,槽底半徑為1.10mm。
[0021]經(jīng)測量，該電動機(jī)的定子繞組損耗有287.0ff,轉(zhuǎn)子繞組損耗有161.6W，鐵心損耗有86.9W,雜散損耗有100.0ff,機(jī)械損耗為90.5W,能源總損耗量有726.0ff,輸入功率需要
4.726kff,能效只有 84.6%。
[0022]而本發(fā)明的電動機(jī)的定子繞組損耗僅有117.3W，轉(zhuǎn)子繞組損耗僅有86.6W，鐵心損耗僅有36.2W，雜散損耗僅有98.0ff,機(jī)械損耗僅118.6W，能源總損耗量僅有456.7W，輸入功率僅需要4.457kff,能效達(dá)到了 89.7%。
[0023]從測量結(jié)果可以看出，本發(fā)明與現(xiàn)有通用的Y2-112M型4kW2極三相異步電動機(jī)相比，能源總損耗量從726.0ff降到了 456.7W，減少了 37.1%，所需要的輸入功率從原來的
4.726kff降到了 4.457kff,能量轉(zhuǎn)換效率從84.6%提高到了 89.7%，提高了 5.1% ;與最新頒布的國家標(biāo)準(zhǔn)《GB18613-2012中小型三相異步電動機(jī)能效限定值及能效等級》(IE3超高效電機(jī))并規(guī)定將于2016年9月I日起強(qiáng)制執(zhí)行的新標(biāo)國家二級標(biāo)準(zhǔn)對4kW2極三相異步電動機(jī)的能效標(biāo)準(zhǔn)要求88.1%相比，超過了 1.6%，大大提高了能源轉(zhuǎn)換效率；并可在較低輸入功率的狀態(tài)下持續(xù)穩(wěn)定的工作，本發(fā)明的應(yīng)用和推廣，將為我國節(jié)能減排工作提供有力支持。
【權(quán)利要求】
1.一種超高效節(jié)能4kW2極三相異步電動機(jī)，包括定子和轉(zhuǎn)子，定子包括定子鐵心(3)及定子沖片(1)，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵心(9)及轉(zhuǎn)子沖片(2)，其特征在于: 所述定子鐵芯(3)的定子外徑(11)為19.0cm,定子內(nèi)徑(12)為10.4cm,定子鐵芯(3)的長度為12.0cm ； 所述定子沖片(I)包括由定子沖片槽(6)、定子沖片散熱槽(5)和定子扣片槽(4)聯(lián)合構(gòu)成的沖片結(jié)構(gòu)體； 所述定子沖片槽(6)的數(shù)量為24個且呈環(huán)狀均勻分布，其槽形為梯形槽，其中槽口寬度(61)為2.70mm，槽口高度(62)為0.80mm，槽上部深(63)為19.50mm，槽肩寬度(64)為.7.20mm,槽肩高度(65)為0.83mm,槽底寬度(66)為9.60mm ； 所述定子沖片散熱槽(5)的數(shù)量為24個且呈環(huán)狀均勻分布，其槽形是邊長為4.5mm的等邊三角形槽，位于定子沖片槽(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)與定子沖片槽兩槽的槽間中心線(51)重合，三角形的頂點(diǎn)與定子沖片槽兩槽的槽間中心線(51)和定子沖片槽槽底外切圓周線(53)的交叉點(diǎn)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(jīng)過凹槽(41)的邊線從定子沖片槽(6)的兩槽中心穿過； 所述的轉(zhuǎn)子鐵芯(9)的轉(zhuǎn)子外徑(21)為10.33cm，轉(zhuǎn)子內(nèi)徑(22)為3.20cm，轉(zhuǎn)子鐵心(9)的長度為12.00cm； 所述的轉(zhuǎn)子沖片(2)包括由轉(zhuǎn)子沖片槽(7)和轉(zhuǎn)子沖片散熱槽(8)聯(lián)合構(gòu)成的沖片結(jié)構(gòu)體； 所述轉(zhuǎn)子沖片槽(7)的數(shù)量為20個且呈環(huán)狀均勻分布，其槽形為圓開頂圓底雙鼠籠槽，其中槽口寬度(71)為1.0Omm,槽口高度(72)為0.60mm,上槽直徑(73)為5.20mm,下槽口寬(74)為1.00mm，下槽口高(75)為1.50mm，下槽上部深(76)為8.50mm，下槽頂半徑(77)為2.70mm,下槽底半徑(78)為1.80mm ； 所述轉(zhuǎn)子沖片散熱槽(8)的數(shù)量為20個且呈環(huán)狀均勻分布，其槽形是邊長為1.8mm的等邊三角形槽，位于轉(zhuǎn)子沖片槽(7)的兩槽之間，該三角形的底邊朝向轉(zhuǎn)子內(nèi)徑圓周線(81)，三角形的中心線(82)與轉(zhuǎn)子沖片槽兩槽的槽間中心線(82)重合，三角形的頂點(diǎn)與轉(zhuǎn)子沖片槽兩槽的槽間中心線(82)和轉(zhuǎn)子沖片槽槽底外切圓周線(83)的交叉點(diǎn)重合。
【文檔編號】H02K17/12GK103647412SQ201310622114
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月30日
【發(fā)明者】呂三元 申請人:重慶市樂爾佳機(jī)械有限公司