一種超高效節(jié)能4kW4極三相異步電動的制造方法
【專利摘要】一種超高效節(jié)能4kW4極三相異步電動機，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、槽形和尺寸進行了系統(tǒng)性的優(yōu)化設(shè)計，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599.2W降到了481.2W，減少了19.7%，所需要的輸入功率從原來的4.599kW降到了4.481kW，能量轉(zhuǎn)換效率從87.0%提高到了89.2%，提高了2.2%；與最新國家標準《GB18613-2012》并將于2016年9月強制執(zhí)行的標準88.6%相比，能量轉(zhuǎn)換效率超過了0.6%，提高了能源轉(zhuǎn)換效率；本發(fā)明的應用和推廣，將為我國節(jié)能減排工作提供有力支持。
【專利說明】 —種超高效節(jié)能4kW4極三相異步電動機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電動機,特別是一種超高效節(jié)能4kW4極三相異步電動機。
【背景技術(shù)】
[0002]節(jié)能減排在當今世界是ー個無法回避的話題，影響著人類的生存環(huán)境和世界經(jīng)濟的發(fā)展。作為節(jié)能減排重點的エ業(yè)領(lǐng)域。其中，電機系統(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。電動機自問世至今已經(jīng)有近二百年歷史，三相異步電動機也有一百多年歷史，目前廣泛地應用于各エ、農(nóng)、林、牧業(yè)等各行各業(yè)，以及生活的各個領(lǐng)域，已成為エ業(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カ消耗國，也是世界上目前缺電最為嚴重的發(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于我國能源節(jié)約、環(huán)境保護以及促進經(jīng)濟發(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)總值ニ氧化碳排放比2005年下降40%至45%的目標。并于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(guī)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(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(guī)定2016年9月I日起中小型異步電機實施新標國家ニ級,凡是能效標準達不到國標強制要求的產(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)能電動機使用比例只占總使用量的11%，能夠達到IE3等級的超高效節(jié)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(chǎn)生了極大的浪費，是發(fā)展低碳經(jīng)濟的嚴重阻力，所以，研究開發(fā)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(jīng)濟發(fā)展的需要。
[0005]目前市場上使用的4kW4極三相異步電動機絕大部分是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 86.6%，但其節(jié)能效果仍然無法滿足當前發(fā)展低碳經(jīng)濟的需要；為此， 申請人:研發(fā)并于去年申請了專利“201210188177.X超節(jié)能4kW4極三相異步電動機”，該電動機能效能夠達到89.2%，并已投入生產(chǎn)試驗。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]在本公司生產(chǎn)的前述超高效電動機的試用中，我們發(fā)現(xiàn)，初期能夠使電動機能效保持良好的發(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能效較低而新產(chǎn)生的超高效電動機能效發(fā)揮不穩(wěn)定的問題，提供ー種對4kW4極三相異步電動機的定轉(zhuǎn)子及其鉄心、沖片槽及其尺寸進行優(yōu)化設(shè)計的技術(shù)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)方案是ー種超高效節(jié)能4kW4極三相異步電動機，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17.5.0cm,定子內(nèi)徑為10.8cm,定子鐵芯長度為12.5cm ;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36個且呈環(huán)狀均勻分布，其槽形為梯形槽，其中槽ロ寬度為2.50mm,槽ロ高度為1.0Omm,槽上部深為16.50mm,槽肩寬度為5.20mm,槽肩高度為
1.00mm，槽底寬度為7.0Omm ;所述定子沖片散熱槽的數(shù)量為36個且呈環(huán)狀均勻分布，其槽形是邊長為3.5mm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10.74cm，轉(zhuǎn)子內(nèi)徑為3.20cm，轉(zhuǎn)子鐵心長度為12.5cm ;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28個且呈環(huán)狀均勻分布，其槽形為斜肩圓底槽，其中槽ロ寬度為1.00mm，槽ロ高度為0.50mm，槽上部深為12.00mm，槽肩寬度為
5.00mm，槽肩高度為1.30mm，槽底半徑為1.1Omm ;所述轉(zhuǎn)子沖片散熱槽的數(shù)量為28個且呈環(huán)狀均勻分布，其槽形是邊長為1.1Omm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)及其尺寸進行了系統(tǒng)性的優(yōu)化合理設(shè)計，使得定子繞組損耗只有208.7W，轉(zhuǎn)子繞組損耗只有144.5W，鐵心損耗只有30.3W，包括雜散損耗77.4W，機械損耗20.3W，其能源總損耗量僅有481.2W，而現(xiàn)有的4kW4極三相異步電動機定子繞組損耗有286.5W，轉(zhuǎn)子繞組損耗有190.8W，鐵心損耗有20.8W，包括雜散損耗80.0W，機械損耗21.1W，其能源總損耗量有599.2W，本發(fā)明所需要的能源損耗量減少了 19.7%，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4.599kff,能源轉(zhuǎn)換效率為87.0%，而本發(fā)明所需的輸入功率僅為
4.48Ikff,能源轉(zhuǎn)換效率達89.2%，提高了 2.2%，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)并規(guī)定將于2016年9月I日起強制執(zhí)行的新標國家ニ級標準對4kW4極三相異步電動機的能效標準要求88.6%相比，超過了 0.6%，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)明的應用和推廣，將為我國節(jié)能減排工作提供有力幫助?！緦＠綀D】
【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.槽肩寬度，75.槽肩高度，76.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。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[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4kW4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17.5cm，定 子內(nèi)徑12做成10.8cm,定子鐵芯3的長度做成12.5cm ;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36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2.50mm,槽口高 度62做成1.00mm，槽上部深63做成16.50mm，槽肩寬度64做成5.20mm，槽肩高度65做成
1.0Omm,槽底寬度66做成7.0Omm ;將其中的定子沖片散熱槽5的數(shù)量做成36個且呈環(huán)狀均 勻分布，其槽形是邊長為3.5mm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10.74cm，轉(zhuǎn)子內(nèi)徑22做成3.20cm，轉(zhuǎn)子鐵心9的 長度做成12.5cm,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28個且呈環(huán)狀均勻分布，將其槽形做成斜肩圓 底槽，其中槽口寬度71做成1.00mm，槽口高度72做成0.50mm，槽上部深73做成12.0Omm, 槽肩寬度74做成5.00mm，槽肩高度75做成1.30mm，槽底半徑76做成1.1Omm ;將其中的轉(zhuǎn) 子沖片散熱槽8的數(shù)量做成28個且呈環(huán)狀均勻分布，其槽形是邊長為1.1Omm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4kW4極三相異步電動機,即完成本發(fā)明超高效節(jié)能4kW4極三相異步電動機的制作。
[0019]將本發(fā)明與傳統(tǒng)的4kW4極三相異步電動機即現(xiàn)有通用的Y2-112M型4kW4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。
[0020]現(xiàn)有的Y2-112M型4kW4極三相異步電動機的定子外徑為17.5cm，定子內(nèi)徑為
11.0cm,定子鐵心長度為12.5cm,定子沖片槽的槽形為斜肩圓底槽，槽數(shù)為36個，槽ロ寬度為3.20mm,槽ロ高度為0.80mm,槽上部深為12.36mm,槽肩寬度為5.1Omm,槽肩高度為
0.54mm,槽底半徑為3.66mm,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10.94cm，轉(zhuǎn)子內(nèi)徑為3.8cm，轉(zhuǎn)子鐵心長度為12.5cm，轉(zhuǎn)子沖片槽的槽形為梯形槽，其槽數(shù)為28槽，其槽ロ寬度為1.0Omm,槽ロ高度為0.85mm,槽上部深為16.15mm,槽肩寬度為5.70mm，槽肩高度為1.35mm，槽底半徑為2.20mm。
[0021]經(jīng)測量，該電動機的定子繞組損耗有286.5W，轉(zhuǎn)子繞組損耗有190.8W，鐵心損耗有20.8W，雜散損耗有80.0ff,機械損耗為21.1ff,能源總損耗量有599.2W，輸入功率需要
4.599kff,能效只有 87.0%。
[0022]而本發(fā)明的電動機的定子繞組損耗僅有208.7W，轉(zhuǎn)子繞組損耗僅有144.5W，鐵心損耗僅有30.3W，雜散損耗僅有77.4W，機械損耗僅20.3W，能源總損耗量僅有481.2W，輸入功率僅需要4.48Ikff,能效達到了 89.2%。
[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4kW4極三相異步電動機相比，能源總損耗量從599.2W降到了 481.2W，減少了 19.7%，所需要的輸入功率從原來的
4.599kff降到了 4.48Ikff,能量轉(zhuǎn)換效率從87.0%提高到了 89.2%，提高了 2.2% ;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)并規(guī)定將于2016年9月I日起強制執(zhí)行的新標國家ニ級標準對4kW4極三相異步電動機的能效標準要求88.6%相比，超過了 0.6%，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4kW4極三相異步電動機，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17.5cm,定子內(nèi)徑(12)為10.8cm,定子鐵芯(3) 的長度為12.5cm ；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36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2.50mm，槽口高度(62)為1.0Omm，槽上部深(63)為16.50mm，槽肩寬度(64)為.5.20mm,槽肩高度(65)為1.0Omm,槽底寬度(66)為7.0Omm ；所述定子沖片散熱槽(5)的數(shù)量為36個且呈環(huán)狀均勻分布，其槽形是邊長為3.5mm 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10.74cm，轉(zhuǎn)子內(nèi)徑(22)為3.20cm，轉(zhuǎn)子鐵心 (9)的長度為12.5cm；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28個且呈環(huán)狀均勻分布，其槽形為斜肩圓底槽，其中槽 口寬度(71)為.1.0Omm,槽口高度(72)為0.50mm,槽上部深(73)為12.0Omm,槽肩寬度(74) 為5.00mm，槽肩高度(75)為.1.30mm，槽底半徑(78)為1.1Omm ；所述轉(zhuǎn)子沖片散熱槽(8)的數(shù)量為28個且呈環(huán)狀均勻分布，其槽形是邊長為1.1Omm 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)的交叉點重合。
【文檔編號】H02K17/12GK103595208SQ201310644650
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】呂三元 申請人:重慶市樂爾佳機械有限公司