方法領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電動機技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三相異步電動機高效稀土永磁化再制造方法。

背景方法

隨著我國電動機系統(tǒng)節(jié)能改進工作的推進，淘汰、替換的低效電動機也越來越多，目前，我國在使用的存量電動機基本上都是Y系列和Y2系列等低效電動機，總?cè)萘考s15億千萬。

根據(jù)對我國多家電動機制造企業(yè)的調(diào)查，電動機售出一年的返修率為1%~2.3%，如果年返修率按照平均值1.65%計算，我國每年返修電動機將高達2475萬千萬進入社會返修市場。

GB18613-2012《中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級》中規(guī)定電動機目標(biāo)能效限定值在額定輸出功率的效率應(yīng)不低于2級能效的規(guī)定值，同時明確7.5kw~375kw的目標(biāo)能效限定值在GB18613-2012實施之日起四年后開始實施，對低于2級目標(biāo)能效限定值的電動機應(yīng)予以強制性淘汰、更換；7.5kw以下的目標(biāo)能效限定值在GB18613-2012實施之日起五年后開始實施，對低于2級目標(biāo)能效限定值的電動機應(yīng)予以強制性淘汰、更換。

如果每年電動機節(jié)能改造替換率按10%計算，我國將每年淘汰、替換1.5億千萬的低效電動機，且按國家規(guī)定，這些淘汰、替換的低效電動機不允許再進入市場重新應(yīng)用，這樣，就形成了數(shù)量眾多的廢舊電動機，如何處理這眾多的廢舊電動機是電動機系統(tǒng)節(jié)能工程必然面臨的難題，這些電動機如果只經(jīng)過簡單翻新后再進入市場，會造成政府一邊著力推進節(jié)能電動機的應(yīng)用，一邊淘汰替換下來的廢舊低效電動機又重新流入市場的局面，必將惡化電動機系統(tǒng)節(jié)能工程的節(jié)能環(huán)境，不利于推廣高效節(jié)能電動機以及電動機系統(tǒng)節(jié)能工作的展開。

所以，低效三相異步電動機高效再制造是國家節(jié)能減排工作的必然要求。

電動機節(jié)能再制造，就是將低效電動機通過重新設(shè)計，更換零部件等方法再制造成高效節(jié)能電動機，電動機節(jié)能再制造是節(jié)能減排的重要手段，對于全國范圍來說，我國電動機的總?cè)萘考s為15億千瓦，將其中的1/4再制造成高效電動機，約為3.75億千瓦，將實現(xiàn)節(jié)電量2212億千瓦時，節(jié)約用煤6638萬噸，減少二氧化碳排放17250萬噸，因此，電動機節(jié)能再制造對節(jié)能減排具有重大意義。

新設(shè)計的電動機要達到GB18613-2012標(biāo)準(zhǔn)2級能效和GB/T28575-2012標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的能效限定值的就有了一定難度，由于受廢舊的電動機的材料、結(jié)構(gòu)形式及尺寸的限制，電動機節(jié)能再制造要要達到GB18613-2012標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的2級能效困難更大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有方法的不足，提供一種能夠使低效的電動機再制造成為高效電動機的的三相異步電動機高效稀土永磁化再制造方法。

為達到上述目的，本發(fā)明采用的方案是：

一種三相異步電動機高效稀土永磁化再制造方法，將三相異步電動機的原有的定子予以報廢，按照永磁同步電動機的定子要求重新制造定子，對所述三相異步電動機的原有的轉(zhuǎn)子進行稀土永磁化再制造形成永磁同步電動機的轉(zhuǎn)子。

優(yōu)選地，保持所述三相異步電動機的轉(zhuǎn)子的阻尼環(huán)的外徑尺寸不變，對所述三相異步電動機的轉(zhuǎn)子的鐵心外圓周面進行加工。

進一步地，在加工后的所述鐵心的外圓周面上貼設(shè)與所述永磁同步電動機的極數(shù)成整數(shù)倍的多個磁鋼，并使多個所述磁鋼沿所述鐵心的圓周方向間隔分布。

更進一步地，相鄰的兩極所述磁鋼之間設(shè)有2~4mm的間隙。

優(yōu)選地，所述永磁同步電動機的單邊氣隙大于所述三相異步電動機的單邊氣隙。

優(yōu)選地，重新制造所述定子時，所述定子采用低損耗硅鋼片制成。

優(yōu)選地，重新制造所述定子時，所述定子采用斜槽結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述定子繞組的槽滿率為78%~80%。

優(yōu)選地，所述定子繞組采用Y接。

優(yōu)選地，所述定子繞組采用旋轉(zhuǎn)烘焙浸漬工藝進行制造。

由于上述方案的運用，本發(fā)明與現(xiàn)有方法相比具有下列優(yōu)點：本發(fā)明的三相異步電動機高效稀土永磁化再制造方法通過將三相異步電動機的原有的定子報廢，按照永磁同步電動機的定子要求重新制造定子，對三相異步電動機的原有的轉(zhuǎn)子進行稀土永磁化再制造形成永磁同步電動機的轉(zhuǎn)子后，可使廢舊的三相異步電動機再制造成永磁同步電動機，且再制造的永磁同步電動機效率能夠達到GB18613-2012標(biāo)準(zhǔn)和GB30253-2013標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的2級能效，從而實現(xiàn)了電動機高效再制造的目的。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明的三相異步電動機的轉(zhuǎn)子再制造成永磁同步電動機的轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2為本發(fā)明的三相異步電動機的轉(zhuǎn)子再制造過程中的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖3為本發(fā)明的再制造的永磁同步電動機的磁鋼貼設(shè)在鐵心的外圓周面上的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例來對本發(fā)明的方法方案作進一步的闡述。

三相異步電動機的主要零部件包括機座、端蓋、主軸、軸承、軸承蓋、定子、轉(zhuǎn)子、風(fēng)扇、風(fēng)扇罩、緊固件以及接線盒。

本發(fā)明的三相異步電動機高效稀土永磁化再制造方法主要是將現(xiàn)有技術(shù)中的廢舊的低效三相異步電動機經(jīng)再制造成為高效的永磁同步電動機，其再制造的過程如下：

1.首先對廢舊的三相異步電動機進行徹底清理及部件拆解。

2.檢查機座、端蓋和內(nèi)外軸承蓋是否有裂紋和損傷，檢查接線盒和緊固件是否完整，檢查風(fēng)扇是否有損傷，風(fēng)扇罩是否完好，如狀況良好，可繼續(xù)使用，如有損傷，即予以更換。并對可以繼續(xù)使用的鑄鐵零部件進行表面噴砂處理，然后對內(nèi)外表面進行凃漆處理。

3.對廢舊的三相異步電動機的定子予以報廢不使用，按永磁同步電動機的定子的要求重新制造定子，具體如下：

（1）定子鐵心的制造：

A．定子鐵心采用低損耗硅鋼片50W350制成，50W350磁性能為：鐵損P1.5/60為3.50W/kg，磁感為1.68T，以7.5kw-4電動機為例，定子損耗僅為88.8W；

B.定子鐵心采用斜槽的結(jié)構(gòu)形式，這樣，可以優(yōu)化氣隙磁場波形，減少氣隙磁場中的諧波含量，減少附加鐵耗。

（2）定子繞組的制造：

A.提高定子繞組的槽滿率，控制在78%~80%的范圍內(nèi)，以減少銅耗。提高定子繞組的槽滿率主要是通過增加定子槽中的用銅量來實現(xiàn)，這可以通過改變定子槽的槽型結(jié)構(gòu)，或者，在定子槽的槽型結(jié)構(gòu)不變的情況下，通過改進繞線直徑或放置方式來實現(xiàn)；

B.定子繞組采用Y接的形式，這樣可以防止高次諧波在定子繞組中因閉環(huán)而形成電流，這種電流不做功而僅發(fā)熱；

C.定子繞組采用旋轉(zhuǎn)烘焙浸漬工藝制造，這樣可使定子繞組內(nèi)氣孔數(shù)量大幅減少，從而使定子繞組的電強度和機械強度都大幅提升。

4. 對廢舊的三相異步電動機的轉(zhuǎn)子進行稀土永磁化再制造形成永磁同步電動機的轉(zhuǎn)子，如圖1所示，具體方法如下：

A.對廢舊的三相異步電動機的轉(zhuǎn)子的鐵心1的外圓周進行加工，加工后的鐵心1的外徑尺寸如下：

加工后轉(zhuǎn)子的鐵心外徑=加工前轉(zhuǎn)子的鐵心外徑-電動機單邊氣隙變化值×2-磁鋼厚度×2。

同一規(guī)格的永磁同步電動機的單邊氣隙要大于三相異步電動機的單邊氣隙，因此在對鐵心1的外圓周進行加工時，除了要考慮磁鋼2的厚度，還應(yīng)考慮電動機的單邊氣隙的變化值。

在對廢舊的三相異步電動機的轉(zhuǎn)子的鐵心1的外圓周進行加工時，要保持轉(zhuǎn)子的鐵心的兩側(cè)的阻尼環(huán)3的外徑尺寸不變，這樣，阻尼環(huán)3除起到隔磁板的作用，同時也可以防止磁鋼2在運行過程中發(fā)生軸向位移，如圖2所示。

B.在加工后的轉(zhuǎn)子的鐵心1的外圓周面上貼設(shè)與永磁同步電動機的極數(shù)成整數(shù)倍的多個磁鋼2，并使多個磁鋼2沿鐵心的圓周方向間隔分布。

每個磁鋼2均呈瓦片型結(jié)構(gòu)，沿鐵心的圓周方向，相鄰的兩極磁鋼2之間設(shè)有2~4mm的間隙，該間隙形成隔磁橋，以防止極間發(fā)生磁短路，如圖3所示。

C．在貼設(shè)磁鋼2的鐵心的外圓上套設(shè)護套4。

本實施例中，護套4材料由不銹鋼1Cr18Ni9制成，通過拉拔成型形成圓筒結(jié)構(gòu)，熱套在轉(zhuǎn)子鐵心的外圓上，護套4冷卻后，其內(nèi)環(huán)與磁鋼的外圓形成過盈配合，過盈量為8~10um，這樣，可防止磁鋼在運行中甩脫。

D．重新校驗轉(zhuǎn)子動平衡，動不平衡量控制在3g以內(nèi)。

5. 主軸的校驗與返修：

對主軸的軸伸端和安裝軸承的部位進行測量，確認(rèn)磨損程度，如果因磨損使主軸的外圓尺寸小于該尺寸的負(fù)公差時，對主軸進行滲鎳磷金屬涂覆處理后經(jīng)磨床磨削至規(guī)定的尺寸。

6.總裝配及試驗：

對各部件進行裝配后按照GB/T 22669-2008《三相永磁同步電動機試驗方法》進行型式試驗。

至此，便完成了對廢舊的三相異步電動機的再制造，經(jīng)再制造后的電動機效率可達到GB18613-2012《中小型三相異步電動機能效限定值及能效等級》中規(guī)定的能效2級，達到GB30253-2013《永磁同步電動機能效限定值及能效等級》中規(guī)定的能效2級，即使低效的三相異步電動機成為高效電動機。

而且再制造后的永磁同步電動機，由于轉(zhuǎn)子保留了絕大部分的阻尼桿面積和全部的阻尼環(huán)面積，從而使再制造后的永磁同步電動機保留了很大的異步轉(zhuǎn)矩，這樣，再制造后的永磁同步電動機與原三相異步電動機的變頻調(diào)速器配套時，依然能正常啟動，正常調(diào)速，而不需采用永磁同步電動機專用的同步變頻調(diào)速器，使得在節(jié)能改造替換異步電動機時，對原配套的異步電動機的變頻調(diào)速器就不需同時更換，使得用戶可節(jié)約40%~50%的節(jié)能改造投資。

以7.5kw-4三相異步電動機為例，該三相異步電動機轉(zhuǎn)子的鐵心的外徑在加工前的尺寸為Φ135.2mm，經(jīng)再制造加工后的尺寸為Φ123mm，這使轉(zhuǎn)子槽形高由21mm降低為15.5mm，這樣，阻尼桿的面積就由原來的97.65mm2減少為70.53mm2，降幅為27.7%，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子直流電阻減小27.7%，綜合計算后電動機的起動轉(zhuǎn)矩會降低22.8%，7.5kw-4三相異步電動機的堵轉(zhuǎn)矩倍數(shù)為2.41，額定轉(zhuǎn)速為1445rpm，額定轉(zhuǎn)矩為49.57Nm,所以起動轉(zhuǎn)矩為119.46Nm，而經(jīng)再制造的永磁同步電動機其轉(zhuǎn)子的異步起動轉(zhuǎn)矩可達92.2Nm，此時堵轉(zhuǎn)矩倍數(shù)為1.86，因此，經(jīng)再制造的永磁同步電動機在異步電動機變頻調(diào)速器驅(qū)動下能正常驅(qū)動、正常調(diào)速。

另外，再制造后的永磁同步電動機與由矢量控制的永磁同步電動機專用的同步變頻調(diào)速器配套時，也能夠正常啟動，正常調(diào)速。

上述實施例只為說明本發(fā)明的方法構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項方法的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。