[发明专利]一种交流变频高速异步电动机

说明书

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，并且50Hz以下为恒转矩，50Hz以上为恒功率负载特性。由 (n：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0.8～1.1T；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％。

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)Di1小，Leff大，可使端盖的重量减轻30～40％，电机的制造成本降 低。

e)Di1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Di1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。