[实用新型]港机龙门吊低噪声起升电动机

说明书

技术领域

本实用新型涉及电动机，具体为港机龙门吊低噪声起升电动机。

背景技术

轮胎式集装箱门式起重机（简称：龙门吊）是集装箱码头后方堆场作业的专用设备，与之配套的起升电动机通常采用变频调速异步电动机。龙门吊要求起升电动机具有高过载能力，设计时通常采用提高起升电机磁负荷、降低漏抗来满足龙门吊高过载能力的要求，因此容易导致电机高频电磁噪声偏高。现有龙门吊起升电动机采用普通变频调速异步电动机的设计方法进行电磁计算和机械结构设计，样机经现场运行后发现电机噪声高达103 dB（A），超出港口环境的85 dB（A）噪声限值要求。由于龙门吊司机室位于起升电动机下方的特殊安装结构，因此从司机工作环境及劳动保护方面考虑，港口用户对变频调速起升电动机的噪声要求十分严格。目前符合上述要求的低噪声起升电动机基本依靠从国外公司进口。

发明内容

本实用新型解决现有港机龙门吊起升电动机噪声大的问题，提供一种港机龙门吊低噪声起升电动机。   

本实用新型是采用如下技术方案实现的：港机龙门吊低噪声起升电动机，包括机座、定子铁心；定子铁心由定子冲片叠压而成，定子铁心内设有定子线圈，机座两端分别固定有前、后端盖（电动机以传动端为后，非传动端为前），前、后端盖上经轴承支撑有转轴，转轴上有转子铁心，转子铁心由转子冲片叠压而成，转子铁心槽内装有导条，两端与端环焊接为一体鼠笼；定子冲片槽数54，转子冲片槽数66；定子线圈使用成型绕组，按节距7、绕组短距比β为7/9绕制。

进一步地，电磁设计时将气隙磁密降低到0.9T以下，从而减小谐波磁场的幅值，进一步降低电机的电磁振动和噪声。

本实用新型在研制过程中主要借鉴普通恒频异步电机电磁噪声的分析方法，并首次运用有限元分析手段对电磁噪声的产生原因进行分析，找到产生电磁噪声的真正原因，从而确定降低电磁噪声的有效方法。

一、选择合理的定、转子槽配合有效降低电磁噪声。

（1）对原技术方案电机槽配合下产生高频电磁噪声的原因进行分析

首先对原型电机定转子槽配合54/44齿谐波产生的低阶径向力波频率计算，计算结果为4阶径向力波频率为1678Hz。

其次，对定子铁心固有振动频率进行计算。为计算定子铁心的固有频率，根据机座和定子铁心尺寸建立三维有限元模型，模型选用SOLID45 tetrahedra单元类型，剖分中采用ANSYS提供的智能网格剖分，求解类型选择Block Lanczos法，求解模态数目根据噪声分析需要取值为10，材料主要参数按通常选取，不添加任何约束和载荷，考虑无阻尼自由振动状态下定子铁心固有频率。计算结果列于表1。

表1：定子铁心固有频率计算值

综合上述计算结果：当4阶径向力波频率为1678Hz与定子铁心4阶固有振动频率1600Hz两者接近，从而发生共振产生高频电磁噪声。

（2）本实用新型所述低噪声起升电动机定转子槽配合选择

采用同样的计算方法，对多种槽配合进行分析计算，通过大量的筛选及试验证明，当槽配合54/66情况下，6阶力波频率为1912Hz与定子铁心6阶固有振动频率2707Hz相差很远，不会产生共振，进而可以消除高频电磁噪声。

因此本实用新型所述的低噪声起升电动机定转子槽配合采用54/66。

二、采用合适的定子绕组节距，降低电磁噪声。

结构设计时，选取定子绕组节距定为7，绕组短距比β为7/9，降低谐波比漏磁导，相应多次谐波被大大削弱，其磁动势波形中的谐波含量减少，有效降低电磁噪声。

三、进一步地选择合理的气隙磁密，降低电机的振动和噪声。

电磁设计时将气隙磁密降低到0.9T以下，从而减小谐波磁场的幅值，降低电机的电磁振动和噪声。

四、有效减小气隙偏心，降低电磁振动和噪声。

设计和制造中对机座、前后端盖等部件的同轴度进行严格控制，从而减小气隙偏心，使径向力波幅值降低，可部分降低电磁振动和电磁噪声。

通过噪声试验，对电机空载状态下的噪声指标进行检测（见表2）。

表2：本实用新型电机转速在841和1891 r/min时的噪声试验结果

通过噪声试验验证，本实用新型电机噪声指标满足GB755-81低噪声E级标准要求。满足港口工作环境噪声限值85dB（A）的要求。

本实用新型所述的港机龙门吊低噪声起升电动机的成功发明，完全替代进口低噪声起升电动机，打破国外公司在港机行业的垄断地位，满足港口环境的低噪声环保需求。

附图说明