[发明专利]一种三相异步电动机永磁节能改造转子设计方法

说明书

一种三相异步电动机永磁节能改造转子设计方法，包括以下步骤：1)转子铁芯的确定方法；2)永磁体宽度尺寸初步设计；3)永磁体空载工作点b_m0计算与宽度b_m的调整确定。本发明利用永磁电机制造厂家系列产品转子铁芯进行适当的机械加工，避免了改造过程中转子铁芯制造昂贵的冲模费用，在现有铁芯的基础上运用永磁电机效率最大时空载感应电势近视等于相电压的关系设计计算永磁体宽度，设计出了节能改造后永磁转子，大大减少了计算量，使三相异步电机永磁节能改造工作得以规模化地进行。

技术领域

本发明涉及一种利用永磁电机制造厂家系列产品转子和基于空载感应电势等于相电压关系进行永磁体尺寸计算，实现三相异步电动机永磁节能改造转子设计的方法。

背景技术

随着第三代稀土永磁材料钕铁硼(NTB)的出现，永磁电机作为一种低损耗、高效率或超高效率电机应用越来越广泛。与传统的电励磁电机相比，永磁电机具有结构简单、运行可靠、体积小、质量轻、损耗小，效率高等显著优点，特别是与异步电机50％的额定负载以下效率和功率因数急剧下降相比，永磁同步电机在25％～120％额定负载范围内均可保持较高的效率和功率因数，且可以减少线路中无功功率传输造成的线损，节能效果非常明显。随着国家大力提倡循环经济和资源综合利用，在电动机节能改造技术中，对三相异步电动机进行永磁节能改造无疑是最佳优选方案之一。

三相异步电动机永磁节能改造关键是重新设计、制造和更换电动机转子铁芯，目前还没有成熟的专门针对电机节能改造永磁转子铁芯的设计方法和程序，通过异步起动永磁同步电动机电磁计算程序也能够完成新转子的设计，但这种设计方法计算量很大，也是规模化开展异步电动机的永磁节能改造工作的障碍之一，另一障碍是永磁材料价格贵的问题。

发明内容

本发明的目的就是要解决以上问题，提供一种三相异步电动机永磁节能改造转子设计方法，充分利用专业制造厂家现有资源，减少异步电动机永磁节能改造巨大的设计计算量，避免改造过程中转子铁芯制造昂贵的冲模费用，使得不具备电机制造能力的企业亦能开展异步电动机永磁节能改造工作，改造后电机效率、功率因数等性能与永磁电机性能相当。

本发明的技术方案是这样得以实现的，一种三相异步电动机永磁节能改造转子设计方法，其特点是：包括以下步骤：

1、转子铁芯的确定方法：需改造的电机解体后，测量定子内径、转子外径、转轴外径及定子槽数，在永磁电机制造厂系列产品的转子冲片图中选取满足改造要求的转子铁芯，其要求：极数相同、功率相等或上下差一个功率等级、转子槽数与定子槽数满足槽配合要求；转子外径在不破坏阻尼槽机械强度前提下经切削加工后与原转子外径的差值在0.01～0.02mm之间；原转轴经切削加工或堆焊后切削加工能满足转子铁芯与转轴的装配要求；

2、永磁体宽度尺寸初步设计：对永磁电机设计而言，其空载感应电势越接近相电压，其效率越高；基于空载感应电势等于相电压的关系，进行永磁体宽度尺寸的初定；具体表述为，选择相应的永磁材料，根据其性能计算电磁参数，由电磁感应定律及空载感应电势等于相电压的关系，可以得出气隙磁通量φ_δ0，而空载时气隙磁通量由永磁体产生，可初步计算出永磁体宽度_bm＝Φ_δ0σ₀’/b_m0’B_RL_m10^-4，其中b_m0’为永磁体工作点设定值，在0.65-0.85之间，σ₀’为空载漏磁系数设定值，对串联式磁路在1.2-1.3之间，Br为永磁体计算剩磁密度，Lm为铁芯长度；如初步计算的永磁体宽度大于选取铁芯永磁体槽总宽度，则应另选择其他牌号的永磁材料；