[发明专利]一种节能型三相异步电动机

说明书

本发明公开了一种节能型三相异步电动机，采用铜转子绕组，其特征在于：所述铜转子绕组导条的截面积为同功率铸铝转子绕组导条截面积的60‑70％。这种节能型三相异步电动机，较好的解决了正常工作与启动时电流之间的矛盾，设计工作量小，启动噪音低，运行平稳。

技术领域

本发明涉及电动机，具体来说是一种铜转子三相异步电动机。

背景技术

我国工业用三相异步电动机的用电占总发电量的50-60％，鼠笼转子三相异步电动机因为运行可靠，使用方便，维修简单，被广泛应用在工农业及民用领域中。电动机的效率，是衡量电动机设计、制造技术水平的一个重要指标。如果能够把我国在用电动机使用效率提高3-5％，年节电相当于1.5个三峡电站的年发电量。因此，在能源需求快速增加，而煤炭石油等储量日益减少的今天，开发节能型电动机，就显得非常迫切。

被三相异步电动机广泛使用的鼠笼转子导条(转子绕组)，目前普遍采用的是一种纯铝材料，运用压力铸铝工艺形成“鼠笼转子绕组”。由于铝本身导电率问题，使电动机效率的进一步提升受到了限制。由于铸铜电阻率仅为铸铝材料的40％左右，因此，近年来采用纯铜代替铝，成为三相异步电动机提高效率的研究重点。据计算，当采用这样的材料的鼠笼铸铜转子取代同样规格的鼠笼铸铝转子。那么电动机中的转子导条损耗将降低，电动机的效率有望提高1+2％左右。特别是在较小功率的节能电动机中，采用鼠笼铸铜转子的效率提高更为显著。

然而，在研制过程中发现了一个问题，电动机在启动过程中和正常工作时，转子对电流的要求是不同的。采用铸铜代替铸铝后，在电动机启动阶段，尽管启动时间仅有3-12s，启动电流上升很快、电流很大，这不仅容易使原来铸铝转子三相异步电动机的控制系统失效，也使电动机启动过程中发热严重，起动噪音大，运行稳定性差。因此，在实际应用过程中，不能直接简单地用铜鼠笼代替原来的铝鼠笼电动机，既需要对控制系统进行改造，往往还要重新设计外壳散热系统。这使得无论是铜鼠笼电动机的使用还是设计，都增加了工作量和成本。

还有一个问题是，电动机的设计，包括定子和转子的结构、规格等，是一个复杂的系统工程，目前设计单位均采用国外现成的设计软件进行，而现在的软件都是针对铸铝鼠笼电子绕组的，由于铸铜还处于研究和试验阶段，还没有成熟和专用的设计软件。作为软件开发方的知识产权，其设计原理、公式以及一些关键参数，并不能为外人所掌握。这也给铸铜转子电动机的研发带来了一定困难。特别是，对于不同功率的电动机，目前鼠笼结构设计出了不同的结构形状，以满足力矩要求。不同功率，需要在不同的形状和尺寸规格上进行设计和尝试，这进一步增加了研究的工作量和难度。

上述原因，导致铸铜转子电动机进展缓慢，多为验证性产品，还无法工业化设计和应用。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种节能型三相异步电动机，采用铸铜转子绕组，可以在借鉴成熟的铸铝电机的设计技术，解决简化设计工作量和成本，同时解决启动问题。

为了实现上述目的，本发明提供的节能型三相异步电动机，采用铜转子绕组，其特征在于：所述铜转子绕组导条的截面积为同功率铸铝转子绕组导条截面积的60-70％。

更进一步地，所述节能型三相异步电动机的转子之间，空气隙磁通密度分布及转子轭部磁通密度分布，优先满足下述要求：

本发明的这种节能型三相异步电动机，发明人经验过大量实验偶然发现，在现有成熟的铝转子技术方案基础上，铜转子导条截面积减小到铝转子导条截面积的一定比例后，可以在工作电流与启动电流需求矛盾之间得到一个较理想的平衡值，使得电动机效率可以提高6％以上，能够达到8％左右。同时，由于增加了截面积这样的一个约束条件，也简化了铜转子电动机的设计工作量。经过实际验证，按本发明的方案试制的电动机，不仅实现了节能，而且噪音低、运行平稳。

附图说明

图1至图5为转子导条截面形状(转子冲片槽型)示意图。