本發(fā)明涉及一種變頻供電調(diào)速永磁同步電動機(jī)系列化設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

電隨著能源危機(jī)的加重和生態(tài)環(huán)境的逐步惡化，高效節(jié)能與清潔環(huán)保成為當(dāng)今世界的兩大熱點(diǎn)。在能源動力領(lǐng)域，使用高效節(jié)能的永磁同步電機(jī)作為動力驅(qū)動源，符合當(dāng)今社會低碳和綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展的目標(biāo)要求，成為未來制造業(yè)發(fā)展的新趨勢。近年來，我國大力推進(jìn)高效節(jié)能永磁同步電機(jī)的發(fā)展，國家發(fā)改委于2011年發(fā)布“十二五規(guī)劃綱要”，在“十大重點(diǎn)節(jié)能工程實(shí)施意見”中特別強(qiáng)調(diào)：推進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能工程，推廣高效節(jié)能稀土永磁電動機(jī)，同時(shí)推廣變頻調(diào)速、永磁電動機(jī)調(diào)速等先進(jìn)電機(jī)調(diào)速技術(shù)。在國家的大力支持下，高效電機(jī)的市場需求量迅猛增長。為了適應(yīng)市場的發(fā)展需要，國家連續(xù)發(fā)布永磁同步電動機(jī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，2008年12月，國家發(fā)布永磁同步電動機(jī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)《gbt22711-2008高效三相永磁同步電動機(jī)技術(shù)條件(機(jī)座號132～280)》，并于2009年10月開始執(zhí)行。2011年12月，國家又發(fā)布永磁同步電動機(jī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)《gbt27744-2011超高效三相永磁同步電動機(jī)技術(shù)條件(機(jī)座號132～280)》，并于2012年5月開始實(shí)施。2013年，國家又發(fā)布永磁同步電動機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了永磁同步電動機(jī)的能效等級，該標(biāo)準(zhǔn)于2014年9月實(shí)施。

目前，調(diào)速永磁同步電動機(jī)的設(shè)計(jì)主要參照異步電動機(jī)進(jìn)行，規(guī)格種類繁多。隨著調(diào)速永磁同步電動機(jī)應(yīng)用市場的擴(kuò)大，開發(fā)設(shè)計(jì)規(guī)范、高效、通用、系列化的調(diào)速永磁同步電動機(jī)成為一種需要。充分發(fā)揮系列電機(jī)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，提高電機(jī)零件的通用性，降低制造工藝的復(fù)雜性，從而減少電機(jī)制造的成本，這將極大推動電機(jī)行業(yè)的發(fā)展，提高我國電機(jī)產(chǎn)品在國際市場上的競爭力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種變頻供電調(diào)速永磁同步電動機(jī)系列化設(shè)計(jì)方法，本發(fā)明能夠縮短調(diào)速永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)和試制周期，減少模具數(shù)量，提高電機(jī)零部件的通用性，簡化電機(jī)批量生產(chǎn)的工藝，提高生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種變頻供電調(diào)速永磁同步電動機(jī)系列化設(shè)計(jì)方法，根據(jù)功率與轉(zhuǎn)速的要求，選用適配的機(jī)座號，對于同一機(jī)座號采用相同的極數(shù)、相同尺寸的定轉(zhuǎn)子沖片，根據(jù)設(shè)計(jì)的額定轉(zhuǎn)速的不同，選擇相應(yīng)的供電頻率，進(jìn)而依次確定硅鋼片厚度、鐵心磁密和永磁體寬度，根據(jù)電機(jī)設(shè)計(jì)的類比規(guī)律，實(shí)現(xiàn)系列化設(shè)計(jì)。

進(jìn)一步的，對于相同功率不同轉(zhuǎn)速的電機(jī)，設(shè)計(jì)的鐵心長度的類比規(guī)律為：當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速大于1000r/min即頻率大于50hz時(shí)，電機(jī)鐵心沖片材料相同，均采用同一厚度h1的硅鋼片。

當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速大于1000r/min時(shí)，系列電機(jī)的長度、頻率和氣隙磁密幅值的乘積是定值。

當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速小于或等于1000r/min時(shí)，鐵心的沖片材料均選用同一厚度h2的硅鋼片，電機(jī)的磁密取值相同。

且h2小于h1。

當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速小于或等于1000r/min時(shí)，電機(jī)的長度和頻率的乘積是定值。

進(jìn)一步的，對于相同功率不同轉(zhuǎn)速的電機(jī)，設(shè)計(jì)的繞組匝數(shù)的類比規(guī)律為：

相同功率不同轉(zhuǎn)速的系列電機(jī)的繞組匝數(shù)相同。

進(jìn)一步的，對于相同轉(zhuǎn)速不同功率的電機(jī)，鐵心長度的類比規(guī)律為當(dāng)轉(zhuǎn)速相同而功率不同時(shí)，電機(jī)的鐵心長度與電機(jī)的功率成正比。

對于相同轉(zhuǎn)速不同功率的電機(jī)，繞組匝數(shù)的類比規(guī)律為相同轉(zhuǎn)速不同功率的電機(jī)的繞組匝數(shù)與電機(jī)鐵心長度成反比。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明能夠縮短調(diào)速永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)和試制周期，進(jìn)一步提高電機(jī)零部件的通用性，簡化電機(jī)批量生產(chǎn)的工藝，提高生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化程度，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進(jìn)一步理解，本申請的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當(dāng)限定。

圖1是本發(fā)明設(shè)計(jì)的內(nèi)置式調(diào)速永磁同步電動機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1-定子；2-轉(zhuǎn)子；3-永磁體；4-軸。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說明都是例示性的，旨在對本申請?zhí)峁┻M(jìn)一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本申請所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

對同一機(jī)座號，采用相同的極數(shù)和槽數(shù)，并采用相同尺寸的定轉(zhuǎn)子沖片；電機(jī)轉(zhuǎn)速不同，則供電頻率不同。

一種變頻供電調(diào)速永磁同步電動機(jī)系列設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：

(1)根據(jù)功率與轉(zhuǎn)速的要求，選用適用的機(jī)座號；

(2)對同一機(jī)座號，采用相同的極數(shù)、相同尺寸的定轉(zhuǎn)子沖片；

(3)根據(jù)設(shè)計(jì)的額定轉(zhuǎn)速的不同，選用不同的供電頻率；

(4)根據(jù)供電頻率的不同，合理選擇硅鋼片厚度(0.35mm或0.5mm)；

(5)根據(jù)鐵耗密度要求，選擇合理的鐵心磁密；

(6)根據(jù)鐵心磁密的要求，選擇合適的永磁體寬度；

(7)根據(jù)電機(jī)設(shè)計(jì)的類比規(guī)律，進(jìn)行電機(jī)的系列化設(shè)計(jì)。

調(diào)速永磁同步電動機(jī)的系列化設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：

(1)相同功率不同轉(zhuǎn)速的電機(jī)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

a.鐵心長度的類比規(guī)律

當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速大于1000r/min即頻率大于50hz時(shí)，電機(jī)鐵心沖片材料相同，均采用0.35mm的硅鋼片。此種情況下，系列電機(jī)的長度、頻率和氣隙磁密幅值的乘積是一個(gè)定值，由此可得鐵心長度的類比規(guī)律為

當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速小于或等于1000r/min時(shí)，鐵心的沖片材料均選用0.5mm的硅鋼片，電機(jī)的磁密取值相同，這種情況下，電機(jī)的長度和頻率的乘積是一個(gè)定值，由此可得

以1000r/min(50hz)的電機(jī)長度作為基準(zhǔn)長度l0，則各轉(zhuǎn)速下的長度l為

b.繞組匝數(shù)的類比規(guī)律

相同功率不同轉(zhuǎn)速的系列電機(jī)的繞組匝數(shù)相同。

(2)相同轉(zhuǎn)速不同功率的電機(jī)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

a.鐵心長度的類比規(guī)律

當(dāng)轉(zhuǎn)速相同而功率不同時(shí)，電機(jī)的鐵心長度與電機(jī)的功率成正比。

b.繞組匝數(shù)的類比規(guī)律

相同轉(zhuǎn)速不同功率的電機(jī)的繞組匝數(shù)與電機(jī)鐵心長度成反比。

如圖1所示，變頻供電調(diào)速永磁同步電動機(jī)系列設(shè)計(jì)方法，對同一機(jī)座號，采用相同的極數(shù)和槽數(shù)，并采用相同尺寸的定轉(zhuǎn)子沖片；電機(jī)轉(zhuǎn)速不同，則供電頻率不同。下面結(jié)合160機(jī)座號電機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例，給出一種具體實(shí)施方法。

實(shí)例：160機(jī)座號電機(jī)設(shè)計(jì)

160機(jī)座號電機(jī)共18個(gè)規(guī)格。表1為該機(jī)座號轉(zhuǎn)速與功率的對應(yīng)關(guān)系。

表1160機(jī)座號轉(zhuǎn)速與功率的對應(yīng)關(guān)系

160機(jī)座號電機(jī)極數(shù)為6，槽數(shù)為36，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)為v型內(nèi)置式結(jié)構(gòu)。根據(jù)供電頻率的不同，選用不同厚度的硅鋼片，詳見表2。

為保證不同轉(zhuǎn)速電機(jī)的鐵耗密度相同，以50hz電機(jī)的電磁參數(shù)作為基準(zhǔn)，不同頻率電機(jī)電磁參數(shù)應(yīng)滿足式(4)，由此可確定不同頻率電機(jī)的鐵心磁密?？紤]電機(jī)鐵心的飽和，以50hz電機(jī)的鐵心磁密bb作為最大磁密，當(dāng)采用式(4)計(jì)算得出的磁密大于bb時(shí)，按bb取值。不同頻率對應(yīng)的鐵心磁密詳見表2。

根據(jù)鐵心磁密的要求，選擇合適的永磁體寬度，詳見表2。

表2不同頻率對應(yīng)的電磁參數(shù)

根據(jù)系列化設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，對160機(jī)座號電機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，表3-7所示分別為18.5、15、11、7.5、5.5kw調(diào)速永磁同步電動機(jī)的設(shè)計(jì)方案。

表318.5kw調(diào)速永磁同步電動機(jī)的設(shè)計(jì)方案

表415kw調(diào)速永磁同步電動機(jī)的設(shè)計(jì)方案

表511kw調(diào)速永磁同步電動機(jī)的設(shè)計(jì)方案

表67.5kw調(diào)速永磁同步電動機(jī)的設(shè)計(jì)方案

表75.5kw調(diào)速永磁同步電動機(jī)的設(shè)計(jì)方案

以上所述僅為本申請的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本申請，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請的保護(hù)范圍之內(nèi)。

上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。