專利名稱：一種自起動(dòng)稀土高效節(jié)能電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高效節(jié)能電機(jī)新技術(shù)
背景技術(shù)：
世界電機(jī)普及型的加上各行各業(yè)的專用電機(jī)可以說(shuō)成千上萬(wàn)，比如美軍就開發(fā)了5000余種稀土電機(jī)用于裝備，一臺(tái)高級(jí)轎車的電機(jī)就有40余臺(tái)，就目前各個(gè)國(guó)家普遍用的，占世界電機(jī)總量的75% -80%就是Y系列電機(jī)，由于Y系電機(jī)低效高耗能，從上世紀(jì)末，西方先進(jìn)國(guó)家已停止Y系列生產(chǎn)，并全力改造Y系列電機(jī)成為高效電機(jī)，研發(fā)制造新的IEpIE2, IE3、高效電機(jī)和超高效電機(jī)，先進(jìn)發(fā)達(dá)的西方國(guó)家在本世紀(jì)初對(duì)IE1電機(jī)也停止了生產(chǎn)。大量進(jìn)口中國(guó)稀土和稀土永磁材料向稀土電機(jī)方向發(fā)展。我國(guó)電機(jī)水平是相當(dāng)落后的，在世界電機(jī)家族中極少有中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的電機(jī)，當(dāng)前最受寵的稀土電機(jī)，最大和最小的也不是我們這個(gè)稀土大國(guó)制造出來(lái)的。我國(guó)與其它國(guó) 家一樣，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占電機(jī)總量的80%左右是Y系列電機(jī)，而Y系列電機(jī)是上世紀(jì)九十年代，由上海電工所引進(jìn)消化吸收的產(chǎn)物，由于當(dāng)時(shí)國(guó)情所致，在本體設(shè)計(jì)上就比西方國(guó)家少十個(gè)百分點(diǎn)，系統(tǒng)效率低20-30%，1996年研發(fā)的Y2沒有推廣開，到2003年又研發(fā)Y3,也就是Yx系列，但是Yx系列由于受到原材料的制約，價(jià)格高，量又少，只供出口，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)幾乎見不到。Y系列電機(jī)在上世紀(jì)末就被列入淘汰系列，戴以“低效高耗能”的帽子。在2005世界電機(jī)大會(huì)公布了電機(jī)新標(biāo)準(zhǔn)即IE1、IE2、IE3。我國(guó)也采用了這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，即國(guó)際電機(jī)IEC標(biāo)準(zhǔn)于2009年實(shí)施。由于節(jié)能減排的大環(huán)境需要，電機(jī)是最大的耗電大戶，而我國(guó)97 %的電是煤電，新電機(jī)沒有，稀土電機(jī)價(jià)格又高。所以同西方國(guó)家一樣，在改上作文章，而各國(guó)根據(jù)本國(guó)國(guó)情改的方法不一，各國(guó)政府支持的方式不一，針對(duì)我們這個(gè)資源大國(guó)，人均小國(guó)來(lái)講，改造電機(jī)成了頭等大事。而制造新的同時(shí)也成了大事，2020年要成為先進(jìn)發(fā)達(dá)的工業(yè)化國(guó)家，電機(jī)是頭等大事。所以，我國(guó)政府將電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能列為重中之重的頭等大事，一是改造低效高耗能電機(jī)，二是解決克服“大馬拉小車”問(wèn)題。本發(fā)明較成功地解決了這兩大問(wèn)題。同時(shí)注冊(cè)了商標(biāo)，企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)備案，免證生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為一種自起動(dòng)稀土高效節(jié)能電機(jī)本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是提供一種將低效高耗能電機(jī)改造成高效、超高效節(jié)能電機(jī)和制造新型稀土永磁電機(jī)技術(shù)。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是提供一種將低效高耗能電機(jī)改造成自起動(dòng)稀土高效節(jié)能電機(jī)和制造自起動(dòng)稀土永磁電機(jī)。在優(yōu)選法的指導(dǎo)下，我們借鑒了 Y系列異步電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)，我們?cè)诒竟尽叭斯?dǎo)磁” “磁力線放射取佳”理論指導(dǎo)下，創(chuàng)新設(shè)計(jì)出合理能實(shí)現(xiàn)本技術(shù)指標(biāo)的定子、轉(zhuǎn)子、磁性材料的角度差10°，在高效節(jié)能方面又借助于稀土磁性材料的功能，我們?cè)诒竟尽跋⊥劣来虐l(fā)電機(jī)”技術(shù)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出使用相應(yīng)永磁材料減少感應(yīng)電流，實(shí)現(xiàn)節(jié)電的目的。在結(jié)構(gòu)上，為實(shí)現(xiàn)本技術(shù)目標(biāo)，在本公司“高效節(jié)能電機(jī)集成全定子”專利基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出大人工槽、不但多嵌線25%，提高I個(gè)功率等級(jí)，又節(jié)約35%硅鋼片。在轉(zhuǎn)子上我們?cè)诒竟尽案咝Ч?jié)能電機(jī)集成全轉(zhuǎn)子”專利基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出斜的槽型和無(wú)縫隙銜接技術(shù)以及固定永磁材料的新方案。由于采取上述技術(shù)方案，本發(fā)明為世界電機(jī)家族增添了兩個(gè)新成員，打破了電機(jī)壟斷技術(shù)，制定了中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明的技術(shù)進(jìn)步在于；將占世界電機(jī)總量80%左右的Y系列電機(jī)，改造成高效、超聞效電機(jī)。本發(fā)明的技術(shù)進(jìn)步在于將稀土永磁電機(jī)造價(jià)下降2/5，可制造出新系列稀土永磁電機(jī)，即聞效、超聞效電機(jī)。采用上述發(fā)明新技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于解決世界低效高耗能Y系列電機(jī)的創(chuàng)新出路、解決了新電機(jī)不足和稀土電機(jī)價(jià)高難推廣的市場(chǎng)換代問(wèn)題。本發(fā)明向全世界提供了兩大系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，即本公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)節(jié)能減排大有益處。 采用上述發(fā)明新技術(shù)所產(chǎn)生的有益效果在于使世界稀土永磁電機(jī)家族又有一支獨(dú)秀，自成系列。眾所周知未來(lái)世界電機(jī)有90%的市場(chǎng)是稀土永磁電機(jī)。因?yàn)橄⊥劣来烹姍C(jī)具有高效、高功率因數(shù)、高轉(zhuǎn)數(shù)、高過(guò)載能力等許多特點(diǎn)，所以各國(guó)電機(jī)專家們都在猛攻稀土電機(jī)世界大戰(zhàn)，但是稀土電機(jī)好、真好，就是價(jià)格貴，是傳統(tǒng)電機(jī)的2. 5倍左右,在應(yīng)用推廣中，去買新稀土機(jī)換代、可是正在運(yùn)轉(zhuǎn)的Y系電機(jī)就要買廢鐵，而Y系列電機(jī)故障后、換個(gè)軸承、換個(gè)線圈還能用。因此也是各國(guó)、尤其是我國(guó)，節(jié)能減排速度慢主要原因就在這里。本發(fā)明技術(shù)使新稀土電機(jī)的造價(jià)降低2/5，同樣制造出稀土永磁電機(jī)、即高效、超高效節(jié)能電機(jī)，有利于普及推廣，有利于控制稀土市場(chǎng)，有利于參與世界競(jìng)爭(zhēng)，有利于建設(shè)低碳社會(huì)，有利于實(shí)現(xiàn)先進(jìn)工業(yè)化國(guó)家。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例I總結(jié)構(gòu)示意2是本發(fā)明實(shí)施例I定子鐵心結(jié)構(gòu)示意3是本發(fā)明實(shí)施例I轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖其中1、機(jī)殼；2、定子鐵心；3、硅鋼片轉(zhuǎn)子槽；4、繞組槽；5、磁鋼槽；6、硅鋼片轉(zhuǎn)子；7、空心孔；8、電機(jī)軸；9、內(nèi)置式磁鋼；10、表面式磁鋼；11、鑄件；12、斜撐；13、機(jī)座；14、鼠籠條；15、繞組；16、硅鋼片；17、吊環(huán)；18、隔槽座；19、人工隔槽條；20、夾角10°
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例做進(jìn)一步描述本發(fā)明包括將低效高耗能電機(jī)改造成高效、超高效自起動(dòng)稀土高效節(jié)能電機(jī)和制造出自起動(dòng)稀土高效節(jié)能電機(jī)。它們的共同特點(diǎn)是都有機(jī)殼1，定子鐵芯2，在硅鋼片繞組槽4中嵌有電磁線的繞組15，嵌好電磁線定子鐵心壓入機(jī)殼1，硅鋼轉(zhuǎn)子體6內(nèi)壓入鑄件筒11套壓為一體后，電機(jī)軸8由中孔穿過(guò)成三件一體，在轉(zhuǎn)子體四周穿鑄有規(guī)格的鼠籠條14，以及同制式的軸承、端蓋。實(shí)施例1，如圖I所示，本發(fā)明以改造Y系四極7. 5kff電機(jī)為例，定子部分具有一定角度的定子鐵心2的繞組斜槽4內(nèi)，嵌上規(guī)范的電磁線繞組15、作絕緣處理后壓入機(jī)殼I。轉(zhuǎn)子部分硅鋼片組成的轉(zhuǎn)子體6內(nèi)壓入鑄件11，共同壓入電機(jī)軸8成三件套，而后由銑床銑出硅鋼槽5，硅鋼槽5此時(shí)為直向槽，與定子鐵心槽斜構(gòu)成10°角度差，在磁鋼槽5內(nèi)布以一定幾何圖形形狀的帶有防腐鍍層的磁鋼10成表面式布磁，用一定的方法固定磁鋼10后，經(jīng)外圓磨床、防腐處理、平衡試驗(yàn)，用專用工具裝入定子進(jìn)入電機(jī)總成工序。對(duì)磁鋼10的使用還有內(nèi)置式9，就是磁鋼轉(zhuǎn)子外面環(huán)繞一周導(dǎo)磁率好的金屬帶16，這種方案比表面式10有著人工導(dǎo)磁的磁場(chǎng)分布更加均勻，波形更好。它適合于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)型，這種方式磁鋼10不需要防腐處理。另一種形式是，直槽的定子鐵芯2嵌入繞組15作絕緣處理后壓入機(jī)殼I備用，由硅鋼片組成的轉(zhuǎn)子體6、鑄件筒11，電機(jī)軸8壓成一體的三件套經(jīng)銑床銑出斜槽，但為了達(dá)到最好的電磁轉(zhuǎn)換效果，用銑床銑出與定子構(gòu)成角度差的轉(zhuǎn)子斜槽，這個(gè)斜槽的出現(xiàn)與磁鋼銜接為無(wú)縫隙銜接，難度大，但效果最好，無(wú)論是表面式或內(nèi)置式都可以采用。實(shí)施例2，如圖2所示，本實(shí)施例為本發(fā)明實(shí)施例I的定子鐵心示意圖，在世界節(jié)能減排大量改造Y系列電機(jī)中，各個(gè)國(guó)家采取了不同方法在鐵心上提高滿槽率，多嵌線，增加 鐵心長(zhǎng)度，又出現(xiàn)使用好的冷軋板、好的電磁線等措施，而本公司2009年專利就提出了，并實(shí)施了如圖2的方案，在舊電機(jī)改造上可以將繞組槽4，每2個(gè)或3個(gè)合成一個(gè)，可以多嵌線，用冷軋板或聚酯板代替竹簽，在新電機(jī)制造上可以直接沖出人工槽座孔18用來(lái)置入或其它導(dǎo)磁好的金屬材料制成的人工槽隔19，這種由電機(jī)硅鋼片套材廠直接套材出的定子鐵心將可節(jié)約35%的硅鋼片，被節(jié)約的硅鋼片又成為下一個(gè)機(jī)座號(hào)的定子鐵心。實(shí)施例3，如圖3所示，本實(shí)施例為本發(fā)明實(shí)施例I轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖，在電機(jī)軸8的 四周的鑄件11上開有是轉(zhuǎn)子極數(shù)2倍的通孔，即阻磁空心孔7，它一方面起到阻止磁力線向軸心輻射，一方面加強(qiáng)散熱和減輕重量為高速電機(jī)所用，在保證扭力不變情況下，還能節(jié)省材料。由硅鋼片組成的轉(zhuǎn)子體6、經(jīng)銑床銑出斜槽5，這個(gè)硅鋼槽5與直槽定子繞組槽有一個(gè)10°角度差，反映到轉(zhuǎn)子體表如圖3所示，這樣就保證了自起動(dòng)稀土高效節(jié)能電機(jī)平穩(wěn)快速起動(dòng)牽入同步，但這個(gè)角度差大了，起動(dòng)緩慢，小了電機(jī)要跳。只能設(shè)計(jì)合理。因?yàn)檫@種電機(jī)它既不是Y系列電機(jī)，又不是永磁電機(jī)，所以角度差10°是這兩大系列產(chǎn)品重要的發(fā)明之一。綜上所述本發(fā)明應(yīng)用了本公司“人工導(dǎo)磁、磁屏蔽、磁力線放射取佳”的理論，結(jié)合本公司“稀土永磁發(fā)電機(jī)”、“稀土永磁發(fā)電、電動(dòng)兩用機(jī)”的專利，又借鑒了 Y系列和稀土電機(jī)之優(yōu)點(diǎn)，加以創(chuàng)新研究取得了改造與制造的兩大成果，結(jié)合公司帶來(lái)的巨大經(jīng)濟(jì)效益、給社會(huì)帶來(lái)具有戰(zhàn)略意義的歷史偉績(jī)。以將Y系列電機(jī)改造成自起動(dòng)稀土高效節(jié)能電機(jī)主要指標(biāo)如下(改Y系列I. 5kff四級(jí)——90kff)效率85%-94%、功率因數(shù)86%-97%、有功節(jié)電5%-15%、無(wú)功節(jié)電15%-25%、平均節(jié)電12% -28%。較高的力能指標(biāo)已改造成功的Y180M-4，18. 5kW為例本產(chǎn)品力能指標(biāo)=效率X功率因數(shù)=94. 2X0. 92 = 86. 664本品86. 664大于Y系力能指標(biāo)91X0. 86 = 78. 26本品86. 664 大于 Yx 力能指標(biāo) 93X0. 86 = 79. 98本品86. 664大于國(guó)際超聞效電機(jī)IE2力能指標(biāo)
94. 4X0. 89 = 84. 016從節(jié)能減排的意義和依據(jù)看本發(fā)明的兩大效益；I、生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)企業(yè)國(guó)家獎(jiǎng)勵(lì)60元/kW，山東補(bǔ)助100元/kW企業(yè)有較高的利稅。2、用戶企業(yè)改造一臺(tái)，只增加原機(jī)購(gòu)買費(fèi)用的10%，用戶在數(shù)個(gè)工作日由節(jié)電電費(fèi)即可收回，更重要的是將用戶低效高耗能電機(jī)改造成一臺(tái)高效或超高效電機(jī)，使企業(yè)摘掉高耗能的帽子，而企業(yè)得到“能效合同”的獎(jiǎng)勵(lì)，所以企業(yè)高興。3、國(guó)家利益我國(guó)Y系列、Y2、Yx系列電機(jī)均為上海電工電器所引進(jìn)研發(fā)，全世界對(duì)Y系列電機(jī)淘汰改造，我國(guó)也不例外，因此上電所所長(zhǎng)，我國(guó)權(quán)威專家秦和面對(duì)國(guó)內(nèi)外形勢(shì)發(fā)表了論文；他說(shuō)我國(guó)三相異步電機(jī)占電機(jī)總量的90%，其中一般用途的的Y系列電機(jī)占70%，若這些電機(jī)全部轉(zhuǎn)換成高效節(jié)能電機(jī)，其效率提高2. 75個(gè)百分點(diǎn)，損耗下降平均 20%，則每年可節(jié)約電能368億kWh。如果考慮其中30%的電機(jī)運(yùn)行在6000h以上的場(chǎng)合，將這些電機(jī)改用超高效節(jié)能電機(jī)，即效率再提高I. 5-2個(gè)百分點(diǎn)，損耗再下降15%左右，則可再節(jié)約電能276億kWh，共節(jié)約11150萬(wàn)噸標(biāo)煤。這11150萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤對(duì)大氣可減排I、減排 C02 廢氣11150 萬(wàn)噸 X2. 62 = 29213 萬(wàn)噸2、減排 S02 廢氣11150 萬(wàn)噸 X 8. 5X 1(Γ3 = 94. 775 萬(wàn)噸3、減排氮化物11150 萬(wàn)噸 X 7. 4X10。= 82. 51 萬(wàn)噸因此，對(duì)低碳聞耗能電機(jī)改造成聞效、超聞效節(jié)能電機(jī)和生廣聞效、超聞效節(jié)能電機(jī)，符合世界大環(huán)境、符合國(guó)家政策，符合行業(yè)發(fā)展方向，因此本發(fā)明思路正確、設(shè)計(jì)科學(xué)、工藝可行，產(chǎn)品高效節(jié)能，經(jīng)濟(jì)適用可靠。對(duì)電機(jī)換代對(duì)2020年我國(guó)實(shí)現(xiàn)先進(jìn)工業(yè)化國(guó)家具有不可估量的戰(zhàn)略意義。
權(quán)利要求
1.一種自起動(dòng)稀土高效節(jié)能電機(jī)是借鑒發(fā)揮了異步電機(jī)和稀土永磁高效電機(jī)之優(yōu)點(diǎn)，對(duì)它們的定子和轉(zhuǎn)子科學(xué)分析總結(jié)優(yōu)化，并對(duì)稀土永磁材料之特性及工藝方法成功地設(shè)計(jì)出新一代高效、超高效節(jié)能電機(jī)，成功地探索出一條可降低現(xiàn)有稀土永磁電機(jī)2/5造價(jià)的自起動(dòng)稀土電機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種自起動(dòng)稀土高效節(jié)能電機(jī)，其特征在于它有自起動(dòng)功能，直接進(jìn)入同步。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種自起動(dòng)稀土高效節(jié)能電機(jī)，其特征在于定子斜槽與直槽永磁轉(zhuǎn)子成角度差的配合。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種自起動(dòng)稀土高效節(jié)能電機(jī)，其特征在于定子直槽與斜槽永磁轉(zhuǎn)子成角度差的配合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、3所述的一種自起動(dòng)稀土高效節(jié)能電機(jī),其特征在于定子槽數(shù)減少、采用人工隔槽的定子鐵芯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、4所述的一種自起動(dòng)稀土高效節(jié)能電機(jī)，其特征在于轉(zhuǎn)子稀土磁鋼的布置與轉(zhuǎn)子可以是有角度差的，也可以是無(wú)角度差的，但是必須與定子成10°角度差。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、6所述的一種自起動(dòng)稀土高效節(jié)能電機(jī)，其特征在于轉(zhuǎn)子體可以制成部分空心的，實(shí)現(xiàn)好的磁效應(yīng)與散熱。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、4、6所述的一種自起動(dòng)稀土高效節(jié)能電機(jī)，其特征在于布置在轉(zhuǎn)子表面的磁鋼，也可以布置在轉(zhuǎn)子內(nèi)表面。
全文摘要
一種自起動(dòng)稀土高效節(jié)能電機(jī)，其特點(diǎn)在于借鑒了異步電機(jī)自起動(dòng)優(yōu)點(diǎn)和稀土同步電機(jī)高效節(jié)能的特點(diǎn)，在電機(jī)學(xué)、電機(jī)設(shè)計(jì)學(xué)、稀土電機(jī)學(xué)和稀土永磁等理論為依據(jù)，對(duì)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，精準(zhǔn)地計(jì)算永久磁場(chǎng)與感應(yīng)磁場(chǎng)的配比關(guān)系。在自有的人工導(dǎo)磁和磁屏蔽理論指導(dǎo)下成功地探索出一條可降低現(xiàn)有稀土永磁電機(jī)2/5造價(jià)、又略高于Y2系列現(xiàn)價(jià)1/10的、新型稀土高效節(jié)能電機(jī)。在研發(fā)試驗(yàn)與制造中，貫穿節(jié)能降耗、高效節(jié)能的紅線，同時(shí)又要實(shí)現(xiàn)企業(yè)有利、用戶滿意、國(guó)家受益的三項(xiàng)原則。本自起動(dòng)稀土高效節(jié)能電機(jī)，2011年10月9日在北京通過(guò)鑒定，鑒定結(jié)論為國(guó)際先進(jìn)水平。該技術(shù)產(chǎn)品自成系列，填補(bǔ)了世界電機(jī)一個(gè)新系列，一枝獨(dú)秀為國(guó)增光。
文檔編號(hào)H02K15/03GK102769363SQ20111038258
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者劉冠舜, 楊雪蓮, 王學(xué)軍, 索相坤 申請(qǐng)人:濱州市金毅設(shè)備有限公司