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1、制冷压缩机用单相异步电动机设计探讨 江西华意压缩机股份有限公司 黄卫华程福生 王翔 章勇 摘要叙述了制冷压缩机用的单相两极笼型异步 电动机的基本结构及设计原则 , 并对电机材料的 选用 、电机生产 工艺控制及改进提出了一些建议 。 同时 , 对我们在制冷电动机的设计和生产中所出 现的一些实际问题进行了讨论 , 并介绍了一些解 决措施 。 叙词电动机槽配合斜槽绕组设计硅钢片 退火 噪音 随着社会的发展 , 电冰箱等家用 电器在家庭 中越来越普及 , 作为电冰箱 “ 心脏 ” 的制冷压缩 机 , 其驱动装置单相异步电动机也获得了突飞猛 进的发展 , 如何进一步改进电动机的设计和制造 工艺以提高制冷
2、压缩机的性能 , 引起了各界的重 视 。 基本结构 冰箱制冷压缩机一般配套使用的是单相两极 笼型异步电动机 。 其主要由以下几个部分组成 电路部分 定 、 转子绕组转子为鼠笼条 和端环 磁路部分 定 、 转子铁心 其它部分 绝缘材料和漆包圆铜线等 , 不 同制冷工质对材料的不同要求 电动机设计机理 根据感应电动机设计原理 , 得到公式 尸 式中一定子内径 尸一 电机计算功率 一电动机运行转速 八 一材料利用系数 一定子长度 选择合适的细长比又 了 , 即能确定电动机 电机技术 定子内径和定子长度 。 定子 、 转子冲片的设计 冲片槽形尺寸 定子冲片通常选择半闭口梨形槽 , 定子绕组 采用圆形漆
3、包线绕成的散嵌绕组 。根据绕组各槽匝 数的分布不同 , 定子冲片槽形可以设计成面积不 等槽 。 对功率不大的电机转子冲片槽形常使用槽截 面相等的闭口槽 。 定 、 转子槽数配合 为减小附加力矩 , 降低噪音 、 振动和启动不 良 , 定 、 转子槽数通常采用槽槽 、 槽 槽两种 。 定 、 转子内外径尺寸 为了有效利用硅钢片材料 , 在保证定子各槽 辆部等高的前提下 , 在定子外圆小槽外边缘处常 进行横切 , 制成不规则外形 。 根据电机功率大小 适当选用气隙大小和定子槽开口尺寸 , 可降低激 磁电流和提高电机性能 。 电动机定子绕组的设计 电动机定子上通常有两相互成 。 分布的正 交绕组 ,
4、 主绕组又称运行绕组 和副绕组又称 启动绕组 。 根据电机运行方式和设计的要求 , 使 用较多的有电阻分相启动运行和 电阻分相 启动电容运行式 。 副绕组又称启动绕组 中串接一个半导体电子元件 正温度系数的热 敏电阻 即 , 参与启动并起着开关的作用 。 定 子各槽绕组的匝数按正弦规律分布 , 对运行 方 式 , 副 绕组 与主绕 组 有效 匝数 的 比值为 一 运行方式 , 副绕组与主绕组有效匝 数的比值为 一 。 在槽满率允许的前提下 , 通 过调整绕组线径 、 匝数等参数 , 可降低逆序磁场 、 提高电动机启动相位角 、 启动力矩和运行效率等 生能 。 结构设计与配合 定子与转子的气隙配
5、合 制冷电动机单边气隙通常控制在司 之间 , 力争做到气隙均匀以保证电动机最佳启动和 运行特性 。 定子冲片的叠压 为把定子冲片叠压成为定子 , 通常有两种紧 固方式扣片连接和氨气焊接 。 国内用的较多的 是采用氨气焊接紧固方式 。 转子斜槽 为子消除谐波附加力矩 , 转子铝导条通常斜 一个定子齿距 , 可减小谐波产生的异常噪音及削 弱谐波附加力矩 。 定 、 转子磁性中心的对齐 为了保证转子在运转中 , 不产生轴向窜动 力 , 定子 、 转子的磁性中心应对齐 。 电容容量与定子绕组匝数的匹配 根据运行电容的大小合理设计定子启动和 运行绕组匝数比 , 可保证压缩机达到最佳的启动 和运行性能 。
6、 为了提高制冷电动机的性能 , 同时降低电动 机材料成本 , 我们选用国产牌号的冷轧硅 钢片 。 在裁剪 、 冲压等机械加工过程中由于机械 应力和应变 , 导致冷轧硅钢片磁性能恶化 , 因此 必须对定子 、 转子冲片进行退火处理 , 消除机械 应力和应变 , 恢复及提高硅钢片材料的磁性能 , 以 保证电动机效率 。 硅钢片材料退火工艺一般有以 下个流程 烧除冲片表面的轧制油和润滑液过程 , 温度控制在约 脱碳过程 , 使硅钢片材料中的碳含量大 大减少 , 温度控制在约 , 再结晶过程 , 以改善硅钢片的晶粒结构 及大小 , 温度控制在约 氧化 一 发蓝过程 , 在冲片表面生成四氧化 三铁 ,
7、增大表面绝缘电阻 , 温度控制在约 冲片冷却过程 。 我们对退火前后硅钢片材料进行导磁性能及 单位铁损耗测试 , 数据对比如表 裹 制冷电动机新材料 、 新工艺的应 用 由于制冷电动机处在密封 、 高温的压缩机机 壳内 , 与制冷剂 、 冷冻油等化学物质直接接触 , 运 行环境比较恶劣 。 因此电动机所用材料特别是绝 缘材料不仅要具有耐高温特性 , 而且还应具有化 学稳定性 。 例如制冷工质压缩机一电动机 而言 , 要求电动机材料与制冷工质及 醋类油三者之间能互相兼容 , 漆包线采用绝缘等 级级的聚醋亚胺一聚酞胺酞亚胺复合漆包圆铜 线 , 同时要求其表面采用一润滑剂 , 聚醋绝 缘带采用美国杜
8、邦公司的产品或公司的 、 牌号的产品 , 各种引线束均采用 材料 。 批批次试验验硅钢片材料名称称退火过程程 前前 后后后后后 前前 后后后后后 , 从表中我们可以知道 , 硅钢片材料经退火 后导磁性能有一定提高 , 并且单位铁损耗也降低 了 。 我们再对使用与未使用退火材料的电动机进 行对比测试 , 测功数据如表 电电动机类型型电动机功率率 输人功率率效率率额定电流流 未未使用退火材料电机机 、 使使用退火材料电机机机 未未使用退火材料 电机机 】 使使用退火材料电机机机 石石 从表中我们可以知道 , 使用退火硅钢片电动 机较未使用退火硅钢片电动机效率有约的提高 。 针对冰箱压缩机运行电容器
9、使用的环境条件 及压缩机要不断循环开机 、 停机的工作特性 , 技 电机技术 术上要求至少达到万次以上开机 、 停机工作 , 故一般要选用经蒸镀处理的聚丙烯膜材料卷制而 成的安全膜防爆电容器 。 电动机 一 压缩机与制冷系统匹配 出现的一些问题及解决措施 低压启动问题 由于我国的电力国情 , 要求压缩机在电源电 压或更低电压下启动和运行 , 因此我们在设 计上要充分考虑压缩机低电压启动问题 。 当气隙 磁密设计得越大 , 压缩机的启动问题也越容易 解决 。 但气隙磁密的大小还影响其他性能指标 , 不能偏面提高 。 较大的转子电阻和定 、 转子漏抗 , 也会造成启动不良 。 效率问题 针对制冷技
10、术的发展趋势 , 冰箱节能已成为 当今的一大主流 , 主要要求与之匹配的压缩机一 一电动机具有高效率 。 因此在电动机设计中合理 设计绕组 , 采用高磁感 、 低铁耗的硅钢片改进 工艺控制损耗 , 控制转子电阻 , 就可以有效地提 高电机效率 。 环保噪音问题 减小噪音污染 , 改善生活环境 , 要求我们不 断技术改进 , 除上述有关降低电磁噪音的各项措 施外 , 我们重点还从保证转子动平衡 , 改进铸铝 风叶 , 减小转子轴向窜动 , 增强铁心刚度等几方 面着手工作 。 通过这些措施的综合应用 , 电动机器噪音可 普遍改善 。 可靠性问题 为保证压缩机一电动机能长期稳定 、 可靠的 运行 ,
11、 我们在制作时除考虑 电动机的电气安全和 材料的稳定性外 , 还严格控制电动机整机水分含 量和残余杂质含量 , 避免出现制冷系统毛细管杂 质堵塞和冰堵现象 。 我们在这几年的工作实践中 , 根据制冷压缩 机一电动机本身的特点 , 通过对电动机设计和制 作工艺的不断创新 , 使其能与压缩机达到最佳配 合 , 从而最终提高压缩机的整体性能 , 增强市场 竞争能力 , 创造更大的经济效益 。 参考资料 陈世坤主编电机设计机械工业出版社 , 许实章主编 电机学机械工业出版社 , 孙云鹤主编 单相异步电动机及其应用机械工业出版社 , 收稿日期 一一 第一作者二黄卫华 男年生工程师 征稿启 事 本刊栏目有 电机设计 、 技术交流 、 绝缘专题 、 电机试验 、 稀土永磁 电机 、 电动车 研究 、 双革四新 、 经验交流 、 市场信息及行业动态等 。 来稿请寄本刊编辑部 。 本稿要求字迹清楚 , 附图正规 , 文字 、 图形 、 符号和单位应按国家标准 。 根据国家科委发信字【号文对科技期刊的要求 , 请论文作者来稿时 , 同时 提供如下内容 文章摘要 作者简介含出生年龄 、 性别 、 工作单位 、 职称 职务 、 主要业绩 文章内容属国家或地方计划项目及获奖情况 。 凡从 一 】 来稿的论文作者在提供以上内容同时请将联系地址 、 邮编一并附上 。 电机技术编辑部 电机技术
