本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種封閉式風(fēng)冷永磁同步電機(jī)、以及應(yīng)用于該封閉式風(fēng)冷永磁同步電機(jī)的弱磁調(diào)速方法。封閉式風(fēng)冷永磁同步電機(jī)包括定子、轉(zhuǎn)子，在定子軛部上沿圓周方向開設(shè)通風(fēng)孔，通風(fēng)孔軸向貫通定子鐵心，定子端部設(shè)置有對定子繞組形成密封的上支架與下支架，定子繞組的表面涂覆、固化一層密封膠，使得冷卻空氣僅對定子鐵心冷卻，避免了海上鹽霧、濕氣對定子繞組的侵蝕，本發(fā)明專利技術(shù)中的弱磁調(diào)速方法，能夠?qū)崿F(xiàn)兩倍的弱磁調(diào)速。將本發(fā)明專利技術(shù)中的永磁同步電機(jī)、及調(diào)速方法應(yīng)用到頂驅(qū)設(shè)備上，充分發(fā)揮了高轉(zhuǎn)矩密度的特點(diǎn)，具有寬廣的恒功率調(diào)速范圍，具有的很好的應(yīng)用前景。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種封閉式風(fēng)冷永磁同步電機(jī)、以及應(yīng)用于該封閉式風(fēng)冷永磁同步電機(jī)的弱磁調(diào)速方法。
技術(shù)介紹
在石油鉆井平臺等領(lǐng)域應(yīng)用到的頂驅(qū)設(shè)備中，多是采用異步電機(jī)，異步電機(jī)常常會存在電機(jī)性能與頂驅(qū)設(shè)備工況不吻合的情況，影響到頂驅(qū)設(shè)備的開采進(jìn)度和效率；另外，異步電機(jī)長期暴露在惡劣的環(huán)境中，會受到海上鹽霧、濕氣的侵蝕，直接影響到異步電機(jī)的絕緣性能，嚴(yán)重縮短了異步電機(jī)在頂驅(qū)設(shè)備上的使用壽命，為此，迫切需要一種能夠滿足頂驅(qū)設(shè)備工況、具有較長絕緣壽命的電機(jī)來替代現(xiàn)有的異步電機(jī)，然而，國內(nèi)在應(yīng)用到頂驅(qū)設(shè) 備上的永磁同步電機(jī)幾乎還是一片空白。現(xiàn)有的頂驅(qū)設(shè)備中，因受到設(shè)備安裝空間、重量等因素限制，異步電機(jī)通常需要采用較高的電磁負(fù)荷，運(yùn)行時發(fā)熱較為嚴(yán)重，同時受到海上鹽霧、濕氣的影響，電機(jī)絕緣材料的壽命和可靠性受到嚴(yán)重考驗(yàn)。針對采用較高電磁負(fù)荷的電機(jī)，其冷卻方式常采用水冷和強(qiáng)迫風(fēng)冷兩種。電機(jī)水冷的系統(tǒng)較為復(fù)雜，適用場合較少；而強(qiáng)迫風(fēng)冷方式結(jié)構(gòu)較為簡單，在很多場合的都得到了廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的電機(jī)強(qiáng)迫風(fēng)冷方式是從外部安全區(qū)吸入空氣，經(jīng)電機(jī)一端吹入，直接冷卻電機(jī)繞組，再從電機(jī)另一端吹出，達(dá)到冷卻的效果。但是在潮濕、空氣帶有鹽霧的惡劣環(huán)境中，空氣中的濕氣與高鹽分含量，會使得電機(jī)在強(qiáng)迫風(fēng)冷過程中，對電機(jī)繞組冷卻的同時,對電機(jī)的絕緣層產(chǎn)生破壞。電機(jī)停止工作時，殘留在電機(jī)上的鹽霧等會冷卻附著在電機(jī)繞組的絕緣層上，對電機(jī)絕緣層造成很大的傷害，大大降低了電機(jī)的使用壽命。與電勵磁同步電機(jī)不同,永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子勵磁磁場固定不變，永磁場產(chǎn)生的反電勢和速度成正比，當(dāng)電機(jī)端電壓隨轉(zhuǎn)速升高至逆變器能夠輸出的最大電壓之后，繼續(xù)升高電機(jī)的速度，永磁同步電機(jī)將無法再作恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提出一種封閉式風(fēng)冷永磁同步電機(jī)，僅對定子鐵心進(jìn)行強(qiáng)迫風(fēng)冷，不接觸到電機(jī)繞組，保證在海上鹽霧、濕氣等惡劣環(huán)境中，電機(jī)的絕緣層不會受到影響，提高了封閉式風(fēng)冷永磁同步電機(jī)承受惡劣環(huán)境中的能力、及使用壽命。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是一種封閉式風(fēng)冷永磁同步電機(jī)，包括定子、轉(zhuǎn)子、風(fēng)機(jī)、端蓋、及盤剎組件，盤剎組件固定在上端蓋上，風(fēng)機(jī)通過螺栓固定在盤剎組件上、并配置有風(fēng)機(jī)電動機(jī)，定子包括定子鐵心與定子繞組，在定子端部分別設(shè)置上、下定子齒壓板，所述定子軛部上沿圓周方向開設(shè)若干個通風(fēng)孔，所有通風(fēng)孔軸向貫通定子鐵心；在定子端部分別設(shè)有對上、下定子齒壓板形成壓緊的上支架與下支架，其中，上支架與上定子齒壓板、以及下支架與下定子齒壓板的連接處均為內(nèi)外筒結(jié)構(gòu)，定子繞組的上端部位于上支架的內(nèi)筒內(nèi)側(cè)，定子繞組的下端部位于下支架的內(nèi)筒內(nèi)側(cè)；上支架的內(nèi)外筒之間的空腔區(qū)域形成冷卻風(fēng)的進(jìn)氣腔，進(jìn)氣腔與通風(fēng)孔的上方孔口連通，下支架的內(nèi)外筒之間的空腔區(qū)域形成冷卻風(fēng)的排氣腔，排氣腔與通風(fēng)孔的下方孔方口連通，沿著進(jìn)氣腔、通風(fēng)孔與排氣腔的方向形成冷卻風(fēng)通道；轉(zhuǎn)子上嵌設(shè)有永磁體。作為本專利技術(shù)的優(yōu)選改進(jìn)，在定子繞組的表面涂覆、固化一層密封膠，作為一層保護(hù)層，隔離潮濕、鹽霧的環(huán)境；上支架與上定子齒壓板、以及下支架與下定子齒壓板之間分別設(shè)置有0形圈，保證上下支架對定子齒壓板壓緊的同時，又對定子繞組起到密封作用。作為本專利技術(shù)的優(yōu)選改進(jìn)，所述通風(fēng)孔位于定子軛部的兩個圓周上，每一個圓周上的通風(fēng)孔沿該圓周方向均勻分布。在定子軛部開設(shè)通風(fēng)孔，定子端部分別設(shè)有對定子繞組形成密封的上、下支架，上支架與下支架分別壓緊定子端部的上、下定子齒壓板，使得冷卻風(fēng)只能沿著進(jìn)氣腔、通風(fēng)孔與排氣腔的方向流動，而不會接觸到定子繞組，即可實(shí)現(xiàn)對定子繞組的冷卻，由于封閉式風(fēng)冷永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子采用內(nèi)嵌式永磁體結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子幾乎不發(fā)熱，只需將定子繞組冷卻即可。本專利技術(shù)的目的還在于提出一種應(yīng)用于上述封閉式風(fēng)冷永磁同步電機(jī)的弱磁調(diào)速方法，能夠提高永磁同步電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速以上時的弱磁調(diào)速范圍，實(shí)現(xiàn)兩倍的弱磁調(diào)速，所采用的技術(shù)方案是一種封閉式風(fēng)冷永磁同步電機(jī)的弱磁調(diào)速方法，包括以下步驟a調(diào)節(jié)變頻器的輸出電壓和輸出頻率，使得PMSM運(yùn)行在額定轉(zhuǎn)速以上；b記錄電流表Al的測量值II，此測量值即為空載弱磁電流，并計(jì)算此轉(zhuǎn)速下需要的轉(zhuǎn)矩電流IlP ;c重復(fù)步驟b，記錄多組測量值II、及轉(zhuǎn)矩電流Ilp，并由實(shí)際的恒功率工況下的電流公式I= Vllp2+ M2，計(jì)算得出PMSM的電流值I，分析數(shù)據(jù)，判斷電流值I是否超出電機(jī)的額定電流，進(jìn)而得出電機(jī)的弱磁調(diào)速性能是否符合要求。上述步驟a中，變頻器采用ABB變頻器，ABB變頻器與PMSM電連接，電流表Al設(shè)置在ABB變頻器與PMSM連接的電路上。本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是封閉式風(fēng)冷永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子采用內(nèi)嵌式永磁體結(jié)構(gòu)，無勵磁損耗，轉(zhuǎn)子基本不發(fā)熱，在定子軛部開設(shè)有貫通定子鐵心軸向的通風(fēng)孔，定子端部分別設(shè)有對定子繞組形成密封的上支架與下支架，定子繞組的表面涂覆、固化一層密封膠，使得冷卻空氣只能沿著進(jìn)氣腔、通風(fēng)孔與排氣腔的方向流動，僅對定子鐵心冷卻而不會接觸到定子繞組，不會因受到海上鹽霧、濕氣等的侵蝕而破壞定子繞組。應(yīng)用在本專利技術(shù)中封閉式風(fēng)冷永磁同步電機(jī)上的弱磁調(diào)速方法，能夠增大電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速以下時的輸出轉(zhuǎn)矩，提高額定轉(zhuǎn)速以上的弱磁調(diào)速范圍，同時提高永磁同步電機(jī)的效率和功率因數(shù)。將本專利技術(shù)中的封閉式風(fēng)冷永磁同步電機(jī)、及弱磁調(diào)速方法成功運(yùn)用到頂驅(qū)設(shè)備上，能夠?qū)崿F(xiàn)兩倍的弱磁調(diào)速，發(fā)揮高轉(zhuǎn)矩密度的優(yōu)點(diǎn)，具有寬廣的調(diào)速范圍，填補(bǔ)了國內(nèi)在300KW 750KW的頂驅(qū)設(shè)備應(yīng)用永磁同步電機(jī)的空白，具有很好的應(yīng)用前景。 附圖說明圖I為專利技術(shù)中一種封閉式風(fēng)冷永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I中定子鐵心的剖面圖；圖3為圖I中轉(zhuǎn)子的剖面圖；圖4為本專利技術(shù)中封閉式風(fēng)冷永磁同步電機(jī)進(jìn)行弱磁調(diào)速的電路結(jié)構(gòu)圖；其中，I-定子；2-轉(zhuǎn)子；3-風(fēng)機(jī)；4-盤剎組件； 5-上端蓋；6-風(fēng)機(jī)電動機(jī)；7-上定子齒壓板；8-下定子齒壓板；9-上支架；10-下支架；11-進(jìn)氣腔；12-排氣腔。具體實(shí)施例方式實(shí)施例結(jié)合圖I至圖3所示，一種封閉式風(fēng)冷永磁同步電機(jī)，包括定子I、轉(zhuǎn)子2、風(fēng)機(jī)3、端蓋、及盤剎組件4，盤剎組件固定在上端蓋5上，風(fēng)機(jī)3通過螺栓固定在盤剎組件上、并且配置有風(fēng)機(jī)電動機(jī)6，定子包括定子鐵心與定子繞組，在定子端部分別設(shè)置上定子齒壓板7與下定子齒壓板8 ;定子I軛部上沿圓周方向開設(shè)若干個通風(fēng)孔，所有的通風(fēng)孔軸向貫通于定子鐵心，用于形成冷卻風(fēng)通道。定子端部分別設(shè)有上支架9與下支架10，上支架9用于形成對上定子齒壓板7的壓緊，下支架10用于形成對下定子齒壓板8的壓緊，其中，上支架與上定子齒壓板、以及下支架與下定子齒壓板的連接處均為內(nèi)外筒結(jié)構(gòu)，由套置的內(nèi)筒與外筒組成，定子繞組的上端部位于上支架9的內(nèi)筒內(nèi)側(cè)，定子繞組的下端部位于下支架10的內(nèi)筒內(nèi)側(cè)，使得定子繞組不能與外界冷卻風(fēng)接觸，在上支架9的內(nèi)外筒之間形成了冷卻風(fēng)的進(jìn)氣腔11，該進(jìn)氣腔與通風(fēng)孔的上方孔口連通，在下支架10的內(nèi)外筒之間的空腔區(qū)域形成冷卻風(fēng)的排氣腔12，排氣腔與通風(fēng)孔的下方孔口連通，沿著進(jìn)氣腔、通風(fēng)孔與排氣腔的方向形成冷卻風(fēng)通道；轉(zhuǎn)子上嵌設(shè)有永磁體。在定子繞組的表面涂覆、固化一層密封膠，作為一層保護(hù)層，隔離潮濕、鹽霧的環(huán)境；上支架9與上定子齒壓板7、以及下支架10與下定子齒壓板8之間分別設(shè)置有0形圈，保證上下支架本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
1.ー種封閉式風(fēng)冷永磁同步電機(jī)，包括定子、轉(zhuǎn)子、風(fēng)機(jī)、端蓋、及盤剎組件，盤剎組件固定在上端蓋上，風(fēng)機(jī)通過螺栓固定在盤剎組件上、并配置有風(fēng)機(jī)電動機(jī)，定子包括定子鐵心與定子繞組，在定子端部分別設(shè)置上、下定子齒壓板，其特征在于所述定子軛部上沿圓周方向開設(shè)若干個通風(fēng)孔，所有通風(fēng)孔軸向貫通定子鉄心；在定子端部分別設(shè)有對上、下定子齒壓板形成壓緊的上支架與下支架，其中，上支架與上定子齒壓板、以及下支架與下定子齒壓板的連接處均為內(nèi)外筒結(jié)構(gòu)，定子繞組的上端部位于上支架的內(nèi)筒內(nèi)側(cè)，定子繞組的下端部位于下支架的內(nèi)筒內(nèi)側(cè)；上支架的內(nèi)外筒之間的空腔區(qū)域形成冷卻風(fēng)的進(jìn)氣腔，進(jìn)氣腔與通風(fēng)孔的上方孔ロ連通，下支架的內(nèi)外筒之間的空腔區(qū)域形成冷卻風(fēng)的排氣腔，排氣腔與通風(fēng)孔的下方孔ロ連通，沿著進(jìn)氣腔、通風(fēng)孔與排氣腔的方向形成冷卻風(fēng)通道；轉(zhuǎn)子上嵌設(shè)有永磁體。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種封閉式風(fēng)冷永磁同步電機(jī)，其特征在于在定子繞組的表面涂覆、固化ー層密封膠；上支架與上定子齒壓板、以及下支架與...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王云洪，陳起旭，張國平，楊松，
申請(專利權(quán))人：青島海西電機(jī)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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