CN104578612B - 一种解决大型自启动稀土永磁同步电机启动笼条散热的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种解决大型自启动稀土永磁同步电机启动笼条散热的方法，所述方法主要应用于启动电流冲击大、启动时间较长、启动笼条是开口结构的兆瓦级大型自启动永磁同步电机。具体实施方法是：采用低熔点合金融渗到启动笼条和转子铁芯的缝隙中，消除空气隙、强化笼条向周围铁芯的热传导能力，从而达到最佳的散热效果。所采用的低熔点合金常用有金属锡（Sn）、巴氏合金（ZChSnSb、ZChPbSb）、M51低熔点合金等等。

Description

一种解决大型自启动稀土永磁同步电机启动笼条散热的方法

技术领域

本发明属于电机技术领域，特别是涉及到一种能够解决大型自启动稀土永磁同步电机启动笼条散热的有效方法。

背景技术

工矿企业中大量使用交流异步电动机，大部分中小功率电机采用直接启动方式。直接启动是最简单的起动方式，启动时通过闸刀开关或接触器将电动机直接接到电网上。直接起动的优点是起动设备简单，起动速度快、成本低廉。但对于几百千瓦以上甚至到几兆瓦的大型电机采用直接启动方式会对电网产生强烈冲击，危及电网的安全稳定运行，所以一般不能采用直接启动，需要借助“软启动”方式来启动电机。大型电机采用“软启动”还对电机的可靠性和使用寿命带来好处：减少启动电流冲击对电机绝缘寿命的影响、减少启动过程中电磁力对电机绕组和启动笼条产生机械性破坏、提高可靠性和使用寿命。

由于异步电动机的缺点是效率不高、功率因数不高。作为一种技术进步，一种高效自启动稀土永磁同步电机逐步开始在中、大功率领域替代异步电动机，以期达到节约能源的目的。使用这种电机相对异步电动机而言，效率可提高2～4％、功率因数可提高10％～15％，使用这种电机对于工矿企业节能减排是一个很好的选择。

在高效自启动稀土永磁同步电机的生产制造实践中，因转子需要安装稀土永磁磁钢，出于结构原因，转子启动笼条一般采用纯铜材质、且是冷装配，因此，笼条与周围的转子铁芯之间存在装配间隙。在大型电机中，这种装配间隙最大可以达到0.2mm。无疑，这种装配间隙的存在阻碍了电机启动过程中的笼条散热，给电机“烧条”故障埋下隐患。大型电机需要“软启”动，以减少启动电流对电网的冲击，启动时间比较长，这样，转子启动笼条的热量就会严重积聚，很容易因为0.2mm的装配间隙存在造成转子“断条”故障的发生。因此，如何解决“断条”隐患就变成了大型自启动稀土永磁同步电机生产制造过程中一个必须面对的问题了，本发明就是解决的方法之一。

发明内容

针对大型自启动稀土永磁电机冷装配转子启动笼条的实际情况，本发明提出一种利用低熔点合金融渗填充笼条装配间隙的方法，解决启动笼条散热不好的问题，达到消除“烧条”故障隐患的目的。

这种方法特别适合大型自启动稀土永磁电机生产制造，工艺简单实用。

电机转子在安装稀土永磁磁钢之前，一般要先完成转子启动笼条的安装和端环焊接，对于大型电机，笼条槽型是开口槽，笼条从转子一端穿入槽内，笼条和笼条槽之间留有约0.2mm的装配间隙。为了防止笼条在笼条槽内活动，一般的办法是通过开口槽做局部冲压，使笼条产生局部变形，部分的“涨紧”在槽内。这种方法只是解决了笼条在笼条槽内的自由活动，不能改善笼条向笼条槽热扩散效果。因此，传统的“涨紧”工艺不能解决笼条在电机启动过程中的“烧条”问题。实际上，“烧条”发生的原因是笼条和周边铁芯存在装配间隙，从而导致笼条的热量需要通过这个装配间隙传递到周边的铁芯上。众所周知，空气的热传导系数远远小于金属的热传导系数，如果用金属替代空气填充到笼条和笼条槽之间的间隙中，笼条的热量就非常容易地传递到周边的铁芯中去，这样，笼条的温度升高就受到了极大地限制，从而达到了消除“烧条”故常隐患，同时，也实现了固定笼条的作用，为电机减少噪音带来贡献，可谓是一举两得。

本发明实际是一种工艺方法，即在电机转子笼条槽的开口部位，用弱火焰大面积烘烤要融渗低熔点合金的部位，通过笼条槽开口部位，把融化的低熔点合金依靠重力作用和毛细作用融入填充到笼条和笼条槽之间的间隙中去。所用的低熔点合金是如金属锡合金、巴氏合金、M51低熔点合金等等，合金熔点范围选择在179℃～240℃，以和纯铜、电机硅钢片侵润性能好为优先选用原则，补以助焊剂增加流动性能。这种融渗工艺属于金属钎焊范围，也可以理解为把转子笼条和笼条槽用低熔点合金钎焊接在一起，形成一个整体。

本发明的优点：

1、启动笼条和笼条槽铁芯之间的空气间隙用低熔点合金融渗填充，启动笼条的热量能够高效扩散到转子铁芯中、消除大型自启动稀土永磁同步电机的“烧条”故障隐患。

2、启动笼条和笼条槽钎焊在一起，固定了笼条，减少了运行噪音。

3、方法简单易行，工程上质量控制容易，成本很低廉。

附图说明

图1为本发明的自启动稀土永磁电机转子结构示意图。

图2为图1中A部分的放大图。其中：

1－笼条槽开口 2－转子铁芯

3－纯铜质的启动笼条 4－笼条和笼条槽之间的间隙

具体实施方式

下面对本发明做进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。

本发明内容在一款900kW－12极－10kV自启动稀土永磁同步电机使用。

本发明中所采用的低熔点合金可以为金属锡(Sn)、巴氏合金(ZChSnSb、ZChPbSb)、M51低熔点合金等等，所用的低熔点合金熔点范围在179℃～240℃。

低熔点合金采用M51,熔点温度179℃，配用M51－F专用助焊剂，焊接强度为13公斤/平方毫米。

加热采用稍过量的乙炔火焰。

在如图2所示的笼条开口处涂抹M51－F助焊剂，使用乙炔火焰加热，直到焊剂呈淡黄，微沸状时，表明温度已经达到温度179度左右(适当再高一些也无妨)，在笼条开口处填敷M51合金，熔融的M51合金在重力作用下和毛细作用下会自动渗入到笼条和笼条槽之间的缝隙中

首次焊接要从一边向另外一边持续焊接，及时适度的补充M51合金用量。

一条焊缝焊接到头时，立即返回起始端加热，并观察焊缝饱满程度，对有“缩空”处及时补足M51合金至饱满程度。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。

Claims (4)

1.一种解决大型自启动稀土永磁同步电机启动笼条散热的方法：将电机的转子铁芯笼条槽和启动笼条用低熔点合金钎焊在一起，消除启动笼条和笼条槽之间的空气间隙，达到将启动笼条的热量高效扩散的目的。

2.如权利要求1所述的方法，电机转子的启动笼条是镶嵌在开口的笼条槽中，低熔点合金是通过笼条槽的开口部分融渗到启动笼条和笼条槽之间的间隙中，并非是通过转子两端侧启动笼条和笼条槽的间隙融渗进去的。

3.如权利要求1所述的方法，所采用的低熔点合金为金属锡、巴氏合金或M51低熔点合金，所用的低熔点合金熔点范围在179℃～240℃。

4.如权利要求1所述的方法，钎焊采用弱火焰，大面积烘烤，使用助焊剂增加流动性。