背包紧凑型高压电机系列产品研制

张伟

（河北电机股份有限公司，河北 石家庄 051430）

背包紧凑型高压电机系列产品研制

张伟

（河北电机股份有限公司，河北 石家庄 051430）

高压电机的紧凑化设计是一个重要的发展方向，由于背包式电机具有更高的功率密度而成为一个重点研究对象。本文介绍了河北电机股份有限公司研制的背包紧凑型高压电机系列产品，通过对比，展示了该产品具有的技术优势。

高压电机；背包紧凑型；高功率密度；模块化

1 国内外现状

目前，世界各工业化国家的电机消耗本国电力水平基本在 60% 左右，而中大型电机占其中的四分之三左右，即总量的 45%，可见中大型高压电机的需求量之大。从电压需求来说以 6kV、10kV 为主，其中又因为 10kV 可以省去配电变压器，能进一步降低能耗，需求量更大。作为工业设备最主要的动力源，电动机的装机量巨大，市场需求广阔，高压电机作为主要动力源，有着广阔的市场前景。但是，目前我国一些电机产品存在可靠性差、重量重、体积大、噪声大等问题，其主要原因是制造工艺落后，关键材料的质量和品种不能满足要求，科研和设计工作没有跟上，科研投入少，新产品开发资金匮乏，企业技术创新能力较弱。反观国际行业领先者，如西门子、ABB、GE 等，他们的高压电机产品已经做到系列化，结构紧凑，极高的通用性，大功率密度，低噪声，低成本等。

因此，高压电机的新产品开发必须紧跟先进技术的趋势，才能做出符合市场需求的产品，才能做出具有市场竞争力的产品。同时，也正因为国内电机制造商缺少这样的产品，我们才要抓住机遇，攻克难关，取得国内电机领域的突破。

2 研制的意义

高压电机的发展必须要顺应市场潮流，只有生产出具有国际国内市场竞争力的产品，才能在激烈的商业竞争中异军突起。为此，我们研发紧凑型背包式三相异步高压电动机，它具有结构紧凑、重量轻的特点，实现了应用更少材料而达到了更高的输出功率，有效降低了材料成本，使得产品更具有市场竞争力。

此产品的推出，将会填补国内电机制造商在紧凑型背包式高压电机上的空白，显著提高我国高压电机的研发设计与制造水平，为我国的工业发展提供强有力的支持。

3 产品规格

（1）模块化背包式电机。

（2）电机类型：背包式三相感应鼠笼式电机。

（3）功率范围：250 ～ 7000kW。

（4）轴心高：355、400、450、500、560、630mm。

（5）极数：2,4,6,8 极。

（6）安装方式：IMB3，IMB35，IMV1。

（7）频率 50Hz，部分 60Hz（6.6kV）。

（8）电压 6kV，6.6kV，10kV，11kV。

（9）环境温度：-20 ～ 40℃。

（10）冷却温度：空气≤ 40℃；水≤ 25℃。

（11）绝缘系统：F 级考核，B 级应用。

（12）工作制：S1。

（13） 冷 却 方 式 / 防 护 等 级：IC01/IP23，IC611/IP55，IC81W/IP55。

（14）轴承类型：滚动轴承，滑动轴承。

（15）噪声：76 ～ 95dB（A）（声压级）。

（16）振动：2.3mm/s。

4 技术优势

4.1 高功率密度

电机的功率密度是电机设计先进程度的一个重要指标，更高的功率密度意味着使用更少的材料，获得更高的输出功率，电机制造的经济性显著提高。另外，电机实现了轻量化，进一步可以实现系统的轻量化。以 10kV，IC01 电机为例，作如下对比（表 1、表 2）。通过对比国标产品可以看出我们的产品轴心高降低明显，也就是功率密度优势明显。

表1 背包紧凑型产品与国标同类产品的功率密度比较

表2 背包紧凑型产品与国标同类产品的重量比较

通过对比两极电机重量，可以看出材料用量大大降低了。

4.2 模块化设计

电机的模块化设计是在系列产品设计中一项非常重要的手段。通过这种手段，可以实现通用零件的标准化，最大程度降低设计成本、采购成本和物流管理成本。本产品采用了模块化机壳、端盖、冲片、风扇、冷却器等零部件。图1、图2和图3为采用模块化设计的三种不同热交换方式。简单的配置冷却器即可生成不同冷却方式的产品，更加快速方便。

图1 IP23，IC01

图2 IP55，IC81W

图3 IP55，IC611

4.3 通风系统的优化

转子采用径向通风道结构，配合焊接径向风扇，得以获得良好的通风散热效果。内风扇配合导风筒使用，可以使得电机内部气流更加均匀地流过绕组端部，更加快速有效地带走电机产生的热量。这对于紧凑型电机来说特别重要，因为电机结构的缩小，使得热负荷尤为明显，只有更优化的通风结构才能控制住电机温升（图4、图5）。

图4 导风筒

图5 带径向内风扇的转子

4.4 高强度机壳设计

电机机壳采用八面体设计，内部采用环筋和纵筋相结合，极大地增强了电机的刚度，减振效果明显（图6）。

图6 八面体机壳

5 结语

我公司研制的背包紧凑型高压电机系列产品，具有高功率密度、模块化设计、通风系统高效、低振动等优点。随着紧凑型产品大量推向市场，使得工业系统产品的紧凑化成为可能。

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1671-0711（2017）03（下）-0143-02