真空泵在永磁电动机上的应用

导读:本文天津津腾实验设备有限公司给出了真空泵用调速永磁同步电动机的设计过程，对电机进行电磁计算，利用计算机辅助设计程序确定电机的基本尺寸参数，然后采用商用电磁场及温度

来源：未知发布日期：2019-08-05 09:36【大中小】

随着国民经济的发展、科学技术的进步，人们对电机的性能提出了更高的要求。传统的真空泵采用异步电机驱动，其效率和功率因数相对较低，损耗较大。调速永磁同步电动机以永磁体提供的磁通进行励磁，提高了电动机的效率和功率密度,电动机结构较为简单，提高了电动机运行的可靠性，相对于传统的真空泵用电机，具有更优良的调速特性以及更高的能效。在一些场合，例如节能要求高的应用场合，正在逐步代替传统鼠笼转子异步电动机。本文天津津腾实验设备有限公司发现有人根据真空泵的节能需要，设计了一台40极75kW转速为105r/min的三相调速永磁同步电动机，通过计算机辅助设计程序和有限元仿真软件，得到了三相调速永磁同步电动机的相关参数以及性能曲线，与75kW真空泵用异步电机相比，电机在满足技术要求的同时达到了节能环保的目的。

1定子槽数及极槽配合的确定
为防止附加转矩产生的振动和噪声增加，使电机效率下降，永磁同步电动机的定子槽型采用梨形槽。为提高永磁同步电动机的多项性能，极槽配合选定为40/48。

2定子绕组的设计
为避免三次谐波在绕组各相之间产生环流，三相绕组的连接通常采用Y形接法。对于180及以上机座号的电机，通常选用双层绕组结构，并选择节距y=5/6τ以削弱磁势及感应电动势中的5次、7次谐波。在确定每相串联匝数时，通常先满足起动要求，再通过调整永磁体来满足功率因数的要求。在永磁同步电动机中，为达到高效节能，电流密度通常比同容量的感应电动机低，同时选择较少的每相串联匝数以降低电流密度。

3三相调速永磁同步电动机电磁计算方案
对于所设计的电机，额定功率PN=75kW，额定频率f=50Hz，极数为2p=40，额定转速nN=105r/min，额定效率η≥93%，额定功率因数cosφN≥0.93，过载倍数Tmax*≥2.2，冷却方式采用强迫风冷，绝缘等级为H级。电机性能指标要求如表1所示：

表1电机性能要求

4总结
本文设计了一台75kW真空泵用调速永磁同步电动机，天津津腾实验设备有限公司对其进行了空载电磁场及稳态温度场仿真，由于设计指标中要求采用强迫风冷的冷却方式，故本文的热负荷取得相对较低，而过载倍数和力能指标均达到了设计目标。通过稳态温度场的仿真结果可以得到电机中的最高温升部件，并将其和电机的绝缘等级进行了校验，在温升允许范围之内。今后，如果可以采用更好的冷却方式，则电机的综合性能将会得到进一步提升。

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