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4压缩机用电机的雀资?化

时间:2017-11-16 13:23:00   来源:本网   添加人:admin

  电机(驱动系统)的高效化bookmark1龟田芳雄能家用电器。由于无刷直流电机主要是用于房间空调器用压缩机。所以效率改进工作一直在进行。本文叙述了用于空调压缩机的无刷直流电机的效率改进技术。

  铁集中绕线1前亩这几年。从针对地球温室化课题等保护环境的观点出发,对节能化的关注。要求越发高涨。成为了社会呼声。由于电机的耗电大致占据了国内用电量的一半。所以。节能高效电机的研究开发。产品化的呼吁在各方面有增无减。

  特别是在空调器领域。大约从十年前开始。房间用空调器的节能竞争加剧。对于空调器中耗电最高的压缩机用电机。各公司通过安装高效无刷直流电机实现了大幅度的节能。还有。从有限资源的有效运用这个观点出发。尽量削减使用材料。力求小型化。2压缩机用电机的概要安装了高效无刷直流电机的压缩机和驱动回路(变频器)的简图如所示。电机安装在压缩机的密封壳体内。定子的电枢绕线各端子。通过安装在压缩机上部的端子。与变频器的输出端子连接。由变频器进行可变速控制。因变频器产积求出。对降低铜损来说。有提高转矩常数。降低发生转矩所必需的电机电流的方法和降低绕线阻抗的方法。由于绕线阻抗与绕线的周长成正比。与截面积成反比。所以。通过进一步提高槽满率可以实现降低绕线的周长和粗线径的绕线。根据。铜损如如上所述。因多极化,增加数和增加贯穿套管的间隙。绕线的占空系数降低,就产生了铜损加剧这样一个课题。但是。因采用上述的龙骨铁芯。无需贯穿套管的间隙,所以。可以控制占空系数的降低,磁通密度和铁损等同时,在磁通密度上还有余地。

  可以缩小齿宽。因此。缩短绕线的周长后。可以降低铜损。究竞是降低铁损和铜损中的哪项损失。必须要根据电机的损耗平衡来决定。

  3.4因控制方式产生的高效化为了驱动无刷直流电机。必须要有驱动回路。顺应电机的效为了提高电机的效率。有增加电机绕线的圈数。以减少产生转矩所需电流的方法。因此可以降低铜损。但是感应电压与转速成正比上升,电机可回转的上限降低。所以,通过磁铁产生的磁通和发生逆向磁场的弱磁通控制。以减少发生在电机上的感应电压为好。通过弱磁通控制可以提高电机的可回转上限。但因电机空系数)这样的课题。

  因此。如所示,通过采用扩大口结构的定子(龙骨铁芯)。在相邻的绕线之间可以消除间隙。这是因为在扩大榷口的状态下。在各齿上实施绕线后,使各连接部弯曲形成(b)所示的那种定子的形状。在相邻的绕线之间不再需要套管所需的间隙。所以。可以提高占空系数,如果是相同的线圈数。可以卷绕更粗线径的绕线。降低铜损。还有。因为扩大了槽口。绕线变得非常容易。可以进行用老的绕线方法很难办到的定向绕线。还可以提高绕线的占空系数。通过这些方法,与老式的分布绕线相比,可以得到约2成的铜损降低效果。

  还有,灵活应用这几年发展起来的磁场解析等的CAE平台。在确保必要的交链磁通置的同时。设计出使定子,转子各部的磁通密度均匀的最佳冲片形状。最大限度地发挥出电磁钢板所具有的材料特性。降低铁损。在这10年里。压缩机用电机所使用的电磁钢板材料已从铁损8(W/lcg)左右变成2(W/kg)左右的低铁损材料,板厚也从。5mm转向主要采用0.35mm的薄板。但是。即使使用低铁损材料,因铁芯的落料。铆接等的制造加工上的加工变形。铁损会增加。因此。可通过退火等消除加工变形。控制铁损的增加31. 3.2转子的高效化(a)所示。引进无刷直流电机的当初。采用了在转子表面配置了永久磁铁的SPM(SurfacePermanentMagnet)。SPM为了防止高速回转的磁铁飞散,使用了SUS环形磁铁保护罩。因SUS具有导电性。通过因电机电流的变化会产生的磁通变化,在保护罩的表面产生涡流。使电机的损失增加3-5%.因此,为了消除上述的损失,采用了进一步改进了装配性的如(b)所示的IPM(InteriorPermanentMagnet)转子。IPM因为在铁芯上冲出插入磁铁的部分。埋入了磁铁,在IPM上无需必要的磁铁保护罩。所以装配性能良好。还有。因为转子的表面是层压电磁钢板。所以,可以大幅度地降低上述转子表面的涡流损耗。实现高效化131.还有。因为IPM形状是在转子内部配置磁铁,所以可以增大式(5)第2项的d.q轴电感差。增大磁阻转矩,可以增加电流周围的发生转矩。如果发生转矩相同。可以减少电机电流。降低铜损。

  磁通(T)。匕为极对数。

  3.3因多极化产生的高效化集中绕线的磁动势分布。在结构上,因相对于分布绕线的正弦波呈矩形波分布。所以含有高次谐波成分。因此,相对于老式的分布绕线,铁损增大,不能实现像上述的那样降低铜损后的大幅度的改善效率。为了改善这种情况。降低因多极化产生的磁通密度是有效的。

  4极和6极的集中绕线的额定负荷时的磁通密度分布如所示。为了确认多极化的效果。用相同的条件对极数以外进行了磁场解析(转子为SPM.齿宽用极数比进行等效设计)。其结果。对于齿部的最大磁通密度不存在大的差异。但是。铁芯背面中间部的磁通密度因由4极到6极产生的磁通密度的分散,从0.9T降到0.6T.但是。也许会因电频率的增加(1.5倍(=6/4))导致铁损的增加。在以上范围内。因磁通密度降低产生的效果大,可以降低约1成的铁损2.孙技7R 11压缦机用机的比较电流增加。效率下降。

  同时。为了提高电压利用率。对正弦波驱动使用过调制PWM控制。见。过调制PWM通过将PWM部分地变成100%的功率,使使铁心尺寸缩小。电磁钢板和磁铁使用减少。

  因高密度绕线化使铁芯尺寸缩小。电磁钢板和磁铁使用量减少。

  因铁芯尺寸缩小。使绕线周长缩减,漆包线用置减少因多极化(6极化)使绕线周长缩减。漆包线用量减少因磁铁的形状与配置的最佳化产生的磁通密度降低。漆包线用量减少。

  无刷直流电机的定子外观如所示。转子的外观如0所示。效率。体积。重量的比较结果如图n所示。综合效率是代表性负荷条件下的值采用稀土类磁铁的新电机与安装了铁氧体磁铁的老式电机相比。改善效率约的同时。体积也减少了约40重量减少了约35%.对省资源化作出了很大贡献。

  5结束语本稿对制冷'空调设备中。安装在空调器上的无刷直流电机的高效化作了叙述。这些内容也可以用于其他设备上的节能与省资源化。

  现状是额定输出的高效化已经实现。但是。低输出的效率还有改善的余地为了进一步实现节能化。必须进行从低输出到高输出大范围内的高效无刷直流电机的开发今后将致力于满足这种规格的无刷直流电机的开发。

  (孙自伟摘译自(冷冻>2005年7月号张兴志校)一