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高效节能电动机用铸铜转子技术
发布者:杨晗   点击数:421   发布时间: 2019-06-11 16:31:22   更新时间: 2019-06-11 16:31:22

一、技术名称:高效节能电动机用铸铜转子技术

 

二、技术所属领域及适用范围:30kW 以下的高效、超高效、超超高效中小型电动机

 

三、与该技术相关的能耗及碳排放现状

 

电动机消耗电能已占全国总耗电的 60%以上,成为耗电最大的终端设备。目前应用该技术可节能 4 万 tce/a,减碳能力 11 万 tCO2 /a。

 

四、技术内容

 

1.技术原理

 

铸铜转子是以铜为导电基质的新型电动机转子,利用铜优异的导电性能,来降低转子损耗,提高电动机效率。与传统铝转子电动机相比,铸铜转子电动机有以下优点:

 

(1)损耗低,效率高

 

铜的导电性要比铝的高40%左右,铸铜转子可以使电动机的总损耗显著下降,从而提高电动机的整体效率。

 

(2)温升低,可靠性高

 

在电动机损耗降低的同时,由于转化为热能的能量减少,从而使得转子以及定子线圈温度降低,工作温度的降低,大大延长了电动机的寿命和降低维修费用。

 

(3)震动小,噪音低

 

较低的温度就意味着可以使用较小的风扇甚至不使用风扇,这将会减少附加零件的摩擦损失以及空气阻力的损失,减小震动及噪音,进一步提高电动机的效率。

 

(4)设计灵活

 

铸铜转子可以为电动机的设计以及制造提供更大、更灵活的设计空间,既可以追求高效率,在效率同等的情况下,也可以追求低成本、体积小、重量轻等,或者在几者之间进行平衡。

 

2.关键技术

 

铸铜电动机转子项目关键技术的开发工作主要是要解决以下三个方面的关键技术问题(或者说是技术障碍):

 

(1)解决压铸模寿命不足的问题。使用压铸铝转子的模具来压铸铜转子,其仅能承受400次左右的冲击,比起压铸铝转子能达到5万次左右的冲击相差太远,因此必须寻找或开发一种能适应于铜压铸的模具材料,同时研究能延长其寿命的技术处理办法;

 

(2)纯铜压铸工艺研究。研究高熔点金属铜的压铸工艺和控制技术,并同时对压铸铜的关键设备--压铸机进行改进;

 

(3)完成铸铜转子电动机的优化设计--铸铜转子的优化设计及与之配套的电动机定子的优化设计,从而形成完整的铸铜转子电动机的设计定型并建立相应的技术标准。

 

3.工艺流程

 

压铸厂生产工艺流程见图1。

 

五、主要技术指标

 

生产的铸铜转子电机较铸铝传统电机相比,实现,效率提升 2%-5%以上,损耗降低 15%以上,重量减轻 15%以上,同时材料成本、温升、电机全寿命周期成本均有不同程度的明显降低.

 

六、技术鉴定、获奖情况及应用现状

 

2010 年及 2014 年经过河南省科技厅、云南省科技厅的技术成果鉴定。在 2009 年举行的第十八届全国发明展览会上荣获金奖。2009 年 9 月布达佩斯举行的欧洲国际发明展上被国际发明家联合会(International Federation of Inventers’Association)授予最高奖——“GENIUS Cup”(天才杯)。

 

项目产品已为国内外五十几个客商提供 5 大系列 100 余个规格的铸铜转子几万台,产品广泛运用于工业、家电、航空、航海、军事等领域。

 

七、典型应用案例

 

典型案例 1

 

典型案例应用单位: 胜利油田

 

项目名称:在胜利油田实际工况使用的 30kW-6(IE4)铜转子电动机

 

技术提供单位:云南铜业压铸科技有限公司

 

主要节能技改内容:安装一台 10 马力 4 极铸铜转子电动机替代原有的普通电动机,该铸铜转子电动机被用来驱动一台鼓风机。高效铸铜转子电动机相比普通 Y 系列 6 极-30kW 电动机提高效率 3%,每天节能 8.38 kWh , 每年节能 2514 kWh,折合0.8tce,减排二氧化碳 1.875t。每年可节约电费 2110 元,投资回收期 2 年。

 

典型案例 2

 

典型案例应用单位:CRANE(克瑞)航空、 CDA(美国)、NORD(诺德)传动、西门子电机、 KINGDOM(高崎)电机(台湾)、TECO(东元)电机(台湾)、佳木斯电机、南阳防爆电机、湘潭电机、河北电机、上海日立(HITACHI)、总装备部(军工)。

 

项目名称:空调压缩机转子节能改造项目

 

技术提供单位:云南铜业压铸科技有限公司

 

建设规模:改造 100 台电机。主要技改内容:500W 空调压缩机转子部分,用铸铜转子替换原来的铸铝转子,效率提高 4%-5%。节能技改投资额 30 万元,建设期半年。每年可实现节能量 64tce,减排二氧化碳 150t。

 

八、推广前景及节能减排潜力

 

根据统计 2010 年中国电动机系统总耗电量达 26530.2 亿 kWh(2653TWh),占社会总用电量的 63%,其中工业系统电动机总用电量为 23076.3 亿 kWh(2307.6TWh),占工业系统总用电量的 75.1%。正是由于电动机在工业用电中所占的比重如此之大,提高电动机的能效对于促进能源的节约利用,保护环境以及可持续发展都具有非常重要的意义。预计未来 5 年,该技术在行业内的推广潜力可达到 10%,年节能能力339 万 tce,年减排 795 万 tCO2 。