西门子高低压电机特点与应用模板

西门子N/H-compact系列电机特点和应用

王开勤

西门子电气传动

摘要:从N/H-compact系列电机设计思绪、机械结构、性能特点等方面全方面介绍了该系列电机特点，对用户在实际工程中正确选型和应用含相关键意义。

关键词：转动惯量温升效率功率因数涡流损耗

1 引言

在驱动系统领域,西门子高、低压电机多年来享受很高著名度，作为电机行业发展方向N/H-compact系列产品，倾注了西门子“相同轴高，最大功率输出”设计理年，大大提升了电机功率密度，因为针对不一样要求采取不一样工艺方法和材质，从而确保了多种复杂

应用场所对电机不一样要求，满足了用户以最小空间获取最大传动要求，为用户带来极大

方便。该电机含有高效节能、可靠性强、噪音低、维护简单、操作方便等特点，尤其是伴随N-Compact和H-compact系列电机开发，1LA4电机完全替换1LA1系列，不停满足了用户在节能降耗方面需求，对环境保护要求和对更小外形尺寸需求，从而成为同类产品技术

领导者。

2 电气设计方面

西门子N-compact和H-compact系列电机,属于细长型,关键尺寸比λ较大：

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其中：		?

该系列电机含有以下特点:
1、转动惯量小，适于常常正、反转。

2、端部用铜量及端盖等结构部件材料用量相对较少，重量轻。

3、绕组端部铜耗及端部漏抗小，线圈匝数少，同时降低加工工时和绝缘材料用量。 4、因为电机细长，使得通风条件和转子刚度变差，同时铁心冲片数量增加，电机制造工艺难度加大。

5、较大气隙，能够增大电机开启转矩和过载能力，降低温升，减小噪音，提升效率，谐波漏抗减小，空载电流变大，功率因数降低。

因为电机细长，线圈匝数相对降低，端部漏抗减小，从而降低了端部损耗，提升了电机效率。因为匝数降低，降低了嵌线工艺难度，提升了工作效率，增加了绕组电气可靠性。选择合理电磁设计方案，采取适合绕组分布方法使得内部磁场密度均匀分布，从而降低了谐波分量对绝缘冲击，提升了电气绝缘可靠性；同时降低了涡流损耗，降低了电机温升，提升了电机效率。

3 机械结构方面
1）整体结构
西门子电机属于细长型,相对气隙较大,电机含有效率较高,功率因数偏低,开启性能很好,转动惯量较小,动态响应快,适合于正、反转等特点。因为电机本身特点，决定了对电机转轴刚度提出特殊要求，同时也是因为这种结构，提升了电机适应能力，减小了电机振动和噪音。

在机座上，西门子电机采取高强度精铸铸铁机座，合理结构设计提升了机座机械强度和外观质量，机壳散热片采取垂直、平行排列方法，散热片之间采取不等距分布和非同心圆组合方法，使得机壳不仅含有很好机械强度和散热能力，还含有优美外形。更为关键是因为采取了“四半开箱”造型结构，使得机壳铸造很适宜于“树脂砂”造型线上快速、批量生产，从而缩短了机壳制造周期，降低了机壳制造成本。正是因为特殊结构，我们能够合适减小机座壁厚，从而减轻了机座重量，提升了电机散热能力。

“短平”带有散热筋端盖特殊设计和应用，不仅加强了轴承和端盖散热能力，而且提升了电机整体机械强度，使得电机振动和噪音指标得到改善。

在轴承选择和使用上，选择欧洲SKF和FAG优质轴承，改变了以往传统结构中大量采取双轴承结构。这么，既加强了电机径向承载能力，又很好地处理了电机轴向力问题，不仅确保了多种负载对轴承要求，同时也降低了轴承噪音，延长了轴承维护周期，提升了轴承寿命，增加了轴承通用性，减小了用户备件成本。（图1）

图1

2）有效冷却系统和低噪音水平（图1）
本系列产品冷却介质为空气，空气从非传动端吸入，很小空气流量就能够满足电机冷却需求，因为高效率优点决定了电机只有极少热量需要排出。电机有两套冷却回路，即外冷却风路和内冷却风路。

冷却空气在外风扇作用下，沿着散热筋从非驱动端流向驱动端，机座和端盖合理设计，使电机取得了很高散热效率，没有任何障碍物干扰冷却空气流动。内部冷却风路是和全封闭电机条件相匹配，安装在非驱动端内风扇从转子通风孔抽闲气，这些空气沿着机座和端盖上内部散热筋流动受到强烈扰动而被根本冷却。机壳作为内外空气热交换器，冷却了空气沿着四条风道以和外界冷却空气相同方向回到驱动端。同方向原理造成一致热量散发，从而确保驱动端轴承有较低温升。良好散热条件使轴承和绕组保持较低温

度，从而延长了电机使用寿命。

3）风扇设计
在风扇设计上，我们采取了流线型，对于外风扇，四极以上为单向运行，由金属制成，用来降低噪音和提升效率。中小型电机采取“Hostalen”风扇，能够双向旋转。对于内风扇，均由金属制成，而且为双向。低噪音特点是由金属制成空气吸入罩上取得，金属风扇罩有噪音吸收装置。

图2

4 工艺方面

独特工艺方法和精良工艺装备注定了西门子电机拥有高效、节能性能，增加了电机运行可靠性。绝缘结构上采取西门子特殊绝缘系统，从而降低了变频控制中大数值dv/dt对槽绝缘冲击。

在电机设计中采取较薄绝缘结构，其关键优点以下：1、增加了定子槽利用率；
2、改善了铁心导热性；
3、在输出相同功率情况下，可降低定子温升；
4、一样温升下缩小电机尺寸；
5、因为电机尺寸减小，铜、铁及绝缘材料用量相对降低。

和传统产品相比，在确保电机各项性能指标前提下，大约可节省用5~10%硅钢片和铜材用量。对高压电机定子线圈进行低电阻防电晕处理，采取MICALASTIC?绝缘—真空压力浸漆VPI，从而有效遏制了谐波电流对电机绝缘冲击，良好浸漆效果不仅提升了电机电气性能，预防槽部绝缘电腐蚀和绝缘老化，而且提升了绕组机械强度和散热性能，延长了电机寿命。

为满足用户对电机运行控制要求，从工艺和配置上，该系列电机增加了电机温度、振动、制动等保护选件，对电机从机械、电气性能等方面进行保护，从而确保电机正常运行。

纵上所述，因为西门子含有雄厚技术实力，拥有世界优异制造设备和检测设备，所以在电机产品性能和结构上和同行业相比,含有显著优势。和中国同类产品相比，因为特殊设计加上优质原材料、优异工艺装备，使得该电机效率、功率因数、开启性能、过载能力、温升、振动等性能指标显著高于同行业水平。

结束语

伴随异步电机在电传动领域广泛应用，对异步电机性能指标要求也越来越高，西门子N/H–compact 系列电机开发和应用，填补传统电机在性能上多种缺点，从而受到了广大用户青睐。