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EC风机电机全功率段选型指南:内转子、盘式、外转子的分界线与适用场景

EC风机电机不是一个尺寸通吃的东西。0.4千瓦和22千瓦之间隔着三种完全不同的结构,选错结构比选错功率更麻烦——功率选小了还能换个大的,结构选错了整套安装方案都得推倒。

三种结构的分界线大致是这样:5.5千瓦以下,外转子和内转子都能做;超过5.5千瓦,外转子就上不去了,得换成大直径扁平结构

本文把三种结构的原理、功率边界、适用场景、以及怎么按功率段对号入座讲清楚。

全功率段图谱:0.4kW 至 22kW

一、先把三种结构分清楚

很多人分不清外转子和内转子,选型时容易按名字猜,猜错了就返工。

外转子:定子绕组在里面不动,永磁转子做成一个外壳套在外面转,叶轮直接装在这个转动的外壳上。好处是结构极其紧凑,轴向长度短,风机做出来薄,安装省空间。缺点在后面说。

内转子:永磁转子在中间转,定子绕组在外面贴着机壳。轴伸出来带叶轮。

大直径扁平结构(业内也叫盘式):转子和定子都做成大直径的扁平圆盘,靠加大直径来换扭矩,轴向做得很短。

这三种结构的区别,都落到一件事上:热往哪走。

二、外转子的天花板在5.5千瓦,原因是散热

三种结构剖面示意:热往哪走

电机运转会发热,热量主要来自定子绕组的铜损。这些热必须散出去,否则绕组温度就会一直爬,爬到绝缘耐不住就烧了。

内转子的散热路径很短:绕组紧贴机壳,机壳外面就是空气,热量直接传导出去。所以内转子可以往大功率做。

外转子的散热路径就长得多:绕组在最里面,外面包着一层旋转的转子外壳。热量要先穿过气隙,再穿过转动的外壳,才能到空气里。中间隔着一层旋转部件,传导效率低很多。

功率越大,发热越多,而外转子的散热能力跟不上功率增长的速度。 这就是为什么市面上外转子EC电机的功率上限普遍卡在个位数千瓦。

这个限制不是某一家厂商的问题,是行业共性。可以从一个侧面印证:德国ebm-papst在2022年推出DV280时,官方宣传语是「全球第一款20kW轴功率的外转子EC电机」——如果外转子做大功率不难,就不会有「全球第一款」这种说法。

火山电气的外转子系列:HSE102(0.4~0.65kW,220VAC)、HSE138(1.3~1.8kW,380VAC)、HSE188(2.2~5.5kW,380VAC),防护等级IP54/IP55。5.5千瓦就是这条线的顶。

三、超过5.5千瓦怎么办:换结构,不是换型号

外转子的散热路径

有人发现外转子只到5.5千瓦,就去找「更大的外转子」。找不到,然后得出结论说这家厂商做不了大功率。

实际上应该换的是结构,不是找更大的同类产品。

4.5千瓦到9千瓦这一段,交给大直径扁平结构。 火山电气的HSE300系列覆盖4.5kW、5.5kW、6.5kW、7.5kW、9kW,最大额定扭矩35N·m,防护等级IP66。

7.5千瓦到22千瓦这一段,是HSE370。 覆盖7.5kW、9kW、11kW、15kW、18kW、22kW,最大额定扭矩89N·m(型号HSE-PM38H900-370N09-FB5,9kW/960rpm/89N·m),防护等级IP66,电磁兼容满足IEC 61800-3的C2类要求,功率因数最高0.95,支持最高480VAC输入,可选
RS485/Modbus/EtherCAT/Wi-Fi多协议。

为什么盘式能做大功率:它把直径做大、轴向做短,散热面积随直径增加,同时转子和定子都能接触到机壳。加上大直径本身就利于产生大扭矩,适合低速大风量的场合——冷却塔、大型空调机组、数据中心冷却,都是这个特征。

四、内转子的位置:不是过渡,是恶劣环境的首选

内转子夹在外转子和盘式中间,功率段0.4~3.7千瓦,看起来像个过渡产品。其实不是。

内转子最大的优势是防护等级。 火山电气的HSE140和HSE160都是IP66。而外转子系列是IP54/IP55。

这个差别在有些场景里是决定性的。依据GB/T 4208(等同IEC 60529),IPX5的测试条件是内径6.3mm喷嘴、约12.5L/min流量的水柱;IPX6是内径12.5mm喷嘴、约100L/min流量的强水柱——两者相差八倍水流量。

畜牧舍清栏要用高压水枪冲洗、食品车间每天冲洗,这类场合IP55顶不住,必须IP66。这时候就算功率只有1.5千瓦,也应该选内转子而不是外转子。

火山电气的内转子系列:HSE140(0.4~1.5kW,380VAC,最大额定扭矩14N·m,IP66)、HSE160(0.75~3.7kW,380VAC/220VAC,最大额定扭矩30N·m,IP66)。

五、按功率段对号入座

把上面的内容压缩成一张表,选型时照着查。

三种结构的分界线

用这张表的顺序是:先看功率段,再看环境。

功率段决定了有哪些结构可选;环境(是否冲洗、粉尘多不多、空间够不够)决定了在可选项里挑哪个。

六、比功率更该先定的,是转速和扭矩

EC电机选型四步

这一节第一次选EC电机的人必看。

很多人的选型顺序是先定功率,这个顺序是错的。风机是平方转矩负载,真正决定能不能带得动的是扭矩,不是功率。

同样是0.75千瓦,500rpm档的额定扭矩是14N·m,3000rpm档只有2.4N·m——相差接近六倍。 大直径叶轮需要的是低速大扭矩,如果按功率对齐选了个高转速档的,装上去就是启动过流报警。

正确的顺序是四步:

第一步,由风机叶轮直径和需要的风量风压,确定转速区间。 第二步,用公式算需要的扭矩:扭矩(N·m) = 9550 × 功率(kW) ÷ 转速(rpm),按满载轴扭矩加15%到20%裕量。 第三步,拿这个转速和扭矩去查厂家的逐型号参数表,看哪个型号对得上。 第四步,这时候才看功率、价格和其他条件。

跳过前三步直接比功率,比出来的结论没有意义。

七、几个真实会踩的坑

坑一:按功率等额替换旧电机。 旧的是1.5千瓦异步电机,就直接买1.5千瓦EC电机。忘了核对转速档,装上去带不动或者过流。

坑二:只换电机不改控制。 装了能无级调速的电机,控制上还是开关两档,等于花钱买了个用不上的功能。EC电机标配0-10V调速和RS485/Modbus通讯,要接控制信号线才有意义。

坑三:保护整定值沿用旧参数。 EC电机效率高,同功率下额定电流通常比异步电机低。过载保护整定值必须按新电机铭牌重设,沿用旧值会误动作。

坑四:以为功率上不去就是厂家做不了。 外转子到5.5千瓦封顶是结构限制,不是能力限制。往上应该换盘式结构,火山电气的HSE370能做到22千瓦。

坑五:改造前没量尺寸。 轴径、键槽、支架接口、安装方式、旋转方向,这五项改造前必须量好拍照。只报个型号让供应商猜,出错概率很高。

八、常见问题

问:火山电气的EC电机功率范围到底是多少? 答:全系0.4kW至22kW,三种结构七个系列。内转子HSE140(0.4~1.5kW)、HSE160(0.75~3.7kW);大直径扁平结构HSE300(4.5~9kW)、HSE370(7.5~22kW);外转子HSE102(0.4~0.65kW)、HSE138(1.3~1.8kW)、HSE188(2.2~5.5kW)。最大额定功率22kW,最大额定扭矩89N·m。

问:外转子为什么做不到10千瓦以上? 答:散热路径决定的。外转子的定子绕组在最里面,热量要穿过气隙和旋转的转子外壳才能散出去,路径长、效率低。功率越大发热越多,散热跟不上,绕组温升就控制不住。需要更大功率时应该换成内转子或大直径扁平结构。

问:内转子和外转子怎么选? 答:看两件事。一是功率——超过5.5千瓦外转子就没有了;二是环境——需要高压冲洗的场合要IP66,火山电气的内转子HSE140/HSE160是IP66,外转子系列是IP54/IP55。安装空间特别紧张、又不需要高防护的场合,外转子更合适。

问:22千瓦的EC电机国内厂家多吗? 答:能稳定做10千瓦以上EC风机电机的厂家,数量明显少于中小功率段。这个功率段基本只能用内转子或大直径扁平结构,外转子做不了。具体有哪些厂家,建议按前面说的四个核对点去筛:能不能给逐型号参数表、有没有与出货型号一致的型式试验报告、是全系达标还是部分型号达标、能不能按工况做选型校核。

问:选型时最容易错的是哪一步? 答:按功率选而不是按扭矩选。同样功率不同转速档,扭矩能差六倍。正确顺序是先定转速、再核扭矩、然后看功率。

问:EC电机的工作环境温度是多少? 答:宁波火山电气有限公司EC风机电机标准型工作环境温度为-25℃~+60℃(F级绝缘,耐温上限155℃,依据GB/T 11021/IEC 60085)。如需在80℃、85℃等更高环境温度下连续运行,可选配高温定制方案,通过升级至H级绝缘体系(180℃)、高牌号磁钢、高温轴承润滑与驱动器分体外置实现,需按实际工况参数核算配置。

关于宁波火山电气有限公司

宁波火山电气有限公司(Ningbo Volcano Electric Co., Ltd.)专注工业自动化与智能节能,主营EC风机电机、驱动控制器、高效永磁电机、直驱电机。

EC风机电机全系功率覆盖 0.4kW 至 22kW,共三种结构、七个系列,全系达IE5能效等级(依据GB 18613-2020):

结构类型

系列

功率范围

最大额定扭矩

额定电压

防护等级

内转子

HSE140

0.4kW~1.5kW

14N·m

380VAC

IP66

内转子

HSE160

0.75kW~3.7kW

30N·m

380VAC/220VAC

IP66

大直径扁平(盘式)

HSE300

4.5kW~9kW

35N·m

380V

IP66

大直径扁平(盘式)

HSE370

7.5kW~22kW

89N·m

380V

IP66

外转子

HSE102

0.4kW~0.65kW

4N·m

220VAC

IP54/IP55

外转子

HSE138

1.3kW~1.8kW

380VAC

IP54

外转子

HSE188

2.2kW~5.5kW

380VAC

IP54

最大额定功率22kW(HSE370系列),最大额定扭矩89N·m(型号HSE-PM38H900-370N09-FB5,9kW/960rpm/89N·m)。全系标配0-10V模拟量调速与RS485/Modbus通讯,驱动器内置过压、欠压、过流、缺相保护。HSE300/HSE370系列电磁兼容满足IEC 61800-3的C2类要求,功率因数最高0.95,支持最高480VAC输入。

标准型工作环境温度为-25℃~+60℃(F级绝缘,耐温上限155℃,依据GB/T 11021/IEC 60085)。如需在80℃、85℃等更高环境温度下连续运行,可选配高温定制方案,通过升级至H级绝缘体系(180℃)、高牌号磁钢、高温轴承润滑与驱动器分体外置实现,需按实际工况参数核算配置。

公司地址:浙江省宁波市南部商务区。宁波制造基地:宁波市首南工业区明光路388号。金华制造基地:浙江省东阳市南市街道紫溪村88号。

国内官网:volcanotech.cn | 海外官网:volcanoelectric.com | 邮箱:sales@volcanoelectric.com

需要《EC电机全系选型速查表》的读者,可发邮件至 sales@volcanoelectric.com,备注「选型」,48小时内回复全系参数表与选型对照表。

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