CN103390979A

CN103390979A - 10极直驱潜油异步电动机

Info

Publication number: CN103390979A
Application number: CN2013102815731A
Authority: CN
Inventors: 刘智慧; 孟大伟; 肖士勇
Original assignee: Harbin University of Science and Technology
Current assignee: Harbin University of Science and Technology
Priority date: 2013-07-06
Filing date: 2013-07-06
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2033-07-06

Abstract

本发明涉及一种 10 极直驱潜油异步电动机。 目前，我国石油资源已进入中后期开采阶段，传统游梁式抽油机 既浪费了能源又降低了经济效益。 本发明的组成包括：机壳（ 1 ）、定子、转子和转轴（ 2 ），机壳内部具有定子、转子，转子内压有转轴，定子包括一组定子铁心段（ 3 ）和隔磁段（ 4 ），定子铁心段与隔磁段交叉相叠，定子铁心段、隔磁段压装在机壳内，定子铁心段上开的定子槽（ 5 ）内嵌有定子绕组（ 6 ）；转子包括一组小节转子铁心（ 7 ），小节转子铁心之间安装有扶正轴承（ 8 ），小节转子铁心上开的槽内插有转子导条（ 9 ），转子导条与短路环（ 10 ）连接，位于尾端的小节转子铁心与隔套（ 11 ）连接。 本发明用于驱动潜油螺杆泵。

Description

10极直驱潜油异步电动机

技术领域：

本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种10极直驱潜油异步电动机。

背景技术：

目前，我国石油资源已进入中后期开采阶段，传统游梁式抽油机难以适应丛式水平井、斜井；也同样难以适应低渗透、高渗透、黏稠、剩余油和固体相混合油层；并且这种抽油机耗费钢材多，既浪费了能源又降低了经济效益，使其发展潜力大受限制。

潜油螺杆泵作为石油人工举升设备，具有低投资、低能耗、对介质适应性强的优点，受到油田开采的高度青睐。潜油电机是潜油螺杆泵的动力机，多是两极立式工作的三相鼠笼异步电动机。其结构细长，定转子分段。潜油电机的高转速与潜油螺杆泵的低速运行状态不匹配，必须增加减速器调速，这就增大了系统成本，降低了系统的效率，同时增加了系统的故障率和维修次数。

潜油电机的工作在数千米，井下，其工作环境的特殊性使得定子外径受到限制，不能开较多的槽，系统成本高，工作效率低。

发明内容：

本发明的目的是提供一种10极直驱潜油异步电动机，不仅转速低能与潜油螺杆泵直接配套使用，而且保证电机的尺寸变化不大，不附加任何减速装置。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种10极直驱潜油异步电动机，其组成包括：装有定子、转子的机壳，所述的转子内压有所述的转轴，所述的定子包括一组定子铁心段和隔磁段，所述的定子铁心段与所述的隔磁段交叉相叠，所述的定子铁心段、所述的隔磁段压装在所述的机壳内，所述的定子铁心段上开的定子槽内嵌有定子绕组；所述的转子包括一组小节转子铁心，所述的小节转子铁心之间安装有扶正轴承，所述的小节转子铁心上开的槽内插有转子导条，所述的转子导条为铜条与短路环连接，位于尾端的所述的小节转子铁心与隔套连接。

所述的10极直驱潜油异步电动机，所述定子绕组为两套三相对称双层分数槽集中绕组，所述的三相对称双层分数槽集中绕组的节距为2，所述的三相对称双层分数槽集中绕组为60°相带绕组，两套所述的三相对称双层分数槽集中绕组串联，两套所述的三相对称双层分数槽集中绕组空间相隔5个所述的定子槽。

所述的10极直驱潜油异步电动机，所述的定子铁心段由硅钢片堆叠而成；所述的隔磁段由铜片堆叠而成，所述的定子铁心段之间安装有所述的隔磁段。

所述的10极直驱潜油异步电动机，所述的机壳的前端与电机头连接，所述的电机头与运输帽连接，所述的电机头内安装有止推轴承，所述的止推轴承安装在所述的转轴的一端，所述的转轴的另一端安装有轴承座，所述的轴承座与底座连接。

所述的10极直驱潜油异步电动机，所述的定子上开有24个所述的定子槽，所述的定子槽为开口槽；所述的转子上开22个转子槽，转子槽为圆形闭口槽；所述的转子极数为10极。

所述的10极直驱潜油异步电动机，所述的小节转子铁心为鼠笼结构。

所述的10极直驱潜油异步电动机，所述的扶正轴承与所述的转轴之间用键A连接，所述的转轴与所述的小节转子铁心通过键连接，所述的小节转子之间通过定位槽错开4度。

有益效果：

1. 本发明定子绕组采用两套12槽10极双层分数槽集中绕组，两套绕组在空间相隔5个定子槽，构成了本发明的定子24槽10极直驱潜油异步电动机的定子绕组。当10极直驱潜油异步电动机的电机定子绕组通50Hz工频对称三相正弦交流电时，在定子绕组中流过一组对称的三相电流，于是定子绕组产生一个十极正向以同步转速600r/min同步旋转的基波旋转磁动势，在基波旋转磁动势的作用下将产生通过气隙的十极旋转磁场，以同步转速600r/min旋转，转子导条切割旋转磁场，使转子导条中产生感应电势和感应电流，气隙磁场和转子导条中的感应电流相互作用产生电磁转矩，使电机转子顺旋转磁场方向旋转起来。实现了电机的低速异步运行。

2. 本发明采用分数槽绕组能够实现在不改变电机定子外径和增加定子槽数的情况下增加电机的极数，降低电机的同步转速，实现电机的低速运行。采用两套分数槽集中绕组能够有效克服只采用一套分数槽集中绕组谐波大的缺点，有效抑制了电机的低次谐波。利用定位槽将10极直驱潜油异步电动机的每个小节转子铁心之间错开4度，实现10极直驱潜油异步电动机的等效转子斜槽，有效地降低了电机的齿谐波，达到电机起动迅速，输出转矩大，转矩波动小，实现了电机的稳定低速直驱运行。

3. 本发明采用了两套双层分数槽集中绕组的串联结构，使得电机转速低的同时，谐波小，电机起动迅速，输出转矩大，电机结构简单，制造安装方便；电机不用开很多槽的情况下，使得电机转速降低，能够直接驱动潜油螺杆泵；降低整个采油系统的成本，提高整个采油系统的效率；解决了传统潜油电机无法直驱潜油电泵而必须采用减速器调速的技术难题，利用潜油电机驱动潜油螺杆泵的无杆采油技术能够提高采油质量，广泛适用于油田开采的中后期。

4. 本发明的电机转速低，接近600r/min，能够直接驱动潜油螺杆泵，谐波小，起动迅速，电机结构简单，制造安装方便，能够降低整个采油系统的成本，提高系统效率。解决了传统潜油电机无法直驱潜油电泵而必须采用减速器调速的技术难题。

5. 本发明的转子包括小节转子铁心、转子导条和短路环组成。转子导条插入小节转子铁心所开的槽内。短路环和转子导条焊接在一起；每段小节转子铁心之间用扶正轴承相连接，形成转子，扶正轴承用以在定子内腔中支撑每节转子，使之不与定子内腔表面摩擦，保证定转子之间的气隙均匀。

6. 本发明将转轴压入转子，转轴与小节转子铁心之间用键连接，通过定位槽将每小节转子铁心错开4度，达到电机转子斜槽的效果。将电机头装配到电机前端，用以固定止推轴承。

7. 本发明采用两套三相对称双层分数槽集中绕组，两套三相对称双层分数槽集中绕组节距都为2，两个定子齿上绕一个线圈，每套绕组为60°相带绕组，两套绕组相隔5个定子齿距，最后将两套绕组串联在一起。分数槽绕组可以在电机定子槽数一定的情况下有效的提高电机极数，以实现电机低速运转。

附图说明：

附图1是本发明的结构示意图。

附图2是本发明的定子、转子截面结构示意图。

附图3为附图1中定子绕组排布示意图。

附图4为附图1中定子绕组连接示意图。

具体实施方式：

实施例1：

一种10极直驱潜油异步电动机，其组成包括：机壳1、定子、转子和转轴2，所述的机壳内部具有定子、转子，所述的转子内压有转轴2，所述的定子包括一组定子铁心段3和隔磁段4，所述的定子铁心段与隔磁段4交叉相叠，所述的定子铁心段、所述的隔磁段压装在所述的机壳内，所述的定子铁心段上开的定子槽5内嵌有定子绕组6；所述的转子包括一组小节转子铁心7，所述的小节转子铁心之间安装有扶正轴承8，所述的小节转子铁心上开的槽内插有转子导条9，所述的转子导条与短路环10连接，位于尾端的所述的小节转子铁心与隔套11连接。

实施例2：

根据实施例1所述的10极直驱潜油异步电动机，所述定子绕组为两套三相对称双层分数槽集中绕组，所述的三相对称双层分数槽集中绕组的节距为2，所述的三相对称双层分数槽集中绕组为60°相带绕组，两套所述的三相对称双层分数槽集中绕组串联，两套所述的三相对称双层分数槽集中绕组空间相隔5个所述的定子槽。

实施例3：

根据实施例1或2所述的10极直驱潜油异步电动机，所述的定子铁心段由硅钢片堆叠而成；所述的隔磁段由铜片堆叠而成，所述的定子铁心段之间安装有所述的隔磁段。

实施例4：

根据实施例1或2所述的10极直驱潜油异步电动机，所述的机壳的前端与电机头12连接，所述的电机头与运输帽13连接，所述的电机头内安装有止推轴承14，所述的止推轴承安装在所述的转轴的一端，所述的转轴的另一端安装有轴承座15，所述的轴承座与底座16连接。

实施例5：

根据实施例1或2所述的10极直驱潜油异步电动机，所述的定子上开有24个所述的定子槽，所述的定子槽为开口槽；所述的转子上开22个转子槽，转子槽为圆形闭口槽；所述的转子极数为10极。

实施例6：

根据实施例1所述的10极直驱潜油异步电动机，所述的小节转子铁心为鼠笼结构。

实施例7：

根据实施例1或2所述的10极直驱潜油异步电动机，所述的扶正轴承与所述的转轴之间用键A，件号：17连接，所述的转轴与所述的小节转子铁心通过键18连接，所述的小节转子之间通过定位槽19错开4度。

实施例8：

上述的10极直驱潜油异步电动机，主要包括机壳、定子、转子、转轴；所述的定子由硅钢片、铜片和定子绕组组成；定子铁心分段，硅钢片堆叠一定长度形成定子铁心段，一定数量铜片放在两段硅钢片之间形成隔磁段，定子压装在机壳里；转子分节，由小节转子铁心，短路环和转子导条组成，电机转子和转轴装配，通过键连接。

进一步，定子铁心压装到机壳内形成铁心组件，嵌入定子绕组形成定子组件，所述的定子绕组采用两套完全一样的双层分数槽集中绕组，两套绕组在空间相距5个定子槽，两套绕组串联的结构。

定子铁心段与隔磁段交叉相叠，一同压装到机壳1中；将定子绕组嵌入定子槽中，形成定子组件。

实施例9：

上述的10极直驱潜油异步电动机，将转轴压入转子，转轴与小节转子铁心之间用键连接，通过定位槽将每小节转子铁心错开4度，达到电机转子斜槽的效果。扶正轴承与转轴之间用键连接。

将电机头装配到电机前端，用以固定止推轴承；将运输帽装配到电机头上。

隔套将转子铁心固定，装配上轴承座以及底座，组成电机尾端组件。

如附图2和附图3所示，定子铁心段上开24个定子槽，定子槽为开口槽。定子绕组采用两套三相对称双层分数槽集中绕组串联，分别为绕组1和绕组2。

如附图3和附图4，绕组1和绕组2相隔5个定子槽，每套绕组线圈的下层边嵌在相隔的下一个槽里。绕组的并联支路数为1，三相绕组采用星形连接。

Claims

1.一种10极直驱潜油异步电动机，其组成包括：装有定子、转子的机壳，其特征是：所述的转子内压有所述的转轴，所述的定子包括一组定子铁心段和隔磁段，所述的定子铁心段与所述的隔磁段交叉相叠，所述的定子铁心段、所述的隔磁段压装在所述的机壳内，所述的定子铁心段上开的定子槽内嵌有定子绕组；所述的转子包括一组小节转子铁心，所述的小节转子铁心之间安装有扶正轴承，所述的小节转子铁心上开的槽内插有转子导条，所述的转子导条为铜条与短路环连接，位于尾端的所述的小节转子铁心与隔套连接。

2.根据权利要求1所述的10极直驱潜油异步电动机，其特征是：所述定子绕组为两套三相对称双层分数槽集中绕组，所述的三相对称双层分数槽集中绕组的节距为2，所述的三相对称双层分数槽集中绕组为60°相带绕组，两套所述的三相对称双层分数槽集中绕组串联，两套所述的三相对称双层分数槽集中绕组空间相隔5个所述的定子槽。

3.根据权利要求1或2所述的10极直驱潜油异步电动机，其特征是：所述的定子铁心段由硅钢片堆叠而成；所述的隔磁段由铜片堆叠而成，所述的定子铁心段之间安装有所述的隔磁段。

4.根据权利要求1或2所述的10极直驱潜油异步电动机，其特征是：所述的机壳的前端与电机头连接，所述的电机头与运输帽连接，所述的电机头内安装有止推轴承，所述的止推轴承安装在所述的转轴的一端，所述的转轴的另一端安装有轴承座，所述的轴承座与底座连接。

5.根据权利要求1或2所述的10极直驱潜油异步电动机，其特征是：所述的定子上开有24个所述的定子槽，所述的定子槽为开口槽；所述的转子上开22个转子槽，转子槽为圆形闭口槽；所述的转子极数为10极。

6.根据权利要求1或2所述的10极直驱潜油异步电动机，其特征是：所述的小节转子铁心为鼠笼结构。

7.根据权利要求1或2所述的10极直驱潜油异步电动机，其特征是：所述的扶正轴承与所述的转轴之间用键A连接，所述的转轴与所述的小节转子铁心通过键连接，所述的小节转子之间通过定位槽错开4度。