CN103647363A - 装配式转子稀土永磁力矩电机 - Google Patents

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孙德海
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Abstract

本发明提供一种装配式转子稀土永磁力矩电机，包括定子、转子、端盖，所述空心转子轴、大筒套小筒结构构成的双筒非导磁转子支架、等间距相互间隔镶嵌在转子支架大筒外缘的导磁极靴和稀土永磁体构成；在转子支架两端分别安装有用于固定永磁体的由非导磁材料制成的上端板和下端板。由于这种设计使电机转子的装配工艺性更好，转子重量更轻，转动惯量更小，永磁材料更少，永磁体利用率更高，漏磁更小，可靠性也更高并且可避免永久退磁,因此大大提高了低速大功率力矩电机的综合性能。

Description

装配式转子稀土永磁力矩电机
技术领域
本发明涉及一种稀土永磁力矩电机，尤其是一种稀土永磁力矩电机的转子。
背景技术
稀土永磁力矩电动机以其高效节能、高重量比功率、高过载能力、高可靠性、调速简便、免维护、长寿命等优点引起国内外专家高度重视。但现有技术的稀土永磁力矩电机在大功率、大转矩应用上还没有充分挖掘出潜力，目前还存在电机转子材料利用率低、重量重、表面贴磁钢装配工艺复杂及可靠性差等方面的明显不足，此外在减少漏磁与永久退磁方面也无更多改善，因而限制了稀土永磁力矩电机在各个领域的发展。比如在油田采油方面，就难以实现稀土永磁力矩电机直拖大排量螺杆泵采油技术的应用。
发明内容
本发明要解决的问题是针对上述不足之处加以改进。由此所采取的技术方案为：一种装配式转子永磁力矩电机，包括定子、转子、端盖，所述转子由大筒套小筒结构构成的双筒非导磁空心转子支架、等间距相互间隔镶嵌在转子支架大筒外缘凹槽内的导磁极靴、空心转子轴和矩形稀土永磁体构成；在转子支架的双筒之间的支撑筋上均匀分布有数个减重孔,减重孔的数量可在不影响转子机械性能的前提下，根据承担的具体工作性质进行调整，如果没有特殊要求,通常可以等间距开3个腰形减重孔；在转子支架两端分别安装有用于固定稀土永磁体的由非导磁材料制成的上端板和下端板，由此构成装配式极靴隐极转子。
本发明具有的优点和积极效果是：由于电机转子是针对径向励磁方式隐极电机磁路特点进行设计的，与表面贴磁钢结构的以及其它同规格的常规永磁力矩电机不同之处在于,导磁极靴是嵌装在非导磁的铝合金转子支架上，相邻的两个导磁极靴巧妙形成了永磁体磁钢槽，形成独立磁路，这样相对减少了漏磁；永磁体采用切向式矩形，沿轴向分成若干段嵌入两个导磁极靴之间，与表面贴磁工艺相比装配性更好，永磁体利用率更高，漏磁更小，进一步节约了导磁材料，可靠性也更高了；更重要的是，可避免永久退磁；加上转子支架与转子轴减重设计的综合效果使得转子重量更轻了，转动惯量更小了，提高了重量比功率;由于转子结构简单、提高了制造装配工艺性、显著提高结构安全和可靠性，并可以方便地实现多极结构电机的制造。因此大大提高了低速大功率稀土永磁力矩电机的综合性能；尤其是在油田采油方面，通过上述技术方案，光杆可以通过永磁力矩电机的空心轴伸出直接抽油，并且不再需要皮带传动等一系列减速机构,从而使稀土永磁力矩电机直拖大排量螺杆泵采油技术得以实现，使油井采油过程和设备大大简化，最终使油井采油效率和经济效益得到显著提高。
附图说明
图1是本发明电机轴线方向剖面结构示意图
图2是本发明电机转子轴线方向剖面结构示意图
图3是本发明电机转子横截剖面结构示意图
图4是本发明电机定子冲片横截剖面结构示意图
图中：1、电枢绕组  2、定子铁芯  3、上防暴密封盖  4、上端盖5、转子上端盖  6、机座  7、转子支架  8、矩形稀土永磁体9、导磁极靴  10、转子下端板  11、螺栓  12、轴挡  13、空心转子轴14、下防暴端盖法兰  15、轴承  16、凸台  17、端板通孔18、腰形减重孔  19、大筒  20、小筒  22、端板外环  23、端板内环24、转子支架螺钉孔
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。
本发明实施例为一台立式单螺杆抽油泵装配式转子稀土永磁高效率/高功率密度直驱力矩电机。该电机的构成包括机座6、由定子铁芯2和电枢绕组1构成的电机定子、电机转子、上端盖4、上防爆密封盖3、下防爆端盖法兰14。所述电机转子由空心轴13、采用大筒套小筒结构构成的非导磁铝合金双筒式转子支架7、转子支架7两端的由非导磁铝合金材料铸造的转子上端板5和转子下端板10、以及在转子支架7的大筒19外缘处相互间隔且等间距安装的24个导磁极靴9和24个矩形稀土永磁体8构成。整个转子支架7沿轴线方向剖面呈“工”字状。此外，所述导磁极靴9采用的导磁材料为电工纯铁、10号钢或由0.5mm硅钢片材料叠成，导磁极靴9的端面为T字扇形结构,导磁极靴9弧顶夹角为22.5度，扇形底到弧顶高29.5mm，扇形底宽25.7mm，扇形角为15度，其中24个扇形导磁极靴9镶嵌在转子支架7后所共同形成的圆弧半径构成了电机转子的半径,扇形底部嵌入转子支架7的梯形定位槽内。导磁极靴9嵌入转子支架7后，就与转子支架7外环表面形成了24个用于装配矩形稀土永磁体8的矩形开口槽极穴。材料为烧结钕铁硼的矩形永磁体8沿轴向分成若干段，嵌入矩形开口槽极穴内。在转子支架7两端安装转子上端板5和转子下端板10是为了防止矩形永磁体8沿轴向蹿动、加强机械强度;这两个端板外环22直径均略小于转子直径φ，两个端板内环的外表面23与转子支架7的大筒19内环配合，上端板5和下端板10的端面沿径向各自均匀分布的24个端板通孔17与转子支架7上的24个螺钉孔24相对应，然后由螺栓11穿过相应的端板通孔17和螺钉孔24，从而将转子支架7与上、下两个端板固定在一起。在转子支架7内的小筒22两边各装有一个给转子支架定位和固定的轴挡环12，最后形成一个装配式极靴隐极转子整体。此外，在转子支架7双筒间的支撑筋上等间距分布有3个尺寸相同的腰形减重孔18,小筒22内环有对称键槽与空心转子轴13联接，以保持转子支架7与空心转子轴13固定;大筒外圆19与转子下端板10相邻一侧均匀分布24个凸台16，起对矩形永磁体8定位的作用。
电机定子鉄芯2是由若干片厚度为0.5mm硅钢片材料制成的定子冲片叠压而成，定子冲片上均匀分布着72个梨形嵌线槽，相邻槽距角为5度。叠压时将定子冲片沿圆周方向逐渐螺旋扭斜，使梨形嵌线槽两端口成5度槽距角。定子冲片、机座、端盖等采用国家标准Y系列电机标准件，节约开发和制造成本。电枢绕组1为三相星形联接对称绕组，嵌于定子鉄芯2的嵌线槽内。结构设计采用隔爆设计方案，便于单螺杆抽油泵地面直驱系统及其他危险场所应用。本实施例适合于陆地或海上采油直接驱动螺杆泵动力驱动装置，或者应用于操作危险、维修困难的化工液体输送等领域。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (6)

1.一种装配式转子稀土永磁力矩电机，包括定子、转子、端盖，其特征在于：所述转子由空心转子轴、大筒套小筒结构构成的双筒非导磁转子支架、等间距相互间隔镶嵌在转子支架大筒外缘凹槽内的导磁极靴和稀土永磁体构成；其中转子支架的双筒间的支撑筋上均匀分布有若干个减重孔,在转子支架两端分别安装有非导磁材料制成的上端板和下端板。
2.根据权利要求1所述的装配式转子稀土永磁力矩电机，其特征在于：所述导磁极靴共有24个，该导磁极靴端面为T字扇形结构,扇形底部嵌入转子支架大筒外缘的梯形定位槽内。
3.根据权利要求1所述的装配式转子稀土永磁力矩电机，其特征在于：所述稀土永磁体为烧结钕铁硼切向式矩形结构，共有24个并且分别嵌入在两个相邻的导磁极靴之间形成的矩形开口槽极穴内。
4.根据权利要求1所述的装配式转子稀土永磁力矩电机，其特征在于：所述转子支架的双筒间的支撑筋上的减重孔为3个,其形状为腰形且尺寸相同。
5.根据权利要求1所述的装配式转子稀土永磁力矩电机，其特征在于：所述非导磁空心转子支架、上端板和下端板均由铝合金材料制成。
6.根据权利要求1所述的装配式转子稀土永磁力矩电机，其特征在于：所述导磁极靴采用的导磁材料为电工纯铁。
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