CN111416492A - 一种低漏磁潜油永磁旋转同步电动机 - Google Patents

一种低漏磁潜油永磁旋转同步电动机 Download PDF

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Abstract

一种低漏磁潜油永磁旋转同步电动机，包括转子、定子、转轴、壳体、电机头和尾座；所述的转子包含N节中空转子单元和N+1个扶正轴承，扶正轴承与转子单元相间地套在转轴上，且转子两个端部均安装有扶正轴承；本发明的电机相对于传统半闭口槽潜油永磁电机而言，解决了嵌线过程造成的定子齿的变形，以及电机运行过程中槽中浸渍绝缘漆脱落的颗粒进入定、转子间隙中的难题。

Description

一种低漏磁潜油永磁旋转同步电动机
技术领域
本发明涉及一种永磁电机，尤其涉及一种潜油永磁同步电动机。
背景技术
潜油电泵(包含潜油离心泵和潜油螺杆泵)是一种无杆采油装置，具有效率高、占地面积小、地面环境污染小的优点，它们往往工作在斜井、水平井等一些复杂的丼况中，这就对潜油电泵提出了更高的要求。潜油电机是潜油电泵的核心动力部件，系统要求潜油电机有高可靠性、高效率、较短的长度，较短的铁心总长度有利于电机的生产制作和降低电机成本，同时，也有利于潜油电泵的下井操作。相对于感应电机，潜油永磁电机具有效率高、长度短的优点，但稀土永磁材料属于不可再生矿产资源，高效利用永磁材料有利于国计民生；另一方面，潜油电机均采用滑动轴承，存在偏心问题，带来了更大的单边磁拉力，极易造成电机的转子扫堂。
为了解决永磁体的高效利用问题，专利(申请号201010253462.6、申请号201310739094.X、申请号201320744572.1)等均采用半闭口槽，但这种方法带来了嵌线过程造成的定子齿的变形，以及电机运行过程中槽中浸渍绝缘漆脱落的颗粒进入定、转子间隙中的问题，同时专利(申请号201010253462.6、申请号201310739094.X)所提到的电机的转子采用永磁体表贴式结构，脆性的永磁体在装配和运行过程中具有易碎的缺点。专利(申请号201721097916.9)很好地解决了上述专利的缺陷，但存在永磁体利用率低的不足。
发明内容
发明目的：为了解决上述问题与技术缺陷，本发明提出了一种定、转子均采用混合冲片结构的低漏磁潜油永磁旋转同步电动机；同时，增加扶正轴承数量解决转子扫堂问题。是一种高功率密度、低漏磁、永磁体利用率高的潜油永磁电机。
技术方案：本发明是通过以下技术方案实现的：
一种低漏磁潜油永磁旋转同步电动机，包括转子、定子、转轴、壳体、电机头和尾座；
所述的转子包含N节中空转子单元和N+1个扶正轴承，扶正轴承与转子单元相间地套在转轴上，且转子两个端部均安装有扶正轴承；
所述的定子为环形中空，包含定子铁心冲片A和定子铁心冲片B两种规格的定子铁心冲片，两种规格的定子铁心冲片开槽，槽中放置绕组线圈；定子压入壳体内，二者无间隙配合；
所述的转子套在转轴上，一同装入定子的环形中空腔中，转子与定子间存在间隙，使得转子能在定子的环形中空腔中自由转动；电机头和尾座分别置于壳体的轴向两侧；
定子的定子铁心冲片A和定子铁心冲片B相间叠压，也即两种定子铁心冲片循环相间堆叠；定子铁心冲片A上均布有Q个闭口槽，槽口连接筋高度Th＝0.5mm，定子铁心冲片B上均布有Q个半闭口槽，槽开口宽度Tw＝1.5～3.5mm。
所述的定子比转子长100mm-200mm。
转子中的转子单元包括转子铁心冲片A、转子铁心冲片B、永磁体、转子端板和拉杆；转子铁心冲片A和转子铁心冲片B开槽，转子铁心冲片A和转子铁心冲片B相间叠压成叠压件，转子铁心冲片槽中放置永磁体，在放置完永磁体的叠压件的轴向两侧放置转子端板，将拉杆穿过转子铁心冲片A和转子铁心冲片B后与两侧的转子端板紧固在一起。
所述电机的壳体外径在φ89～φ220mm之间，长度在1m～15m之间；电机的槽数为Q，Q＝3K，K取3～10间整数，电机的极数2p＝Q/3q，其中p是电机的极对数，q为每极每相槽数，取值为q＝2/5，q＝2/7，q＝3/8，q＝2和q＝3。
优点效果：
本发明具体优点如下：
本发明的电机相对于传统闭口槽潜油永磁电机而言，具有绕组利用率高、永磁体利用率高、功率密度高的优点；在相同外径和功率的约束条件下，长度缩短了20％左右，有利于潜油电泵机组(配置本发明的电机)的下井操作。
本发明的电机相对于传统半闭口槽潜油永磁电机而言，解决了嵌线过程造成的定子齿的变形，以及电机运行过程中槽中浸渍绝缘漆脱落的颗粒进入定、转子间隙中的难题。
附图说明
图1是本发明的潜油永磁电机结构图及部件图；
图2是本发明的潜油永磁电机的定子结构图；
图3是本发明的潜油永磁电机的转子结构图；
图4是本发明的潜油永磁电机的转子结构爆炸图；
图5是本发明的潜油永磁电机的转子铁心冲片A图；
图6是本发明的潜油永磁电机的转子铁心冲片B图；
图7是本发明的潜油永磁电机的定子铁心冲片A图；
图8是本发明的潜油永磁电机的定子铁心冲片B图。
附图标记说明：
1.转子、2.定子、3.转轴、4.壳体、5.电机头、6.尾座、101.转子单元、102.扶正轴承、103.轴、201.定子铁心冲片A、202.定子铁心冲片B、203.绕组线圈、1011.转子铁心冲片A、1012.转子铁心冲片B、1013.永磁体、1014.转子端板、1015.拉杆、2011.闭口槽、2012.槽口连接筋、2021.半闭口槽、2022.槽开口、10111.永磁体槽、10114.拉杆孔、10112A.隔磁桥、10112B.隔磁桥、10113A.连接筋、10113B.连接筋。
具体实施方式：下面结合附图对本发明做进一步的说明：
一种低漏磁潜油永磁旋转同步电动机，包括转子1、定子2、转轴3、壳体4、电机头5和尾座6；
所述的转子1包含N节中空转子单元101和N+1个扶正轴承102，扶正轴承102与转子单元101相间地套在转轴3上，且转子1两个端部均必须安装有扶正轴承102，与传统潜油电机相比多了2个扶正轴承，解决了单边磁拉力造成的转子扫堂问题；
所述的定子2为环形中空，包含定子铁心冲片A201和定子铁心冲片B202两种规格的定子铁心冲片，两种规格的定子铁心冲片开槽，槽中放置绕组线圈203，而传统潜油电机的定子铁心冲片只有1种；定子2压入壳体4内，二者(定子2与壳体4)无间隙配合，在承受一定的扭矩和轴向力下不会发生相对位移；。
所述的转子1套在转轴3上，一同装入定子2的环形中空腔中，转子1与定子2间存在间隙，使得转子1能在定子2的环形中空腔中可以自由转动；电机头5和尾座6分别置于壳体4的轴向两侧；
定子2的定子铁心冲片A201和定子铁心冲片B202相间叠压，也即两种定子铁心冲片循环相间堆叠；定子铁心冲片A201上均布有Q个闭口槽2011，槽口连接筋2012高度Th＝0.5mm，定子铁心冲片B202上均布有Q个半闭口槽2021，槽开口2022宽度Tw＝1.5～3.5mm，闭口槽和半闭口槽两种定子铁心冲片的搭配，避免了半闭口槽电机穿线过程引起的齿变形，防止了槽中浸渍绝缘漆脱落的颗粒进入定、转子间隙中，又降低了闭口槽电机的定子漏磁，提高了电枢绕组和永磁体的利用率，增加了电机功率密度。
所述的定子2比转子1长100mm-200mm。
转子1中的转子单元101包括转子铁心冲片A1011、转子铁心冲片B1012、永磁体1013、转子端板1014和拉杆1015；转子铁心冲片A1011和转子铁心冲片B1012开槽，转子铁心冲片A1011和转子铁心冲片B1012相间叠压到所设计的高度后成叠压件，在转子铁心冲片槽中放置永磁体1013，最后在放置完永磁体1013的叠压件的轴向两侧放置转子端板1014，将拉杆1015穿过转子铁心冲片A1011和转子铁心冲片B1012后与两侧的转子端板1014紧固在一起，而传统潜油电机转子铁心冲片只有1种；转子单元101的长度在200～400mm之间。
转子铁心冲片A1011和转子铁心冲片B1012均包含永磁体槽(10111)、隔磁桥(10112A)、隔磁桥(10112B)、连接筋(10113A)、连接筋(10113B)、拉杆孔(10114)，二者的差别在于隔磁桥的宽度H和连接筋的宽度w，转子铁心冲片B1012隔磁桥(10112B)的宽度H＝0.5mm，连接筋(10113B)的宽度w＝0.5mm，而转子铁心冲片A1011的隔磁桥(10112A)的宽度H和连接筋(10113A)的宽度w根据机械强度需要设计为合适的宽度，一般取值为1～2mm，不同隔磁桥宽度的两种转子铁心冲片的搭配，既保证了转子的强度，又适当地降低了隔磁桥的漏磁，提高了永磁体的利用率。隔磁桥就是如图5和6中所示的位置，连接筋远离转子铁心冲片的一端的两侧位置。
所述电机的壳体外径在φ89～φ220mm之间，长度在1m～15m之间；电机的槽数为Q，Q＝3K，K取3～10间整数，电机的极数2p＝Q/3q，其中p是电机的极对数，q为每极每相槽数，取值为q＝2/5，q＝2/7，q＝3/8，q＝2和q＝3；相对于传统闭口槽潜油永磁电机，在转速和永磁体用量相同的条件下，功率密度提高20％以上，从另一方面说，在转速和功率相同的条件下，电机的长度可以缩短20％。

Claims (4)

1.一种低漏磁潜油永磁旋转同步电动机，其特征在于:包括转子(1)、定子(2)、转轴(3)、壳体(4)、电机头(5)和尾座(6)；
所述的转子(1)包含N节中空转子单元(101)和N+1个扶正轴承(102)，扶正轴承(102)与转子单元(101)相间地套在转轴(3)上，且转子(1)两个端部均安装有扶正轴承(102)；
所述的定子(2)为环形中空，包含定子铁心冲片A(201)和定子铁心冲片B(202)两种规格的定子铁心冲片，两种规格的定子铁心冲片开槽，槽中放置绕组线圈(203)；定子(2)压入壳体(4)内，二者无间隙配合；
所述的转子(1)套在转轴(3)上，一同装入定子(2)的环形中空腔中，转子(1)与定子(2)间存在间隙，使得转子(1)能在定子(2)的环形中空腔中自由转动；电机头(5)和尾座(6)分别置于壳体(4)的轴向两侧；
定子(2)的定子铁心冲片A(201)和定子铁心冲片B(202)相间叠压，也即两种定子铁心冲片循环相间堆叠；定子铁心冲片A(201)上均布有Q个闭口槽(2011)，槽口连接筋(2012)高度Th＝0.5mm，定子铁心冲片B(202)上均布有Q个半闭口槽(2021)，槽开口(2022)宽度Tw＝1.5～3.5mm。
2.根据权利要求1所述的一种低漏磁潜油永磁旋转同步电动机，其特征在于：所述的定子(2)比转子(1)长100mm-200mm。
3.根据权利要求1所述的一种低漏磁潜油永磁旋转同步电动机，其特征在于:转子(1)中的转子单元(101)包括转子铁心冲片A(1011)、转子铁心冲片B(1012)、永磁体(1013)、转子端板(1014)和拉杆(1015)；转子铁心冲片A(1011)和转子铁心冲片B(1012)开槽，转子铁心冲片A(1011)和转子铁心冲片B(1012)相间叠压成叠压件，转子铁心冲片槽中放置永磁体(1013)，在放置完永磁体(1013)的叠压件的轴向两侧放置转子端板(1014)，将拉杆(1015)穿过转子铁心冲片A(1011)和转子铁心冲片B(1012)后与两侧的转子端板(1014)紧固在一起。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种低漏磁潜油永磁旋转同步电动机，其特征在于:所述电机的壳体外径在φ89～φ220mm之间，长度在1m～15m之间；电机的槽数为Q，Q＝3K，K取3～10间整数，电机的极数2p＝Q/3q，其中p是电机的极对数，q为每极每相槽数，取值为q＝2/5，q＝2/7，q＝3/8，q＝2和q＝3。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112421836A (zh) * 2020-12-02 2021-02-26 沈阳工业大学 一种高转矩密度潜油螺杆泵永磁电机
CN113517767A (zh) * 2021-04-21 2021-10-19 沈阳工业大学 一种细长型小直径低速大转矩潜油永磁电机

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