CN201869072U - 井用潜水泵自控式永磁同步电动机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种井用潜水泵自控式永磁同步电动机，包括转子和定子以及前轴承座和后轴承座，还包括机座壳体和橡胶调压阀以及防沙罩和驱动控制器，所述定子为直槽型，所述的转子是一种分段永磁体斜极结构转子，包括转子轴和至少串联有两段的转子铁芯，以及径向嵌装在每段转子铁芯上的至少两极的永磁体，相邻两段的永磁体相同磁极之间同向错开，轴向形成的斜极螺旋角为1°至10°之间；本实用新型解决了电机转子斜槽问题，具有适用于井用潜水泵电机中“细长轴”形状的，结构简单、并可以大大减少转子永磁体氧化的，且成本较低的有益效果。
Description
技术领域
本实用新型的井用潜水泵自控式永磁同步电动机涉及到一种井用潜水泵电动机，尤其是一种井用潜水泵自控式永磁同步电动机。
背景技术
目前国内外井用潜水电动机分为充油式、充水式、干式和屏蔽式，均采用异步电动机；潜水电泵具有体积小、重量轻、起动前不需引水、不受吸程限制、不需另设泵房、安装使用方便、性能可靠、成本低廉等优点。然而，能源值低下，是异步电动机驱动的潜水泵最致命的缺点，以0.55kw至30kw为例，异步电动机的平均效率为70.8％，组成的潜水泵平均效率仅为42％；在太阳能光伏扬水系统中，光能转换为电能的效率为14％～18％左右，由新能源获取的如此珍贵的电能，应以尽量高效率的电动机转换成机械能，以扩大太阳能电池的应用，推进其产业化；研制超高效率的驱动潜水泵的稀土永磁电动机已是当务之急；自控式永磁同步电动机与无刷直流电动机相比较，在定、转子结构上没有多大区别，它们的主要区别在于自控式永磁同步电动机采用180°导通的逆变器，电动机供电电压为三相正弦脉宽调制波形、定子三相电枢绕组被同时导通，并流过三相对称的接近正弦的连续电流，从而在气隙内形成连续的圆形的旋转磁场；这样，电动机能实现输出转矩容量和运行效率最大化，以及力矩脉动的最小化，十分有利于控制系统运行环境的优化，可靠性的提升。但自控式永磁同步电动机必然会遇到斜槽问题，为减少永磁同步电动机的力矩脉动和高次谐波，同时为了减少永磁同步电动机的杂散损耗，在定子铁芯中应采取斜槽，但在井用潜水泵中用自控式永磁同步电动机，因受井筒直径尺寸的限制，定、转子铁芯直径很小，长度较长，形成了“细长轴”形状，如果在定子中采用斜槽工艺，用嵌线机嵌线就十分困难，为此改变定子和转子的结构是目前研究的课题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种可以解决斜槽问题，适用于井用潜水泵电机中“细长轴”形状的，结构简单、并可以大大减少转子永磁体氧化的，且成本较低的井用潜水泵自控式永磁同步电动机。
为解决上述技术问题，本实用新型井用潜水泵自控式永磁同步电动机的技术方案是：它包括转子和定子以及前轴承座和后轴承座，还包括机座壳体和橡胶调压阀以及防沙罩和驱动控制器，所述定子为直槽型，所述的转子是一种分段永磁体斜极结构转子，包括转子轴和至少串联有两段的转子铁芯，以及径向嵌装在每段转子铁芯上的至少两极的永磁体，相邻两段的永磁体相同磁极之间同向错开，轴向形成的斜极螺旋角为1°至10°之间。
作为本实用新型的优选技术方案之一是：所述的转子铁芯的转子轴孔具有孔键槽，相应的转子轴安装每段转子铁芯的位置均设置有轴键槽和嵌装其中键，每段轴键槽之间依照斜极螺旋角的角度进行错开分布，每段转子铁芯依靠键连接方式定位于转子轴上。
作为本实用新型的优选技术方案之二是：所述的转子铁芯是一种内置式永磁体铁芯，转子铁芯上围绕着转子轴孔的周围隔开均布有至少两个永磁体嵌孔，且每个永磁体嵌孔之间相邻的边缘还设置有隔磁槽，相邻永磁体嵌孔之间的间隔区域形成隔磁桥，所述的永磁体按径向极性异极相隔嵌装于永磁体嵌孔中。
作为本实用新型的优选技术方案之三是：所述的转子铁芯是一种辐条式永磁体铁芯，转子铁芯上围绕着转子轴孔的周围隔开径向辐射式均布有至少两个永磁体嵌槽，所述的永磁体按径向极性异极相隔嵌装于永磁体嵌槽中。
作为本实用新型的优选技术方案之四是：所述的驱动控制器包括三相桥式不可控整流器、180°导通的电压型三相桥式逆变电器、电流矢量控制器，其中三相桥式不可控整流器的输入端连接三相交流电源，其输出端连接到电压型三相桥式逆变电器的输入端，电压型三相桥式逆变电器的输出端连接到定子的线圈上，而电流矢量控制器并联连接在电压型三相桥式逆变电器与定子线圈之间，并将励磁电流分量和转矩电流分量的比较信号输入到电压型三相桥式逆变电器中。
本实用新型的有益效果是：本实用新型将传统自控式永磁同步电动机中斜槽定子改为直槽定子，而直槽转子改为斜槽永磁体转子，且将永磁体嵌装在转子铁芯上，不但适用于井用潜水泵电机中“细长轴”形状，而且减少了永磁体的氧化，具体是转子为一种分段永磁体斜极结构转子，包括转子轴和至少串联有两段的转子铁芯，以及径向嵌装在每段转子铁芯上的至少两极的永磁体，相邻两段的永磁体相同磁极之间同向错开，轴向形成的斜极螺旋角为1°至10°之间，形成斜槽永磁体转子，解决了在井用潜水泵电机应用自控式永磁同步电动机的斜槽问题，而且结构简单，成本较低。
附图说明
图1是本实用新型井用潜水泵自控式永磁同步电动机的主视图。
图2是本实用新型井用潜水泵自控式永磁同步电动机中一种内置式永磁体铁芯的一段两极转子铁芯主视图。
图3是本实用新型井用潜水泵自控式永磁同步电动机中一种内置式永磁体铁芯一段两极的另一种形式转子铁芯主视图。
图4是本实用新型井用潜水泵自控式永磁同步电动机中一种内置式永磁体铁芯的一段四极转子铁芯主视图。
图5是图4转子铁芯的芯片主视图。
图6是本实用新型井用潜水泵自控式永磁同步电动机中一种内置式永磁体铁芯的转子主视图。
图7是图6形式的转子多段铁芯串联磁极分布方式示意图。
图8是图6形式的转子的多段铁芯串联后的轴向示意图。
图9是使串联的多段铁芯磁极旋转形成斜极螺旋角的转子轴一种结构形式示意图。
图10是图9的F-F向截面剖视图。
图11是本实用新型井用潜水泵自控式永磁同步电动机中一种辐条式永磁体铁芯的一段转子铁芯主视图。
图12是本实用新型井用潜水泵自控式永磁同步电动机中驱动控制器控制电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的井用潜水泵自控式永磁同步电动机作更详细的说明。
由图1～12所示，本实用新型井用潜水泵自控式永磁同步电动机的技术方案是：它包括转子1和定子2以及前轴承座3和后轴承座4，还包括机座壳体5和橡胶调压阀6以及防沙罩7和驱动控制器8，所述定子2为直槽型，所述的转子1是一种分段永磁体斜极结构转子，包括转子轴9和至少串联有两段的转子铁芯10，以及径向嵌装在每段转子铁芯10上的至少两极的永磁体11，相邻两段的永磁体11相同磁极之间同向错开，轴向形成的斜极螺旋角α12为1°至10°之间。本实施例中，永磁体11用钕铁硼永磁体，以6″泵用11kw永磁同步电动机为例，转子1的段数是六段，每段转子铁芯10上有四极，同一铁芯上S、N磁极分布相隔，每段磁极之间的斜极螺旋角α12为7.5°。
由图2～11所示，作为本实用新型的优选实施方式之一是：所述的转子铁芯10的转子轴孔具有孔键槽16，相应的转子轴9安装每段转子铁芯10的位置均设置有轴键槽17和嵌装其中键18，每段轴键槽17之间依照斜极螺旋角α12的角度进行错开分布，每段转子铁芯10依靠键连接方式定位于转子轴9上。本实施例中，永磁体11用钕铁硼永磁体，以6″泵用11kw永磁同步电动机为例，转子1的段数是六段，每段转子铁芯10上有四极，每段磁极之间的斜极螺旋角α12为7.5°。
由图2～8所示，作为本实用新型的优选实施方式之二是：所述的转子铁芯10是一种内置式永磁体铁芯，转子铁芯上围绕着转子轴孔的周围隔开均布有至少两个永磁体嵌孔13，且每个永磁体嵌孔13之间相邻的边缘还设置有隔磁槽14，相邻永磁体嵌孔13之间的间隔区域形成隔磁桥15，所述的永磁体11按径向极性异极相隔嵌装于永磁体嵌孔13中。本实施例中，永磁体11用钕铁硼永磁体，转子1的段数是六段，每段转子铁芯10上有四极，每段磁极之间的斜极螺旋角α12为7.5°。
由图11所示，作为本实用新型的优选实施方式之三是：所述的转子铁芯10是一种辐条式永磁体铁芯，转子铁芯上围绕着转子轴孔的周围隔开径向辐射式均布有至少两个永磁体嵌槽19，所述的永磁体11按径向极性异极相隔嵌装于永磁体嵌槽19中。
由图12所示，作为本实用新型的优选实施方式之四是：所述的驱动控制器8包括三相桥式不可控整流器20、180°导通的电压型三相桥式逆变电器21、电流矢量控制器22，其中三相桥式不可控整流器20的输入端连接三相交流电源，其输出端连接到电压型三相桥式逆变电器21的输入端，电压型三相桥式逆变电器21的输出端连接到定子2的线圈上，而电流矢量控制器22并联连接在电压型三相桥式逆变电器21与定子2线圈之间，并将励磁电流分量和转矩电流分量的比较信号输入到电压型三相桥式逆变电器21中。
本实用新型将传统自控式永磁同步电动机中斜槽定子改为直槽定子，而直槽转子改为斜槽永磁体转子，且将永磁体嵌装在转子铁芯上，不但适用于井用潜水泵电机中“细长轴”形状，而且减少了永磁体的氧化，具体是转子为一种分段永磁体斜极结构转子，包括转子轴和至少串联有两段的转子铁芯，以及径向嵌装在每段转子铁芯上的至少两极的永磁体，相邻两段的永磁体相同磁极之间同向错开，轴向形成的斜极螺旋角为1°至10°之间，形成斜槽永磁体转子，解决了在井用潜水泵电机应用自控式永磁同步电动机的斜槽问题，而且结构简单，成本较低。
以上所述只是本实用新型优选的实施方式，其并不构成对本实用新型保护范围的限制，只要是以基本相同的手段实现本实用新型的目的，都应属于本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种井用潜水泵自控式永磁同步电动机，包括转子(1)和定子(2)以及前轴承座(3)和后轴承座(4)，还包括机座壳体(5)和橡胶调压阀(6)以及防沙罩(7)和驱动控制器(8)，其特征在于：所述定子(2)为直槽型，所述的转子(1)是一种分段永磁体斜极结构转子，包括转子轴(9)和至少串联有两段的转子铁芯(10)，以及径向嵌装在每段转子铁芯(10)上的至少两极的永磁体(11)，相邻两段的永磁体(11)相同磁极之间同向错开，轴向形成的斜极螺旋角(12)为1°至10°之间。
2.根据权利要求1所述的井用潜水泵自控式永磁同步电动机，其特征在于：所述的转子铁芯(10)的转子轴孔具有孔键槽(16)，相应的转子轴(9)安装每段转子铁芯(10)的位置均设置有轴键槽(17)和嵌装其中键(18)，每段轴键槽(17)之间依照斜极螺旋角(12)的角度进行错开分布，每段转子铁芯(10)依靠键连接方式定位于转子轴(9)上。
3.根据权利要求1所述的井用潜水泵自控式永磁同步电动机，其特征在于：所述的转子铁芯(10)是一种内置式永磁体铁芯，转子铁芯上围绕着转子轴孔的周围隔开均布有至少两个永磁体嵌孔(13)，且每个永磁体嵌孔(13)之间相邻的边缘还设置有隔磁槽(14)，相邻永磁体嵌孔(13)之间的间隔区域形成隔磁桥(15)，所述的永磁体(11)按径向极性异极相隔嵌装于永磁体嵌孔(13)中。
4.根据权利要求1所述的井用潜水泵自控式永磁同步电动机，其特征在于：所述的转子铁芯(10)是一种辐条式永磁体铁芯，转子铁芯上围绕着转子轴孔的周围隔开径向辐射式均布有至少两个永磁体嵌槽(19)，所述的永磁体(11)按径向极性异极相隔嵌装于永磁体嵌槽(19)中。
5.根据权利要求1所述的井用潜水泵自控式永磁同步电动机，其特征在于：所述的驱动控制器(8)包括三相桥式不可控整流器(20)、180°导通的电压型三相桥式逆变电器(21)、电流矢量控制器(22)，其中三相桥式不可控整流器(20)的输入端连接三相交流电源，其输出端连接到电压型三相桥式逆变电器(21)的输入端，电压型三相桥式逆变电器(21)的输出端连接到定子(2)的线圈上，而电流矢量控制器(22)并联连接在电压型三相桥式逆变电器(21)与定子(2)线圈之间，并将励磁电流分量和转矩电流分量的比较信号输入到电压型三相桥式逆变电器(21)中。
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