CN202260937U - 塔式抽油机用直驱低速大转矩永磁同步电机 - Google Patents

Abstract

本发明的塔式抽油机用直驱低速大转矩永磁同步电机包括定子和转子；所述的定子部分采用标准同机座号的Y2系列异步电机机壳、端盖，定子冲片的槽形尺寸和标准异步电机相同，为了减少齿槽效应，采用合理的极槽配合，所述定子部分中定子铁心的极槽配合采用分数槽结构，即电机每极每相槽数q为分数，其中：q=Z/(2pm)，Z为电机槽数，p为电机极对数，m为电机相数；所述转子包括转子铁心和环绕转子铁心外圆面以均布设置的若干个N、S极呈交替排列的永久磁钢。本发明具有结构简单，连接件少，易于加工制造和安装维修。电机具有起动转矩大、起动电流小，电机在整个速度范围内均高效运行等特点。

Description

塔式抽油机用直驱低速大转矩永磁同步电机

技术领域

本实用新型涉及一种电机，具体说是涉及一种塔式抽油机用直驱低速大转矩永磁同步电机。

背景技术

电机是工业生产与日常生活中及其常用的部件，它所消耗的电能在总能源消耗中所占比重极大，以创新技术制造出的节能、省材的电机具有很高的经济价值。而且，体型小、转矩大、效率高的电机作为核心部件也为高端电机产品的制造提供基础。

在目前的驱动系统中 ，大都以异步电机为动力源，有电机转速公式n=60f/p可知，异步电机的转速n取决于电网频率f和电机本身的极对数p，由于电网频率为恒定值，电机的极对数受电机体积的限制，不能设置太多，因此，电机通常以每分钟750转~3000转的速度高速运转，根据电机的转矩公式T=9550P/n可知，在电机功率P一定时，电机转速n越高，电机所产生的转矩T 越小，而被拖设备通常需要低速大转矩运转，为了满足机械设备的需要，形成两种动力模式，第一种是“电机+减速机＋被拖设备”，第二种是“电机＋被拖设备”在第一种模式中，电动机输出高转速、低转矩大通过减速机变为设备需要的低转速、大转矩。这种模式的缺点是被拖设备需要的转速不能连续可调，且由于减速机的存在，使系统体积庞大，动力传递过程中，损失较大，系统效率低。第二种模式电机可实现速度连续可调，大转矩，结构简单、效率高。

发明内容

本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种塔式抽油机用直驱低速大转矩永磁同步电机。所述电机通过多极化，结构紧凑来实现低速大转矩，可取代传统的高速电机加减速机方式，省去减速机，实现机械设备直驱的目的。

本发明的目的可通过下述技术措施来实现：

本发明的塔式抽油机用直驱低速大转矩永磁同步电机包括定子和转子；所述的定子部分采用标准同机座号的Y2系列异步电机机壳、端盖，定子冲片的槽形尺寸和标准异步电机相同，为了减少齿槽效应，采用合理的极槽配合，所述定子部分中定子铁心的极槽配合采用分数槽结构，即电机每极每相槽数q为分数，其中：q=Z/(2pm)，Z为电机槽数，p为电机极对数，m为电机相数；所述转子包括转子铁心和环绕转子铁心外圆面以均布设置的若干个N、S极呈交替排列的永久磁钢。

本发明所述的转子铁心采用钢管（35号钢）焊接而成，所述永久磁钢的形状为瓦片形，两侧分别设置有45度倒角，直接粘贴于转子铁心外表面，且在每两相邻的永久磁钢之间设置有用于固定永久磁钢的不锈钢压板，所述不锈钢压板与永久磁钢的压接面为与永久磁钢两侧设置的45度倒角斜面相配合的斜面，所述不锈钢压板提供连接螺栓与转子铁心相结合；电机极数为8~24极。

本发明所述的转子铁心也可采用硅钢片叠压而成，所述永久磁钢的形状为矩形结构，其下半部（二分之一左右）以嵌装的方式插装在转子铁心上加工出的轴向矩形嵌装通槽内，并通过粘结剂固结；电机极数大于24极。

本发明的有益效果如下：

本发明在充分考虑利用成熟异步电机工艺基础上，考虑性价比，利用异步电机标准零部件，减少电机成本，加快电机生产流程，考虑异步电机标准冲片极数少的局限性，从新设计极数、槽数；充分利用电机有限空间，最大发挥电机性能。

本发明的电机可以低速大转矩方式运转，可以省去减速机直接驱动抽油机等机械设备，简化了系统结构，提高了系统响应速度，提高了系统效率，缩小了系统体积。这种电机本身还具有负载特性优异、低速性能好、起动转矩大、起动电流小，不会对电网造成冲击，速度连续可调等特点，电机在整个速度范围内高速运行，这与异步电机（只在额定点附近效率高）相比有质的提高。

附图说明

图1是本发明低速大转矩永磁同步电机的结构示意图

图2 为电机定子冲片结构图。

图3为电机转子的第一个实施例的主视图。

图4是图3的剖视图。

图5 为图3在瓦片形结构的永久磁钢的结构图。

图6为磁钢压板主视图。

图7为图6的纵向剖视图。

图8为电机转子的第二个实施例。

图9为图8的侧视图。

图中序号：1电机轴，2轴承，3定子机壳，4定子铁心，5永久磁钢，6转子铁心，7定子线圈，8电机端盖，9为定子槽，10为固定瓦片形结构的永久磁钢的不锈钢压板，11为M5的沉头螺钉，12为不锈钢挡圈，13为螺栓。

图10为直驱永磁同步电机系统在塔式抽油机应用结构图。

具体实施方式

本发明以下将结合实施例（附图）作进一步描述：

实施例1

如图１、2、3、4所述，本发明的塔式抽油机用直驱低速大转矩永磁同步电机，包括定子和转子；所述的定子部分采用标准同机座号的Y2系列异步电机机壳3、电机端盖8，定子槽9的槽形尺寸和标准异步电机相同，为了减少齿槽效应，采用合理的极槽配合，所述定子部分中定子铁心的极槽配合采用分数槽结构，即电机每极每相槽数q为分数，其中：q=Z/(2pm)，Z为电机槽数，p为电机极对数，m为电机相数；所述转子包括转子铁心６和环绕转子铁心６外圆面以均布设置的若干个N、S极呈交替排列的永久磁钢５；所述转子铁心６采用钢管焊接而成，用以减轻电机重量和降低电机成本，所述永久磁钢５的形状为瓦片形（参见图5），两侧分别设置有45度倒角，直接粘贴于转子铁心外表面，且在每两相邻的永久磁钢5之间设置有用于固定永久磁钢的不锈钢压板10（参见图6、7），所述不锈钢压板与永久磁钢的压接面为与永久磁钢两侧设置的45度倒角相配合的斜面，所述不锈钢压板通过M5的沉头螺钉11与转子铁心6相结合；电机极数为8~24极。本发明的电机不加风扇，由变频器控制。

为了充分利用异步电机成熟的电机工艺和降低电机成本，本发明电机采用Y2系列异步电机标准机壳、端盖、轴、轴承。这些零部件都有专门厂家提供。针对不同工况需要，在确定电机体积后，找到与之匹配的国标机座号异步电机，利用其现有的定子冲片、机壳、端盖、轴等零部件，在确定电机磁钢极数后，即可对定子进行嵌线、浸漆工艺。然后将带有绕组的定子铁心压入定子机壳。

实施例2

该实施例与实施例1的不同之处在于所述转子的结构(参见图8、9)，所述的转子铁心采用硅钢片叠压而成，所述永久磁钢5的形状为矩形结构，其下半部以嵌装的方式插装在转子铁心上加工出的轴向矩形嵌装通槽内，并通过粘结剂固结；电机极数大于24极。更具体说：所述的转子铁心外圆上开有轴向矩形嵌装通槽，并在槽内涂涂抹有粘结剂，所述永久磁钢5直接插入轴向矩形嵌装通槽内，插入的量为磁钢高度的二分之一左右；当将永久磁钢5全部插入转子铁心6的槽内后，用两个不锈钢挡圈12加以固定转子两端，用螺栓13压紧转子铁心即可。

图10所示为直驱永磁同步电机系统在塔式抽油机应用结构图，低速大转矩永磁同步电机14用过花键15与抽油机滚筒19相连，滚筒两端输出轴由两个轴承16支撑，滚筒同过宽皮带17一端连接配重18，一端连接抽油杆23。为了便于抽油，抽油杆通过导向轮22伸出井架为抽油。抽油杆和配重的载荷差由电机来提供，为了确保整个系统的安全，在滚筒的轴伸出端加一鼓式制动器20，保证突发事故发生时电机能够迅速停止。

Claims (3)

1.一种塔式抽油机用直驱低速大转矩永磁同步电机，包括定子和转子，其特征在于：所述定子部分中定子铁心的极槽配合采用分数槽结构，即电机每极每相槽数q为分数，其中：q=Z/(2pm)，Z为电机槽数，p为电机极对数，m为电机相数；所述转子包括转子铁心和环绕转子铁心外圆面以均布设置的若干个N、S极呈交替排列的永久磁钢。

2.根据权利要求1所述的塔式抽油机用直驱低速大转矩永磁同步电机，其特征在于：所述转子铁心采用钢管焊接而成，所述永久磁钢的形状为瓦片形，两侧分别设置有45度倒角，直接粘贴于转子铁心外表面，且在每两相邻的永久磁钢之间设置有用于固定永久磁钢的不锈钢压板，所述不锈钢压板与永久磁钢的压接面为与永久磁钢两侧设置的45度倒角相配合的斜面，所述不锈钢压板提供连接螺栓与转子铁心相结合；电机极数为8~24极。

3.根据权利要求1所述的塔式抽油机用直驱低速大转矩永磁同步电机，其特征在于：所述转子铁心采用冲片叠压而成，所述永久磁钢的形状为矩形结构，其下半部嵌装在转子铁心上加工出的轴向矩形嵌装通槽内，并通过粘结剂固结；电机极数大于24极。

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