CN207124500U - 一种磁钢全嵌入式集中绕组潜油永磁同步电动机 - Google Patents

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赵汝彬
刘欣
孙大伟
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Abstract

本实用新型公开了一种磁钢全嵌入式集中绕组潜油永磁同步电动机,主要包括转子和定子;转子包括电机轴、多组转子铁芯组和多个防转轴承,转子铁芯组和防转轴承间隔固定在电机轴上,每组转子铁芯组包括多个转子铁芯单元,每个转子铁芯单元沿圆周方向均布多个转子槽,转子槽内嵌入磁钢,转子槽设有封闭或半封闭的限制磁钢向该转子槽外侧移动的顶部;相邻两个转子槽内嵌入的磁钢极性相反;定子包括定子铁芯,定子铁芯沿圆周方向均布多个定子槽,两相邻定子槽之间设有定子齿,定子齿上缠绕定子绕组。本实用新型具有转矩平稳,绕组因数高,调速范围宽,装配方便,使用效果好等优点,可规避磁钢从转子表面脱落的风险,可靠性高,能保证电动机长期正常运行。

Description

一种磁钢全嵌入式集中绕组潜油永磁同步电动机
技术领域
本实用新型涉及永磁同步电动机,特别涉及一种磁钢全嵌入式集中绕组潜油永磁同步电动机。
背景技术
随着油田采油工业的发展,潜油螺杆泵的应用日益广泛。潜油螺杆泵在100-500r/min时才能有效工作,驱动螺杆泵主要有两种形式,一种是采用常规高速潜油电动机通过减速器驱动,另一种是下井机组中无减速器,采用低速多极永磁同步潜油电动机和变频器控制直接驱动。第二种形式机组结构更紧凑,井下占用体积小,因此,低速多极潜油永磁同步电动机成为目前研究的热点。
由于井径的限制,潜油永磁同步电动机的定子外径和转子外径较小,一方面,这使得定子槽数较少,常规潜油三相异步电动机的整数槽分布式绕组已不适用,另一方面,由于电动机的极数较多,即转子上的磁钢数量较多,这对转子结构设计提出了较高要求,不仅要保证磁钢在转子圆周方向的均匀布置,而且要防止磁钢从转子表面脱落而造成电动机出现扫膛等故障。
目前常见的转子结构中,多采用粘贴式和半嵌入式来布置磁钢。粘贴式需特制工装来均匀布置磁钢,且操作繁琐。半嵌入式是将磁钢镶嵌并粘贴在转子铁芯单元圆周均布的开口槽内。为防止磁钢从转子铁芯单元表面脱落,目前常在布置完的磁钢外表面粘接保护层或缠绕无纬带等,以此将磁钢和转子铁芯单元固定在一起,但在电动机使用环境恶劣,振动剧烈时,存在失效而导致磁钢脱落的风险,从而导致电机故障而无法正常运行。
发明内容
本实用新型为解决现有技术存在的问题,提供了一种磁钢全嵌入式集中绕组潜油永磁同步电动机。
本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:一种磁钢全嵌入式集中绕组潜油永磁同步电动机,包括转子和定子;所述转子包括电机轴、多组转子铁芯组和多个防转轴承,所述转子铁芯组和所述防转轴承间隔固定在所述电机轴上,每组所述转子铁芯组包括多个转子铁芯单元,每个所述转子铁芯单元沿圆周方向均布多个转子槽,所述转子槽内嵌入磁钢,所述转子槽设有封闭或半封闭的限制所述磁钢向该转子槽外侧移动的顶部;相邻两个所述转子槽内嵌入的磁钢极性相反;所述定子包括定子铁芯,所述定子铁芯沿圆周方向均布多个定子槽,两相邻所述定子槽之间设有定子齿,所述定子齿上缠绕定子绕组。
进一步地,所述防转轴承数量比所述转子铁芯组的数量多一个。
进一步地,每组所述转子铁芯组中的相邻转子铁芯单元之间用轴用弹性挡圈间隔。
进一步地,所述转子槽的顶部内外表面和槽底面为同心弧面。
进一步地,所述磁钢的横截面形状与所述转子槽的横截面形状相配合,所述磁钢的长度比所述转子槽的长度短0.1-1mm。
进一步地,所述转子铁芯单元由硅钢片通过铆钉叠压成型或者由高导磁材料线切割成型。
进一步地,所述定子槽为闭口槽,所述定子槽的槽顶面为弧面。
进一步地,所述定子槽的槽顶面与所述转子铁芯单元的外表面为同心弧面。
进一步地,所述定子绕组跨距为一个槽,采用分数槽集中绕组形式。
进一步地,所述定子槽的数量为九个,每个所述转子铁芯单元的磁钢数量为八个或十个。
本实用新型具有的优点和积极效果是:
1、电动机转速低,可不接减速器直接驱动螺杆泵,提高了机组效率,降低了能耗,节约了制造成本。
2、转子由多组转子铁芯组构成,装配简单,相邻转子铁芯组之间的防转轴承,限制了转子挠度,降低了转子扫膛的可能性。
3、每组转子铁芯组由多个转子铁芯单元组成,相应缩短了磁钢的长度,提高了磁钢的刚性,更易于装配,且大大降低了装配过程中磁钢断裂的可能性,节约了制造成本,提高了装配效率。
4、磁钢采用全嵌入式安装,无需任何粘结,直接镶嵌于转子铁芯单元的封闭或半封闭槽内,定位准确,安装方便,装配效率高,而且可避免磁钢从转子铁芯单元外表面脱落的风险,安全性能高。
5、采用分数槽集中绕组形式,提高了槽满率,降低了线圈端部尺寸,减少了铜用量,降低了制造成本。
6、定子槽数与转子极数采用9槽/10极等方式配合,具有齿槽力矩小,转矩平稳,调速范围宽等优点。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图;
图2是本实用新型的纵向剖视部分放大图;
图3是图2的A-A剖面图;
图4是本实用新型的使用状态示意图。
图中:1、电机头;2、定子铁芯;3、转子铁芯单元;4、轴承键;5、防转轴承;6、磁钢;7、转子铁芯键;8、轴用弹性挡圈;9、电机轴;10、电机座;11、定子绕组;12、潜油永磁同步电动机;13、保护器;14、过渡装置;15、螺杆泵。
具体实施方式
为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效,兹列举以下实施例,并配合附图详细说明如下:
如图1~4所示,一种磁钢全嵌入式集中绕组潜油永磁同步电动机,主要包括转子和定子;转子和定子位于电机头1和电机座10之间,所述转子包括电机轴9、多组转子铁芯组和多个防转轴承5,所述转子铁芯组和所述防转轴承5间隔固定在所述电机轴9上,每组所述转子铁芯组包括多个转子铁芯单元3,每个所述转子铁芯单元3沿圆周方向均布多个转子槽,所述转子槽内嵌入磁钢6;所述转子槽设有封闭或半封闭的限制所述磁钢6向该转子槽外侧移动的顶部;相邻两个所述转子槽内嵌入的磁钢6极性相反;所述定子包括定子铁芯2,所述定子铁芯2沿圆周方向均布多个定子槽,两相邻所述定子槽之间设有定子齿,所述定子齿上缠绕定子绕组11。转子铁芯单元3通过转子铁芯键7固定在电机轴9上,防转轴承5通过轴承键4固定在电机轴9上。同一个转子铁芯单元3相邻转子槽内的磁钢6的磁极相反,按照N-S-N-S……交叉周向分布;不同转子铁芯单元3位于相同圆周角度槽内镶嵌的磁钢6磁极相同。全嵌入式结构可保证磁钢6与转子铁芯单元3之间的紧密结合,不会在工作或运输过程中脱落。
进一步地,所述防转轴承5数量可比所述转子铁芯组的数量多一个。若转子铁芯数量为N,则防转轴承5的数量为N+1。即每组所述转子铁芯组的两端均设有防转轴承5。保证转子铁芯组的同心度,防止转子与定子之间磨损。
进一步地,每组所述转子铁芯组中的相邻转子铁芯单元3之间可用轴用弹性挡圈8间隔,便于安装和定位。
进一步地,所述转子槽的顶部内外表面和槽底面可均为弧面。进一步地,所述转子槽的顶部内外表面和槽底面可均为同心弧面。
进一步地,所述磁钢的横截面形状可与所述转子槽的横截面形状相配合,所述磁钢6的长度比所述转子槽的长度短0.1-1mm。本实施方案中磁钢6长度比转子槽的长度短0.3mm,磁钢6的外形加工成与转子槽的横截面形状相匹配,可使磁钢6完全镶嵌于槽内,不易脱落。
进一步地,所述转子铁芯单元3由硅钢片可通过铆钉叠压成型或者由高导磁材料线切割成型。
进一步地,所述定子槽可为闭口槽,所述定子槽的槽顶面可为弧面。弧面可为凹弧面,与转子铁芯组的外表面为同心弧面。
进一步地,所述定子绕组11跨距可为一个槽,可采用分数槽集中绕组形式。
进一步地,所述定子槽的数量可为九个,每个所述转子铁芯单元3的磁钢6数量可为八个或十个。
使用时,将潜油永磁同步电动机12与保护器13连接,保护器13再与过渡装置14连接,最后过渡装置14与螺杆泵15连接。工作时,潜油永磁同步电动机12处于机组位置的最下方,无需连接减速器,即可驱动螺杆泵,提高了机组效率,降低了能耗,节约了制造成本。
以上所述的实施例仅用于说明本实用新型的技术思想及特点,其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本实用新型的内容并据以实施,不能仅以本实施例来限定本实用新型的专利范围,即凡本实用新型所揭示的精神所作的同等变化或修饰,仍落在本实用新型的专利范围内。

Claims (10)

1.一种磁钢全嵌入式集中绕组潜油永磁同步电动机,其特征在于,包括转子和定子;所述转子包括电机轴、多组转子铁芯组和多个防转轴承,所述转子铁芯组和所述防转轴承间隔固定在所述电机轴上,每组所述转子铁芯组包括多个转子铁芯单元,每个所述转子铁芯单元沿圆周方向均布多个转子槽,所述转子槽内嵌入磁钢,所述转子槽设有封闭或半封闭的限制所述磁钢向该转子槽外侧移动的顶部;相邻两个所述转子槽内嵌入的磁钢极性相反;所述定子包括定子铁芯,所述定子铁芯沿圆周方向均布多个定子槽,两相邻所述定子槽之间设有定子齿,所述定子齿上缠绕定子绕组。
2.根据权利要求1所述的磁钢全嵌入式集中绕组潜油永磁同步电动机,其特征在于,所述防转轴承数量比所述转子铁芯组的数量多一个。
3.根据权利要求1所述的磁钢全嵌入式集中绕组潜油永磁同步电动机,其特征在于,每组所述转子铁芯组中的相邻转子铁芯单元之间用轴用弹性挡圈间隔。
4.根据权利要求1所述的磁钢全嵌入式集中绕组潜油永磁同步电动机,其特征在于,所述转子槽的顶部内外表面和槽底面为同心弧面。
5.根据权利要求1所述的磁钢全嵌入式集中绕组潜油永磁同步电动机,其特征在于,所述磁钢的横截面形状与所述转子槽的横截面形状相配合,所述磁钢的长度比所述转子槽的长度短0.1-1mm。
6.根据权利要求1所述的磁钢全嵌入式集中绕组潜油永磁同步电动机,其特征在于,所述转子铁芯单元由硅钢片通过铆钉叠压成型或者由高导磁材料线切割成型。
7.根据权利要求1所述的磁钢全嵌入式集中绕组潜油永磁同步电动机,其特征在于,所述定子槽为闭口槽,所述定子槽的槽顶面为弧面。
8.根据权利要求7所述的磁钢全嵌入式集中绕组潜油永磁同步电动机,其特征在于,所述定子槽的槽顶面与所述转子铁芯单元的外表面为同心弧面。
9.根据权利要求1所述的磁钢全嵌入式集中绕组潜油永磁同步电动机,其特征在于,所述定子绕组跨距为一个槽,采用分数槽集中绕组形式。
10.根据权利要求1所述的磁钢全嵌入式集中绕组潜油永磁同步电动机,其特征在于,所述定子槽的数量为九个,每个所述转子铁芯单元的磁钢数量为八个或十个。
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WO2022007898A1 (zh) * 2020-07-08 2022-01-13 浙江都美电气技术股份有限公司 潜油永磁同步电机

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