CN220510847U - 一种分段铁心的潜油永磁同步电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型专利为一种分段铁心的潜油永磁同步电机，属于电机结构设计的范畴，主要包括定子铁芯，转子铁芯，绕组，磁桥和永磁体。该电机采用16极转子、18槽定子的设置，电机铁心采用分段式结构，可自由选择N段进行组合。转子表贴永磁体为钕铁硼磁体，磁路结构简单合理，实现了低速大扭矩。电机散热使用油液循环，有效利用环境条件解决散热问题。该实用新型电机结构简单，性能优越，工作安全可靠，适宜在油田推广使用。

Description

一种分段铁心的潜油永磁同步电机

技术领域

本实用新型涉及一种油田井下采油用低速大扭矩潜油永磁同步电机，属于永磁电机技术研究领域。

背景技术

低产、稠油、高含气、高含砂等井况在我国和其他产油国家油气井的占比越来越大，螺旋泵的需求量也越来越大，潜油电机是潜油螺杆泵采油系统的动力机，其性能直接影响整套井下机组能否正常运转，对机组乃至电泵井的质量和寿命有重要影响。传统的潜油电机主要是异步电机，电机转速低于同步转速，电机效率和功率因数偏低，耗电量较大，导致油田电费开支庞大。同时，该种异步电机通常为两极结构，转速较高。而潜油螺杆泵在处理高粘度及高含沙的原油时需在低转速高转矩状态下工作，最佳旋转速度一般在100-500r/min，因此，使用三相异步潜油电机需加一台减速器来使电机输出螺旋泵工作时需要的转速，这会提高采油成本，降低系统效率，产生额外的震动和噪声，并直接影响系统的寿命，提高维修次数。并且，异步电机通常采用变频控制，电机的驱动电流通过上千米的电缆输送到井下，远距离传输使得能量损耗严重，大大减小了电机的控制精度，同时也进一步降低了系统效率。

为提高系统效率，降低能耗，国内外开始研究潜油永磁电机以取代三相异步电机。最先研制成功的是高速永磁电机，其转速仍然较高，依旧需要减速器驱动螺杆泵。为了解决该问题，近几年国内外开始研制低速大功率潜油永磁电机，其外形与较成熟的潜油异步电机一致。它可以省掉加速器，简化系统，提高效率，延长维修周期，但对电机性能要求较高。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种分段铁心的潜油永磁同步电机，以解决上述问题。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种分段铁心的潜油永磁同步电机，包括定子铁芯、转子铁芯，永磁体和电机绕组；转子铁芯上设置有沿转子铁芯圆周均匀分布的若干永磁体；定子铁芯套设转子铁芯外围并与转子铁芯之间留有间隙。

进一步地，定子铁芯直径不超过105mm，且电机长度单节不超过320mm。

进一步地，定子铁芯内侧沿圆周方向均匀开设有若干个槽，槽内设有双层绕组。

进一步地，所述定子槽数为18，转子极数为16极，绕组跨距为1。

进一步地，所述定子槽数为平行槽，且存在4个0.5mm的倒角。

进一步地，所述定子槽数为开口槽，且槽开口小于0.2mm。

进一步地，永磁体为瓦片状，为表面凸出式结构，且16个永磁体紧密贴合不留空隙，减少油液循环散热过程中的阻力。

进一步地，铁芯采用分段式结构，可自由组合为N段。

进一步地，定子铁芯的内径与其外径之比在0.67左右；定子铁芯与转子铁芯沿着圆周的间距在1mm及以上。

本实用新型的效果在于定子直径小于105mm,适用于多数油井开采的情况；永磁体安装时紧密贴合，减少了空间浪费，提高了效率；采用分段式铁心，减少了永磁体过长断裂风险的同时，也可以任意组合段数以达到不同功率，通用性大大增加；采用分数槽集中绕组，减少了端部绕组长度，降低了铜耗，减少了发热，提高了效率；所有转子采用同一根主轴，保证各转子之间转速相同。

附图说明

图1示出了本实用新型的一种分段铁心的潜油永磁同步电机的剖面图；

图2示出了本实用新型的一种分段铁心的潜油永磁同步电机轴向的剖面图；

图3示出了本实用新型的一种分段铁心的潜油永磁同步电机定子的剖面图

图4示出了本实用新型的一种分段铁心的潜油永磁同步电机转子的剖面图；

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型进一步说明：

请参阅图1至图4：一种分段铁心的潜油永磁同步电机，包括定子铁芯(1)，所述定子铁芯(1)环绕在转子铁芯(4)外围并与所述转子铁芯(4)存在一定间隙，包括在定子铁芯开出多个槽(11)，形成定子齿(12)，在槽中规则布置双层绕组；转子铁芯(4)，所述转子铁芯(4)表贴有沿转子铁芯(4)圆周均匀分布的磁极单元。

具体而言，所述定子铁芯(1)与转子铁芯(4)沿圆周的间距应在1mm及以上。

进一步的，定子铁芯外径(1)不超过105mm，且电机长度单节不超过320mm。

进一步的，定子铁芯(1)内侧沿圆周方向均匀开设有若干个槽(11)，槽内设有双层绕组。

进一步的，所述定子槽数(1)的个数为18，

所述转子铁芯(4)沿圆周均匀分布的磁极单元数量(3)可为16个。

进一步的，永磁体(3)为瓦片状，为表面凸起结构，且紧密不留空隙。

进一步的，相邻两个磁极单元中的永磁体(3)的极性相反，按照N-S-N-S……交叉分布。

进一步的，所述定子槽(11)为平行槽，且存在4个0.5mm的倒角。

进一步的，所述定子槽(11)为开口槽，且槽开口小于0.2mm。

图1中示出了本实用新型的一种分段铁心的潜油永磁同步电机的剖面图，该点击包括转子铁芯，转子铁芯表贴有沿其圆周均匀分布的磁极单元，按照N极和S极交替排列分布；定子铁芯在转子铁芯外围并与转子铁芯存在一定的间隙，包括在定子铁芯内侧圆周均匀开出多个槽，形成定子齿，在槽中规则布置双层绕组。

为了减少空间浪费，减少转子旋转时的阻力，永磁体紧密贴合。

图3和图4分别出示了电机的定子和转子，考虑到潜油电机特殊的工作场合，尤其是电机的外径小，长度长的特点，采用16极18槽绕组的短距绕组，有效削弱了5次和7次谐波，改善了电势波形。

本实用新型电机采用分段式铁心，方便装配，减少了磁钢过长带来的断裂危险，可自由选择装配段数来满足使用要求，并且有利于设备的替换与维修，通用性大大提高。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以以各种方式进行修改和变化。依照本实用新型的精神和原则所作的改动或修改，均应列入本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种分段铁心的潜油永磁同步电机，其特征在于，包括电机外壳(2)、定子铁芯(1)、转子铁芯(4)；转子铁芯上设置有沿转子铁芯圆周均匀分布的若干永磁体(3)；定子铁芯(1)套设转子铁芯外围并与转子铁芯(4)之间留有间隙；定子铁芯(1)直径不超过105mm，且电机长度单节不超过320mm。

2.根据权利要求1所述的一种分段铁心的潜油永磁同步电机，其特征在于，定子铁芯内侧沿圆周方向均匀开设有若干个槽(11)，形成定子齿(12)，槽内设有双层绕组。

3.根据权利要求2所述的一种分段铁心的潜油永磁同步电机，其特征在于，所述定子铁芯槽数为18，转子极数为16极。

4.根据权利要求3所述的一种分段铁心的潜油永磁同步电机，其特征在于定子槽(11)为平行齿结构，且存在4个0.5mm的倒角。

5.根据权利要求3所述的一种分段铁心的潜油永磁同步电机，其特征在于定子槽(11)为开口槽，且槽开口小于0.2mm。

6.根据权利要求1所述的一种分段铁心的潜油永磁同步电机，其特征在于，永磁体(3)为瓦片状，为表面凸出式结构，且16个永磁体紧密贴合不留空隙，减少油液循环散热过程中的阻力。

7.根据权利要求1所述的一种分段铁心的潜油永磁同步电机，其特征在于，铁芯采用分段式结构，可自由组合为N段。

8.根据权利要求1所述的一种分段铁心的潜油永磁同步电机，其特征在于，定子铁芯的内径与其外径之比在0.67左右；定子铁芯与转子铁芯沿着圆周的间距在1mm及以上。