CN2786861Y - 一种稀土永磁无刷直流电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种稀土永磁无刷直流电机，电机壳体表面翅片体结构，自然冷却，电机定子绕组采用整体灌注环氧胶或真空浸渍绝缘漆处理。电机转子外表面缠绕碳纤维或玻璃丝纤维加环氧胶，转子磁轭与轮辐环、轮辐套组成“日”字形的转子支架。扇形或瓦形稀土永磁钢作为磁极紧贴在转子磁轭的表面，在转子磁轭的两侧分别装有环形转子端板。本实用新型具有高效、节能、调速范围宽且调速方便、低速大扭矩、耐恶劣环境、结构简单、重量轻等优点。可作为各种拖动的驱动电机，特别适用于油田抽汲石油和煤矿抽汲地下水等专用电机，可代替采油或水系统中的游梁式抽汲设备。

Description

一种稀土永磁无刷直流电机

技术领域

本实用新型属于一种永磁同步电机，具体涉及一种稀土永磁无刷直流电机。

背景技术

目前采油系统中，游梁式抽油机仍是国内外各油田的主要生产设备，但生产现场的情况表明，此系统的总效率在国内一般平均为15～23％，其中普通异步电机性能不适应目前采油生产的节能需要，究其原因：一是游梁式抽油机带有冲击的周期性交变载荷特性，与按恒定负荷设计制造的通用异步电机的工作特性不匹配，增加了异步电机的损耗；二是由于考虑到游梁式抽油机启动及生产中的一些工况要求，在选配电机时，有意识地选择了较大容量的异步电机，造成了游梁式抽油机在正常工作状态下存在着严重的“大马拉小车”的现象。

针对游梁式抽油机的工作特性，目前已有一些提高电机效率的改进措施，例如采用节电控制箱、电磁调速电机、高转差率电机、双速电机等。在实际应用中，这些方法都存在着一定的缺点，如节电控制箱带电转换过程中有较大的冲击电流，易烧毁电机，电磁调速电机过载能力差，高转差率电机由于转差的增大降低了电机的效率，双速电机的低、高速间转差太大，中间参数调节困难，无法适应复杂的油井工况。

统计表明，目前游梁式抽油机，它的用电量占整个油田总用电量的60％以上。到目前为止，还没有找到一种能与抽油机实现合理配合的电机，造成抽油机所用电机的平均负载率不足电机额定功率的30％，与它配套的变压器的负载率不足10％，电机的实际效率小于80％。这就造成抽油机电力拖动系统投资较大，浪费了大量的电网容量，同时，也造成大量的能源浪费。

发明内容

为了克服现有技术的抽油泵所用游梁式抽油机的缺陷，本实用新型公开了一种低速大扭矩直接曳引稀土永磁无刷直流电机。本实用新型的技术方案是：一种稀土永磁无刷直流电机包括壳体、嵌有电机绕组的电机定子和装有扇形或瓦形稀土永磁钢的电机转子组成。电机定子采用分数槽，由定子铁芯和电机绕组构成，定子铁芯用若干定子冲片叠压而成，叠压时可为直槽叠放，也可沿圆周方向逐渐过渡，呈螺旋状叠放，并扭斜一个槽距角α。定子绕组采用整体灌注环氧胶或真空浸渍绝缘漆处理。

电机磁路是针对径向激磁方式进行设计的，气隙磁场为方波，定子各相绕组中感应的电势为梯形波，并力求感应电势的平顶宽度大于120°电角度。用导磁材料做的转子磁轭与轮辐环、轮辐套用焊接共同构成转子支架。

为有效地减轻电机转子的重量，转子支架为双圆环形，其剖面为“日”字形，转子支架中间的轮辐环上各开有若干个减重孔。转子支架成形后，在两端的轮辐环上用去重的办法找平衡，直至符合要求。转子磁极为若干紧贴在转子磁轭外表面的扇形或瓦形稀土永磁钢，在磁极的外圆周表面缠绕碳纤维或玻璃丝纤维加环氧胶形成转子护套，既固紧稀土永磁钢，又起防护作用。在转子磁轭的两端侧面分别装有非导磁材料制成的转子端板，一是从机械结构上充分保护扇形或瓦形稀土永磁钢，二是电机转子总成后，作为校验动平衡时的去重环。

转子磁轭两端侧面在圆周上均匀分布若干螺孔，而转子端板在与转子磁轭相对应的圆周上亦均匀地分布同数量的螺钉通孔，利用这些螺孔，可以实现转子端板与转子磁轭的固定连接。转子端板的外径大于永磁钢的外径，小于或等于碳纤维或玻璃丝纤维绕制的转子护套的外径。

本实用新型与相匹配的控制变频器组成直接曳引机，完全可替代抽油机械系统，具有高效、高功率因数、调速范围宽且调速方便、结构简单紧凑、体积小、重量轻、输出扭矩大、过载能力强、性能优越、运行平稳可靠，节能效果显著，能适应于恶劣环境下长期工作，同时容易实现抽油系统的智能化。

附图说明

图1是本实用新型的结构剖面图；

图2是本实用新型的壳体图；

图3是本实用新型的定子冲片图；

图4是本实用新型的转子护套缠绕示意图；

图5是本实用新型的转子支架主剖面图；

图6是本实用新型的转子支架侧视图；

图7是本实用新型的转子端板主剖面图；

图8是本实用新型的转子端板右侧视图.

其中：

1壳体                 2定子铁芯            3电机绕组

4转子护套             5永磁钢              6转子支架

7转子端板             8螺钉                9翅片

10定子冲片            11转子磁轭           12轮辐环

13轮辐环              14轮辐套             15螺孔

16减重孔              17通孔               18转子端板外径

19永磁钢外径          20转子护套外径       21电机端盖

22轴承                23轴                 24键槽

具体实施方式

以下参照附图和实施例对本实用新型的一种稀土永磁无刷直流电机进行详细说明：

如图1、2、3所示，本实用新型的一种稀土永磁无刷直流电机包括一个壳体1、一个嵌有电机绕组3并整体灌注环氧胶或真空浸渍绝缘漆的电机定子、一个装有扇形或瓦形稀土永磁钢5的电机转子、两个端盖21、以及两个轴承22和一个轴23等部件。在壳体1的外表面具有多个翅片9并一体形成。电机定子采用分数槽，由电机绕组3和定子铁芯2组成，定子铁芯2是用多片厚度为0.5mm的硅钢片材料制成的定子冲片10叠压而成，定子冲片10上均匀分布着多个槽，槽距角为α。叠压时可将定子冲片10直槽叠放，也可将定子冲片10沿圆周方向逐渐过渡螺旋叠放，使其构成的定子铁芯2内任意一个槽的两端口在轴向的投影为沿圆周方向扭斜一个槽距角α。电机定子嵌线后，整体灌注环氧胶或真空浸渍绝缘漆。

如图5所示，电机转子磁轭11用导磁材料制成，它与轮辐环12、轮辐环13、轮辐套14共同组成转子支架6，转子磁轭11的两端侧面的圆周上分别均匀分布多个螺孔15。转子支架6为双圆环结构，其剖面为“日”字形，转子磁轭11是它的一部分。轮辐套14用钢材制成，在其圆环内孔上开有键槽24。轮辐环12和轮辐环13也用钢材制成，其侧视图为圆环形，轮辐环12和轮辐环13上各均匀开有多个减重孔16。

如图6、7、8所示，转子端板7是中心带有圆孔的圆盘形的部件，靠近圆心部分较厚，靠近外圆周面的部分较薄，用不锈钢或硬铝非导磁材料制成。转子端板7与转子磁轭11为配合安装，转子端板7在与转子磁轭11相对应直径的圆周上亦均匀地分布多个和螺孔15数量相等的通孔17。转子端板7的外径18大于永磁钢5的外径19，小于或等于碳纤维或玻璃丝纤维绕制的转子护套4的外径20。转子磁轭11设置在永磁钢5的内侧。

如图4所示，转子护套4用碳纤维或玻璃丝纤维加环氧胶在永磁钢5的外圆周面上缠绕后固化而成，该转子护套4具有较高的抗拉强度，以便在电机旋转时保护扇形或瓦形稀土永磁钢5不因离心力的作用而脱落，同时该转子护套也起防护作用。

本实用新型的一种稀土永磁无刷直流电机的装配步骤是：电机转子为多极，装配时将多片扇形或瓦形稀土永磁钢5按N极S极相间规律用厌氧胶或高温环氧胶贴在转子磁轭11的外表面，在转子磁轭11的两端侧面安装转子端板7，并分别用固定螺钉8固紧，从机械结构方面充分保护扇形或瓦形稀土永磁钢5。然后在稀土永磁钢5的外圆周表面缠绕厚度不大于1mm的碳纤维或玻璃丝纤维加环氧胶，直至固化。电机转子总成后，在转子端板7上用去重方法校验动平衡。

本实用新型与相匹配的控制变频器组成直接曳引机，完全可替代抽油机械系统，具有高效、高功率因数、调速范围宽且调速方便、结构简单紧凑、体积小、重量轻、输出扭矩大、过载能力强、性能优越、运行平稳可靠，节能效果显著，能适应于恶劣环境下长期工作。同时容易实现抽油系统的智能化，是油田抽油设备中创新替代产品。

Claims (7)

1、一种稀土永磁无刷直流电机，包括壳体(1)、电机定子和电机转子，其特征在于：在壳体(1)的外表面具有多个翅片(9)并一体形成；电机定子采用分数槽，由定子铁芯(2)和电机绕组(3)构成，定子铁芯(2)的若干定子冲片(10)在叠压时可为直槽叠放，也可在叠压时沿圆周方向螺旋叠放；电机转子的磁极为若干紧贴在转子磁轭(11)外表面的扇形或瓦形稀土永磁钢(5)，在永磁钢(5)的外圆周表面绕制成转子护套(4)，转子磁轭(11)用导磁材料制成，它与轮辐环(12)、轮辐环(13)、轮辐套(14)共同组成转子支架(6)，在转子磁轭(11)的两端侧面分别装有用非导磁材料制成的转子端板(7)。

2、根据权利要求1所述的稀土永磁无刷直流电机，其特征在于：电机绕组(3)表面整体设置有环氧胶或绝缘漆。

3、根据权利要求1所述的稀土永磁无刷直流电机，其特征在于：转子护套(4)是在永磁钢(5)的外圆周表面缠绕碳纤维或玻璃丝纤维加环氧胶形成。

4、根据权利要求1所述的稀土永磁无刷直流电机，其特征在于：转子磁轭(11)设置在永磁钢(5)的内侧。

5、根据权利要求1所述的稀土永磁无刷直流电机，其特征在于：转子支架(6)为双圆环结构，其剖面为“日”字形，在轮辐环(12)和轮辐环(13)上均开有若干个减重孔(16)。

6、根据权利要求1所述的稀土永磁无刷直流电机，其特征在于：转子磁轭(11)的两端侧面在圆周上均匀分布若干螺孔(15)，转子端板(7)在与转子磁轭(11)相对应的圆周上亦均匀地分布相同数量的通孔(17)。

7、根据权利要求1所述的稀土永磁无刷直流电机，其特征在于：转子端板(7)的外径(18)大于永磁钢(5)的外径(19)，小于或等于碳纤维或玻璃丝纤维绕制的转子护套(4)的外径(20)。

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