WO2010124606A1

WO2010124606A1 - 潜油伺服拖动系统

Info

Publication number: WO2010124606A1
Application number: PCT/CN2010/072199
Authority: WO
Inventors: 郝双晖; 郝明晖
Original assignee: 浙江关西电机有限公司
Priority date: 2009-04-30
Filing date: 2010-04-26
Publication date: 2010-11-04
Also published as: CN101877564B; CN101877564A

Description

潜油伺服拖动系统

技术领域

本发明涉及一种拖动系统，尤其是一种潜油伺服拖动系统。背景技术

目前我国和世界其它产油国家，油田上都广泛使用潜油电机来驱动潜油电泵来汲取原油，传统的潜油电泵系统，其动力源主要是二极三相异步电动机，现有的采油系统在采油工艺配套中存在如下三个问题：

一是与离心潜油泵配套时因电机转速低于同步转速、电机效率和功率因数偏低。

二是与潜油螺杆泵配套上时，转速过高很难经过转速器将速度降低到与螺杆泵相适应的转速，即使采用减速器也大大的提高了采油成本和降低了系统的效率，若采用变频调速装置，使电机长期处于低频工作状态又容易引起电机的温升加快，引起电机故障。系统不能实现灵活控制，效率低。

三是传统的潜油电泵系统即使采用变频控制，其电机控制柜往往置于地面其交流电在传输至电机时由于是远距离传输，能量损耗严重，进一步降低了系统的效率。

随着新技术的发展，伺服技术的逐渐成熟，伺服潜油抽油系统成为潜油抽油系统的一种发展趋势。公开号为 CN228745Y的文献提出了一种稀土永磁潜油电动机，但它总得来说只是在原有异步潜油电机的基础上通过在转子上嵌入永磁体来改善同步转速的问题，极限于电机本体，没有解决转速可调，在低速场合的应用仍然很困难，效率也不是很高。公开号为 CN2627715Y的文献也公开了一中稀土永磁同步潜油电机，不足依然是在其节能以及速度调上的缺乏。虽然结合变频控制器使用仍然存在节能率低的问题。发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种潜油伺服抽油系统，以永磁同步伺服电机作为动力源，利用伺服系统实现整个系统的闭环控制，调速范围大，功率因数高，提高了系统的可控性和节能率，实现了油井的柔性生产。

本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：

一种潜油伺服拖动系统，包括泵，泵通过保护器和伺服电机系统相连；地面控制装置通过电缆与地面电源相连，该电缆与伺服电机系统相连；地面电源通过地面控制装置控制对伺服电机和泵的供电，其特征在于，伺服电机系统由伺服电机和伺服控制器组成，伺服电机的电机轴上设有位置检测装置，位置检测装置将检测到的位置信号输出给伺服控制器，伺服控制器控制伺服电机的运转；位置检测装置通过密封装置固定在伺服控制器上。

优选地，泵和保护器之间还设有油气分离器。

优选地，潜油伺服拖动系统中的位置检测装置为旋转变压器或磁敏式电阻编码器或潜油编码器。

可选地，位置检测装置主要包括传感器本体、不锈钢罩、密封装置和外壳，传感器本体包括磁钢环、导磁环和磁感应元件；导磁环设置在不锈钢罩的外壁上，由两段或多段同半径、同圆心的弧段构成，相邻两弧段留有缝隙；磁感应元件置于该缝隙内；磁钢环设置在不锈钢罩的内腔中，固定在电机转轴上；不锈钢罩外部通过密封装置与外壳密封并固定；当磁钢环与导磁环发生相对旋转运动时，所述磁感应元件将感测到的磁信号转换为电压信号，并将该电压信号传输给相应的伺服控制器。

优选地，导磁环由两段同半径、同圆心的弧段构成，分别为 1/4弧段和 3/4弧段，对应的磁感应元件为 2个；或者，所述的导磁环由三段同半径的弧段构成，分别为 1/3弧段，对应的磁感应元件为 3个；或者，所述的导磁环由四段同半径的弧段构成，分别为 1/4弧段，对应的磁感应元件为 4个；或者，所述的导磁环由六段同半径的弧段构成，分别为 1/6弧段，对应的磁感应元件为 6个。

优选地，导磁环的弧段端部设有倒角，为沿轴向或径向或同时沿轴向、径向切削而形成的倒角。

优选地，位置检测装置还包括骨架，用于固定所述导磁环；所述导磁环设置在骨架成型模具上，在所述骨架一体成型时与骨架固定在一起。

本发明还提供了一种潜油伺服拖动系统的位置检测装置的信号处理装置，其包括 A/D转换模块、合成模块、角度获取模块、存储模块； A/D转换模块对位置检测装置中磁感应元件发送来的电压信号进行 A/D 转换，将模拟信号转换为数字信号；合成模块对位置检测装置发送来的经过 A/D转换的多个电压信号进行处理得到基准信号 D ; 角度获取模块根据该基准信号 D，在标准角度表中选择与其相对的角度作为偏移角度 ; 存储模块用于存储标准角度表和修正数据表。

优选地，在 A/D转换模块和合成模块之间还包括温度补偿模块，用于消除温度对位置检测装置发送来的电压信号的影响；所述合成模块的输出信号还包括信号 R; 所述温度补偿模块包括系数矫正模块和乘法器，所述系数矫正模块对所述合成模块的输出的信号 R和对应该信号的标准状态下的信号 R_Q进行比较得到输出信号 K; 所述乘法器为多个，每一所述乘法器将从位置检测装置发送来的、经过 A/D转换的一个电压信号与所述系数矫正模块的输出信号 K相乘，将相乘后的结果输出给合成模块。

优选地，如果位置检测装置发送来的一个电压信号为 2或 3的倍数，则在所述温度补偿模块之前还包括差分模块，对用于抑制温度和零点漂移，并提高数据精度。

可选地，位置检测装置主要包括传感器本体、不锈钢罩、密封装置和外壳，传感器本体包括转子，所述转子包括第一磁钢环、第二磁钢环，其中，所述第一磁钢环和第二磁钢环分别固定在电机轴上，设置在不锈钢罩的内腔中，所述第一磁钢环被均匀地磁化为 N对磁极，其中 N<=2ⁿ且 n=0， 1， 2…！ 1，并且相邻两极的极性相反；所述第二磁钢环的磁极总数为 N，其磁序按照特定磁序算法确定；在不锈钢罩上，对应于第一磁钢环，以第一磁钢环的中心为圆心的同一圆周上设有 m个呈一定角度分布的磁感应元件， m为 2或 3的整数倍；对应于第二磁钢环，以第二磁钢环的中心为圆心的同一圆周上设有 n个呈一定角度分布的磁感应元件， n=0， 1，磁感应元件设置在不锈钢罩的外壁上；不锈钢罩外部通过密封装置与外壳密封并固定；当转子旋转运动时，所述磁感应元件将感测到的磁信号转变为电压信号，并将该电压信号输出给一信号处理装置。

优选地，对应于所述的第二磁钢环的相邻两个磁感应元件之间的夹角为 360° /N。

优选地，关于对应于所述的第一磁钢环相邻两个磁感应元件之间的夹角，当 m为 2或 4时，每相邻两个磁感应元件之间的夹角为 90° /N，当 m为 3时，每相邻两个磁感应元件之间的夹角为 120° /N; 当 m为 6时，每相邻两个磁感应元件之间的夹角为 60° /N。

优选地，位置检测装置还包括两个导磁环，每一所述导磁环是由多个同圆心、同半径的弧段构成，相邻两弧段留有空隙，对应于两个磁钢环的磁感应元件分别设在该空隙内。

可选地，位置检测装置主要包括传感器本体、不锈钢罩、密封装置和外壳，传感器本体包括转子，所述转子包括第一磁钢环、第二磁钢环，其中，所述第一磁钢环和第二磁钢环分别固定在电机轴上，设置在不锈钢罩的内腔中，对应于第二磁钢环，以第二磁钢环的中心为圆心的同一圆周上设有 n个均匀分布的磁感应元件， n=0， 1， 2…！ 1，所述第二磁钢环的磁极总数与以 n为位数排成的、相邻两位只有一位不同的格雷码的个数相同，磁极的极性为格雷码的首位为 " 0"对应于 " N" 极，首位为 " 1 "对应于 " S " 极；在不锈钢罩上，对应于第一磁钢环，以第一磁钢环的中心为圆心的同一圆周上设有 m个呈一定角度分布的磁感应元件， m为 2或 3的整数倍，所述第一磁钢环的磁极总对数与第二磁钢环的磁极总数相等，并且相邻两极的极性相反；磁感应元件设置在不锈钢罩的外壁上；不锈钢罩外部通过密封装置与外壳密封并固定；当转子旋转运动时，所述磁感应元件将感测到的磁信号转变为电压信号，并将该电压信号输出给一信号处理装置。

优选地，对应于第一磁钢环的相邻两个磁感应元件之间的夹角，当 m为 2或 4时，该夹角为 90° /g; 当 m为 3时，该夹角为 120° /g; 当 m为 6时，该夹角为 60° /g，其中， g为第二磁钢环的磁极总数。

本发明还提供了一种潜油伺服拖动系统的位置检测装置的信号处理装置，其包括 A/D转换模块、相对偏移角度计算模块、绝对偏移量计算模块、角度合成及输出模块、存储模块； A/D 转换模块对位置检测装置发送来的电压信号进行 A/D转换，将模拟信号转换为数字信号；相对偏移角度计算模块用于计算位置检测装置中对应于第一磁钢环的磁感应元件发送来的第一电压信号在所处信号周期内的相对偏移量；绝对偏移量计算模块根据位置检测装置中对应于第二磁钢环的磁感应元件发送来的第二电压信号，通过计算来确定第一电压信号所处的信号周期首位置的绝对偏移量；角度合成及输出模块用于将上述相对偏移量和绝对偏移量相加，合成所述第一电压信号所代表的在该时刻的旋转角度 ; 存储模块用于存储数据。

优选地，所述信号处理装置还包括：信号放大模块，用于在 A/D转换模块进行 A/D转换之前，对来自于位置检测装置的电压信号进行放大。

优选地，相对偏移角度计算模块包括第一合成单元和第一角度获取单元，所述第一合成单元对位置检测装置发送来的经过 A/D转换的多个电压信号进行处理，得到一基准信号 D ; 所述第一角度获取单元根据该基准信号 D，在第一标准角度表中选择一与其相对的角度作为偏移角度；相对偏移角度计算模块还包括温度补偿单元，用于消除温度对位置检测装置发送来的电压信号的影响；所述第一合成单元的输出还包括信号 R; 所述温度补偿单元包括系数矫正器和乘法器，所述系数矫正模块对所述合成模块的输出的信号 R和对应该信号的标准状态下的信号 R。进行比较得到输出信号 K; 所述乘法器为多个，每一所述乘法器将从位置检测装置发送来的、经过 A/D 转换的一个电压信号与所述系数矫正模块的输出信号 K相乘，将相乘后的结果输出给第一合成单元。

优选地，绝对偏移量计算模块包括第二合成单元和第二角度获取单元，第二合成单元用于对对应于第二磁钢环的位置检测装置发送来的第二电压信号进行合成，得到一信号 E ; 第二角度获取单元根据该信号 E在第二标准角度表中选择一与其相对的角度作为第一电压信号所处的信号周期首位置的绝对偏移量。

优选地，以上各位置检测装置中所述的磁感应元件为霍尔感应元件。

可选地，密封装置包括密封装置本体和穿设在其中的导线，不锈钢罩和密封连接法兰、密封壳体组成密封装置本体，密封连接法兰与密封壳体相连，不锈钢罩穿设在两者之间，密封壳体内设有第一绝缘挡板，第一绝缘挡板、不锈钢罩和密封壳体围设成密封空间；第一绝缘挡板和密封壳体上分别开设有出线口，导线从密封连接法兰穿入该密封装置本体的密封空间中，从出线口穿出；密封空间中充满密封填充物。

优选地，密封空间内还设有第二绝缘挡板，其上开设有出线口；第二绝缘挡板的设置数量为一个以上，将密封空间分割为多级密封空间。

可选地，密封装置包括密封装置本体，不锈钢罩和连接法兰、密封壳体组成密封装置本体，连接法兰与密封壳体相连，不锈钢罩穿设在两者之间，密封壳体内腔的两端分别设有密封块和第一绝缘板，密封块、第一绝缘板、不锈钢罩和密封壳体围设成密封空间，密封块与连接法兰之间设有压紧块；密封块、第一绝缘板和密封壳体上分别开设有通孔，第一铜棒从密封壳体的通孔穿入该密封装置本体的密封空间中，从第一绝缘板穿出；密封空间中充满密封填充物。

优选地，第一铜棒为阶梯状，设置在其中部的台阶柱外径大于两端的铜棒外径，该台阶柱的下台阶面与第一绝缘板抵顶接触；所述的第一铜棒的末端设有连接插头。

优选地，第一绝缘板和密封块之间还设有第二绝缘板，第二绝缘板与密封块围设的密封空间内穿设第二铜棒；第一铜棒从密封壳体的通孔穿入该密封装置本体的密封空间中，从第一绝缘板穿出，并穿过第二绝缘板与第二铜棒首尾相接；第二铜棒从密封块的通孔穿出。

优选地，第一绝缘板和第二绝缘板之间还设有支承板，其上开设有通孔；所述的密封壳体的内腔上设有凸台，支承板固设在凸台上。

优选地，第二绝缘板和第二铜棒的设置数量为一个以上，将密封空间分割为多级密封空间。优选地，第二铜棒为阶梯状，一端设置为台阶柱，柱体外径大于另一端的第二铜棒外径，该台阶柱的下台阶面与第二绝缘板抵顶接触；所述的第二铜棒的末端设有连接插头。

可选地，电缆从伺服电机的壳体外部，经过密封装置，通过电缆连接头进入伺服控制器与电路板相连，电路板输出电机动力线穿过密封装置为伺服电机提供动力，输出信号线控制位置检测装置。

可选地，电缆从伺服电机的壳体内部，电缆接头从壳体内部顶端输入，通过线束穿过密封装置，与伺服控制器中的电路板相连，电路板分别输出电机动力线为伺服电机提供动力，输出信号线控制位置检测装置。

可选地，伺服控制器包括伺服控制器壳体，在所述壳体的内壁上设有控制器转接件，该转接件与密封装置的密封壳体相连，使伺服控制器与电机连接成一体。

可选地，控制器壳体上设有散热片，该散热片与转接件连接。

优选地，控制器壳体内腔中灌封导热胶便于控制器内腔散热。

可选地，控制器壳体的下方还设有散热腔，其内部充满散热液体，该散热液体可以采用任何不具腐蚀性、不可燃的液体，如：水、 45 #液压油等；散热腔的腔壁开设有通孔，散热片的末端延伸并从通孔插入所述的散热腔内；通孔处设有密封圈。

可选地，伺服控制器包括伺服控制器壳体，控制器壳体内腔中也灌封导热胶，便于控制器内腔散热。

所述的导热胶为环氧树脂灌封胶、硅橡胶灌封胶、聚氨酯灌封胶、 UV灌封胶、热熔性灌封胶或有机硅灌封胶。

优选地，伺服电机为多节伺服电机，相邻的两节电机的转子轴通过联轴器连接；相邻的两节电机上设置的电机转子的 N极对应在一条直线上， S极对应在一条直线上；电机定子的 U、 V、 W三相绕组分别对应在一条直线上。

优选地，多节伺服电机相邻的两节电机之间还设有扶正轴承，对电机进行支撑。

综上所述，本发明具有如下优点：

1、系统采用永磁同步伺服电机，伺服电机本省就有效率高的优点。永磁同步电机的转子由永磁体励磁，出功大，功率密度高，使得电机转速等于同步转速，功率因数高，节能率高，更省电。

2、伺服系统可以实现电机的灵活调速，满足多种应用场合。尤其在低速场合目前的潜油系统很难实现，中间不得不另加减速器，而采用伺服系统则可以根据实际的需要调整转速。

3、油田的出油情况处于变化当中，或者根据生产的需要，需要油井的产油量发生变化，采用伺服抽油系统可以根据油井的出油情况灵活的调整潜油电泵机组的出油量，实现柔性化生产。

4、潜油伺服系统采用双控制箱形式，电机主要控制箱置于井下信号传输线路短，衰减小，实现了控制系统对电机的有效控制，信号传递干扰少。地面控制箱用于实现交流到直流的转换，以及地面同井下控制箱的通信。通过地面控制箱可以了解井下的情况和电机的运行情况，实现对井下控制器参数的灵活修改，增强了系统的灵活性，减少了作业成本。

5、控制箱的供电由地面交流变直流装置，直接把交流电转换为直流电，然后通过电缆进入井下的控制箱，避免了交流电在长距离的传输过程当中能量的大量损耗，节约了用电。

6、在螺杆泵等速度要求低速的场合，伺服系统可以实现与之相适应的低速，从而省去中间的减速结构，提高了传动效率的同时，也降低了设备成本。

7、过载能力强，一般来说，短时间可以达到三倍过载，在抽油机启动时可以提供大转矩，并与软启动结合，解决以往抽油机电机 "大马拉小车" 问题，降低抽油机选配电机的功率。

8、潜油抽油伺服系统充分利用原有潜油抽油系统的工艺和结构，在提升自己性能的同时，实现了操作简单，模块化设计。附图说明

图 1是潜油伺服抽油系统安装示意图；

图 2是潜油伺服系统的一种连接图；

图 3是潜油伺服电机的另一种走线图；

图 4A和图 4B是电机头部法兰示意图；

图 5是潜油伺服系统的框架示意图；

图 6-图 10是表示控制器的连接方式及散热结构图；

图 11是单节永磁同步伺服潜油电机的结构示意图；

图 12-图 14是多节永磁同步伺服潜油电机的结构示意图；

图 15是转子结构的立体图；

图 16是磁电式位置检测装置在潜油伺服电机上的整体安装结构示意图；

图 17是磁电式位置检测装置安装结构分解图；图 18是磁电式位置检测装置中的磁钢环的示意图；

图 19A与图 19B是磁感应元件与导磁环的布置示意图；

图 20 是根据本发明的第一实施例的安装有两个磁感应元件的位置检测装置方案的分解示意图；

图 21 是根据本发明的第一实施例的安装有两个磁感应元件的位置检测装置方案的信号处理装置的框图；

图 22 是根据本发明的第一实施例的安装有三个磁感应元件的位置检测装置方案的分解示意图；

图 23 是根据本发明的第一实施例的安装有三个磁感应元件的位置检测装置方案的信号处理装置的框图；

图 24 是根据本发明的第一实施例的安装有四个磁感应元件的位置检测装置方案的分解示意图；

图 25 是根据本发明的第一实施例的安装有四个磁感应元件的位置检测装置方案的信号处理装置的框图；

图 26 是根据本发明的第一实施例的安装有六个磁感应元件的位置检测装置方案的分解示意图；

图 27 是根据本发明的第一实施例的安装有六个磁感应元件的位置检测装置方案的信号处理装置的框图；

图 28A-图 28D是导磁环的倒角设计的示意图；

图 29是根据本发明的第二实施例的位置检测装置方案的关键部件的分解立体图；图 30是根据本发明的第二实施例的位置检测装置方案的安装示意图；

图 31是第二实施例中的与第一磁钢环对应的两个磁感应元件的布置示意图；

图 32是第二实施例中的第一磁钢环均匀磁化为六对极时磁感应元件的布置示意图；图 33是第二实施例中的第二磁钢环所对应的磁感应元件个数为三个时所得到的编码；图 34是第二实施例中的第二磁钢环的充磁顺序；

图 35是第二实施例中的第二磁钢环所对应的磁感应元件布置示意图；

图 36是第二实施例的位置检测装置的一个信号处理装置的框图；

图 37是磁感应元件采用表贴式安装的位置检测装置的结构示意图；

图 38是根据第三实施例的位置检测装置的分解立体图；

图 39是确定磁钢环 303的磁序的算法流程图；

图 40是由图 39得到的磁钢环的充磁结构图以及磁感应元件的排布顺序的一个示例；图 41是根据第三实施例的位置检测装置的信号处理装置的框图；

图 42是本发明的一种密封装置的剖视图；

图 43是本发明的另一种密封装置的剖视图；

图 44为一种密封装置中第一铜棒的结构示意图；

图 45为一种密封装置中第二铜棒的结构示意图；以及

图 46为一种密封装置的安装整体结构示意图；

图 47和图 48分别是旋转变压器和磁敏式电阻编码器的剖面图。具体实施方式

以下结合附图具体描述本发明的实施例，以使本领域的技术本人员更加明白和容易实现本发明。

图 1是潜油伺服抽油系统安装示意图。潜油电泵机组一般置于井下 2000多米处，整个伺服潜油电泵机组主要由地面控制箱 2、潜油电泵 6、分离器（未标示）、保护器 7、潜油永磁同步伺服电机 8、井下伺服控制箱、地面电缆 1、潜油电缆 12等组成，各个部分通过相关的法兰等连接件连接。其它附图标记表示分别为：油管 3、套管 4、出口接头 5、位置检测装置及密封装置 9、潜油伺服系统 11 以及井口装置 13。图 1中潜油永磁同步伺服电机 8和井下伺服控制箱是潜油伺服抽油系统 11 的伺服核心模块，潜油永磁同步伺服电机 8是潜油伺服抽油系统 11的动力拖动源，伺服控制箱内的伺服控制器 10则是整个潜油伺服抽油系统 11 的控制核心。地面控制箱 2，潜油永磁同步伺服电机 8，井下伺服控制箱构成了潜油伺服系统的伺服动力系统。其中，伺服电机的电机轴上设有位置检测装置，位置检测装置将检测到的位置信号输出给伺服控制箱内的伺服控制器 10，伺服控制箱内的伺服控制器 10控制潜油永磁同步伺服电机 8的运转；位置检测装置通过密封装置固定在伺服控制器上。优选地，潜油电泵 6和保护器 7之间还可以设有油气分离器。

传统的潜油异步机系统，三相交流电经过地面控制柜后，直接进入潜油异步电机，使得电机转动，潜油电机的转动通过电机保护器和分离器，将动力传至电泵带动电泵汲取原油。

在潜油伺服系统中，地面控制箱 2的作用与传统不同，其主要负责将外接的三相电流转换为直流电输送给井下控制箱内的伺服控制器 10，同时也实现地面同井下伺服控制器的通信，通过地面控制箱 2可以对井下控制箱内的伺服控制器 10的控制参数进行修改，从而起到控制潜油永磁同步伺服电机 8的目的。地面控制箱 2与井下控制箱靠地面电缆 1、潜油电缆 12以及电机内的导线连通。

井下伺服控制器根据用户设定的要求，发出信号，实现电机的转动，从而带动电泵抽油，伺服控制器通过位置检测装置反馈电机的转速、位置等信号实现对电机的闭环控制，同时也可以感知压力传感器等其它传感器的反馈信号对系统的运转实现有效调节。

整个系统由井下伺服控制箱内的伺服控制器 10控制潜油永磁同步伺服电机 8的运转，由潜油永磁同步伺服电机 8拖动整个潜油系统。电机内部灌有电机油，保护器 7用于平衡潜油电机的内外压力，保证电机的密封性，分离器是把油井生产出的原油和伴生天然气分离开来的一种装置。油气分离器置于潜油离心泵和保护器之间,将井液中的游离气体与井液分离,液体送给潜油电泵,气体释放到油管和套管的环形空间，潜油电泵 6是抽油装置，将原油输送到地面。在潜油伺服电机的尾部和井下控制箱之间通过密封装置连接，该密封装置实现了对井下控制箱的密封和磁电式位置检测装置的安装，同时通过密封装置将控制器和电机导通。

图 2 是潜油伺服系统的一种连接图。潜油伺服电机 8包括电机轴 14、电机头部法兰 15、定子 16、转子 17、电机尾轴 18、电机外壁 36、轴承 37、 38、线束 39、 40等；潜油伺服电机 8通过连接法兰 19与位置检测装置及密封装置 9连接，位置检测装置及密封装置 9包括磁钢环 20、位置检测装置 21、位置检测装置信号线 22、接线柱 23、密封胶 24、隔板 25、密封件外壁 26、密封套 27等；伺服控制器 10包括电机动力线 28、电路板 30、控制器外壁 31、密封端盖 32、散热片 33、控制器连接件 35等。潜油伺服电机 8的电机尾轴 18上安装有用于产生位置检测装置 21 所需正弦磁场的磁钢环 20，在井下控制箱中安装有电流传感器、伺服控制器 10，密封装置上安装有位置检测装置 21，密封装置两侧有导通的导线插头。从图 1中可以看到地面电缆 1与地面控制箱 2连接，再与潜油电缆 12连接，潜油电缆 12引入潜油永磁同步伺服电机 8内部。如图 2所示，在潜油伺服电机 8内部，与相应的导线连接，导线从电机定子上的开槽或者壳体上的槽，由电机内部经过密封装置，进入伺服控制器 10。潜油电缆 12和潜油伺服电机 8 内的导线传输井下控制器所需的电流，以及传输井下控制箱和地面控制箱之间的信号流，达到连通地面控制箱和井下控制箱的目的。井下控制箱与地面控制箱是通过潜油电缆以及通过电机的导线连通的。

同时控制器提供给伺服电机的三相电也经由密封装置供给电机的三相绕组，控制电机的运转。密封装置上即电机尾部的位置检测装置用于反馈电机的速度、位置等信息，其通过密码器线与控制箱连接，因此形成了一个闭环控制系统。提供给井下控制箱电源的是直流电，伺服控制器给电机的交流电经过的路程很短，在减少电磁干扰的同时也减少了损耗。

在潜油异步机系统中，潜油电缆的导线往往是 3根，在潜油伺服系统中，为了满足系统需要，电缆中含有导线的根数根据实际情况定的，这其中包含有井下伺服控制器所需的动力线和以及用于和地面控制箱实现通信的信号线。

图 3是潜油伺服电机的另一种走线图。潜油伺服电机 8包括电机轴 14、电机头部法兰 15、定子 16、转子 17、电机尾轴 18等；潜油伺服电机 8通过连接法兰 19与位置检测装置及密封装置 9 连接，位置检测装置及密封装置 9包括磁钢环 20、位置检测装置 21、位置检测装置信号线 22、接线柱 23、密封胶 24、隔板 25、密封件外壁 26、密封套 27等；伺服控制器 10包括电机动力线 28、电缆连接头 29、电路板 30、控制器外壁 31、密封端盖 32、散热片 33、电机动力线 34、控制器连接件 35等。与图 2从潜油伺服电机头部进入电机不同，图 3中的潜油电缆 12通过电缆接头 29直接引入井下控制箱，与伺服控制器 10连接。也就是说这中情况下通过密封装置的导线只有提供给潜油伺服电机的电流的导线。包含井下控制器动力线和信号线的电缆被直接引入到井下控制箱。

图 4A和图 4B是电机头部法兰示意图。图 4A是电缆从电机头部接入时的法兰立体图，设有电缆接入孔 42，图 4B是电缆直接连接控制器时的法兰立体图。从图中可以看出，由于走线方案不同，电机头部的结构不一样。

图 5是潜油伺服系统的框架示意图。潜油伺服系统的控制部分包括地面控制器和井下控制器。地面控制器包括 MCU1、整流滤波电路和控制面板等，地面控制器的功能是为井下控制器提供直流电，同时设定井下控制器的控制参数和控制模式。井下控制器包括 MCU2、 IPM和电流传感器等，井下控制器的功能是根据地面控制器设定的控制参数和控制模式，控制潜油伺服电机运行。地面控制器和井下控制器通过电缆连接，电缆为多芯电缆，包括地面控制器 MCU1与井下控制器 MCU2通讯用的通讯线和给 IPM提供功率电即输送直流电的线。操作人员通过控制面板操作地面控制器，设定相应的控制参数和控制模式。地面控制器的 MCU1通过通讯线与井下控制器 MCU2 通讯，将操作人员设定的控制参数和控制模式传递给井下控制器。外部三相交流电输入地面控制器，通过整流滤波电路，将三相交流电转换为直流电，然后通过电缆输送给井下控制器的 IPM, 直流电的正、负极分别接入 ^！的？、 N极。地面控制的 MCU1同时会进行电压检测，包括三相交流电压检测和直流电压检测，确保输送到井下控制器的直流电正常，如果不正常则会发出报警信号。井下控制器 MCU2根据地面控制器 MCU1设定的控制参数和控制模式，以及电流传感器和位置检测装置的反馈信号，运行控制程序，产生 PWM信号控制 IPM。 IPM根据 PWM信号，产生三相电压给交流伺服电机。整个系统是一个闭环的控制系统，控制周期短（一个控制周期只有几十个微秒），响应快，精度高。图 6到图 10是表示控制器的连接方式及散热结构图，图中附图标记表示为：线束 43、 44，控制器转接件 35、散热片 33、电机动力线 28、位置检测装置信号线 22、控制器外壁 31、电路板 30、密封端盖 32、导热胶 45、密封件外壁 26、散热部件 47、散热液体 46、密封圈 48。

图 6和图 7中采用的是转接件的连接方式，图 6除了转接件 35之外，还包括散热片 33 ; 图 7 在图 6结构的基础上，在控制器的内腔中还填充了导热胶 45。控制器通过控制器转接件 35连接到密封件外壁上，从而与电机连为一个整体。控制箱转接件 34与密封件外壁的连接方式为法兰连接或者螺纹连接；控制器外壁 31与控制器转接件 35的连接方式为法兰连接或者螺纹连接。散热片 33固定在控制器转接件 35上，电路板 30固定在散热片 33上。散热片 33紧贴控制器外壁 31，便于将控制器内部的热量散出去。如图 7所示，控制器内部可以选择用导热胶 45灌封，导热胶 45可以采用导热硅脂等，以增强散热效果。

图 8和图 9为控制器直接与密封件外壁连接的方案的结构图。图 8中还设有散热片 33，而图 9中不使用散热片。控制器直接与密封件外壁 26连接，中间不使用转接件。控制器内部用导热胶 45灌封。也可以如图 9所示的那样，将散热片去掉，控制器内部用导热胶 45灌封。导热胶 45可以采用环氧树脂灌封胶、硅橡胶灌封胶、聚氨酯灌封胶、 UV 灌封胶、热熔性灌封胶或有机硅灌封胶。

图 10所示的是另一散热结构。控制器通过控制器转接件 35连接到密封件外壁上，从而与电机连为一个整体。控制箱转接件与密封件外壁的连接方式为法兰连接或者螺纹连接；控制器外壁 31与控制器转接件 35 的连接方式为法兰连接或者螺纹连接。散热片 33 固定在控制器转接件 35 上，电路板 30固定在散热片 33上。散热片 33紧贴控制器外壁 31，便于将控制器内部的热量散出去。在控制器的一端接有散热部件 47，连接方式为法兰连接或者螺纹连接。散热部件 47 内部充满散热液体 46，散热片 33伸入散热部件 47腔内，与散热液体 46接触，增强散热效果。在散热片 33与散热部件 47连接处有密封圈 48密封，防止散热部件的散热液体 46进入到控制器内部。散热液体 46可以采用任何不具有腐蚀性、不可燃的液体，如：水或 45 #液压油。

永磁同步伺服电机可以采用单节，为了提供更大的功率也可以采用多节的形式。图 11是单节永磁同步伺服潜油电机的结构示意图，附图标记表示为：电机头 49、电机本体 50、下法兰 51、电机尾轴 52。单节电机时，电机只有一节，在尾部直接与密封装置连接。

图 12到图 14是以四节为例的多节电机装配结构示意图，附图标记为：首节电机 53、电机壳体 54、螺纹法兰 55、 58、下法兰 56、上法兰 57、中间节电机 59、末节电机 60、转子轴 61、联轴器 62、上螺纹法兰 63、下螺纹法兰 64、宽螺母 65、窄螺母 66。潜油伺服电机由多节组成时，每两节电机中间通过法兰螺纹和螺栓连接相结合的形式。如图 12所示，转子轴 61用花键联轴器连接。螺纹法兰与电机壳通过螺纹连接，上、下法兰再通过螺栓与螺纹法兰连接，上、下法兰之间通过螺栓连接。这种形式主要是适合于电机壳较薄时的情况。潜油伺服电机由多节组成时，没两节电机中间通过螺栓连接的形式。转子轴用花键联轴器连接。如图 13所示，上、下法兰再通过螺栓与电机壳体连接，上、下法兰之间通过螺栓连接。这种形式主要是适合于电机壳较厚度足够可以拧上螺栓时的情况。潜油伺服电机由多节组成时，每两节电机中间通过螺栓连接的形式。转子轴用花键联轴器连接。如图 14所示，上、下螺纹法兰与电机壳体通过螺纹连接，两个法兰之间通过螺栓连接，同时在上螺纹法兰上安装有两个可动的螺母，总装时调整好各节电机的位置后，通过拧紧两个螺母完成电机的总装。螺母拧紧后可以防止每节电机之间的转动。

对于多节伺服电机，相邻的两节电机的转子轴通过联轴器连接；相邻的两节电机上设置的电机转子的 N极对应在一条直线上， S极对应在一条直线上；电机定子的 U、 V、 W三相绕组分别对应在一条直线上。

如果潜油电机长度比较长，就需要扶正轴承，扶正轴承可以是滑动轴承等，其作用是起支撑作用，防止轴由于过长弯曲。当电机较短时不需要扶正轴承，潜油电机通过联轴器与保护器连接或者泵连接，联轴器可以是花键联轴器等。图 15是转子结构的立体图，如图 15所示，转子磁钢 63是分节设置的，当潜油电机的长度比较长时，在相邻的两节转子磁钢 63之间设置扶正轴承 64，轴端设有用于联接的花键 65。

以下以优选实施例具体说明本发明的位置检测装置及密封装置的设计。

图 16是磁电式位置检测装置在潜油伺服电机 700上的整体安装结构示意图。磁电式位置检测装置系统由磁电式位置检测装置电路板 701、磁感应元件 702、磁钢环 703、导磁环 704、密封装置 705、位置检测装置线 706、不锈钢罩 708及外壳（未图示）等组成，磁电式位置检测装置电路板 701 由电路板和磁感应元件 702组成，磁感应元件例如是霍尔元件。磁钢环 703安装在潜油伺服电机尾轴 707上，它的位置要同不锈钢罩 708外的导磁环 704对应，跟随电机转子一起旋转，从而产生正弦磁场。导磁环 704被分成几个磁环块，导磁环 704的方案要根据整个位置检测装置磁感应元件个数方案来确定。导磁环 704安装在不锈钢罩 708的台阶上，构成一周，每两个导磁环之间留有狭缝，磁感应元件 702处在两个导磁环的狭缝当中。磁感应元件 702的管脚直接接在磁电式位置检测装置电路板 701上，由电路板伸出，使得磁感应元件到达两个导磁环之间，磁电式位置检测装置电路板 701上有 CPU等电子元器件，磁电式位置检测装置电路板 701用于处理磁感应元件 702产生的信号，反馈信号经过位置检测装置线 706传入井下控制箱 709中的伺服控制器。图 16中以位置检测装置第一实施例为例，其中磁钢环、导磁环以及磁感应元件只有一套，磁钢环为单对磁极，然而本发明不限于此，磁钢环、导磁环以及磁感应元件可以有两套，磁钢环可以有多对极，后面将会结合实施例对多对极的情况加以描述。

磁电式位置检测装置系统分两处安装，产生正弦磁场的磁钢环 703安装在潜油伺服电机尾轴 707上，剩下的部分与高压穿线密封装置 705构成一体，成组件化安装。安装磁电式位置检测装置的密封装置 705的钢罩，材料要选为不导磁材料，所以可以采用不锈钢材料，也就是不锈钢罩 708，既满足了密封强度要求，又满足了磁电式位置检测装置系统对磁路的要求。需要说明的是除了不锈钢罩，其它不导磁、强度满足密封强度要求的材料也可以选用。

磁钢环主要是产生正弦磁场；导磁环起聚磁作用，磁钢环产生的磁通通过导磁环。电路板是固定磁感应元件并且输出六路信号线。磁感应元件把通过导磁环的磁场转换成电压信号，电压信号直接进入主控板芯片。由主控板上芯片对电压信号进行处理，最后得到角位移。

磁电式位置检测装置是利用霍尔效应来检测电机转速、转子位置等信息的位置检测装置，磁感应元件能感应磁场的变化，把通过导磁环的磁场转换成电压信号，磁钢环转动一周产生一个或多个周期的正弦磁场，在不同的角度产生不同的磁场，磁感应元件感应出不同的电压信号，电路板通过接插件，将每个磁感应元件的电压信号传递给 CPU, CPU根据电压信号计算出转轴的角度位置。磁感应元件优选地为霍尔感应元件。霍尔感应元件模块的成本低，因为磁感应元件、磁钢环、导磁环成本低，电路板只是将磁感应元件的感应电压传递给 CPU, 因此总成本也低。

这种位置检测装置的安装结构既达到了位置检测装置密封性的要求，要使得磁电式位置检测装置在恶劣的潜油伺服电机环境中得以正常工作。电机旋转时带动磁钢环旋转，从而产生旋转磁场，在不锈钢罩外表面上的导磁环导通磁场，在两个导磁环间隙之间磁感应元件感应磁场的变化，产生电压信号，这些变化的信号在磁电式位置检测装置电路板上被处理，并将处理后的信号传递给控制箱，从而获得电机的转子位置、速度等信号。

图 17是磁电式位置检测装置安装结构的立体分解示意图，其中以与图 16相同的附图标记表示相同的部件。由图 17可以看到，整个安装结构成组件化设计，位置检测装置电路板 701、磁感应元件 702、导磁环 704与密封装置 705安装为一体可以单独成立为一个组件。这使得这种磁电式位置检测装置在潜油伺服电机中的应用安装方便可靠。

图 18是磁电式位置检测装置中的磁钢环的示意图。磁钢环安装在电机的尾轴上，随着电机转子一起旋转，形成磁电式位置检测装置系统所需的旋转变化的正弦磁场，磁钢环的充磁方式和方向与相应的磁电式位置检测装置系统的要求对应。在第一实施例中，磁钢环为一对磁极；在第二实施例中，磁钢环为多对磁极，该多对磁极均匀排列；在第三实施例中，磁钢环为多对磁极，该多对磁极按一定角度排列。

图 19A与图 19B是以两个磁感应元件的方案为例解释磁感应元件与导磁环的布置的示意图。如图 19A所示，磁感应元件 100、 101采用表面贴的方式，即在圆环形定子 102内侧壁布置，磁钢环 103设置在中部，在两个磁感应元件的方案中，两个磁感应元件 100、 101相隔 90° 布置。在图 19B 中，两个磁感应元件 109、 110夹于导磁环的两个或多个同心安装的弧段（此处为两个弧段 111、 112 )之间，磁钢环 113设置在中部。尽管此处以两个磁感应元件的方案为例加以解释，然而本发明不限于此，每列磁感应元件的数目可以是三个、四个、六个，对应的导磁环的弧段也相应地为三个、四个、六个。而且可以采用两列磁感应元件和两个磁钢环的方案，此时第二个导磁环的弧段也相应地有所变化，而不局限于 1/4弧段与 3/4弧段的方案或均匀分段的方案。

本发明还提供了一种基于上述结构的位置检测装置的信号处理装置，包括： A/D 转换模块、合成模块、角度获取模块和存储模块，其中， A/D转换模块对位置检测装置中磁感应元件发送来的电压信号进行 A/D转换，将模拟信号转换为数字信号，对应于磁感应元件的个数，该模块中具有多个 A/D转换器，分别用于对每个磁感应元件发送来的电压信号进行 A/D转换；所述合成模块对经过 A/D转换的多个电压信号进行处理，得到基准信号 D ; 所述角度获取模块，根据该基准信号0，在角度存储表中选择与其相对的角度作为偏移角度 ; 所述存储模块用于存储数据。

上述各个模块可以构成一 MCU。以下通过实施例详细描述本发明的位置检测装置及其信号处理装置与方法。

第一实施例

图 20 是根据本发明的第一实施例的安装有两个磁感应元件的位置检测装置方案的分解示意图。位置检测装置包括感应元件 710、电路板 711、导磁环 712、不锈钢罩 713、磁钢环 715及外壳（未图示）等部分，磁钢环 715安装于电机尾轴 716上，其余部分可安装于密封装置 714的不锈钢罩 713上。本方案的特征之处在于，位置检测装置有两个磁感应元件，导磁环 712也由两部分组成，一个是 1/4的磁环，一个是 3/4的磁环。两个不完整的磁环形成两个狭缝，用于同两个磁感应元件配合使用。

图 21 是根据本发明的第一实施例的安装有两个磁感应元件的位置检测装置方案的信号处理装置的框图。磁感应元件 H_la和 H_2a的输出信号接 MCU的内置 A/D转换器模拟输入口，经模数转换后得到输出信号接乘法器 20a、 21a,系数矫正器 5a的输出信号 K接乘法器 20a、 21a 的输入端，乘法器 20a、 21a 的输出信号接合成器 3a的输入端，合成器 3a输出信号 D和 R，系数矫正器 5a 接收合成器 3a输出的信号 D和 R，通过运算得到信号 K，通过使磁感应元件 H_la和 H_2a的信号与该信号 K进行相乘，以此来进行温度补偿，消除温度对信号的影响。存储器 40a中存储有一角度存储表， MCU根据信号 D在角度存储表中选择与其相对的角度作为偏移角度。

在存储模块中存储有一标准角度表，其中存储了对应于一系列的码，每一个码对应于一个角度。该表是通过标定得到的，标定方法是，利用本施例的检测装置和一高精度位置传感器，将本施例中的磁感应元件输出的信号和该高精度位置传感器输出的角度进行一一对应，以此建立出一磁感应元件输出的信号与角度之间的关系表。

另外，在存储模块中还存储了一些数据修正表，这些表中包括一个信号 D与信号 R。的对应表，其中信号 R。为信号 R在标准状态下的信号，通过合成模块，即合成器 3a得到的信号 D，通过査表可以得到一信号 R。，通过将信号 R。和信号 R进行比较，如除法运算，得到信号1^。

其中对信号的处理，即合成器 3a对信号的处理原则是：比较两个信号的数值的大小，数值小的用于输出的信号 D，信号 D的结构为 {第一个信号的符合位，第二个信号的符合位，较小数值的信号的数值位}。以本实施例为例，说明如下：

约定：

当数据 X为有符号数时，数据 X的第 0位（二进制左起第 1位）为符号位， X_0= 1表示数据 X为负， X_0=0表示数据 X为正。

_0表示数据 X的数值位（数据的绝对值），即去除符号位剩下数据位。

如果 A_D>=B_D

否则：

D={ A_0 ; B_0 ; A_D }

R= ² + B² 。

图 22 是根据本发明的第一实施例的安装有三个磁感应元件的位置检测装置方案的分解示意图。其各部分组件的安装方式与两个磁感应元件的方案的相似，故在此不再重复。本方案的特征之处在于，位置检测装置有三个磁感应元件，导磁环也由三部分组成，每两个不完整的磁环形成狭缝，总共形成三个狭缝，用于同三个磁感应元件配合使用。

图 23 是根据本发明的第一实施例的安装有三个磁感应元件的位置检测装置方案的信号处理装置的框图。结合图 22所示，位置检测装置包括感应元件 717、电路板 718、导磁环 719、不锈钢罩 720、磁钢环 722及外壳（未图示）等部分，密封装置 721将电机尾轴 723密封在其中。本方案的信号处理装置与两个磁感应元件的方案中的相似，不同之处在于，磁感应元件有三个，输出给合成器的信号为三个，合成器在取舍信号时与上述方案中的有所不同。在这里，仅说明合成器如何取舍信号。

合成器 3c对信号的处理原则是：先判断三个信号的符合位，并比较符合位相同的信号的数值的大小，数值小的用于输出的信号 D，信号 D的结构为 {第一个信号的符合位，第二个信号的符合位，第三个信号的符合位，较小数值的信号的数值位 }。以本实施例为例：

约定：

_0表示数据 X的数值位（数据的绝对值），即去除符号位剩下数据位。如果 { A_0; B_0; C_0}=010 并且 A_D>= C— D

D={ A_0; B— 0; C— 0; C_D }

如果 { A_0; B_0 C_0}=010 并且 A_D< C_D

D={ A_0; B_0; C_0; A_D }

如果 { A_0; B_0 C_0}=101 并且 A_D>= C_D

D= { A_ 0； B_0_; C— 0; C— — D }

如果 { A_0; B- — 0; C_0}= :101 并且 A— — D< C_D

D= { A— 0； B_0; C_0; A_ — D }

如果 { A_0; B. _o; C_0}= :011 并且 B_ — D>=C_D

D= ^:( A_ — 0; B_0; C— 0; C— — D }

如果 { A_0; B. _o; C_0}= :011 并且 B_ — D<C_D

D= ^:( A_ — 0; B_0; C_0; B— — D }

如果 { A_0; B. _o; C_0}= :100 并且 B_ — D>=C_D

D= ^:( A_ — 0; B_0_; c— 0; c— — D }

如果 { A_0; B. _o; C_0}= :100 并且 B_ — D<C_D

D= ^:( A_ 0； B_0; C— 0; B— — D }

如果 { A_0; B. _0; C_0}= ：001 并且 B_ — D>=A_D

D= ^:( A_ — 0; B_0; C— 0; A— — D }

如果 { A_0; B. _0; C_0}= ：001 并且 B_ _D<A_D

D= ^:( A_ — 0; B_0; C_0; B— — D }

如果 { A_0; B. _0; C_0}= :110 并且 B_ — D>=A_D

D= ^:( A_ — 0; B_0_; C_0; A— — D }

如果 { A— 0; B. _0_; C_0}= :110 并且 B_ — D<A— D

D= A_ 0； B_0; C— 0; B— — D }

a = A — fixcos ( ) -Cxcos(^) β = Βχ sin (―) -Cx sin (―)

图 24 是根据本发明的第一实施例的安装有四个磁感应元件的位置检测装置方案的分解示意图。位置检测装置包括感应元件 724、电路板 725、导磁环 726、不锈钢罩 727、磁钢环 729及外壳（未图示）等部分，密封装置 728将电机尾轴 730密封在其中。其各部分组件的安装方式与两个磁感应元件的方案的相似，故在此不再重复。本方案的特征之处在于，位置检测装置有四个磁感应元件，导磁环也由四部分组成，每两个不完整的磁环形成狭缝，总共形成四个狭缝，用于同四个磁感应元件配合使用。

图 25 是根据本发明的第一实施例的安装有四个磁感应元件的位置检测装置方案的信号处理装置的框图。方案的信号处理装置与两个磁感应元件的方案中的相似，不同之处在于，增加了差动放大模块，通过该差动放大模块抑制温度和零点漂移，以此来提高数据精度，最终输出给合成器的信号仍为两个，处理过程及方法与两个传感器的方案的相同，在此不再重复。图 26 是根据本发明的第一实施例的安装有六个磁感应元件的位置检测装置方案的分解示意图。位置检测装置包括感应元件 731、电路板 732、导磁环 733、不锈钢罩 734、磁钢环 736及外壳（未图示）等部分，密封装置 735将电机尾轴 737密封在其中。其各部分组件的安装方式与两个磁感应元件的方案的相似，故在此不再重复。本方案的特征之处在于，位置检测装置有六个磁感应元件，导磁环也由六部分组成，每两个不完整的磁环形成狭缝，总共形成六个狭缝，用于同六个磁感应元件配合使用。

图 27 是根据本发明的第一实施例的安装有六个磁感应元件的位置检测装置方案的信号处理装置的框图。方案的信号处理装置与三个磁感应元件的方案中的相似，不同之处在于，增加了差动放大模块，通过该差动放大模块抑制温度和零点漂移，以此来提高数据精度，最终输出给合成器的信号仍为三个，处理过程及方法与三个传感器的方案的相同，在此不再重复。

图 28A到图 28D以由 1/4弧段和 3/4弧段构成的导磁环为例，图示了本发明的导磁环的倒角设计。如图 28A到图 28D所示，导磁环由两段或多段同半径、同圆心的弧段构成，图 28A所示的导磁环没有设计倒角，图 28B到图 28D所示的弧段端部设有倒角，所述倒角为沿轴向（图 28B ) 或径向（图 28C ) 或同时沿轴向、径向（图 28D ) 切削而形成的倒角，轴向切面 151、 153，径向切面 152、 154。相邻两弧段间留有缝隙，磁感应元件置于该缝隙内，当磁钢环与导磁环发生相对旋转运动时，所述磁感应元件将感测到的磁信号转换为电压信号，并将该电压信号传输给相应的控制器。

根据磁密公式 S可以知道，当 ^一定时候，可以通过减少 ^，增加 β。因为永磁体产生的磁通是一定的，在导磁环中较大，所以 Β比较小，因此可以减少因为磁场交变而导致的发热。而通过减少导磁环端部面积能够增大端部的磁场强度，使得磁感应元件的输出信号增强。这样的信号拾取结构制造工艺简单，拾取的信号噪声小，生产成本低，可靠性高，而且尺寸小。虽然以两个弧段的方案为例描述了导磁环的倒角设计，然而本发明不限于此，导磁环为三弧段、四弧段、六弧段的方案都可以采用类似的倒角设计，在此不再详细描述。

在本发明的潜油伺服拖动系统的位置检测装置的第二实施例中，磁钢环、导磁环各为两个，磁感应元件也相应地有两列，这些是位置检测装置的关键部件，除此之外的其它部件的安装与结构与第一实施例中的相似，在此不再赘述。

图 29是根据本发明的第二实施例的位置检测装置方案的关键部件的分解立体图。图 30是根据本发明的第二实施例的位置检测装置方案的安装示意图。本实施例的位置检测装置包括转子和将转子套在内部的定子，转子包括第一磁钢环 201 a和第二磁钢环 201b以及第一导磁环 205a和第二导磁环 205b，第一磁钢环 201a和第二磁钢环 201b分别固定在电机轴 200上，其中定子为支架 203。第一导磁环 205a和第二导磁环 205b分别由多个同圆心、同半径的弧段构成，相邻两个弧段之间留有空隙，对应于两个磁钢环的磁感应元件 204分别设在该空隙内。磁感应元件设置在不锈钢罩的外壁上，不锈钢罩外部通过密封装置与外壳密封并固定，当转子旋转运动时，所述磁感应元件将感测到的磁信号转变为电压信号，并将该电压信号输出给一信号处理装置。

第一磁钢环 201a均匀的磁化为 g ( g的取值等于第二磁钢环中的磁极总数）对极（N极和 S 极交替排列），当第二磁钢环中的磁极总数为 6时，第一磁钢环 201a的极对数为 6对。以第一磁钢环 201a的中心为圆心的同一圆周上，设置有 m个磁感应元件，如 2个，如图 31所示，二个磁感应元件 204之间的夹角为 90° /6。第一磁钢环均匀地磁化为 6对极时磁感应元件的布置如图 32 所示。当转子相对于定子发生相对旋转运动时，所述磁感应元件将感测到的磁信号转变为电压信号，并将该电压信号输出给一信号处理装置。

定义第一磁钢环中相邻一对 " N-S " 为一个信号周期，因此，任一 " N-S "对应的机械角度为 360 ° /g ( g为 " N-S "个数），假定转子在时刻旋转角度位于第" ^ί¾信号周期内，则此时刻角位移可认为由两部分构成： 1. 在第信号周期内的相对偏移量，磁感应元件和 H₂感应第一磁钢环的磁场来确定在此 " N-S "信号周期内的偏移量 (值大于 0小于 360 ° /g ) ; 2. 第" 信号周期首位置的绝对偏移量，用传感器 H₃， H₄， ...¾>感应磁环 2的磁场来确定此时转子究竟是处于哪一个 " N-S "来得到。

对应于第二磁钢环 201b，以第二磁钢环 201b的中心为圆心的同一圆周上设有 n个均匀分布的磁感应元件， n= l， 2…！ 1，第二磁钢环的磁极磁化顺序使得 n个磁感应原件输出呈格雷码形式。磁极的极性为格雷码的首位为 " 0 "对应于 " N/S " 极，首位为 " 1 "对应于 " S/N "极。例如，当 n为 3时，得到如图 33所示的编码，得到如图 34所示的第二磁钢环的充磁顺序，如图 35所示，三个磁感应元件均布周围进行读数。

图 36是本实施例的位置检测装置的一个信号处理装置的框图。本示例中，第一磁钢环设有两个磁感应元件，传感器 1_1和 1_2的输出信号接放大器 2_1、 2_2进行放大，然后接 A/D转换器 3_1、 3_2，经模数转换后得到输出信号接乘法器 4_1、 5_1，系数矫正器 10_1输出信号接乘法器 4_1、 5_1的输入端，乘法器 4_1、 5_1的输出信号 A、 B接合成器 6_1的输入端，第一合成器 6_1 对信号 A、 B进行处理，得到信号 0、 R，根据信号 D从存储器 8_1 中存储的标准角度表中选择一与其相对的角度作为偏移角度。其中，第一合成器 6_1的输出信号 R输送给系数矫正器 10_1，系数矫正器 10_1根据信号 R和从存储器 9_1中査表得到信号 R。得到信号 K，该信号 Κ作为乘法器 4_1、 5_1 的另一输入端，与从放大器 2_1、 2_2输出的信号 Cl、 C2分虽相乘得到信号 A、 B 作为第一合成器 6_1的输入。

传感器 1_3、 1_4、 ... l_n的输出信号分别接放大器 2_3、 2_4、 ...2_n进行放大，然后接 A/D 转换器 3_3、 3_4、 3_n进行模数转换后通过第二合成器 7_1进行合成，得到一信号 E ; 根据该信号 E在存储器 11_1中的第二标准角度表中选择一与其相对的角度作为第一电压信号所处的信号周期首位置的绝对偏移量，和 ^θ通过加法器 12_1得到测量的绝对角位移输出 ^θ。

第二合成器 7_1的功能是，通过对传感器 H_3e、 H_4e、 ...H_ne的信号进行合成，得到此时刻转子处于哪一个 " N-S "信号周期内。第二合成器 7的处理是：当数据 X为有符号数时，数据 X的第 0位（二进制左起第 1位）为符号位， X_0= 1表示数据 X为负， X_0=0表示数据 X为正。也即当感应的磁场为 N时，输出为 X_0=0，否则为 X_0= 1。

则对于本实施例， E ={ C3—0; C4—0; Cn_0 }。

其中，第一合成器 6_1对信号的处理是：比较两个信号的数值的大小，数值小的用于输出的信号 D，信号 D的结构为 {第一个信号的符合位，第二个信号的符合位，较小数值的信号的数值位}。具体如下：

这里约定（后文各合成器均使用该约定），当数据 X为有符号数时，数据 X的第 0位（二进制左起第 1位）为符号位， X_0= 1表示数据 X为负， X_0=0表示数据 X为正。 X_D表示数据 X 的数值位（数据的绝对值），即去除符号位剩下的数据位。

如果 A_D>=B_D

D={ A_0; B_0; B_D } 否则：

信号 K一般是通过将信号 R。和 R进行除法运算得到。

对于第一、二标准角度表，在存储器中存储了两个表，每个表对应于一系列的码，每一个码对应于一个角度。该表是通过标定得到的，标定方法是，利用本施例的检测装置和一高精度位置传感器，将本施例中的磁感应元件输出的信号和该高精度位置传感器输出的角度进行一一对应，以此建立出一磁感应元件输出的信号与角度之间的关系表。也就是，对应于信号 D存储了一个第一标准角度表，每一个信号 D代表一个相对偏移量。对应于信号 E，存储了一个第二标准角度表，每一个信号 E代表一个绝对偏移量。

本发明不限于上述示例，第一磁钢环还可以设有三个、四个、六个磁感应元件，相应的导磁环和信号处理电路也要做相应变化，然而其变化与第一实施例中所述的类似，故在此不再赘述。

当设有导磁环时，导磁环的弧段端部设有倒角，为沿轴向或径向或同时沿轴向、径向切削而形成的倒角。

作为替代，磁感应元件可以直接表贴在不锈钢罩的外表面上，即不设有导磁环，如图 37所示。其它部件以及其信号处理装置与有导磁环的类似，在此不再赘述。

在本发明的潜油伺服系统的位置检测装置的第三实施例中，各个部件的个数及其安装方案与第二实施例中的类似，所不同的是磁钢环的充磁方式及磁感应元件的布置位置。

图 38是根据第三实施例的位置检测装置的分解立体图。对应于磁钢环 302、磁钢环 303分别设有两列磁感应元件 307。为了说明方便，这里将第一列磁感应元件即对应磁钢环 302和导磁环 304的多个磁感应元件都用磁感应元件 308表示，而将第二列磁感应元件即对应磁钢环 303和导磁环 305的多个磁感应元件都用磁感应元件 309表示。为了说明方便，这里将磁钢环 302定义为第一磁钢环，将磁钢环 303定义为第二磁钢环，将导磁环 304限定为对应于第一磁钢环 302，将导磁环 305限定为对应于第二磁钢环 303，然而本发明不限于上述的限定。

第一磁钢环 302被均匀地磁化为 N对磁极，其中？<=2°且11=0， 1， 2…！ 1。当 N=2ⁿ时，为本发明的最佳实施例， N<2ⁿ时，同样可以实现本发明的发明目的。相邻两极的极性相反，第二磁钢环的磁极总数为 N，其磁序按照磁序算法确定；在轴 301上，对应于第一磁钢环 302，以第一磁钢环 302的中心为圆心的同一圆周上设有 m个呈一定角度分布的磁感应元件 307， m为 2或 3的整数倍；对应于第二磁钢环 303，以第二磁钢环 303的中心为圆心的同一圆周上设有 n个呈 360 ° /N角度分布的磁感应元件 307， n=0， 1， 2…！ ι。第二磁钢环 303的磁极总数与以 n为位数排成的、相邻两位只有一位不同的格雷码的个数相同，磁极的极性为格雷码的首位为 " 0 "对应于 " N "极，首位为 " 1 "对应于 " S "极。第二磁钢环的磁极总对数与第一磁钢环的磁极总数相等，并且相邻两极的极性相反。

图 39是磁钢环 303的磁序算法流程图。如图 39所示，以三个磁感应元件的情况为例，首先进行初始化 a[3]= " 0， 0， 0 "; 然后将当前编码入编码集，即编码集中有 " 0， 0， 0 "; 接着检验入编码集的集合元素是否达到 2ⁿ，如果是则程序结束，反之将当前编码左移一位，后面补 0 ; 然后检验当前编码是否已入编码集，如果未入编码集则将当前编码入编码集继续进行上述步骤，如果已入编码集则将当前码末位去 0补 1 ; 接着检验当前编码是否已入编码集，如果未入编码集则将当前编码入编码集继续进行上述步骤，如果已入编码集则检验当前码是否为" 0…… 0"，是则结束，否则将当前编码的直接前去码末位去 0补 1 ; 接着检验当前编码是否已入编码集，如果未入编码集则将当前编码入编码集继续进行上述步骤，如果已入编码集则检验当前码是否为 " 0…… 0"，然后继续进行下面的程序。其中 0磁化为 " N"， 1磁化为 " S "。这样得到了图 40所示的磁钢环 303 充磁结构图以及 ¾、 H₄和的排布顺序。

本实施例中，对应于所述的第二磁钢环的相邻两个磁感应元件之间的夹角为 360° /N。关于对应于所述的第一磁钢环相邻两个磁感应元件之间的夹角，当 m为 2或 4时，每相邻两个磁感应元件之间的夹角为 90° /N，当 m为 3时，每相邻两个磁感应元件之间的夹角为 120° /N ; 当 m为 6时，每相邻两个磁感应元件之间的夹角为 60° /N。

图 41是根据第三实施例的位置检测装置的信号处理装置的框图。由于其信号处理方式与第二实施例的类似，故在此不再赘述。

第一磁钢环可以设有两个、三个、四个、六个磁感应元件，相应的导磁环和信号处理电路也要做相应变化，然而其变化与第一实施例中所述的类似，故在此不再赘述。

作为替代，磁感应元件可以直接表贴在不锈钢罩的外表面上，即不设有导磁环，其它部件以及其信号处理装置与有导磁环的类似，在此不再赘述。

本实施例的位置检测装置的信号处理方法与第二实施例中的类似，故在此省略对其重复描述。图 42为本发明的一种密封装置的整体剖面示意图。如图 42所示，本实施例提供一种密封装置 901，该密封装置 901包括密封装置本体和穿设在其中的导线 910。该密封装置本体由密封连接法兰 911、密封壳体 912和不锈钢罩 913组成。密封连接法兰 911与密封壳体 912相连，而不锈钢罩 913穿设在两者之间。本实施例中为了满足潜油伺服电机的需要，不锈钢罩 913的材质为不锈钢，而选定的材质。应理解地是，在特定的使用场合下，为保证结构不变，可以根据实际情况来选择不锈钢罩 913的材质。密封壳体 912是整个密封装置 901的支承件。在密封壳体 912内设有第一绝缘挡板 914。第一绝缘挡板 914、不锈钢罩 913外壁和密封壳体 912内壁围设成密封空间。在第一绝缘挡板 914和密封壳体 912上分别开设有出线口 915，导线 910从密封连接法兰 911穿入该密封装置本体的密封空间中，在密封空间中缠绕，然后从出线口 915穿出。密封壳体 912在其出线口 915端与不锈钢罩 913螺纹连接，并涂有螺纹密封胶，从而使密封壳体 912与不锈钢罩 913之间密封。密封空间中充满密封填充物 916，例如环氧胶。当然，根据实际需要也可以采用耐高温、粘性好的粘接胶，同样可以达到良好的密封效果。

此外，在由第一绝缘挡板 914、不锈钢罩 913和密封壳体 912围成的密封空间中，还可以设有第二绝缘挡板 917。在第二绝缘挡板 917上也开设有出线口（图未示），以便导线 910穿出。

密封空间内还设有第二绝缘挡板，其上开设有出线口；所述的第二绝缘挡板的设置数量为一个以上，将密封空间分割为多级密封空间。

图 43为本发明的另一种密封装置的剖视图。如图 43所示，第一绝缘板 957和密封块 956之间还可以设有第二绝缘板 960，绝缘板可以采用高强度绝缘板，并且其上开设有用于通过铜棒的孔，第二绝缘板 960与密封块 956围设的密封空间内穿设第二铜棒 961 ; 第一铜棒 954从密封壳体 952的通孔穿入该密封装置本体的密封空间中，从第一绝缘板 957穿出，并穿过第二绝缘板 960 与第二铜棒 961首尾相接；第二铜棒 961从密封块 956的通孔穿出。此外，在第一绝缘板 957和第二绝缘板 960之间可以设有支承板 962，支承板 962上开设有通孔。应注意的是，支承板 962上开设的通孔的内径大于第一铜棒 954或第二铜棒 961的外径，以防止支承板 962与第一铜棒 954或第二铜棒 961之间导通。此外，密封壳体 952的内腔上设有凸台 965，可以将支承板 962固设在凸台 965上。

图 44为密封装置中第一铜棒的结构示意图。如图 44所示，第一铜棒 954为阶梯状，即采用中间粗，两头细的阶梯轴形式，设置在其中部的台阶柱 963外径大于两端的铜棒外径，该台阶柱 963的下台阶面与第一绝缘板 957抵顶接触。通过这个台阶来防止第一铜棒 954因承受压力过大而压穿，同时将压力传递给第一绝缘板 957，使得压力均匀，再通过第一绝缘板 957将压力传递到密封壳体 952的底端。此外，第一铜棒 954的末端均设有连接插头 955。

图 45为密封装置中第二铜棒的结构示意图。如图 45所示，第二铜棒 961也为阶梯状，即阶梯轴形式。其底端为粗台阶柱 964，柱体外径大于另一端的外径，该台阶柱 964的下台阶面与第二绝缘板 960抵顶接触。由于第二铜棒 961的下端较粗且与第二绝缘板 960接触，因此将第二铜棒 961受到的压力均匀分配给第二绝缘板 960后，再传递给下面的支承板 962，最后传递到密封壳体 952上。铜棒采用阶梯轴形式，能避免导线在灌封的环氧树脂层中因压力过大而直接被压出密封装置导致密封失效。此外，在较粗的台阶柱 964上设有螺纹孔，用于与第一铜棒 954连接，从而实现密封装置内第一铜棒 954与第二铜棒 961之间导通。第二铜棒 961的较小外径的末端设有连接插头 955。

作为替代，第一绝缘板和第二绝缘板之间还设有支承板，其上开设有通孔；所述的密封壳体的内腔上设有凸台，支承板固设在凸台上。

第二绝缘板 960和第二铜棒 961 的数量可以根据具体情况和需要而设置为多个，从而将密封空间分割为多级密封空间。相邻两个第二绝缘板 960之间可以设有支承板 962，支承板 962上开设有通孔。

图 46为密封装置的安装整体结构示意图。如图 46所示，密封装置 971介于潜油伺服电机 972 和控制箱 973之间，并且与潜油伺服电机 972和控制箱 973相连接。具体来说，密封装置 971的密封壳体 952在第一铜棒 954穿出的一端与控制箱 973连接，例如可以通过螺纹进行连接。密封装置 971的密封连接法兰 951与潜油伺服电机 972连接，例如可以通过螺栓进行连接。

尽管以上各图中以潜油编码器为例进行说明，然而潜油伺服拖动系统中的传感器本体还可以是旋转变压器或磁敏式电阻编码器。图 47和图 48分别是旋转变压器和磁敏式电阻编码器的剖面图。图中的附图标记表示：密封套 91，密封件外壁 92，隔板 93，密封胶 94，接线柱 95，旋转变压器定子 96，电机尾轴 97，旋转变压器转子 98，旋转变压器电路板 99，磁敏元件 90，磁钢环 88，编码器电路板 89。最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的技术方案进行修改和等同替换，而不脱离本技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

权利要求书

1、一种潜油伺服拖动系统，包括泵，所述的泵通过保护器和伺服电机系统相连；地面控制装置通过电缆与地面电源相连，该电缆与伺服电机系统相连；地面电源通过地面控制装置控制对伺服电机和泵供电，其特征在于，所述的伺服电机系统由伺服电机和伺服控制器组成，所述的伺服电机的电机轴上设有位置检测装置，位置检测装置将检测到的位置信号输出给伺服控制器，伺服控制器控制伺服电机的运转；所述的位置检测装置通过密封装置固定在伺服控制器上。

2、如权利要求 1所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，所述的潜油伺服拖动系统中的位置检测装置为旋转变压器或磁敏式电阻编码器。

3、如权利要求 1所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，所述的位置检测装置主要包括传感器本体、不锈钢罩、密封装置和外壳，传感器本体包括磁钢环、导磁环和磁感应元件；导磁环设置在不锈钢罩的外壁上，由两段或多段同半径、同圆心的弧段构成，相邻两弧段留有缝隙；磁感应元件置于该缝隙内；磁钢环设置在不锈钢罩的内腔中，固定在电机转轴上；不锈钢罩外部通过密封装置与外壳密封并固定；当磁钢环与导磁环发生相对旋转运动时，所述磁感应元件将感测到的磁信号转换为电压信号，并将该电压信号传输给相应的伺服控制器。

4、如权利要求 3所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，所述的导磁环由两段同半径、同圆心的弧段构成，分别为 1/4弧段和 3/4弧段，对应的磁感应元件为 2个；或者，所述的导磁环由三段同半径的弧段构成，分别为 1/3弧段，对应的磁感应元件为 3个；或者，所述的导磁环由四段同半径的弧段构成，分别为 1/4弧段，对应的磁感应元件为 4个；或者，所述的导磁环由六段同半径的弧段构成，分别为 1/6弧段，对应的磁感应元件为 6个。

5、如权利要求 4所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，所述的导磁环的弧段端部设有倒角，为沿轴向或径向或同时沿轴向、径向切削而形成的倒角。

6、如权利要求 3所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，还包括骨架，用于固定所述导磁环；所述导磁环设置在骨架成型模具上，在所述骨架一体成型时与骨架固定在一起。

7、如权利要求 3-6任一项所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，所述的位置检测装置包括信号处理装置，该信号处理装置包括：

A/D转换模块，对位置检测装置中磁感应元件发送来的电压信号进行 A/D转换，将模拟信号转换为数字信号；

合成模块，对位置检测装置发送来的经过 A/D转换的多个电压信号进行处理得到基准信号 D ; 角度获取模块，根据该基准信号0，在标准角度表中选择与其相对的角度作为偏移角度 ; 以及

存储模块，用于存储标准角度表和修正数据表。

8、如权利要求 7所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，所述的信号处理装置在 A/D转换模块和合成模块之间还包括温度补偿模块，用于消除温度对位置检测装置发送来的电压信号的影响；所述合成模块的输出信号还包括信号 R; 所述温度补偿模块包括系数矫正模块和乘法器，所述系数矫正模块对所述合成模块的输出的信号 R和对应该信号的标准状态下的信号 R。进行比较得到输出信号 K; 所述乘法器为多个，每一所述乘法器将从位置检测装置发送来的、经过 A/D转换的一个电压信号与所述系数矫正模块的输出信号 K相乘，将相乘后的结果输出给合成模块。

9、如权利要求 7所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，所述的信号处理装置还包括差分模块，设置在所述温度补偿模块之前，当位置检测装置发送来的一个电压信号为 2或 3的倍数时，用于抑制温度和零点漂移，并提高数据精度。

10、如权利要求 1 所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，所述的位置检测装置主要包括传感器本体、不锈钢罩、密封装置和外壳，传感器本体包括转子，所述转子包括第一磁钢环、第二磁钢环，

其中，所述第一磁钢环和第二磁钢环分别固定在电机轴上，设置在不锈钢罩的内腔中，对应于第二磁钢环，以第二磁钢环的中心为圆心的同一圆周上设有 n个均匀分布的磁感应元件， n= l， 2…！ 1，所述第二磁钢环的磁极磁化顺序使得 n个磁感应元件输出呈格雷码格式，相邻两个输出只有一位变化；

在不锈钢罩上，对应于第一磁钢环，以第一磁钢环的中心为圆心的同一圆周上设有 m个呈一定角度分布的磁感应元件， m为 2或 3的整数倍，所述第一磁钢环的磁极总对数与第二磁钢环的磁极总数相等，并且相邻两极的极性相反；磁感应元件设置在不锈钢罩的外壁上；

不锈钢罩外部通过密封装置与外壳密封并固定；

当转子相对于定子发生相对旋转运动时，所述磁感应元件将感测到的磁信号转变为电压信号，并将该电压信号输出给一信号处理装置。

11、如权利要求 10所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，关于对应于第一磁钢环的相邻两个磁感应元件之间的夹角，当 m为 2或 4时，该夹角为 90° /g; 当 m为 3时，该夹角为 120° /g; 当 m为 6时，该夹角为 60° /g，其中， g为第二磁钢环的磁极总数。

12、如权利要求 10所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，所述磁感应元件直接表贴在不锈钢罩的外表面。

13、如权利要求 10所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，所述的位置检测装置还包括两个导磁环，每一所述导磁环是由多个同圆心、同半径的弧段构成，相邻两弧段留有空隙，对应于两个磁钢环的磁感应元件分别设在该空隙内。

14、如权利要求 13 所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，所述的导磁环的弧段端部设有倒角，为沿轴向或径向或同时沿轴向、径向切削而形成的倒角。

15、如权利要求 1 所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，所述的位置检测装置主要包括传感器本体、不锈钢罩、密封装置和外壳，

传感器本体包括转子，所述转子包括第一磁钢环、第二磁钢环，

其中，所述第一磁钢环和第二磁钢环分别固定在转轴上，所述第一磁钢环被均匀地磁化为 N 对磁极，其中？<=2°且11=0， 1， 2…！ 1，并且相邻两极的极性相反；所述第二磁钢环的磁极总数为 N，其磁序按照特定磁序算法确定；

在不锈钢罩上，对应于第一磁钢环，以第一磁钢环的中心为圆心的同一圆周上设有 m个呈一定角度分布的磁感应元件， m为 2或 3的整数倍；对应于第二磁钢环，以第二磁钢环的中心为圆心的同一圆周上设有 n个呈一定角度分布的磁感应元件， n=0， 1，磁感应元件设置在不锈钢罩的外壁上；

不锈钢罩外部通过密封装置与外壳密封并固定；

16、如权利要求 15 所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，在所述的不锈钢罩上，对应于第二磁钢环的相邻两个磁感应元件之间的夹角为 360° /N。

17、如权利要求 15所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，在所述的不锈钢罩上，对应于第一磁钢环相邻两个磁感应元件之间的夹角，当 m为 2或 4时，每相邻两个磁感应元件之间的夹角为 90° /N，当 m为 3时，每相邻两个磁感应元件之间的夹角为 120° /N; 当 m为 6时，每相邻两个磁感应元件之间的夹角为 60° /N。

18、如权利要求 15所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，所述磁感应元件直接表贴在不锈钢罩的外表面上。

19、如权利要求 15所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，所述的位置检测装置还包括两个导磁环，每一所述导磁环是由多个同圆心、同半径的弧段构成，相邻两弧段留有空隙，对应于两个磁钢环的磁感应元件分别设在该空隙内。

20、如权利要求 19所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，所述的导磁环的弧段端部设有倒角，为沿轴向或径向或同时沿轴向、径向切削而成的倒角。

21、如权利要求 10或 15任一项所述潜油伺服拖动系统，其特征在于，所述的位置检测装置包括有信号处理装置，该信号处理装置包括：

A/D转换模块，对位置检测装置发送来的电压信号进行 A/D转换，将模拟信号转换为数字信号；

相对偏移角度计算模块，用于计算位置检测装置中对应于第一磁钢环的磁感应元件发送来的第一电压信号在所处信号周期内的相对偏移量；

绝对偏移量计算模块，根据位置检测装置中对应于第二磁钢环的磁感应元件发送来的第二电压信号，通过计算来确定第一电压信号所处的信号周期首位置的绝对偏移量；

角度合成及输出模块，用于将上述相对偏移量和绝对偏移量相加，合成所述第一电压信号所代表的在该时刻的旋转角度；

存储模块，用于存储数据。

22、根据权利要求 21所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，所述的信号处理装置还包括：信号放大模块，用于在 A/D转换模块进行 A/D转换之前，对来自于位置检测装置的电压信号进行放大。

23、根据权利要求 21所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，所述相对偏移角度计算模块包括第一合成单元和第一角度获取单元，所述第一合成单元对位置检测装置发送来的经过 A/D转换的多个电压信号进行处理，得到一基准信号 D ; 所述第一角度获取单元根据该基准信号 D，在第一标准角度表中选择一与其相对的角度作为偏移角度；

所述相对偏移角度计算模块还包括温度补偿单元，用于消除温度对位置检测装置发送来的电压信号的影响；

其特征在于，所述第一合成单元的输出还包括信号 R;

所述温度补偿单元包括系数矫正器和乘法器，所述系数矫正模块对所述合成模块的输出的信号 R和对应该信号的标准状态下的信号 R。进行比较得到输出信号 K; 所述乘法器为多个，每一所述乘法器将从位置检测装置发送来的、经过 A/D转换的一个电压信号与所述系数矫正模块的输出信号 K相乘，将相乘后的结果输出给第一合成单元。

24、根据权利要求 21所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，所述绝对偏移量计算模块包括第二合成单元和第二角度获取单元，所述第二合成单元用于对对应于第二磁钢环的位置检测装置发送来的第二电压信号进行合成，得到一信号 E ; 所述第二角度获取单元根据该信号 E在第二标准角度表中选择一与其相对的角度作为第一电压信号所处的信号周期首位置的绝对偏移 j

25、如权利要求 3、 10或 15任一项所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，所述的磁感应元件为霍尔感应元件。

26、如权利要求 3、 10或 15任一项所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，所述的密封装置包括密封装置本体和穿设在其中的导线，所述的不锈钢罩和密封连接法兰、密封壳体组成密封装置本体，密封连接法兰与密封壳体相连，不锈钢罩穿设在两者之间，密封壳体内设有第一绝缘挡板，第一绝缘挡板、不锈钢罩和密封壳体围设成密封空间；第一绝缘挡板和密封壳体上分别开设有出线口，导线从密封连接法兰穿入该密封装置本体的密封空间中，从出线口穿出；密封空间中充满密封填充物。

27、如权利要求 26所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，所述的密封空间内还设有第二绝缘挡板，其上开设有出线口；所述的第二绝缘挡板的设置数量为一个以上，将密封空间分割为多级密封空间。

28、如权利要求 3、 10或 15任一项所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，所述的密封装置包括密封装置本体，所述的不锈钢罩和连接法兰、密封壳体组成密封装置本体，连接法兰与密封壳体相连，不锈钢罩穿设在两者之间，密封壳体内腔的两端分别设有密封块和第一绝缘板，密封块、第一绝缘板、不锈钢罩和密封壳体围设成密封空间，密封块与连接法兰之间设有压紧块；密封块、第一绝缘板和密封壳体上分别开设有通孔，第一铜棒从密封壳体的通孔穿入该密封装置本体的密封空间中，从第一绝缘板穿出；密封空间中充满密封填充物。

29、根据权利要求 28所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，所述的第一铜棒为阶梯状，设置在其中部的台阶柱外径大于两端的铜棒外径，该台阶柱的下台阶面与第一绝缘板抵顶接触；所述的第一铜棒的末端设有连接插头。

30、根据权利要求 28所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，所述的第一绝缘板和密封块之间还设有第二绝缘板，第二绝缘板与密封块围设的密封空间内穿设第二铜棒；第一铜棒从密封壳体的通孔穿入该密封装置本体的密封空间中，从第一绝缘板穿出，并穿过第：绝缘板与第二铜棒首尾相接；第二铜棒从密封块的通孔穿出。

31、根据权利要求 30所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，所述的第- -绝缘板和第二绝缘板之间还设有支承板，其上开设有通孔；所述的密封壳体的内腔上设有凸台，支承板固设在凸台上。

32、根据权利要求 30所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，所述的第二绝缘板和第二铜棒的设置数量为一个以上，将密封空间分割为多级密封空间。

33、根据权利要求 30所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，所述的第二铜棒为阶梯状，一端设置为台阶柱，柱体外径大于另一端的第二铜棒外径，该台阶柱的下台阶面与第二绝缘板抵顶接触；所述的第二铜棒的末端设有连接插头。

34、如权利要求 1 所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，所述的电缆从伺服电机的壳体外部，经过密封装置，通过电缆连接头进入伺服控制器与电路板相连，电路板输出电机动力线穿过密封装置为伺服电机提供动力，输出信号线控制位置检测装置。

35、如权利要求 1 所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，所述的电缆从伺服电机的壳体内部，电缆接头从壳体内部顶端输入，通过线束穿过密封装置，与伺服控制器中的电路板相连，电路板分别输出电机动力线为伺服电机提供动力，输出信号线控制位置检¾

36、如权利要求 1 所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，所述的伺服控制器包括伺服控制器壳体，在所述壳体的内壁上设有控制器转接件，该转接件与密封装置的密封壳体相连，使伺服控制器与电机连接成一体。

37、如权利要求 36所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，所述的控制器壳体上设有散热片，该散热片与转接件连接。

38、如权利要求 36所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，所述的控制器壳体内腔中灌封导热胶，便于控制器内腔散热。

39、如权利要求 36所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，所述的控制器壳体的下方还设有散热腔，其内部充满散热液体；散热腔的腔壁开设有通孔，散热片的末端延伸并从通孔插入所述的散热腔内；通孔处设有密封圈。

40、如权利要求 39所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，所述的散热液体为水或 45 #液压油。

41、如权利要求 1 所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，所述的伺服控制器包括伺服控制器壳体，控制器壳体内腔中灌封导热胶，便于控制器内腔散热。

42、如权利要求 38或 41任一项所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，所述的导热胶为环氧树脂灌封胶、硅橡胶灌封胶、聚氨酯灌封胶、 UV灌封胶、热熔性灌封胶或有机硅灌封胶。

43、如权利要求 1所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，所述的伺服电机为多节伺服电机，相邻的两节电机的转子轴通过联轴器连接；相邻的两节电机上设置的电机转子的 N极对应在一条直线上， S极对应在一条直线上；电机定子的 U、 V、 W三相绕组分别对应在一条直线上。

44、如权利要求 43所述的潜油伺服拖动系统，其特征在于，所述的多节伺服电机相邻两节电机之间还设有扶正轴承，对电机进行支撑。