CN103441639A - 圆筒形永磁直线电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种圆筒形永磁直线电机，包括电机定子和电机动子，所述电机定子的轴向截面形状为闭口槽形的定子槽，实现电机定子内腔的密封。本发明的优点是直线电机定子的轴向截面形状为闭口槽形，结构简单，特别适用于采用车削等机械加工手段一体加工的生产方式；闭口槽形直线电机定子与加防护内筒的传统直线电机相比，其等效气隙更小，因而同等条件下单位电流产生的电磁力更大。

Description

圆筒形永磁直线电机

技术领域

本发明涉及一种圆筒形永磁直线电机，可以应用在石油开采的油井下带动抽油泵往复工作，也可以适用在其他深水环境。

背景技术

用于石油开采、深水等环境下的圆筒形永磁直线电机一般由圆筒形的定子和在圆筒形定子内部运动的动子组成。电机定子通常由绕组和铁芯轴向交替构成。绕组通常由铜线等金属材料绕制成环形形状，而铁芯一般由硅钢加工成型或硅钢片碟装构成。多个绕组通过合适的连接方法，最终通过电机端部将引出线连出。通常使用最多的是三相电机，引出的线缆为三根。

为了避免环境中的腐蚀性液体侵入电机本体内部造成绕组的绝缘破坏和腐蚀，定子铁心及绕组需要密封处理。密封的基本方法是，采用金属材料构成的内筒、外筒和两端盖板将上述定子和绕组整体密封，并同时提供引出线出口。上述内筒、外筒和两端盖板的密封一般通过焊接等方式实现，而引出线输出处的密封一般采用橡胶密封等方式。

但是，由于直线电机一般为细长形结构，采用薄壁材料构成的内筒密封件一般较难加工，也难以保证其内孔的直线度，这些大大影响电机的加工性能和可靠性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是要提供一种结构简单，电机定子内腔密封性佳的圆筒形永磁直线电机。

为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种圆筒形永磁直线电机，包括电机定子和电机动子，所述电机定子的轴向截面形状为闭口槽形的定子槽，实现电机定子内腔的密封。

所述电机定子包括嵌有绕组及其引出线的电机定子铁芯、筋筒和外筒，所述电机定子铁芯上设有齿和槽，槽中嵌有环形绕组，电机定子铁芯的齿上设有绕组线圈穿过的通道。

所述每相绕组采用一根单股或多股导线连续绕制完成的绕组结构，每相绕组只有一个接头和尾部。

所述电机定子铁芯的槽口最薄处的厚度为0.2±0.05mm～6.0±0.1mm.

所述电机定子铁心的内筒表面采用电镀、或喷焊、或局部热处理、或渗氮方式进行硬化处理。

所述电机定子外筒与上端连接件和下端连接件焊接密封，电机定子外筒与上端连接件和下端连接件之间设有多个密封圈。

所述电机定子两端设有连接螺纹。

本发明的优越功效在于：

1）直线电机定子的轴向截面形状为闭口槽形，结构简单，特别适用于采用车削等机械加工手段一体加工的生产方式；

2）闭口槽形直线电机定子与加防护内筒的传统直线电机相比，其等效气隙更小，因而同等条件下单位电流产生的电磁力更大。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明定子的结构示意图；

图3为本发明定子铁芯的结构示意图

图4为本发明定子铁芯齿的截面图；

图5为本发明动子的结构示意图；

图中标号说明

1—电机定子；                            

101—电机定子铁芯；                   102—槽；

103—密封圈槽；                       104—槽口最薄处；

105—齿；                             106－螺纹；

107—过线通道；                       108—环形绕组；

109—末端的空间；                     110—筋筒；

111—外筒；                           112-绝缘部件；

113－绕组引出线；                     

2—电机动子；

201—动子轴；                         202—永久磁钢；

203—耐磨支撑件；

3—电机引出线；                       4－引出线密封；

5－焊接密封；                        6－绕组引出线与电机引出线连接处；

7—密封圈；                           8—下端连接件；

9—上端连接件。

具体实施方式

请参阅附图所示，对本发明作进一步的描述。

如图1所示，本发明提供了一种圆筒形永磁直线电机，包括电机定子1和电机动子2，所述电机定子1的轴向截面形状为闭口槽形的定子槽102，实现电机定子内腔的密封。

如图2-图4所示，所述电机定子1包括嵌有绕组及其引出线的电机定子铁芯101、筋筒110和外筒111，所述电机定子铁芯101上设有齿105和槽102，槽中102嵌有环形绕组108，电机定子铁芯101的齿105上设有绕组线圈穿过的通道107。

环形绕组108与齿105之间通过绝缘部件112隔离。环形绕组按照设计要求分为多组，一般三相电机分为3组。构成每组绕组的线圈按照一定规则首位连接，最后，三相绕组的尾部在铁心末端的空间109内连接并作绝缘处理。本发明每相绕组的每个线圈都只采用一匝单股或多股导线绕制，将单个线圈绕制完成后，通过定子铁心齿上的通道107，将导线连接至下一个槽内继续进行线圈绕制。可以避免线圈接头过多，每相绕组只有一个接头及尾部。每相绕组线圈的头部则作为绕组引出线113从电机中引出，并在电机端部与外接电缆绝缘连接处理。外接电缆经过密封后，作为电机外接电缆引出。

所述电机定子外筒111与上端连接件9和下端连接件8焊接密封，电机定子外筒111与上端连接件9和下端连接件8之间设有多个密封圈7。优先密封圈为O型密封圈。

所述电机定子1两端设有连接螺纹106，便于电机与抽油泵等其他被驱动机械的相关部位连接。

为提高电机的输出转矩，本发明所述电机定子铁芯的槽口最薄处104的厚度为0.2±0.05mm～6.0±0.1mm。同时，为提高定子内筒的耐磨能力，采用电镀或喷焊，局部热处理或渗氮等手段提高内筒的硬度和光洁度。

定子材料采用低损耗导磁材料构成，可选用但不限于硅钢棒等磁性材料。

圆筒形永磁直线电机包括电机定子1和电机动子2，直线电机在运动时，采用变频器等控制装置（未图示），通过三相电缆引出线3对电机施加适当的电压，在电机绕组中产生合适的电流。该电流与动子磁钢相互作用，在动子上产生持续的推力，推动或拉动未图示的抽油泵实现往复运动，将石油等液体从井下提升至地面。

如图5所示，电机动子2包括动子轴201，永久磁钢202和耐磨支撑件203，以及动子与被驱动机构所需的连接部位（未图示）构成。永久磁钢202的外径略小于耐磨支撑件203，为0.2至4mm之间。电机动子2的最大外径与电机定子1最小内径之间留有一定的间隙，为0.01至3mm之间，以确保长距离的运动。

本发明的定子结构不仅限于图5所示的动子，可适用于多种动子结构使用。

Claims (6)

1.一种圆筒形永磁直线电机，包括电机定子和电机动子，其特征在于：所述电机定子的轴向截面形状为闭口槽形的定子槽，实现电机定子内腔的密封。

2.根据权利要求1所述的圆筒形永磁直线电机，其特征在于：所述电机定子包括嵌有绕组及其引出线的电机定子铁芯、筋筒和外筒，所述电机定子铁芯上设有齿和槽，槽中嵌有环形绕组，电机定子铁芯的齿上设有绕组线圈穿过的通道。

3.根据权利要求2所述的圆筒形永磁直线电机，其特征在于：所述每相绕组采用一根单股或多股导线连续绕制完成的绕组结构，每相绕组只有一个接头和尾部。

4.根据权利要求1所述的圆筒形永磁直线电机，其特征在于：所述电机定子铁芯的槽口最薄处的厚度为0.2±0.05mm～6.0±0.1mm.

根据权利要求2所述的圆筒形永磁直线电机，其特征在于：所述电机定子铁心的内筒表面采用电镀、或喷焊、或局部热处理、或渗氮方式进行硬化处理。

5.根据权利要求2所述的圆筒形永磁直线电机，其特征在于：所述电机定子外筒与上端连接件和下端连接件焊接密封，电机定子外筒与上端连接件和下端连接件之间设有多个密封圈。

6.根据权利要求2所述的圆筒形永磁直线电机，其特征在于：所述电机定子两端设有连接螺纹。

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