CN208479438U - 井下筒型作业的潜油直驱泵的超细长高效永磁同步电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种井下筒型作业的潜油直驱泵的超细长高效永磁同步电机，它包括外壳、定子组件、转子组件和转子轴；转子轴为整体轴；转子组件包括多个单元转子，单元转子包括转子铁芯和设置于转子铁芯上的永磁体，各单元转子均以其转子铁芯同轴连接于转子轴上，相邻两单元转子之间设置有轴承；定子组件包括线圈绕组，以及尺寸与槽型相匹配的定子硅钢冲片和定子铜冲片，硅钢铁芯长度与转子铁芯长度相等，定子铜冲片与轴承宽度相等，均紧固在外壳的内壁。从而实现在保证永磁同步电机各项优越性的同时还具有装配便捷，同轴度可靠的优点，能够极大程度的简化装配过程，降低装配难度，提高装配效率，降低生产成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种直驱泵的永磁电机，尤其涉及一种井下筒型作业的潜油直驱泵的超细长高效永磁同步电机。
背景技术
当前我国的石油资源的开采形势逐渐发展到中后期开采阶段，随着采油成本逐步优化与降低，潜油泵采油已成为油田稳产的重要技术手段之一，潜油电机作为电动潜油泵采油***的核心动力部件之一，其性能的优劣直接影响着整套***的工作状态，决定了井场釆油的效率，同时也是耗能的主要单元。目前的潜油电机主要采用异步电机作为驱动，异步电机具有结构简单，可靠性高，控制***也较简单等优势。但是异步电机的在性能上存在效率和功率因数偏低，不利于提高整个采油***的工作效率，降低油田的采油成本；同时潜油异步电机结构细长，特别是转子的同心度等级需达到3级以上，以便抑制累计误差引起同心度偏大引起潜油泵***振动大问题，所以在加工制造上存在一定的风险。从而增加了机组的故障率和维修次数。
为了解决上述问题，人们研制了潜油永磁电机，相较于异步电机而言，潜油永磁电机具有以下优势：
1、潜油永磁电机的转子以同步速旋转，转子上的损耗较异步电机小很多。永磁电机采用永磁体励磁，电流中的无功分量比例较小，不存在励磁损耗、转差损耗、以及转子损耗，永磁电机的功率因数也较高。所以永磁电机更加节能高效，高功率因数特性可以改善电网的质量。
2、异步电机存在转差的问题，如果几节电机的速度不同，会带来内部的应力，对控制***的精度也会产生影响，造成局部温升过高，严重影响电机寿命。永磁同步电机由于电机转速严格遵循同步转速，所以每节电机之间不存在转速差，可以有效的解决分段带来的负面影响。
3、由于电机的外径尺寸限制，异步电机无法做成多极，转速较高，这就导致了***的故障点增多，效率下降，复杂度增加，增加了***的生产和维护成本。永磁电机可以做成少槽多极的槽极配合，电机的性能良好，电机的额定转速可以设计的很低，可以实现潜油泵的直驱，提高了***的效率。降低了***的故障率，节省了生产成本。
但是目前的潜油永磁电机的转子轴均为装配式轴，将转子分别置于转子轴上，然后将各转子轴装配起来，而为了保证各转子轴之间的同轴度需要耗费较大的精力去调节，对于装配有极高的要求，并且即使是调节完成后也难以保证各转子轴之间的同轴度。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种装配便捷且同轴度好的井下筒型作业的潜油直驱泵的超细长高效永磁同步电机。
本实用新型提供的这种井下筒型作业的潜油直驱泵的超细长高效永磁同步电机，它包括外壳、定子组件、转子组件和转子轴；转子轴为整体轴；转子组件包括多个单元转子，单元转子包括转子铁芯和设置于转子铁芯上的永磁体，各单元转子均以其转子铁芯同轴连接于转子轴上，相邻两单元转子之间设置有轴承；定子组件包括线圈绕组，以及尺寸与槽型相匹配的定子硅钢冲片和定子铜冲片，硅钢铁芯长度与转子铁芯长度相等，定子铜冲片与轴承宽度相等，均紧固在外壳的内壁。
所述定子上开设有闭口的线槽，线槽中的线圈绕组为单层分数槽集中绕组或双层分数槽集中绕组；所述转子铁芯的接近外圆上设有一圈用于嵌装永磁体的弧形槽，相邻两永磁体以N、S级交错布置、粘接于各弧形槽内。
所述转子铁芯上沿周向设置3对或4对或6对N、S永磁体；所述的永磁体材料为稀土钐钴材料。
所述定子组件和单元转子之间的槽、极配合为9槽/6极或12槽/8极或18槽/12极。
本实用新型将转子轴设计为整体轴，然后将单元转子沿轴向一一布置于转子轴上，相邻两单元转子之间设置轴承以支承各单元转子，将定子组件包括线圈绕组，以及尺寸和槽型一样的定子硅钢冲片、铜冲片，硅钢铁芯长度与转子铁芯相等，铜冲片与轴承宽度相等，均紧固在外壳的内壁。从而实现在保证永磁同步电机各项优越性的同时还具有装配便捷，同轴度可靠的优点，能够极大程度的简化装配过程，降低装配难度，提高装配效率，降低生产成本。
附图说明
图1为本实用新型一个实施例的剖视示意图。
图2为定子断面放大示意图。(弧形槽未画全)
图3为单元转子断面放大示意图。(线槽未画全)
图示序号：
1—外壳；
2—定子组件；21-绕组，22-定子硅钢冲片，23-定子铜冲片。
3—转子组件；31—单元转子，311—转子铁芯、312—永磁体，32—轴承；
4—转子轴。
具体实施方式
如图1所示，本实施例提供的这种井下筒型作业的潜油直驱泵的超细长高效永磁同步电机，它包括外壳1、定子组件2、转子组件3和转子轴4。
其中转子轴4为整体轴。
如图1、图2所示，转子组件3包括多个单元转子31和设置于各单元转子之间的轴承32，各单元转子31均包括转子铁芯311和粘接于转子铁芯上的永磁体312。转子铁芯311的端面上设有一圈共六队弧形槽，每对包括两个关于轴向中心面对称布置的两个弧形槽，相邻两弧形槽紧密排列，各弧形槽内均粘接有永磁体，相邻两永磁体以N、S级交错布置。永磁体使用紧固在弧形槽内，并且相邻永磁体之间紧密排列，基本无间隙，以便于在空间的限制下，尽量增大电机转子磁通量，保证电机的较大功率的运行。
如图1、图3所示，将定子组件2包括线圈绕组21，以及尺寸和槽型一样的定子硅钢冲片22、定子铜冲片23，硅钢铁芯长度与转子铁芯相等，铜冲片与轴承32宽度相等，均紧固在外壳的内壁，各定子组件2上均开设有18个闭口的线槽，使单元转子与定子之间的槽极配合为18槽/6极。线槽中的线圈绕组21为单层分数槽集中绕组，各线圈绕组21的引线均连接至外壳外的变频器上。(图中变频器未画出)。
作为替代方案，还可将槽极配合设计为9槽/6极或12槽/8极。
装配时，如图1所示，本实施例中各单元转子均装配于同一整体式的转子轴上，并在各单元转子之间设置有轴承32，将由硅钢冲片和铜冲片组成的定子组件组成的，且硅钢铁芯22长度与转子铁芯311相等，铜冲片23与轴承32宽度相等，均紧固在外壳1的内壁。
综上所述，本实用新型一方面具有永磁同步电机的各项优越性，相较于鼠笼式潜油异步电动机而言。相同功率等级下永磁电机的效率比异步潜油电机高出10％-15％，同时永磁电机的功率因数也要高出异步电机10％左右，因此潜油泵直驱单元组合式永磁电机更加节能高效，同时因为其高功率因数可以更好地改善电网质量。组合式潜油电机由8-16节单元电机并联组成，电机的频率是转速的单值函数，与负载的变化无关，潜油泵直驱单元组合式永磁电机工作时其转速保持一致，其同步特性严格，其运行稳定性远高于异步潜油电机，大大提高***的运行效率，提高***的可靠性，减小***的维护成本。因此，设计出能够解决传统潜油泵驱动电机结构制造、运行以及维修问题的新型电机十分必要，对油田中后期开发和复杂井况采油具有重要的工程意义。
另一方面相较于以有的永磁同步电机而言具有装配便捷且装配完成后各个部分同轴度可靠的优点，能够极大程度的简化装配过程，降低装配难度，提高装配效率，降低生产成本。
Claims (4)
1.一种井下筒型作业的潜油直驱泵的超细长高效永磁同步电机，其特征在于：
它包括外壳、定子组件、转子组件和转子轴；
转子轴为整体轴；
转子组件包括多个单元转子，单元转子包括转子铁芯和设置于转子铁芯上的永磁体，各单元转子均以其转子铁芯同轴连接于转子轴上，相邻两单元转子之间设置有轴承；
定子组件包括线圈绕组，以及尺寸与槽型相匹配的定子硅钢冲片和定子铜冲片，硅钢铁芯长度与转子铁芯长度相等，定子铜冲片与轴承宽度相等，均紧固在外壳的内壁。
2.根据权利要求1所述的井下筒型作业的潜油直驱泵的超细长高效永磁同步电机，其特征在于：所述定子上开设有闭口的线槽，线槽中的线圈绕组为单层分数槽集中绕组或双层分数槽集中绕组；所述转子铁芯的接近外圆上设有一圈用于嵌装永磁体的弧形槽，相邻两永磁体以N、S级交错布置、粘接于各弧形槽内。
3.根据权利要求2所述的井下筒型作业的潜油直驱泵的超细长高效永磁同步电机，其特征在于：所述转子铁芯上沿周向设置3对或4对或6对N、S永磁体；所述的永磁体材料为稀土钐钴材料。
4.根据权利要求3所述的井下筒型作业的潜油直驱泵的超细长高效永磁同步电机，其特征在于：所述定子组件和单元转子之间的槽、极配合为9槽/6极或12槽/8极或18槽/12极。
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