潛油永磁同步電的制造方法
【專利摘要】一種潛油永磁同步電機(jī)，包括電機(jī)殼體，電機(jī)殼體內(nèi)對(duì)應(yīng)設(shè)置有定子和轉(zhuǎn)子，電機(jī)殼體的兩端分別密封并通過(guò)聯(lián)接裝置與其他外部裝置相連接，構(gòu)成一體式結(jié)構(gòu)的殼體組件；定子和轉(zhuǎn)子分別為多節(jié)式結(jié)構(gòu)的定子組合體和轉(zhuǎn)子組合體，定子組合體固定在殼體組件上，轉(zhuǎn)子組合體穿設(shè)在定子組合體內(nèi)部；殼體組件內(nèi)注入油液。本實(shí)用新型采用一體式結(jié)構(gòu)的電機(jī)殼體組件，多節(jié)式結(jié)構(gòu)的定子組合體和轉(zhuǎn)子組合體，通過(guò)采用10極轉(zhuǎn)子、12槽定子的設(shè)置，優(yōu)化了電磁方案，從而提高了作業(yè)可靠性和電機(jī)性能；空心主軸使電機(jī)艙體內(nèi)可實(shí)現(xiàn)油液循環(huán)，從而解決了散熱問(wèn)題；可實(shí)現(xiàn)低速大扭矩，適用于各種井下通過(guò)電泵抽油的工況，特別適用于螺桿泵抽油環(huán)境。
【專利說(shuō)明】潛油永磁同步電機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種潛油永磁同步電機(jī)，屬于機(jī)械制造【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前我國(guó)和世界其他產(chǎn)油國(guó)家，油田上都廣泛使用潛油電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)潛油電泵來(lái)汲取原油。潛油電泵系統(tǒng)是油田生產(chǎn)的重要設(shè)備，傳統(tǒng)的潛油電泵系統(tǒng)其動(dòng)力源主要是異步電動(dòng)機(jī)，現(xiàn)有的采油系統(tǒng)在采油配套工藝中存在以下幾個(gè)問(wèn)題:
[0003]一是異步電動(dòng)機(jī)帶離心泵配套時(shí)，因電機(jī)轉(zhuǎn)速低于同步轉(zhuǎn)速，電機(jī)效率和功率因數(shù)偏低；
[0004]二是異步電動(dòng)機(jī)帶螺桿泵配套時(shí)，因電機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)高，很難經(jīng)過(guò)減速器把速度降到螺桿泵使用需求范圍，即使有使用的減速器，也大大提高了采油成本，同時(shí)也降低了采油效率，并且直接影響系統(tǒng)的壽命；
[0005]三是異步電動(dòng)機(jī)通常采用變頻控制，地面的交流電遠(yuǎn)距離傳輸?shù)骄聲r(shí)，能量損耗嚴(yán)重，大大減小了電機(jī)控制精度，從而也降低了系統(tǒng)效率。
[0006]最近，潛油永磁同步電機(jī)以其高效節(jié)能得到了應(yīng)用，根據(jù)作業(yè)需要通常置于井下，設(shè)備的四周都是高壓的油水混合液體。
[0007]現(xiàn)有潛油永磁同步電機(jī)的兩端聯(lián)接頭一般不具有密封性；電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子通常為單節(jié)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)當(dāng)要求電機(jī)功率大時(shí)，成本大大增加，由于潛油電機(jī)為細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，因此制造工藝性也會(huì)降低；現(xiàn)有電機(jī)幾乎沒(méi)有考慮散熱問(wèn)題，當(dāng)要求電機(jī)通過(guò)大電流時(shí)，由于在井下電機(jī)所產(chǎn)生的熱量無(wú)法及時(shí)散出，從而容易燒壞電機(jī)。
[0008]申請(qǐng)?zhí)枮?00910137764.4的專利公開(kāi)了一種多節(jié)伺服潛油電機(jī)，該電機(jī)雖然轉(zhuǎn)子和定子也是多節(jié)式結(jié)構(gòu)，但電機(jī)殼體也為多節(jié)分段式，該電機(jī)雖然通過(guò)轉(zhuǎn)子和定子采用多節(jié)式的方案一定程度上解決了提高電機(jī)功率等級(jí)的問(wèn)題，但多節(jié)式的外殼大大增加了制造和組裝工藝難度和成本。此外，更重要的是多節(jié)式的外殼也導(dǎo)致了對(duì)電機(jī)密封性的要求大大增加，使得整個(gè)電機(jī)的密封性變差。另外，該電機(jī)的相鄰兩節(jié)轉(zhuǎn)子軸是通過(guò)聯(lián)軸器聯(lián)接，因此聯(lián)軸器的壽命會(huì)直接影響可靠性。
[0009]申請(qǐng)?zhí)枮?01010614682.7的專利公開(kāi)了一種低速直驅(qū)永磁同步潛油電機(jī)，該電機(jī)為單節(jié)式電機(jī)，該電機(jī)采用轉(zhuǎn)子14極、定子18槽方案，一定程度上解決了低速問(wèn)題，但大扭矩輸出問(wèn)題并未能很好解決。該電機(jī)轉(zhuǎn)子的極數(shù)和定子的槽數(shù)都偏大，會(huì)使得制造成本大大增加，同時(shí)從電機(jī)電磁方案的角度也并不是優(yōu)化方案。并且，沒(méi)有考慮井下密封問(wèn)題和電機(jī)散熱問(wèn)題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0010]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種潛油永磁同步電機(jī)，采用一體式結(jié)構(gòu)的電機(jī)殼體組件，多節(jié)式結(jié)構(gòu)的定子組合體和轉(zhuǎn)子組合體，通過(guò)采用10極轉(zhuǎn)子、12槽定子的設(shè)置，優(yōu)化了電磁方案，從而提高了作業(yè)可靠性和電機(jī)性能；空心主軸使電機(jī)艙體內(nèi)可實(shí)現(xiàn)油液循環(huán)，從而解決了散熱問(wèn)題；可實(shí)現(xiàn)低速大扭矩，適用于各種井下通過(guò)電泵抽油的工況。
[0011]本實(shí)用新型的所要解決的技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0012]—種潛油永磁同步電機(jī),包括電機(jī)殼體，電機(jī)殼體內(nèi)對(duì)應(yīng)設(shè)置有定子和轉(zhuǎn)子，所述電機(jī)殼體的兩端分別密封并通過(guò)聯(lián)接裝置與其他外部裝置相連接，構(gòu)成一體式結(jié)構(gòu)的殼體組件；所述定子和轉(zhuǎn)子分別為多節(jié)式結(jié)構(gòu)的定子組合體和轉(zhuǎn)子組合體，所述定子組合體固定在殼體組件上，所述轉(zhuǎn)子組合體穿設(shè)在定子組合體內(nèi)部，所述定子組合體和轉(zhuǎn)子組合體之間壓緊定位；殼體組件內(nèi)注入油液。
[0013]所述殼體組件包括殼體和分別設(shè)置在殼體兩端的輸出端聯(lián)接頭和尾部端聯(lián)接頭，所述輸出端聯(lián)接頭與殼體之間通過(guò)推力軸承相連；所述的輸出端聯(lián)接頭用于與該潛油永磁同步電機(jī)外部的保護(hù)器、泵連接，接入潛油電纜，并向殼體內(nèi)部注油；所述的尾部端聯(lián)接頭用于安裝編碼器，并與外部的密封裝置和控制器連接。
[0014]所述定子組合體包括多個(gè)單節(jié)鐵芯，相鄰的兩個(gè)單節(jié)鐵芯之間通過(guò)節(jié)間壓裝彼此相連組成多節(jié)式定子鐵芯，在所述多節(jié)式定子鐵芯的兩端由中心向兩側(cè)分別依次設(shè)置壓緊環(huán)和卡簧，將多節(jié)式定子鐵芯壓緊定位。
[0015]所述轉(zhuǎn)子組合體包括套設(shè)在轉(zhuǎn)子主軸上的磁鋼組合體，轉(zhuǎn)子主軸的兩端分別設(shè)有轉(zhuǎn)子輸出端軸套和轉(zhuǎn)子尾部端軸套；所述的磁鋼組合體為多節(jié)式結(jié)構(gòu)，由多個(gè)單排磁鋼組通過(guò)浮動(dòng)軸承彼此連接而成，每一個(gè)單排磁鋼組由10個(gè)磁鋼均勻排列在圓周上構(gòu)成。
[0016]所述單排磁鋼組的10個(gè)磁鋼中，包括8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)磁鋼和2個(gè)鍵槽磁鋼；所述標(biāo)準(zhǔn)磁鋼和鍵槽磁鋼的兩端分別在軸向上設(shè)有臺(tái)階，多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)磁鋼和鍵槽磁鋼上的臺(tái)階組合成環(huán)形槽，相鄰兩個(gè)單排磁鋼組之間的環(huán)形槽上設(shè)置徑向壓緊環(huán)；所述單排磁鋼組的兩端，還設(shè)有軸向壓緊環(huán)。
[0017]所述輸出端聯(lián)接頭包括本體，所述本體的一端設(shè)有管螺紋，用于與所述殼體連接，本體的中部設(shè)有注油孔，本體的另一端設(shè)有用于連接的螺紋孔組合；
[0018]所述本體的內(nèi)部設(shè)有聯(lián)接螺紋孔、輸出孔、軸承安裝孔、銷聯(lián)接孔、軸向通孔、弧形斜面、電纜接口、凹槽、管螺紋、軸向過(guò)油孔和徑向注油孔；所述聯(lián)接螺紋孔均勻分布在輸出端法蘭圓周；所述輸出孔內(nèi)設(shè)有輸出電機(jī)主軸輸出端；推力軸承在所述軸承安裝孔中安裝定位；所述推力軸承的推力盤在所述銷聯(lián)接孔中固定；電機(jī)輸出軸穿設(shè)在所述軸向通孔內(nèi)；輸入電纜通過(guò)所述電纜接口經(jīng)弧形斜面進(jìn)入殼體；凹槽內(nèi)設(shè)有O型密封圈；所述殼體通過(guò)管螺紋與輸出端聯(lián)接頭密封連接；油液通過(guò)徑向注油孔輸送到電機(jī)內(nèi)部并進(jìn)入軸向過(guò)油孔。
[0019]所述的單節(jié)鐵芯包括硅鋼片，所述硅鋼片上設(shè)有定子槽、圓弧凹槽、繞線開(kāi)槽和殼體聯(lián)接槽，形成12槽的開(kāi)槽式定子鐵芯結(jié)構(gòu)；繞組線圈安裝在定子槽上，電纜穿過(guò)圓弧凹槽，硅鋼片通過(guò)殼體聯(lián)接槽與定子鐵芯和殼體連接。
[0020]所述轉(zhuǎn)子主軸為細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，包括輸出端、中間段和尾部端；所述的輸出端為花鍵軸；所述的中間段為空心軸，徑向均勻分布有多個(gè)過(guò)油孔，還設(shè)有用于組裝轉(zhuǎn)子組合體的細(xì)長(zhǎng)鍵槽；所述的尾部端為空心軸；所述的輸出端上設(shè)有花鍵槽、塞孔、凹槽、徑向過(guò)油孔和空心軸孔，所述花鍵槽與電機(jī)輸出軸的花鍵連接；凹槽內(nèi)安裝推力軸承；所述的中間段上設(shè)有徑向過(guò)油孔和空心軸孔；所述的尾部端上設(shè)有徑向過(guò)油孔、空心軸孔和編碼器安裝孔。
[0021]所述的鍵槽磁鋼為圓弧片狀結(jié)構(gòu)，包括弧形的外表面和內(nèi)表面，在外表面的兩側(cè)邊緣，延其軸向方向分別設(shè)有臺(tái)階面，在內(nèi)表面的一側(cè)邊緣，延其徑向方向設(shè)有用于使磁鋼在圓周上定位的鍵槽。
[0022]綜上所述，本實(shí)用新型提供一種潛油永磁同步電機(jī)，采用一體式結(jié)構(gòu)的電機(jī)殼體組件，多節(jié)式結(jié)構(gòu)的定子組合體和轉(zhuǎn)子組合體，通過(guò)采用10極轉(zhuǎn)子、12槽定子的設(shè)置，優(yōu)化了電磁方案,從而提高了電機(jī)性能；轉(zhuǎn)子主軸為空心軸,通過(guò)向電機(jī)內(nèi)部艙體內(nèi)注油的方式，實(shí)現(xiàn)電機(jī)艙體內(nèi)的油液循環(huán)，從而解決了散熱問(wèn)題；該潛油永磁同步電機(jī)采用組件模塊化設(shè)計(jì)，提高了組裝工藝性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且可以根據(jù)需要靈活設(shè)計(jì)；此外，本實(shí)用新型的潛油永磁同步電機(jī)可實(shí)現(xiàn)低速大扭矩，因此井下帶動(dòng)泵的效果可靠穩(wěn)定，適用于所有在井下通過(guò)電泵來(lái)抽油的范圍，特別適用于螺桿泵抽油場(chǎng)合。
[0023]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本實(shí)用新型的潛油永磁同步電機(jī)整體結(jié)構(gòu)圖之一；
[0025]圖2為本實(shí)用新型的潛油永磁同步電機(jī)整體結(jié)構(gòu)圖之二 ；
[0026]圖3a為圖1中潛油永磁同步電機(jī)輸出端的放大圖；
[0027]圖3b為圖2中潛油永磁同步電機(jī)尾部端的放大圖；
[0028]圖4為本實(shí)用新型中潛油永磁同步電機(jī)的總體爆炸圖；
[0029]圖5為圖4中殼體組件的組成結(jié)構(gòu)爆炸圖；
[0030]圖6a為圖5中輸出端聯(lián)接頭的結(jié)構(gòu)圖之一；
[0031]圖6b為圖5中輸出端聯(lián)接頭的結(jié)構(gòu)圖之二；
[0032]圖7為圖5中輸出端聯(lián)接頭的剖視圖；
[0033]圖8為圖5中尾部端聯(lián)接頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖9為圖5中尾部端聯(lián)接頭的剖視圖；
[0035]圖10為圖4中定子組合體的組成爆炸圖；
[0036]圖11為圖10中定子的單節(jié)鐵芯結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖12為圖11中定子鐵芯的硅鋼片結(jié)構(gòu)圖；
[0038]圖13為圖4中轉(zhuǎn)子組合體的結(jié)構(gòu)爆炸圖；
[0039]圖14為圖13中轉(zhuǎn)子的主要結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖15為圖14中轉(zhuǎn)子的局部放大圖；
[0041]圖16為圖13中轉(zhuǎn)子輸出端軸套的組成爆炸圖；
[0042]圖17為圖16中輸出端軸套的整體結(jié)構(gòu)圖；
[0043]圖18為圖16中輸出端軸套的剖視圖；
[0044]圖19為圖13中轉(zhuǎn)子尾部端軸套的組成爆炸圖；
[0045]圖20為圖19中尾部端軸套的整體結(jié)構(gòu)圖；
[0046]圖21為圖19中尾部端軸套的首I]視圖；
[0047]圖22為圖13中轉(zhuǎn)子主軸的結(jié)構(gòu)圖之一；
[0048]圖23為圖13中轉(zhuǎn)子主軸的結(jié)構(gòu)圖之二；[0049]圖24a為圖22中轉(zhuǎn)子主軸的輸出端放大圖；
[0050]圖24b為圖23中轉(zhuǎn)子主軸的尾部端放大圖；
[0051]圖24c為圖22中轉(zhuǎn)子主軸的中間段放大圖；
[0052]圖25為圖13中轉(zhuǎn)子主軸的剖視圖；
[0053]圖26a為圖25中轉(zhuǎn)子主軸的輸出端放大圖；
[0054]圖26b為圖25中轉(zhuǎn)子主軸的尾部端放大圖；
[0055]圖26c為圖25中轉(zhuǎn)子主軸的中間段放大圖；
[0056]圖27為圖13中轉(zhuǎn)子磁鋼組合體的結(jié)構(gòu)爆炸圖；
[0057]圖28為圖27中轉(zhuǎn)子標(biāo)準(zhǔn)磁鋼的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0058]圖29為圖27中轉(zhuǎn)子標(biāo)準(zhǔn)磁鋼的端面圖；
[0059]圖30為圖27中轉(zhuǎn)子標(biāo)準(zhǔn)磁鋼的剖視圖；
[0060]圖31為圖27中轉(zhuǎn)子鍵槽磁鋼的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0061]圖32為圖27中轉(zhuǎn)子鍵槽磁鋼的端面圖；
[0062]圖33為圖27中轉(zhuǎn)子單排磁鋼組排布圖；
[0063]圖34為主軸、定子和轉(zhuǎn)子裝配關(guān)系示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0064]圖1為本實(shí)用新型的潛油永磁同步電機(jī)的整體結(jié)構(gòu)示意圖之一。圖2為本實(shí)用新型的潛油永磁同步電機(jī)的整體結(jié)構(gòu)示意圖之二。圖3a為圖1中潛油永磁同步電機(jī)輸出端的放大圖，圖3b為圖2中潛油永磁同步電機(jī)尾部端的放大圖。圖3a、圖3b分別示出了潛油永磁同步電機(jī)的兩端。如圖1至圖3b所示，本實(shí)用新型提供一種潛油永磁同步電機(jī)1000，該潛油永磁同步電機(jī)為組件化設(shè)計(jì)，其兩端分別設(shè)有聯(lián)接裝置，一端為輸出端聯(lián)接頭，方便與保護(hù)器、泵等連接；另一端為尾部端聯(lián)接頭，方便與編碼器、密封裝置、控制器等連接。
[0065]本實(shí)用新型中的潛油永磁同步電機(jī)是殼體為一體式，定子和轉(zhuǎn)子分別為多節(jié)式的新型結(jié)構(gòu)，并且轉(zhuǎn)子主軸為空心軸，電機(jī)艙體內(nèi)可實(shí)現(xiàn)油液循環(huán)，電磁方案采用轉(zhuǎn)子10極、定子12槽方案。
[0066]本實(shí)用新型中的潛油永磁同步電機(jī)改善了工藝方案，從而提高了可靠性；優(yōu)化了電磁方案，從而提高了電機(jī)性能；設(shè)計(jì)了油液循環(huán)結(jié)構(gòu)，從而解決了散熱問(wèn)題。
[0067]本實(shí)用新型的潛油永磁同步電機(jī)可實(shí)現(xiàn)低速大扭矩，因此井下帶動(dòng)泵的效果可靠穩(wěn)定，適用于所有在井下通過(guò)電泵來(lái)抽油的范圍，特別適用于螺桿泵抽油場(chǎng)合。
[0068]圖4為本實(shí)用新型的潛油永磁同步電機(jī)的總體爆炸圖。如圖4所示，潛油永磁同步電機(jī)由殼體組件100、定子組合體200、轉(zhuǎn)子組合體300組成。
[0069]圖5為圖4中殼體組件100的組成結(jié)構(gòu)爆炸圖。如圖5所示，殼體組件100由輸出端聯(lián)接頭110、推力軸承120、殼體130、尾部端聯(lián)接頭140組成。輸出端聯(lián)接頭110用于與保護(hù)器、泵等機(jī)械部件連接，接入潛油電纜，并向電機(jī)內(nèi)部注油；推力軸承120用于承受電機(jī)所受的軸向力；尾部端聯(lián)接頭140用于安裝編碼器，連接密封裝置和控制器。
[0070]圖6a為圖5中輸出端聯(lián)接頭110的結(jié)構(gòu)圖之一，圖6b為圖5中輸出端聯(lián)接頭110的結(jié)構(gòu)圖之二。圖6a、圖6b分別示出了輸出端聯(lián)接頭110的兩端。如圖6a所示，輸出端聯(lián)接頭110的一端設(shè)有管螺紋111，方便與電機(jī)殼體130連接；又在輸出端聯(lián)接頭110的中部設(shè)有注油孔112，便于向電機(jī)內(nèi)部注油，而油液通過(guò)循環(huán)起到電機(jī)內(nèi)部散熱作用。如圖6b所示，輸出端聯(lián)接頭110的另一端設(shè)有螺紋孔組合，方便與保護(hù)器、泵等外部部件連接，同時(shí)設(shè)有弧形斜面113和電纜輸入接口 114，可將潛油電纜接入電機(jī)內(nèi)部。
[0071]圖7為圖5中輸出端聯(lián)接頭110的剖視圖。如圖7所示，輸出端聯(lián)接頭110由聯(lián)接螺紋孔115、輸出孔116、軸承安裝孔117、銷聯(lián)接孔118、軸向通孔119、弧形斜面113、電纜接口 114、凹槽109、管螺紋111、軸向過(guò)油孔108、徑向注油孔112構(gòu)成。聯(lián)接螺紋孔115均勻分布在輸出端法蘭圓周，用于連接保護(hù)器、泵等外部部件；輸出孔116用于輸出電機(jī)主軸輸出端，為便于安裝軸承等提供孔內(nèi)空間；軸承安裝孔117用于定位安裝推力軸承120 ；銷聯(lián)接孔118用于固定推力軸承120的推力盤；軸向通孔119用于穿過(guò)電機(jī)輸出軸；弧形斜面113用于為輸入電纜進(jìn)入電纜接口留出角度空間；電纜接口 114用于接入潛油電纜；凹槽109用于安裝O型密封圈，起到密封作用；管螺紋111用于與電機(jī)殼體130連接密封；軸向過(guò)油孔108為電機(jī)油路，用于將注油孔112進(jìn)入的油液輸送到電機(jī)內(nèi)部艙體；徑向注油孔112為電機(jī)注油口，用于向電機(jī)內(nèi)部艙體注油。
[0072]圖8為圖5中尾部端聯(lián)接頭140的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖8所示，尾部端聯(lián)接頭140的一端設(shè)有螺紋孔組合，方便安裝編碼器或連接控制器；尾部端聯(lián)接頭140的另一端設(shè)有管螺紋，方便與電機(jī)殼體130連接。
[0073]圖9為圖5中尾部端聯(lián)接頭140的剖視圖。如圖9所示，尾部端聯(lián)接頭140由圓錐孔141、管螺紋142、凹槽143、螺紋孔組合144、尾部孔145構(gòu)成。圓錐孔141用于留出出線空間；管螺紋142用于與電機(jī)殼體130連接密封；凹槽3用于安裝O型密封圈起到密封作用；螺紋孔組合144用于安裝編碼器聯(lián)接殼；尾部孔145用于穿過(guò)并伸出電機(jī)主軸尾部端。
[0074]本實(shí)用新型中的潛油永磁同步電機(jī)其定子是多節(jié)式結(jié)構(gòu)，先由硅鋼片有序疊加形成單節(jié)鐵芯，再由若干個(gè)單節(jié)鐵芯連接組合成多節(jié)式鐵芯組合體，最后通過(guò)線圈繞組構(gòu)成多節(jié)式定子。其中，硅鋼片為設(shè)有繞線開(kāi)槽的12個(gè)槽結(jié)構(gòu)，構(gòu)成本實(shí)用新型的潛油永磁同步電機(jī)定子的12槽方案。
[0075]圖10為圖4中定子組合體200的組成爆炸圖。如圖10所示，潛油永磁同步電機(jī)的定子組合體200由卡簧201和209、壓緊環(huán)202和208、單節(jié)鐵芯203和207、節(jié)間壓裝204和206、鐵芯組合體205組成，構(gòu)成多節(jié)式定子?？ɑ?01和209用于卡緊定子鐵芯，防止軸向竄動(dòng)；壓緊環(huán)202和208用于夾緊多節(jié)鐵芯組合體；單節(jié)鐵芯203和207用于構(gòu)成多節(jié)式定子鐵芯；節(jié)間壓裝204和206在兩個(gè)單節(jié)鐵芯之間，保護(hù)里面的浮動(dòng)軸承。
[0076]圖11為圖10中定子單節(jié)鐵芯203、207的結(jié)構(gòu)示意圖，圖12為圖11中定子單節(jié)鐵芯的硅鋼片結(jié)構(gòu)圖。如圖12所示，定子單節(jié)鐵芯203的硅鋼片由定子槽2031、圓弧凹槽2032、繞線開(kāi)槽2033、殼體聯(lián)接槽2034構(gòu)成，形成開(kāi)槽式定子鐵芯，12槽結(jié)構(gòu)。定子槽2031用于安裝繞組線圈，其個(gè)數(shù)決定于電磁方案；圓弧凹槽2032用于穿過(guò)電纜；繞線開(kāi)槽2033用于電磁方案調(diào)節(jié)和方便繞線工藝；殼體聯(lián)接槽2034用于通過(guò)鍵槽連接定子鐵芯與電機(jī)殼體。
[0077]本實(shí)用新型中的潛油永磁同步電機(jī)其轉(zhuǎn)子是多節(jié)式結(jié)構(gòu)，在轉(zhuǎn)子的輸出端和尾部端上分別設(shè)有輸出端軸套和尾部端軸套，用于密封。中間段中，首先由10個(gè)磁鋼均勻排列在圓周，形成單排磁鋼組，然后，若干個(gè)單排磁鋼組軸向連接構(gòu)成單排磁鋼組合體，最后，每個(gè)單排磁鋼組合體之間通過(guò)浮動(dòng)軸承連接為轉(zhuǎn)子磁鋼體。其中，單排10個(gè)磁鋼構(gòu)成本實(shí)用新型中潛油永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子10極方案。另外，轉(zhuǎn)子主軸為空心軸結(jié)構(gòu)，并均勻設(shè)有徑向過(guò)油孔，空心軸孔可流過(guò)油液進(jìn)行循環(huán)，起到電機(jī)內(nèi)部散熱作用。
[0078]圖13為圖4中轉(zhuǎn)子組合體300的結(jié)構(gòu)爆炸圖。如圖13所示，潛油永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子組合體300由轉(zhuǎn)子輸出端軸套301、磁鋼組合體302、轉(zhuǎn)子主軸303、轉(zhuǎn)子尾部端軸套304組成。
[0079]圖14為圖13中轉(zhuǎn)子的主要結(jié)構(gòu)示意圖，圖15為圖14中轉(zhuǎn)子主要結(jié)構(gòu)的局部放大圖。如圖14所示，本實(shí)用新型的潛油永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鋼部分為多節(jié)式結(jié)構(gòu)。如圖15所示，單排磁鋼組合中，磁鋼分布由多排式磁鋼組環(huán)繞而成。
[0080]圖16為圖13中轉(zhuǎn)子輸出端軸套的組成爆炸圖。如圖16所示，轉(zhuǎn)子輸出端軸套由輸出端軸套3011、絕緣套管3012、卡簧3013和3015、護(hù)圈3014、軸套3016、軸套3017組成。輸出端軸套3011用于密封；絕緣套管3012用于與電機(jī)定子繞組出線絕緣；卡簧3013和3015分別用于防止絕緣套管3012和護(hù)圈3014軸向竄動(dòng)；護(hù)圈3014材料為玻璃布管，用于保護(hù)輸出端軸套3011 ;軸套3016用于與電機(jī)輸出軸和輸出端軸套3011配合；軸套3017用于軸向定位。
[0081]圖17為圖16中輸出端軸套3011的整體結(jié)構(gòu)圖，圖18為圖16中輸出端軸套3011的剖視圖。如圖18所示，輸出端軸套3011由輸出孔3011-1、過(guò)油孔3011-2、中間孔3011-3、大孔3011-4、凹槽3011-5和3011-6構(gòu)成。輸出孔3011-1用于與電機(jī)輸出端軸配合；過(guò)油孔3011-2用于構(gòu)成電機(jī)油內(nèi)部循環(huán)油路；中間孔3011-3和大孔3011-4用于穿過(guò)電機(jī)輸出軸，并通過(guò)油液；凹槽3011-5和3011-6用于安裝軸向定位卡簧。
[0082]圖19為圖13中轉(zhuǎn)子尾部端軸套304的組成爆炸圖。如圖19所示，轉(zhuǎn)子尾部端軸套由卡簧3041和3043、護(hù)圈3042、軸套3044、絕緣套管3045、尾部端軸套3046、軸套3047組成。卡簧3041和3043分別用于防止絕緣套管3045和護(hù)圈3042軸向竄動(dòng)；護(hù)圈3042用于保護(hù)尾部端軸套；軸套3044用于與電機(jī)輸出軸和輸出端軸套3011配合；絕緣套管3045用于與電機(jī)定子繞組出線絕緣；尾部端軸套3046用于密封；軸套3047用于軸向定位。
[0083]圖20為圖19中尾部端軸套3046的整體結(jié)構(gòu)圖，圖21為圖19中尾部端軸套3046的剖視圖。如圖21所示，尾部端軸套由輸出孔3046-1、過(guò)油孔3046-2和3046-4、中間孔3046-3、過(guò)度孔3046-5、大孔3046-6、凹槽3046-7和3046-8構(gòu)成。輸出孔3046-1用于輸出電機(jī)尾部端空心軸；過(guò)油孔3046-2、3046-4用于構(gòu)成電機(jī)油內(nèi)部循環(huán)油路；中間孔3046-3用于與電機(jī)尾部端軸配合；過(guò)度孔3046-5用于電機(jī)尾部端軸與尾部端軸套304之間留有間隙；大孔6用于與軸套3046-4配合；凹槽3046-7和3046-8用于安裝軸向定位卡簧。
[0084]圖22為圖13中轉(zhuǎn)子主軸303的結(jié)構(gòu)圖之一，圖23為圖13中轉(zhuǎn)子主軸303的結(jié)構(gòu)圖之二。如圖22和圖23所示，轉(zhuǎn)子主軸303總體上呈細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)。
[0085]圖24a為圖22中轉(zhuǎn)子主軸303的輸出端放大圖，圖24b為圖23中轉(zhuǎn)子主軸303的尾部端放大圖，圖24c為圖22中轉(zhuǎn)子主軸303的中間段放大圖。如圖24a所示，轉(zhuǎn)子主軸303的輸出端為花鍵軸；如圖24b所示，轉(zhuǎn)子主軸303的尾部端為空心軸；如圖24c所示，轉(zhuǎn)子主軸303上分別設(shè)有安裝小孔用于過(guò)油液，細(xì)長(zhǎng)鍵槽用于轉(zhuǎn)子組裝。
[0086]圖25為圖13中轉(zhuǎn)子主軸303的剖視圖。如圖25所示，轉(zhuǎn)子主軸303為空心軸，主軸徑向均勻分布有過(guò)油孔，用于構(gòu)成電機(jī)內(nèi)部油路循環(huán)。
[0087]圖26a為圖25中轉(zhuǎn)子主軸303的輸出端放大圖。如圖26a所示，轉(zhuǎn)子主軸輸出端由花鍵槽3031、塞孔3032、凹槽3033、徑向過(guò)油孔3034、空心軸孔3035構(gòu)成?；ㄦI槽3031用于電機(jī)輸出軸的花鍵連接；塞孔3032用于防止雜質(zhì)進(jìn)入空心軸；凹槽3033用于安裝推力軸承120 ;徑向過(guò)油孔3034用于構(gòu)成電機(jī)內(nèi)部油路循環(huán)；空心軸孔3035為電機(jī)內(nèi)部油路，用于構(gòu)成電機(jī)內(nèi)部油路循環(huán)起散熱作用。
[0088]圖26b為圖25中轉(zhuǎn)子主軸303的尾部端放大圖。如圖26b所示，轉(zhuǎn)子主軸303尾部端由徑向過(guò)油孔3036、空心軸孔3037、編碼器安裝孔3038和3039。徑向過(guò)油孔3036用于構(gòu)成電機(jī)內(nèi)部油路循環(huán)；空心軸孔3037用于注入電機(jī)油構(gòu)成電機(jī)內(nèi)部油路循環(huán)；編碼器安裝孔3038和3039用于安裝編碼器。
[0089]圖26c為圖25中轉(zhuǎn)子主軸303的中間段放大圖。如圖26c所示，轉(zhuǎn)子主軸303中間段包括徑向過(guò)油孔30310和30312、空心軸孔30311，共同用于內(nèi)部油液循環(huán)，使得轉(zhuǎn)子主軸303散熱。
[0090]圖27為圖13中轉(zhuǎn)子磁鋼組合體302的結(jié)構(gòu)爆炸圖。如圖27所示，轉(zhuǎn)子磁鋼組合體302由卡簧3021、端部銅環(huán)3022、3027、30211和30216、軸向壓緊環(huán)3023和30215、單排磁鋼組3024和30214、徑向壓緊環(huán)3025和30213、單節(jié)磁鋼體3026、密封墊片3028和30210、浮動(dòng)軸承3029、多節(jié)磁鋼體組合30212、擋圈30217組成。其中，卡簧3021、端部銅環(huán)3022和30216、軸向壓緊環(huán)3023和30215屬于轉(zhuǎn)子端部組件；單排磁鋼組3024和30214、徑向壓緊環(huán)3025和30213、單節(jié)磁鋼體3026屬于單排磁鋼組件；端部銅環(huán)3027和30211、密封墊片3028和30210、浮動(dòng)軸承3029屬于節(jié)間組件?？ɑ?021用于防止轉(zhuǎn)子組裝的軸向竄動(dòng)；端部銅環(huán)3022、3027、30211和30216用于固定磁鋼組合體302與磁隔離；軸向壓緊環(huán)3023和30215用于軸向夾緊磁鋼組合體302 ;單排磁鋼組3024和30214用于構(gòu)成單節(jié)磁鋼體，從而進(jìn)一步構(gòu)成多節(jié)磁鋼體組合；徑向壓緊環(huán)3025和30213用于壓緊固定相連兩圓周磁鋼；單節(jié)磁鋼體3026用于構(gòu)成多節(jié)磁鋼體組合；密封墊片3028和30210用于密封；浮動(dòng)軸承3029用于支撐轉(zhuǎn)子的每個(gè)單節(jié)；擋圈30217用于夾緊整個(gè)轉(zhuǎn)子組裝。
[0091 ] 本實(shí)用新型的潛油永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鋼的安裝方式上，在單排磁鋼組的圓周上，設(shè)計(jì)了兩個(gè)鍵槽磁鋼，從而防止磁鋼在圓周上的竄動(dòng)；又通過(guò)每個(gè)磁鋼的兩端在軸向上設(shè)計(jì)了臺(tái)階結(jié)構(gòu)，相鄰兩單排磁鋼組之間通過(guò)安裝徑向壓緊環(huán)在磁鋼臺(tái)階形成的環(huán)形槽，從而防止磁鋼在徑向上的脫落；在每單排磁鋼組合體的兩端，又設(shè)置了軸向壓緊環(huán)，從而防止了磁鋼在軸向上的竄動(dòng)；另外，在兩個(gè)相鄰單節(jié)磁鋼體之間安裝了浮動(dòng)軸承，從而使整體轉(zhuǎn)子磁鋼體具有一定的柔性，防止因剛性太高而容易損壞。
[0092]圖28為圖27中轉(zhuǎn)子標(biāo)準(zhǔn)磁鋼的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖28所示，轉(zhuǎn)子標(biāo)準(zhǔn)磁鋼2000總體結(jié)構(gòu)上呈瓦形形狀，材料為永磁體。
[0093]圖29為圖27中轉(zhuǎn)子標(biāo)準(zhǔn)磁鋼的端面圖。如圖29所示，從端面上看，轉(zhuǎn)子標(biāo)準(zhǔn)磁鋼包括外表面2001、臺(tái)階面2002、內(nèi)表面2003構(gòu)成，且都呈弧形。外表面2001用于與定子形成磁場(chǎng)氣隙；臺(tái)階面2002用于安裝夾緊磁鋼的徑向壓緊環(huán)30215 ;內(nèi)表面2003用于與轉(zhuǎn)子主軸303配合固定。
[0094]圖30為圖28中轉(zhuǎn)子標(biāo)準(zhǔn)磁鋼的A-A面剖視圖。如圖30所示，從軸向斷面上看，包括臺(tái)階面所形成的部分2001、2002和圓弧形內(nèi)表面所形成的部分2003。
[0095]圖31為圖27中轉(zhuǎn)子鍵槽磁鋼的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖31所示，轉(zhuǎn)子鍵槽磁鋼3000在內(nèi)表面一側(cè)的軸向上設(shè)有細(xì)長(zhǎng)鍵槽3100，在組成轉(zhuǎn)子磁鋼組合體302的每一個(gè)單排磁鋼環(huán)中都設(shè)有兩個(gè)鍵槽磁鋼，從而防止磁鋼在圓周上的竄動(dòng)。
[0096]圖32為圖27中轉(zhuǎn)子鍵槽磁鋼的端面圖。如圖32所示，從端面上看，轉(zhuǎn)子鍵槽磁鋼3000包括外表面3001、臺(tái)階面3002、內(nèi)表面3003構(gòu)成、鍵槽3004，實(shí)際上轉(zhuǎn)子鍵槽磁鋼是在轉(zhuǎn)子標(biāo)準(zhǔn)磁鋼的基礎(chǔ)上多設(shè)置了鍵槽。轉(zhuǎn)子鍵槽磁鋼的表面3001、臺(tái)階面3002、內(nèi)表面3003的作用與轉(zhuǎn)子標(biāo)準(zhǔn)磁鋼相同，而鍵槽3004用于磁鋼在圓周上的定位，防止磁鋼在圓周上的竄動(dòng)。
[0097]圖33為圖27中轉(zhuǎn)子單排磁鋼組的排布圖。圖34為主軸、定子和轉(zhuǎn)子裝配關(guān)系示意圖。如圖33和圖34所示，單排磁鋼組3024由8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)磁鋼2000和2個(gè)鍵槽磁鋼3000均勻排布在磁鋼支撐件4000的外表面圓周上。2個(gè)鍵槽磁鋼以鍵槽相對(duì)排布，與磁鋼支撐件4000上的槽共同構(gòu)成鍵槽，通過(guò)鍵5000連接進(jìn)行定位并防止磁鋼在圓周上的竄動(dòng)。磁鋼支撐件4000又通過(guò)鍵槽5000與轉(zhuǎn)子主軸303連接，從而構(gòu)成帶有磁鋼組的轉(zhuǎn)子整體，其外部套設(shè)定子組合體200中的單節(jié)鐵芯203。
[0098]由上述內(nèi)容可知，本實(shí)用新型采用殼體為一體式，定子、轉(zhuǎn)子為多節(jié)式，轉(zhuǎn)子主軸為空心軸，向電機(jī)內(nèi)部艙體內(nèi)注油的方式，克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，使得潛油永磁同步電機(jī)優(yōu)化了電磁方案，從而提高了電機(jī)性能；改善了工藝方案，從而提高了可靠性；設(shè)計(jì)了油液循環(huán)結(jié)構(gòu)，從而解決了散熱問(wèn)題。該潛油永磁同步電機(jī)采用組件模塊化設(shè)計(jì)，提高了組裝工藝性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且可以根據(jù)需要靈活設(shè)計(jì)。此外，本實(shí)用新型的潛油永磁同步電機(jī)可實(shí)現(xiàn)低速大扭矩，因此井下帶動(dòng)泵的效果可靠穩(wěn)定，適用于所有在井下通過(guò)電泵來(lái)抽油的范圍，特別適用于螺桿泵抽油場(chǎng)合。
【權(quán)利要求】
1.一種潛油永磁同步電機(jī),包括電機(jī)殼體，電機(jī)殼體內(nèi)對(duì)應(yīng)設(shè)置有定子和轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述電機(jī)殼體的兩端分別密封并通過(guò)聯(lián)接裝置與其他外部裝置相連接，構(gòu)成一體式結(jié)構(gòu)的殼體組件；所述定子和轉(zhuǎn)子分別為多節(jié)式結(jié)構(gòu)的定子組合體和轉(zhuǎn)子組合體，所述定子組合體固定在殼體組件上，所述轉(zhuǎn)子組合體穿設(shè)在定子組合體內(nèi)部，所述定子組合體和轉(zhuǎn)子組合體之間壓緊定位；殼體組件內(nèi)注入油液。
2.如權(quán)利要求1所述的潛油永磁同步電機(jī)，其特征在于，所述殼體組件包括殼體和分別設(shè)置在殼體兩端的輸出端聯(lián)接頭和尾部端聯(lián)接頭，所述輸出端聯(lián)接頭與殼體之間通過(guò)推力軸承相連；所述的輸出端聯(lián)接頭用于與該潛油永磁同步電機(jī)外部的保護(hù)器、泵連接，接入潛油電纜，并向殼體內(nèi)部注油；所述的尾部端聯(lián)接頭用于安裝編碼器，并與外部的密封裝置和控制器連接。
3.如權(quán)利要求2所述的潛油永磁同步電機(jī)，其特征在于，所述定子組合體包括多個(gè)單節(jié)鐵芯，相鄰的兩個(gè)單節(jié)鐵芯之間通過(guò)節(jié)間壓裝彼此相連組成多節(jié)式定子鐵芯，在所述多節(jié)式定子鐵芯的兩端由中心向兩側(cè)分別依次設(shè)置壓緊環(huán)和卡簧，將多節(jié)式定子鐵芯壓緊定位。
4.如權(quán)利要求2所述的潛油永磁同步電機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子組合體包括套設(shè)在轉(zhuǎn)子主軸上的磁鋼組合體，轉(zhuǎn)子主軸的兩端分別設(shè)有轉(zhuǎn)子輸出端軸套和轉(zhuǎn)子尾部端軸套； 所述的磁鋼組合體為多節(jié)式結(jié)構(gòu)，由多個(gè)單排磁鋼組通過(guò)浮動(dòng)軸承彼此連接而成，每一個(gè)單排磁鋼組由10個(gè)磁鋼均勻排列在圓周上構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求4所述的潛油永磁同步電機(jī)，其特征在于，所述單排磁鋼組的10個(gè)磁鋼中，包括8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)磁鋼和2個(gè)鍵槽磁鋼； 所述標(biāo)準(zhǔn)磁鋼和鍵槽磁鋼的兩端分別在軸向上設(shè)有臺(tái)階，多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)磁鋼和鍵槽磁鋼上的臺(tái)階 組合成環(huán)形槽，相鄰兩個(gè)單排磁鋼組之間的環(huán)形槽上設(shè)置徑向壓緊環(huán)； 所述單排磁鋼組的兩端，還設(shè)有軸向壓緊環(huán)。
6.如權(quán)利要求2所述的潛油永磁同步電機(jī)，其特征在于，所述輸出端聯(lián)接頭包括本體，所述本體的一端設(shè)有管螺紋，用于與所述殼體連接，本體的中部設(shè)有注油孔，本體的另一端設(shè)有用于連接的螺紋孔組合； 所述本體的內(nèi)部設(shè)有聯(lián)接螺紋孔、輸出孔、軸承安裝孔、銷聯(lián)接孔、軸向通孔、弧形斜面、電纜接口、凹槽、管螺紋、軸向過(guò)油孔和徑向注油孔；所述聯(lián)接螺紋孔均勻分布在輸出端法蘭圓周；所述輸出孔內(nèi)設(shè)有輸出電機(jī)主軸輸出端；推力軸承在所述軸承安裝孔中安裝定位；所述推力軸承的推力盤在所述銷聯(lián)接孔中固定；電機(jī)輸出軸穿設(shè)在所述軸向通孔內(nèi)；輸入電纜通過(guò)所述電纜接口經(jīng)弧形斜面進(jìn)入殼體；凹槽內(nèi)設(shè)有O型密封圈；所述殼體通過(guò)管螺紋與輸出端聯(lián)接頭密封連接；油液通過(guò)徑向注油孔輸送到電機(jī)內(nèi)部并進(jìn)入軸向過(guò)油孔。
7.如權(quán)利要求3所述的潛油永磁同步電機(jī)，其特征在于，所述的單節(jié)鐵芯包括硅鋼片，所述硅鋼片上設(shè)有定子槽、圓弧凹槽、繞線開(kāi)槽和殼體聯(lián)接槽，形成12槽的開(kāi)槽式定子鐵芯結(jié)構(gòu)；繞組線圈安裝在定子槽上，電纜穿過(guò)圓弧凹槽，硅鋼片通過(guò)殼體聯(lián)接槽與定子鐵芯和殼體連接。
8.如權(quán)利要求4所述的潛油永磁同步電機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子主軸為細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，包括輸出端、中間段和尾部端；所述的輸出端為花鍵軸；所述的中間段為空心軸，徑向均勻分布有多個(gè)過(guò)油孔，還設(shè)有用于組裝轉(zhuǎn)子組合體的細(xì)長(zhǎng)鍵槽；所述的尾部端為空心軸； 所述的輸出端上設(shè)有花鍵槽、塞孔、凹槽、徑向過(guò)油孔和空心軸孔，所述花鍵槽與電機(jī)輸出軸的花鍵連接；凹槽內(nèi)安裝推力軸承； 所述的中間段上設(shè)有徑向過(guò)油孔和空心軸孔； 所述的尾部端上設(shè)有徑向過(guò)油孔、空心軸孔和編碼器安裝孔。
9.如權(quán)利要求5所述的潛油永磁同步電機(jī)，其特征在于，所述的鍵槽磁鋼為圓弧片狀結(jié)構(gòu)，包括弧形的外表面和內(nèi)表面，在外表面的兩側(cè)邊緣，延其軸向方向分別設(shè)有臺(tái)階面，在內(nèi)表面的一側(cè)邊緣，延`其徑向方向設(shè)有用于使磁鋼在圓周上定位的鍵槽。
【文檔編號(hào)】H02K1/16GK203660845SQ201320876956
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】郝雙暉, 劉吉柱, 劉杰, 蔡一 申請(qǐng)人:浙江中科德潤(rùn)科技有限公司