專利名稱：一種稀土永磁無刷直流電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種永磁同步電機(jī)，具體涉及一種稀土永磁無刷直流電機(jī)。
背景技術(shù)：
目前采油系統(tǒng)中，游梁式抽油機(jī)仍是國內(nèi)外各油田的主要生產(chǎn)設(shè)備，但生產(chǎn)現(xiàn)場的情況表明，此系統(tǒng)的總效率在國內(nèi)一般平均為15～23％，其中普通異步電機(jī)性能不適應(yīng)目前采油生產(chǎn)的節(jié)能需要，究其原因一是游梁式抽油機(jī)帶有沖擊的周期性交變載荷特性，與按恒定負(fù)荷設(shè)計(jì)制造的通用異步電機(jī)的工作特性不匹配，增加了異步電機(jī)的損耗；二是由于考慮到游梁式抽油機(jī)啟動(dòng)及生產(chǎn)中的一些工況要求，在選配電機(jī)時(shí)，有意識(shí)地選擇了較大容量的異步電機(jī)，造成了游梁式抽油機(jī)在正常工作狀態(tài)下存在著嚴(yán)重的“大馬拉小車”的現(xiàn)象。
針對(duì)游梁式抽油機(jī)的工作特性，目前已有一些提高電機(jī)效率的改進(jìn)措施，例如采用節(jié)電控制箱、電磁調(diào)速電機(jī)、高轉(zhuǎn)差率電機(jī)、雙速電機(jī)等。在實(shí)際應(yīng)用中，這些方法都存在著一定的缺點(diǎn)，如節(jié)電控制箱帶電轉(zhuǎn)換過程中有較大的沖擊電流，易燒毀電機(jī)，電磁調(diào)速電機(jī)過載能力差，高轉(zhuǎn)差率電機(jī)由于轉(zhuǎn)差的增大降低了電機(jī)的效率，雙速電機(jī)的低、高速間轉(zhuǎn)差太大，中間參數(shù)調(diào)節(jié)困難，無法適應(yīng)復(fù)雜的油井工況。
統(tǒng)計(jì)表明，目前游梁式抽油機(jī)，它的用電量占整個(gè)油田總用電量的60％以上。到目前為止，還沒有找到一種能與抽油機(jī)實(shí)現(xiàn)合理配合的電機(jī)，造成抽油機(jī)所用電機(jī)的平均負(fù)載率不足電機(jī)額定功率的30％，與它配套的變壓器的負(fù)載率不足10％，電機(jī)的實(shí)際效率小于80％。這就造成抽油機(jī)電力拖動(dòng)系統(tǒng)投資較大，浪費(fèi)了大量的電網(wǎng)容量，同時(shí)，也造成大量的能源浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的抽油泵所用游梁式抽油機(jī)的缺陷，本實(shí)用新型公開了一種低速大扭矩直接曳引稀土永磁無刷直流電機(jī)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種稀土永磁無刷直流電機(jī)包括殼體、嵌有電機(jī)繞組的電機(jī)定子和裝有扇形或瓦形稀土永磁鋼的電機(jī)轉(zhuǎn)子組成。電機(jī)定子采用分?jǐn)?shù)槽，由定子鐵芯和電機(jī)繞組構(gòu)成，定子鐵芯用若干定子沖片疊壓而成，疊壓時(shí)可為直槽疊放，也可沿圓周方向逐漸過渡，呈螺旋狀疊放，并扭斜一個(gè)槽距角α。定子繞組采用整體灌注環(huán)氧膠或真空浸漬絕緣漆處理。
電機(jī)磁路是針對(duì)徑向激磁方式進(jìn)行設(shè)計(jì)的，氣隙磁場為方波，定子各相繞組中感應(yīng)的電勢(shì)為梯形波，并力求感應(yīng)電勢(shì)的平頂寬度大于120°電角度。用導(dǎo)磁材料做的轉(zhuǎn)子磁軛與輪輻環(huán)、輪輻套用焊接共同構(gòu)成轉(zhuǎn)子支架。
為有效地減輕電機(jī)轉(zhuǎn)子的重量，轉(zhuǎn)子支架為雙圓環(huán)形，其剖面為“日”字形，轉(zhuǎn)子支架中間的輪輻環(huán)上各開有若干個(gè)減重孔。轉(zhuǎn)子支架成形后，在兩端的輪輻環(huán)上用去重的辦法找平衡，直至符合要求。轉(zhuǎn)子磁極為若干緊貼在轉(zhuǎn)子磁軛外表面的扇形或瓦形稀土永磁鋼，在磁極的外圓周表面纏繞碳纖維或玻璃絲纖維加環(huán)氧膠形成轉(zhuǎn)子護(hù)套，既固緊稀土永磁鋼，又起防護(hù)作用。在轉(zhuǎn)子磁軛的兩端側(cè)面分別裝有非導(dǎo)磁材料制成的轉(zhuǎn)子端板，一是從機(jī)械結(jié)構(gòu)上充分保護(hù)扇形或瓦形稀土永磁鋼，二是電機(jī)轉(zhuǎn)子總成后，作為校驗(yàn)動(dòng)平衡時(shí)的去重環(huán)。
轉(zhuǎn)子磁軛兩端側(cè)面在圓周上均勻分布若干螺孔，而轉(zhuǎn)子端板在與轉(zhuǎn)子磁軛相對(duì)應(yīng)的圓周上亦均勻地分布同數(shù)量的螺釘通孔，利用這些螺孔，可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子端板與轉(zhuǎn)子磁軛的固定連接。轉(zhuǎn)子端板的外徑大于永磁鋼的外徑，小于或等于碳纖維或玻璃絲纖維繞制的轉(zhuǎn)子護(hù)套的外徑。
本實(shí)用新型與相匹配的控制變頻器組成直接曳引機(jī)，完全可替代抽油機(jī)械系統(tǒng)，具有高效、高功率因數(shù)、調(diào)速范圍寬且調(diào)速方便、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、體積小、重量輕、輸出扭矩大、過載能力強(qiáng)、性能優(yōu)越、運(yùn)行平穩(wěn)可靠，節(jié)能效果顯著，能適應(yīng)于惡劣環(huán)境下長期工作，同時(shí)容易實(shí)現(xiàn)抽油系統(tǒng)的智能化。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)剖面圖；圖2是本實(shí)用新型的殼體圖；圖3是本實(shí)用新型的定子沖片圖；圖4是本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)子護(hù)套纏繞示意圖；圖5是本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)子支架主剖面圖；圖6是本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)子支架側(cè)視圖；圖7是本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)子端板主剖面圖；
圖8是本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)子端板右側(cè)視圖.
其中1殼體 2定子鐵芯3電機(jī)繞組4轉(zhuǎn)子護(hù)套 5永磁鋼 6轉(zhuǎn)子支架7轉(zhuǎn)子端板 8螺釘9翅片10定子沖片11轉(zhuǎn)子磁軛 12輪輻環(huán)13輪輻環(huán) 14輪輻套 15螺孔16減重孔 17通孔 18轉(zhuǎn)子端板外徑19永磁鋼外徑 20轉(zhuǎn)子護(hù)套外徑 21電機(jī)端蓋22軸承23軸 24鍵槽具體實(shí)施方式
以下參照附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的一種稀土永磁無刷直流電機(jī)進(jìn)行詳細(xì)說明如圖1、2、3所示，本實(shí)用新型的一種稀土永磁無刷直流電機(jī)包括一個(gè)殼體1、一個(gè)嵌有電機(jī)繞組3并整體灌注環(huán)氧膠或真空浸漬絕緣漆的電機(jī)定子、一個(gè)裝有扇形或瓦形稀土永磁鋼5的電機(jī)轉(zhuǎn)子、兩個(gè)端蓋21、以及兩個(gè)軸承22和一個(gè)軸23等部件。在殼體1的外表面具有多個(gè)翅片9并一體形成。電機(jī)定子采用分?jǐn)?shù)槽，由電機(jī)繞組3和定子鐵芯2組成，定子鐵芯2是用多片厚度為0.5mm的硅鋼片材料制成的定子沖片10疊壓而成，定子沖片10上均勻分布著多個(gè)槽，槽距角為α。疊壓時(shí)可將定子沖片10直槽疊放，也可將定子沖片10沿圓周方向逐漸過渡螺旋疊放，使其構(gòu)成的定子鐵芯2內(nèi)任意一個(gè)槽的兩端口在軸向的投影為沿圓周方向扭斜一個(gè)槽距角α。電機(jī)定子嵌線后，整體灌注環(huán)氧膠或真空浸漬絕緣漆。
如圖5所示，電機(jī)轉(zhuǎn)子磁軛11用導(dǎo)磁材料制成，它與輪輻環(huán)12、輪輻環(huán)13、輪輻套14共同組成轉(zhuǎn)子支架6，轉(zhuǎn)子磁軛11的兩端側(cè)面的圓周上分別均勻分布多個(gè)螺孔15。轉(zhuǎn)子支架6為雙圓環(huán)結(jié)構(gòu)，其剖面為“日”字形，轉(zhuǎn)子磁軛11是它的一部分。輪輻套14用鋼材制成，在其圓環(huán)內(nèi)孔上開有鍵槽24。輪輻環(huán)12和輪輻環(huán)13也用鋼材制成，其側(cè)視圖為圓環(huán)形，輪輻環(huán)12和輪輻環(huán)13上各均勻開有多個(gè)減重孔16。
如圖6、7、8所示，轉(zhuǎn)子端板7是中心帶有圓孔的圓盤形的部件，靠近圓心部分較厚，靠近外圓周面的部分較薄，用不銹鋼或硬鋁非導(dǎo)磁材料制成。轉(zhuǎn)子端板7與轉(zhuǎn)子磁軛11為配合安裝，轉(zhuǎn)子端板7在與轉(zhuǎn)子磁軛11相對(duì)應(yīng)直徑的圓周上亦均勻地分布多個(gè)和螺孔15數(shù)量相等的通孔17。轉(zhuǎn)子端板7的外徑18大于永磁鋼5的外徑19，小于或等于碳纖維或玻璃絲纖維繞制的轉(zhuǎn)子護(hù)套4的外徑20。轉(zhuǎn)子磁軛11設(shè)置在永磁鋼5的內(nèi)側(cè)。
如圖4所示，轉(zhuǎn)子護(hù)套4用碳纖維或玻璃絲纖維加環(huán)氧膠在永磁鋼5的外圓周面上纏繞后固化而成，該轉(zhuǎn)子護(hù)套4具有較高的抗拉強(qiáng)度，以便在電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)保護(hù)扇形或瓦形稀土永磁鋼5不因離心力的作用而脫落，同時(shí)該轉(zhuǎn)子護(hù)套也起防護(hù)作用。
本實(shí)用新型的一種稀土永磁無刷直流電機(jī)的裝配步驟是電機(jī)轉(zhuǎn)子為多極，裝配時(shí)將多片扇形或瓦形稀土永磁鋼5按N極S極相間規(guī)律用厭氧膠或高溫環(huán)氧膠貼在轉(zhuǎn)子磁軛11的外表面，在轉(zhuǎn)子磁軛11的兩端側(cè)面安裝轉(zhuǎn)子端板7，并分別用固定螺釘8固緊，從機(jī)械結(jié)構(gòu)方面充分保護(hù)扇形或瓦形稀土永磁鋼5。然后在稀土永磁鋼5的外圓周表面纏繞厚度不大于1mm的碳纖維或玻璃絲纖維加環(huán)氧膠，直至固化。電機(jī)轉(zhuǎn)子總成后，在轉(zhuǎn)子端板7上用去重方法校驗(yàn)動(dòng)平衡。
本實(shí)用新型與相匹配的控制變頻器組成直接曳引機(jī)，完全可替代抽油機(jī)械系統(tǒng)，具有高效、高功率因數(shù)、調(diào)速范圍寬且調(diào)速方便、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、體積小、重量輕、輸出扭矩大、過載能力強(qiáng)、性能優(yōu)越、運(yùn)行平穩(wěn)可靠，節(jié)能效果顯著，能適應(yīng)于惡劣環(huán)境下長期工作。同時(shí)容易實(shí)現(xiàn)抽油系統(tǒng)的智能化，是油田抽油設(shè)備中創(chuàng)新替代產(chǎn)品。
權(quán)利要求1.一種稀土永磁無刷直流電機(jī)，包括殼體(1)、電機(jī)定子和電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于在殼體(1)的外表面具有多個(gè)翅片(9)并一體形成；電機(jī)定子采用分?jǐn)?shù)槽，由定子鐵芯(2)和電機(jī)繞組(3)構(gòu)成，定子鐵芯(2)的若干定子沖片(10)在疊壓時(shí)可為直槽疊放，也可在疊壓時(shí)沿圓周方向螺旋疊放；電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁極為若干緊貼在轉(zhuǎn)子磁軛(11)外表面的扇形或瓦形稀土永磁鋼(5)，在永磁鋼(5)的外圓周表面繞制成轉(zhuǎn)子護(hù)套(4)，轉(zhuǎn)子磁軛(11)用導(dǎo)磁材料制成，它與輪輻環(huán)(12)、輪輻環(huán)(13)、輪輻套(14)共同組成轉(zhuǎn)子支架(6)，在轉(zhuǎn)子磁軛(11)的兩端側(cè)面分別裝有用非導(dǎo)磁材料制成的轉(zhuǎn)子端板(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土永磁無刷直流電機(jī)，其特征在于電機(jī)繞組(3)表面整體設(shè)置有環(huán)氧膠或絕緣漆。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土永磁無刷直流電機(jī)，其特征在于轉(zhuǎn)子護(hù)套(4)是在永磁鋼(5)的外圓周表面纏繞碳纖維或玻璃絲纖維加環(huán)氧膠形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土永磁無刷直流電機(jī)，其特征在于轉(zhuǎn)子磁軛(11)設(shè)置在永磁鋼(5)的內(nèi)側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土永磁無刷直流電機(jī)，其特征在于轉(zhuǎn)子支架(6)為雙圓環(huán)結(jié)構(gòu)，其剖面為“日”字形，在輪輻環(huán)(12)和輪輻環(huán)(13)上均開有若干個(gè)減重孔(16)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土永磁無刷直流電機(jī)，其特征在于轉(zhuǎn)子磁軛(11)的兩端側(cè)面在圓周上均勻分布若干螺孔(15)，轉(zhuǎn)子端板(7)在與轉(zhuǎn)子磁軛(11)相對(duì)應(yīng)的圓周上亦均勻地分布相同數(shù)量的通孔(17)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土永磁無刷直流電機(jī)，其特征在于轉(zhuǎn)子端板(7)的外徑(18)大于永磁鋼(5)的外徑(19)，小于或等于碳纖維或玻璃絲纖維繞制的轉(zhuǎn)子護(hù)套(4)的外徑(20)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種稀土永磁無刷直流電機(jī)，電機(jī)殼體表面翅片體結(jié)構(gòu)，自然冷卻，電機(jī)定子繞組采用整體灌注環(huán)氧膠或真空浸漬絕緣漆處理。電機(jī)轉(zhuǎn)子外表面纏繞碳纖維或玻璃絲纖維加環(huán)氧膠，轉(zhuǎn)子磁軛與輪輻環(huán)、輪輻套組成“日”字形的轉(zhuǎn)子支架。扇形或瓦形稀土永磁鋼作為磁極緊貼在轉(zhuǎn)子磁軛的表面，在轉(zhuǎn)子磁軛的兩側(cè)分別裝有環(huán)形轉(zhuǎn)子端板。本實(shí)用新型具有高效、節(jié)能、調(diào)速范圍寬且調(diào)速方便、低速大扭矩、耐惡劣環(huán)境、結(jié)構(gòu)簡單、重量輕等優(yōu)點(diǎn)?？勺鳛楦鞣N拖動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，特別適用于油田抽汲石油和煤礦抽汲地下水等專用電機(jī)，可代替采油或水系統(tǒng)中的游梁式抽汲設(shè)備。
文檔編號(hào)H02K1/12GK2786861SQ200520025238
公開日2006年6月7日 申請(qǐng)日期2005年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月2日
發(fā)明者楊憲鐸 申請(qǐng)人:核工業(yè)理化工程研究院華核新技術(shù)開發(fā)公司