阅读说明：本技术 一种低漏磁潜油永磁旋转同步电动机 (Low-magnetic-leakage submersible permanent magnet rotating synchronous motor ) 是由 彭兵 董婷 庄小雨 闫伟 于 2020-04-09 设计创作，主要内容包括：一种低漏磁潜油永磁旋转同步电动机,包括转子、定子、转轴、壳体、电机头和尾座；所述的转子包含N节中空转子单元和N+1个扶正轴承,扶正轴承与转子单元相间地套在转轴上,且转子两个端部均安装有扶正轴承；本发明的电机相对于传统半闭口槽潜油永磁电机而言,解决了嵌线过程造成的定子齿的变形,以及电机运行过程中槽中浸渍绝缘漆脱落的颗粒进入定、转子间隙中的难题。(A low-magnetic leakage submersible permanent magnet rotating synchronous motor comprises a rotor, a stator, a rotating shaft, a shell, a motor head and a tailstock; the rotor comprises N sections of hollow rotor units and N +1 centering bearings, the centering bearings and the rotor units are alternately sleeved on the rotating shaft, and the two end parts of the rotor are provided with the centering bearings; compared with the traditional semi-closed slot submersible permanent magnet motor, the motor of the invention solves the problems of stator tooth deformation caused by the wire embedding process and the problem that particles falling off by impregnating insulating paint in the slot enter the gap between the stator and the rotor in the motor operation process.)

一种低漏磁潜油永磁旋转同步电动机

技术领域

本发明涉及一种永磁电机，尤其涉及一种潜油永磁同步电动机。

背景技术

潜油电泵(包含潜油离心泵和潜油螺杆泵)是一种无杆采油装置，具有效率高、占地面积小、地面环境污染小的优点，它们往往工作在斜井、水平井等一些复杂的丼况中，这就对潜油电泵提出了更高的要求。潜油电机是潜油电泵的核心动力部件，系统要求潜油电机有高可靠性、高效率、较短的长度，较短的铁心总长度有利于电机的生产制作和降低电机成本，同时，也有利于潜油电泵的下井操作。相对于感应电机，潜油永磁电机具有效率高、长度短的优点，但稀土永磁材料属于不可再生矿产资源，高效利用永磁材料有利于国计民生；另一方面，潜油电机均采用滑动轴承，存在偏心问题，带来了更大的单边磁拉力，极易造成电机的转子扫堂。

为了解决永磁体的高效利用问题，专利(申请号201010253462.6、申请号201310739094.X、申请号201320744572.1)等均采用半闭口槽，但这种方法带来了嵌线过程造成的定子齿的变形，以及电机运行过程中槽中浸渍绝缘漆脱落的颗粒进入定、转子间隙中的问题，同时专利(申请号201010253462.6、申请号201310739094.X)所提到的电机的转子采用永磁体表贴式结构，脆性的永磁体在装配和运行过程中具有易碎的缺点。专利(申请号201721097916.9)很好地解决了上述专利的缺陷，但存在永磁体利用率低的不足。

发明内容

发明目的：为了解决上述问题与技术缺陷，本发明提出了一种定、转子均采用混合冲片结构的低漏磁潜油永磁旋转同步电动机；同时，增加扶正轴承数量解决转子扫堂问题。是一种高功率密度、低漏磁、永磁体利用率高的潜油永磁电机。

技术方案：本发明是通过以下技术方案实现的：

一种低漏磁潜油永磁旋转同步电动机，包括转子、定子、转轴、壳体、电机头和尾座；

所述的转子包含N节中空转子单元和N+1个扶正轴承，扶正轴承与转子单元相间地套在转轴上，且转子两个端部均安装有扶正轴承；

所述的定子为环形中空，包含定子铁心冲片A和定子铁心冲片B两种规格的定子铁心冲片，两种规格的定子铁心冲片开槽，槽中放置绕组线圈；定子压入壳体内，二者无间隙配合；

所述的转子套在转轴上，一同装入定子的环形中空腔中，转子与定子间存在间隙，使得转子能在定子的环形中空腔中自由转动；电机头和尾座分别置于壳体的轴向两侧；

定子的定子铁心冲片A和定子铁心冲片B相间叠压，也即两种定子铁心冲片循环相间堆叠；定子铁心冲片A上均布有Q个闭口槽，槽口连接筋高度Th＝0.5mm，定子铁心冲片B上均布有Q个半闭口槽，槽开口宽度Tw＝1.5～3.5mm。

所述的定子比转子长100mm-200mm。

转子中的转子单元包括转子铁心冲片A、转子铁心冲片B、永磁体、转子端板和拉杆；转子铁心冲片A和转子铁心冲片B开槽，转子铁心冲片A和转子铁心冲片B相间叠压成叠压件，转子铁心冲片槽中放置永磁体，在放置完永磁体的叠压件的轴向两侧放置转子端板，将拉杆穿过转子铁心冲片A和转子铁心冲片B后与两侧的转子端板紧固在一起。

所述电机的壳体外径在φ89～φ220mm之间，长度在1m～15m之间；电机的槽数为Q，Q＝3K，K取3～10间整数，电机的极数2p＝Q/3q，其中p是电机的极对数，q为每极每相槽数，取值为q＝2/5，q＝2/7，q＝3/8，q＝2和q＝3。

优点效果：

本发明具体优点如下：

本发明的电机相对于传统闭口槽潜油永磁电机而言，具有绕组利用率高、永磁体利用率高、功率密度高的优点；在相同外径和功率的约束条件下，长度缩短了20％左右，有利于潜油电泵机组(配置本发明的电机)的下井操作。

本发明的电机相对于传统半闭口槽潜油永磁电机而言，解决了嵌线过程造成的定子齿的变形，以及电机运行过程中槽中浸渍绝缘漆脱落的颗粒进入定、转子间隙中的难题。

附图说明

图1是本发明的潜油永磁电机结构图及部件图；

图2是本发明的潜油永磁电机的定子结构图；

图3是本发明的潜油永磁电机的转子结构图；

图4是本发明的潜油永磁电机的转子结构爆炸图；

图5是本发明的潜油永磁电机的转子铁心冲片A图；

图6是本发明的潜油永磁电机的转子铁心冲片B图；

图7是本发明的潜油永磁电机的定子铁心冲片A图；

图8是本发明的潜油永磁电机的定子铁心冲片B图。

附图标记说明：

1.转子、2.定子、3.转轴、4.壳体、5.电机头、6.尾座、101.转子单元、102.扶正轴承、103.轴、201.定子铁心冲片A、202.定子铁心冲片B、203.绕组线圈、1011.转子铁心冲片A、1012.转子铁心冲片B、1013.永磁体、1014.转子端板、1015.拉杆、2011.闭口槽、2012.槽口连接筋、2021.半闭口槽、2022.槽开口、10111.永磁体槽、10114.拉杆孔、10112A.隔磁桥、10112B.隔磁桥、10113A.连接筋、10113B.连接筋。

具体实施方式

：下面结合附图对本发明做进一步的说明：

一种低漏磁潜油永磁旋转同步电动机，包括转子1、定子2、转轴3、壳体4、电机头5和尾座6；

所述的转子1包含N节中空转子单元101和N+1个扶正轴承102，扶正轴承102与转子单元101相间地套在转轴3上，且转子1两个端部均必须安装有扶正轴承102，与传统潜油电机相比多了2个扶正轴承，解决了单边磁拉力造成的转子扫堂问题；

所述的定子2为环形中空，包含定子铁心冲片A201和定子铁心冲片B202两种规格的定子铁心冲片，两种规格的定子铁心冲片开槽，槽中放置绕组线圈203，而传统潜油电机的定子铁心冲片只有1种；定子2压入壳体4内，二者(定子2与壳体4)无间隙配合，在承受一定的扭矩和轴向力下不会发生相对位移；。

所述的转子1套在转轴3上，一同装入定子2的环形中空腔中，转子1与定子2间存在间隙，使得转子1能在定子2的环形中空腔中可以自由转动；电机头5和尾座6分别置于壳体4的轴向两侧；

定子2的定子铁心冲片A201和定子铁心冲片B202相间叠压，也即两种定子铁心冲片循环相间堆叠；定子铁心冲片A201上均布有Q个闭口槽2011，槽口连接筋2012高度Th＝0.5mm，定子铁心冲片B202上均布有Q个半闭口槽2021，槽开口2022宽度Tw＝1.5～3.5mm，闭口槽和半闭口槽两种定子铁心冲片的搭配，避免了半闭口槽电机穿线过程引起的齿变形，防止了槽中浸渍绝缘漆脱落的颗粒进入定、转子间隙中，又降低了闭口槽电机的定子漏磁，提高了电枢绕组和永磁体的利用率，增加了电机功率密度。

所述的定子2比转子1长100mm-200mm。

转子1中的转子单元101包括转子铁心冲片A1011、转子铁心冲片B1012、永磁体1013、转子端板1014和拉杆1015；转子铁心冲片A1011和转子铁心冲片B1012开槽，转子铁心冲片A1011和转子铁心冲片B1012相间叠压到所设计的高度后成叠压件，在转子铁心冲片槽中放置永磁体1013，最后在放置完永磁体1013的叠压件的轴向两侧放置转子端板1014，将拉杆1015穿过转子铁心冲片A1011和转子铁心冲片B1012后与两侧的转子端板1014紧固在一起，而传统潜油电机转子铁心冲片只有1种；转子单元101的长度在200～400mm之间。

转子铁心冲片A1011和转子铁心冲片B1012均包含永磁体槽(10111)、隔磁桥(10112A)、隔磁桥(10112B)、连接筋(10113A)、连接筋(10113B)、拉杆孔(10114)，二者的差别在于隔磁桥的宽度H和连接筋的宽度w，转子铁心冲片B1012隔磁桥(10112B)的宽度H＝0.5mm，连接筋(10113B)的宽度w＝0.5mm，而转子铁心冲片A1011的隔磁桥(10112A)的宽度H和连接筋(10113A)的宽度w根据机械强度需要设计为合适的宽度，一般取值为1～2mm，不同隔磁桥宽度的两种转子铁心冲片的搭配，既保证了转子的强度，又适当地降低了隔磁桥的漏磁，提高了永磁体的利用率。隔磁桥就是如图5和6中所示的位置，连接筋远离转子铁心冲片的一端的两侧位置。

所述电机的壳体外径在φ89～φ220mm之间，长度在1m～15m之间；电机的槽数为Q，Q＝3K，K取3～10间整数，电机的极数2p＝Q/3q，其中p是电机的极对数，q为每极每相槽数，取值为q＝2/5，q＝2/7，q＝3/8，q＝2和q＝3；相对于传统闭口槽潜油永磁电机，在转速和永磁体用量相同的条件下，功率密度提高20％以上，从另一方面说，在转速和功率相同的条件下，电机的长度可以缩短20％。