專利名稱：井用潛水泵自控式永磁同步電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型的井用潛水泵自控式永磁同步電動(dòng)機(jī)涉及到一種井用潛水泵電動(dòng)機(jī)， 尤其是一種井用潛水泵自控式永磁同步電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
目前國(guó)內(nèi)外井用潛水電動(dòng)機(jī)分為充油式、充水式、干式和屏蔽式，均采用異步電動(dòng) 機(jī)；潛水電泵具有體積小、重量輕、起動(dòng)前不需引水、不受吸程限制、不需另設(shè)泵房、安裝使 用方便、性能可靠、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。然而，能源值低下，是異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的潛水泵最致命 的缺點(diǎn)，以0. 55kw至30kw為例，異步電動(dòng)機(jī)的平均效率為70. 8%，組成的潛水泵平均效率 僅為42% ；在太陽(yáng)能光伏揚(yáng)水系統(tǒng)中，光能轉(zhuǎn)換為電能的效率為14% 18%左右，由新能 源獲取的如此珍貴的電能，應(yīng)以盡量高效率的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，以擴(kuò)大太陽(yáng)能電池的 應(yīng)用，推進(jìn)其產(chǎn)業(yè)化；研制超高效率的驅(qū)動(dòng)潛水泵的稀土永磁電動(dòng)機(jī)已是當(dāng)務(wù)之急；自控 式永磁同步電動(dòng)機(jī)與無刷直流電動(dòng)機(jī)相比較，在定、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)上沒有多大區(qū)別，它們的主要 區(qū)別在于自控式永磁同步電動(dòng)機(jī)采用180°導(dǎo)通的逆變器，電動(dòng)機(jī)供電電壓為三相正弦脈 寬調(diào)制波形、定子三相電樞繞組被同時(shí)導(dǎo)通，并流過三相對(duì)稱的接近正弦的連續(xù)電流，從而 在氣隙內(nèi)形成連續(xù)的圓形的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)；這樣，電動(dòng)機(jī)能實(shí)現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)矩容量和運(yùn)行效率最大 化，以及力矩脈動(dòng)的最小化，十分有利于控制系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的優(yōu)化，可靠性的提升。但自控 式永磁同步電動(dòng)機(jī)必然會(huì)遇到斜槽問題，為減少永磁同步電動(dòng)機(jī)的力矩脈動(dòng)和高次諧波， 同時(shí)為了減少永磁同步電動(dòng)機(jī)的雜散損耗，在定子鐵芯中應(yīng)采取斜槽，但在井用潛水泵中 用自控式永磁同步電動(dòng)機(jī)，因受井筒直徑尺寸的限制，定、轉(zhuǎn)子鐵芯直徑很小，長(zhǎng)度較長(zhǎng)，形 成了“細(xì)長(zhǎng)軸”形狀，如果在定子中采用斜槽工藝，用嵌線機(jī)嵌線就十分困難，為此改變定子 和轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)是目前研究的課題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種可以解決斜槽問題，適用于井用潛水泵 電機(jī)中“細(xì)長(zhǎng)軸”形狀的，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、并可以大大減少轉(zhuǎn)子永磁體氧化的，且成本較低的井用 潛水泵自控式永磁同步電動(dòng)機(jī)。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型井用潛水泵自控式永磁同步電動(dòng)機(jī)的技術(shù)方案 是它包括轉(zhuǎn)子和定子以及前軸承座和后軸承座，還包括機(jī)座殼體和橡膠調(diào)壓閥以及防沙 罩和驅(qū)動(dòng)控制器，所述定子為直槽型，所述的轉(zhuǎn)子是一種分段永磁體斜極結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn) 子軸和至少串聯(lián)有兩段的轉(zhuǎn)子鐵芯，以及徑向嵌裝在每段轉(zhuǎn)子鐵芯上的至少兩極的永磁 體，相鄰兩段的永磁體相同磁極之間同向錯(cuò)開，軸向形成的斜極螺旋角為1°至10°之間。作為本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案之一是所述的轉(zhuǎn)子鐵芯的轉(zhuǎn)子軸孔具有孔鍵 槽，相應(yīng)的轉(zhuǎn)子軸安裝每段轉(zhuǎn)子鐵芯的位置均設(shè)置有軸鍵槽和嵌裝其中鍵，每段軸鍵槽之 間依照斜極螺旋角的角度進(jìn)行錯(cuò)開分布，每段轉(zhuǎn)子鐵芯依靠鍵連接方式定位于轉(zhuǎn)子軸上。作為本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案之二是所述的轉(zhuǎn)子鐵芯是一種內(nèi)置式永磁體鐵芯，轉(zhuǎn)子鐵芯上圍繞著轉(zhuǎn)子軸孔的周圍隔開均布有至少兩個(gè)永磁體嵌孔，且每個(gè)永磁體嵌 孔之間相鄰的邊緣還設(shè)置有隔磁槽，相鄰永磁體嵌孔之間的間隔區(qū)域形成隔磁橋，所述的 永磁體按徑向極性異極相隔嵌裝于永磁體嵌孔中。作為本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案之三是所述的轉(zhuǎn)子鐵芯是一種輻條式永磁體鐵 芯，轉(zhuǎn)子鐵芯上圍繞著轉(zhuǎn)子軸孔的周圍隔開徑向輻射式均布有至少兩個(gè)永磁體嵌槽，所述 的永磁體按徑向極性異極相隔嵌裝于永磁體嵌槽中。作為本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案之四是所述的驅(qū)動(dòng)控制器包括三相橋式不可控 整流器、180°導(dǎo)通的電壓型三相橋式逆變電器、電流矢量控制器，其中三相橋式不可控整 流器的輸入端連接三相交流電源，其輸出端連接到電壓型三相橋式逆變電器的輸入端，電 壓型三相橋式逆變電器的輸出端連接到定子的線圈上，而電流矢量控制器并聯(lián)連接在電壓 型三相橋式逆變電器與定子線圈之間，并將勵(lì)磁電流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量的比較信號(hào)輸入 到電壓型三相橋式逆變電器中。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型將傳統(tǒng)自控式永磁同步電動(dòng)機(jī)中斜槽定子 改為直槽定子，而直槽轉(zhuǎn)子改為斜槽永磁體轉(zhuǎn)子，且將永磁體嵌裝在轉(zhuǎn)子鐵芯上，不但適用 于井用潛水泵電機(jī)中“細(xì)長(zhǎng)軸”形狀，而且減少了永磁體的氧化，具體是轉(zhuǎn)子為一種分段永 磁體斜極結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子軸和至少串聯(lián)有兩段的轉(zhuǎn)子鐵芯，以及徑向嵌裝在每段轉(zhuǎn)子 鐵芯上的至少兩極的永磁體，相鄰兩段的永磁體相同磁極之間同向錯(cuò)開，軸向形成的斜極 螺旋角為1°至10°之間，形成斜槽永磁體轉(zhuǎn)子，解決了在井用潛水泵電機(jī)應(yīng)用自控式永 磁同步電動(dòng)機(jī)的斜槽問題，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低。

圖1是本實(shí)用新型井用潛水泵自控式永磁同步電動(dòng)機(jī)的主視圖。圖2是本實(shí)用新型井用潛水泵自控式永磁同步電動(dòng)機(jī)中一種內(nèi)置式永磁體鐵芯 的一段兩極轉(zhuǎn)子鐵芯主視圖。圖3是本實(shí)用新型井用潛水泵自控式永磁同步電動(dòng)機(jī)中一種內(nèi)置式永磁體鐵芯 一段兩極的另一種形式轉(zhuǎn)子鐵芯主視圖。圖4是本實(shí)用新型井用潛水泵自控式永磁同步電動(dòng)機(jī)中一種內(nèi)置式永磁體鐵芯 的一段四極轉(zhuǎn)子鐵芯主視圖。圖5是圖4轉(zhuǎn)子鐵芯的芯片主視圖。圖6是本實(shí)用新型井用潛水泵自控式永磁同步電動(dòng)機(jī)中一種內(nèi)置式永磁體鐵芯 的轉(zhuǎn)子主視圖。圖7是圖6形式的轉(zhuǎn)子多段鐵芯串聯(lián)磁極分布方式示意圖。圖8是圖6形式的轉(zhuǎn)子的多段鐵芯串聯(lián)后的軸向示意圖。圖9是使串聯(lián)的多段鐵芯磁極旋轉(zhuǎn)形成斜極螺旋角的轉(zhuǎn)子軸一種結(jié)構(gòu)形式示意 圖。圖10是圖9的F-F向截面剖視圖。圖11是本實(shí)用新型井用潛水泵自控式永磁同步電動(dòng)機(jī)中一種輻條式永磁體鐵芯 的一段轉(zhuǎn)子鐵芯主視圖。圖12是本實(shí)用新型井用潛水泵自控式永磁同步電動(dòng)機(jī)中驅(qū)動(dòng)控制器控制電路示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的井用潛水泵自控式永磁同步電動(dòng)機(jī)作更詳細(xì)的說 明。由圖1 12所示，本實(shí)用新型井用潛水泵自控式永磁同步電動(dòng)機(jī)的技術(shù)方案是: 它包括轉(zhuǎn)子1和定子2以及前軸承座3和后軸承座4，還包括機(jī)座殼體5和橡膠調(diào)壓閥6以 及防沙罩7和驅(qū)動(dòng)控制器8，所述定子2為直槽型，所述的轉(zhuǎn)子1是一種分段永磁體斜極結(jié) 構(gòu)轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子軸9和至少串聯(lián)有兩段的轉(zhuǎn)子鐵芯10，以及徑向嵌裝在每段轉(zhuǎn)子鐵芯10 上的至少兩極的永磁體11，相鄰兩段的永磁體11相同磁極之間同向錯(cuò)開，軸向形成的斜極 螺旋角α 12為1°至10°之間。本實(shí)施例中，永磁體11用釹鐵硼永磁體，以6"泵用Ilkw 永磁同步電動(dòng)機(jī)為例，轉(zhuǎn)子1的段數(shù)是六段，每段轉(zhuǎn)子鐵芯10上有四極，同一鐵芯上S、N磁 極分布相隔，每段磁極之間的斜極螺旋角α 12為7. 5°。由圖2 11所示，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式之一是所述的轉(zhuǎn)子鐵芯10的 轉(zhuǎn)子軸孔具有孔鍵槽16，相應(yīng)的轉(zhuǎn)子軸9安裝每段轉(zhuǎn)子鐵芯10的位置均設(shè)置有軸鍵槽17 和嵌裝其中鍵18，每段軸鍵槽17之間依照斜極螺旋角α 12的角度進(jìn)行錯(cuò)開分布，每段轉(zhuǎn) 子鐵芯10依靠鍵連接方式定位于轉(zhuǎn)子軸9上。本實(shí)施例中，永磁體11用釹鐵硼永磁體，以 6"泵用Ilkw永磁同步電動(dòng)機(jī)為例，轉(zhuǎn)子1的段數(shù)是六段，每段轉(zhuǎn)子鐵芯10上有四極，每段 磁極之間的斜極螺旋角α 12為7. 5°。由圖2 8所示，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式之二是所述的轉(zhuǎn)子鐵芯10是 一種內(nèi)置式永磁體鐵芯，轉(zhuǎn)子鐵芯上圍繞著轉(zhuǎn)子軸孔的周圍隔開均布有至少兩個(gè)永磁體嵌 孔13，且每個(gè)永磁體嵌孔13之間相鄰的邊緣還設(shè)置有隔磁槽14，相鄰永磁體嵌孔13之間 的間隔區(qū)域形成隔磁橋15，所述的永磁體11按徑向極性異極相隔嵌裝于永磁體嵌孔13中。 本實(shí)施例中，永磁體11用釹鐵硼永磁體，轉(zhuǎn)子1的段數(shù)是六段，每段轉(zhuǎn)子鐵芯10上有四極， 每段磁極之間的斜極螺旋角α 12為7. 5°。由圖11所示，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式之三是所述的轉(zhuǎn)子鐵芯10是一種 輻條式永磁體鐵芯，轉(zhuǎn)子鐵芯上圍繞著轉(zhuǎn)子軸孔的周圍隔開徑向輻射式均布有至少兩個(gè)永 磁體嵌槽19，所述的永磁體11按徑向極性異極相隔嵌裝于永磁體嵌槽19中。由圖12所示，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式之四是所述的驅(qū)動(dòng)控制器8包括 三相橋式不可控整流器20、180°導(dǎo)通的電壓型三相橋式逆變電器21、電流矢量控制器22， 其中三相橋式不可控整流器20的輸入端連接三相交流電源，其輸出端連接到電壓型三相 橋式逆變電器21的輸入端，電壓型三相橋式逆變電器21的輸出端連接到定子2的線圈上， 而電流矢量控制器22并聯(lián)連接在電壓型三相橋式逆變電器21與定子2線圈之間，并將勵(lì) 磁電流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量的比較信號(hào)輸入到電壓型三相橋式逆變電器21中。本實(shí)用新型將傳統(tǒng)自控式永磁同步電動(dòng)機(jī)中斜槽定子改為直槽定子，而直槽轉(zhuǎn)子 改為斜槽永磁體轉(zhuǎn)子，且將永磁體嵌裝在轉(zhuǎn)子鐵芯上，不但適用于井用潛水泵電機(jī)中“細(xì) 長(zhǎng)軸”形狀，而且減少了永磁體的氧化，具體是轉(zhuǎn)子為一種分段永磁體斜極結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子，包括 轉(zhuǎn)子軸和至少串聯(lián)有兩段的轉(zhuǎn)子鐵芯，以及徑向嵌裝在每段轉(zhuǎn)子鐵芯上的至少兩極的永磁 體，相鄰兩段的永磁體相同磁極之間同向錯(cuò)開，軸向形成的斜極螺旋角為1°至10°之間，形成斜槽永磁體轉(zhuǎn)子，解決了在井用潛水泵電機(jī)應(yīng)用自控式永磁同步電動(dòng)機(jī)的斜槽問題， 而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低。 以上所述只是本實(shí)用新型優(yōu)選的實(shí)施方式，其并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的 限制，只要是以基本相同的手段實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，都應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種井用潛水泵自控式永磁同步電動(dòng)機(jī)，包括轉(zhuǎn)子(1)和定子O)以及前軸承座 (3)和后軸承座G)，還包括機(jī)座殼體( 和橡膠調(diào)壓閥(6)以及防沙罩(7)和驅(qū)動(dòng)控制 器(8)，其特征在于所述定子(2)為直槽型，所述的轉(zhuǎn)子(1)是一種分段永磁體斜極結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子軸(9)和至少串聯(lián)有兩段的轉(zhuǎn)子鐵芯(10)，以及徑向嵌裝在每段轉(zhuǎn)子鐵芯 (10)上的至少兩極的永磁體(11)，相鄰兩段的永磁體(11)相同磁極之間同向錯(cuò)開，軸向形 成的斜極螺旋角(12)為1°至10°之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井用潛水泵自控式永磁同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的轉(zhuǎn) 子鐵芯(10)的轉(zhuǎn)子軸孔具有孔鍵槽(16)，相應(yīng)的轉(zhuǎn)子軸(9)安裝每段轉(zhuǎn)子鐵芯(10)的位 置均設(shè)置有軸鍵槽(17)和嵌裝其中鍵(18)，每段軸鍵槽(17)之間依照斜極螺旋角(12)的 角度進(jìn)行錯(cuò)開分布，每段轉(zhuǎn)子鐵芯(10)依靠鍵連接方式定位于轉(zhuǎn)子軸(9)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井用潛水泵自控式永磁同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的轉(zhuǎn) 子鐵芯(10)是一種內(nèi)置式永磁體鐵芯，轉(zhuǎn)子鐵芯上圍繞著轉(zhuǎn)子軸孔的周圍隔開均布有至 少兩個(gè)永磁體嵌孔(13)，且每個(gè)永磁體嵌孔(1 之間相鄰的邊緣還設(shè)置有隔磁槽(14)，相 鄰永磁體嵌孔(1 之間的間隔區(qū)域形成隔磁橋(15)，所述的永磁體(11)按徑向極性異極 相隔嵌裝于永磁體嵌孔(1 中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井用潛水泵自控式永磁同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的轉(zhuǎn) 子鐵芯(10)是一種輻條式永磁體鐵芯，轉(zhuǎn)子鐵芯上圍繞著轉(zhuǎn)子軸孔的周圍隔開徑向輻射 式均布有至少兩個(gè)永磁體嵌槽(19)，所述的永磁體(11)按徑向極性異極相隔嵌裝于永磁 體嵌槽(19)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井用潛水泵自控式永磁同步電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的 驅(qū)動(dòng)控制器(8)包括三相橋式不可控整流器Q0)、180°導(dǎo)通的電壓型三相橋式逆變電器 01)、電流矢量控制器(22)，其中三相橋式不可控整流器00)的輸入端連接三相交流電 源，其輸出端連接到電壓型三相橋式逆變電器的輸入端，電壓型三相橋式逆變電器 (21)的輸出端連接到定子( 的線圈上，而電流矢量控制器0 并聯(lián)連接在電壓型三相橋 式逆變電器與定子( 線圈之間，并將勵(lì)磁電流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量的比較信號(hào)輸入 到電壓型三相橋式逆變電器中。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種井用潛水泵自控式永磁同步電動(dòng)機(jī)，包括轉(zhuǎn)子和定子以及前軸承座和后軸承座，還包括機(jī)座殼體和橡膠調(diào)壓閥以及防沙罩和驅(qū)動(dòng)控制器，所述定子為直槽型，所述的轉(zhuǎn)子是一種分段永磁體斜極結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子軸和至少串聯(lián)有兩段的轉(zhuǎn)子鐵芯，以及徑向嵌裝在每段轉(zhuǎn)子鐵芯上的至少兩極的永磁體，相鄰兩段的永磁體相同磁極之間同向錯(cuò)開，軸向形成的斜極螺旋角為1°至10°之間；本實(shí)用新型解決了電機(jī)轉(zhuǎn)子斜槽問題，具有適用于井用潛水泵電機(jī)中“細(xì)長(zhǎng)軸”形狀的，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、并可以大大減少轉(zhuǎn)子永磁體氧化的，且成本較低的有益效果。
文檔編號(hào)H02K1/16GK201869072SQ20102062060
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月15日
發(fā)明者唐衛(wèi)全, 陳國(guó)榮 申請(qǐng)人:江門市瑞榮泵業(yè)有限公司