潛油泵直驅超細長集中繞組永磁電動的制造方法

潛油泵直驅超細長集中繞組永磁電動的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種潛油泵直驅超細長集中繞組永磁電動機。所述潛油泵直驅超細長集中繞組永磁電動機包括：電機單元，電機單元包括：定子鐵芯，所述定子鐵芯為分體式結構，定子鐵芯由多個帶繞組鐵芯塊組裝成圓環形；每個帶繞組鐵芯塊包括：細長鐵芯塊和繞組銅線；細長鐵芯塊由T型沖片疊加形成，每個細長鐵芯塊具有一個定子齒，繞組銅線纏繞在定子齒上。本實用新型帶繞組鐵芯塊繞線工藝容易實現，制造簡單。
【專利說明】潛油泵直驅超細長集中繞組永磁電動機
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及采油領域，具體涉及油田采油機械設備，特別涉及一種永磁同步電動機，即一種潛油泵直驅超細長集中繞組永磁電動機。
【背景技術】
[0002]隨著油田采油工業的發展，采油螺桿泵的工況越來越復雜，斜井、水平井等新技術的應用，難動用儲量的開發，高含砂井、稠油井逐漸增多，傳統地面螺桿泵的抽油桿式作業已暴露出諸多弊端。目前，地下潛油螺桿泵的應用備受關注。特別是永磁同步電機直驅系統以低速大轉矩著稱；但是由于電機套管的細長結構大大降低了潛油螺桿泵的工程實用性。傳統潛油螺桿泵普遍采用兩極三相鼠籠式異步電動機作為驅動電機，其電機定子鐵芯總長度可達7-10米，由于撓度等問題，會產生很大的功率損耗，其超長鐵芯也會給電機下線工藝提出更高要求，給維護工作造成困難。
[0003]綜上所述，現有技術中存在以下問題:現有的永磁電動機在繞線時，定子繞組是通過定子鐵芯中的繞線槽按照上下方向從首至尾手工穿線形成，對于電機定子鐵芯總長度達
7-10米(屬于超細長)，繞線槽的面積非常狹窄的結構，在這種細長的繞線槽中穿線難度極大，效率極低。
實用新型內容
[0004]本實用新型提供一種潛油泵直驅超細長集中繞組永磁電動機，以解決現有的永磁電動機在繞線時，難度大，效率低的問題。
[0005]為此，本實用新型提出一種潛油泵直驅超細長集中繞組永磁電動機(即潛油泵直驅集中繞組永磁電動機)，所述潛油泵直驅超細長集中繞組永磁電動機包括:至少一個電機單元，所述電機單元包括:
[0006]定子鐵芯，所述定子鐵芯為分體式結構，所述定子鐵芯由多個帶繞組鐵芯塊組裝成圓環形；
[0007]每個所述帶繞組鐵芯塊包括:細長鐵芯塊和纏繞在所述細長鐵芯塊上的繞組銅線.[0008]所述細長鐵芯塊由T型沖片疊加形成，每個所述細長鐵芯塊具有一個定子齒，所述繞組銅線纏繞在所述定子齒上，所述定子齒兩側的繞組銅線相互連接。
[0009]進一步地，所述潛油泵直驅超細長集中繞組永磁電動機包括:多個依次連接的所述電機單元。
[0010]進一步地，各所述電機單元通過電氣并聯和機械串聯的方式連接。
[0011]進一步地，所述細長鐵芯塊由T型沖片疊加形成包括:所述細長鐵芯塊由T型沖片通過鉚釘疊壓成型或者通過扣片焊接成型。
[0012]進一步地，每個所述帶繞組鐵芯塊的頂部的兩側邊緣具有焊接凹槽，每個所述帶繞組鐵芯塊的外側面具有止口和與所述止口形狀相吻合的定位臺，相鄰所述帶繞組鐵芯塊由所述止口定位，并通過所述焊接凹槽連接。
[0013]進一步地，每個所述電機單元還包括:所述定子鐵芯上設有定子槽，所述定子槽為開口槽或閉口槽。
[0014]進一步地，所述定子鐵芯采用真分數槽集中繞組形式，繞組跨距為一個槽，定子槽數與轉子極數選擇12槽/10極配合，電機效率達85%，功率因數達到0.99。
[0015]本實用新型將定子鐵芯設置為分體式結構，定子鐵芯由多個帶繞組鐵芯塊組裝成圓環形，每個所述帶繞組鐵芯塊包括:細長鐵芯塊和纏繞在所述細長鐵芯塊上的繞組銅線；在沿定子鐵芯徑向方向上，每個細長鐵芯塊的定子齒的兩側有開放的繞線空間，并且定子齒的端部方向也有開放的繞線空間，這樣，在定子齒的兩側和端部的三個區域內，都形成了開放的繞線空間，而傳統的定子鐵芯的定子齒的兩側為狹窄細長的繞線槽，定子鐵芯的端部為容納轉子的有限空間，因此，傳統的定子鐵芯的定子齒的兩側和端部的三個區域內，都是封閉的有限的繞線空間，本實用新型通過將定子鐵芯設置為分體式結構，實現了繞線方式的改進，增加了繞線空間和自由度，通過在每個細長鐵芯塊的定子齒上進行繞線，實現了細長鐵芯塊的連續繞線，使得繞組銅線可以采用機械化方式直接纏到定子齒上，因而降低了繞線難度，提高了效率。
[0016]本實用新型另外的優點及效果:
[0017]1、本實用新型帶繞組鐵芯塊繞線工藝容易實現，制造簡單，并利用分數槽集中繞組形式改善電機輸出性能，降低振動和噪音。
[0018]2、本實用新型定子鐵芯繞組端部緊湊，電機用銅量減少，降低電機制造成本。
[0019]3、本實用新型采用低速大轉矩永磁電動機變頻控制策略，能夠提供高起動轉矩，利用低速大轉矩永磁同步電動機的優勢，取消潛油螺桿泵系統中的減速器環節；有效克服潛油螺桿泵慣性轉矩大的弊端。
[0020]4、本實用新型采用分瓣式(分體式的一種)定子鐵芯的結構，不僅解決了潛油電機的繞線難題，還通過選用12槽/10極的定子槽數與轉子極數配合，能降低電機齒槽轉矩，減小電機的振動和噪音。
[0021]5、本實用新型的潛油泵直驅超細長集中繞組永磁電動機的設計額定轉速可低至幾十轉/分鐘，使用于5寸半套管114/116系列潛油電機系統,采用12槽/10極的配合結構，電機效率可達85%，功率因數達到0.99，接近于I ;當本實用新型的潛油泵直驅超細長集中繞組永磁電動機使用于7寸套管138系列潛油電機系統時，電機效率可達90%，功率因數達到0.99，接近于I ;而且，本實用新型取消減速器，潛油泵直驅超細長集中繞組永磁電動機與螺桿泵直接連接，能進一步提高潛油泵系統的效率；對于實行連續工作制的潛油電機具有巨大的節能效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型的潛油泵直驅超細長集中繞組永磁電動機的徑向結構示意圖；
[0023]圖2為本實用新型定子鐵芯的立體結構示意圖；
[0024]圖3為本實用新型帶繞組鐵芯塊的結構示意圖；
[0025]圖4為本實用新型細長鐵芯塊的結構示意圖。附圖標號說明:1、定子鐵芯，2、機殼，3、轉子，4、定子槽，5、帶繞組鐵芯塊，6、焊接凹槽，7、細長鐵芯塊，8、繞組銅線，9、鉚釘，11、止口，12、定子齒，20、連接部，110、定位臺，125、繞線空間，127、繞線空間，60、焊點【具體實施方式】
[0026]為了對本實用新型的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照【專利附圖】

【附圖說明】本實用新型的【具體實施方式】。
[0027]根據本實用新型實施例的潛油泵直驅超細長集中繞組永磁電動機包括:至少一個電機單元，如圖1和圖2所示,所述電機單元包括:
[0028]定子鐵芯1，所述定子鐵芯為分體式結構，所述定子鐵芯I由多個帶繞組鐵芯塊5組裝成圓環形；
[0029]如圖2和圖3，每個所述帶繞組鐵芯塊5包括:細長鐵芯塊7和纏繞在所述細長鐵芯塊7上的繞組銅線8 ；
[0030]如圖3和圖4，所述細長鐵芯塊7由多個T型沖片疊加形成，每個所述細長鐵芯塊7具有一個定子齒12和一個連接在定子齒12頂部并與機殼2相鄰接的連接部20，也就是，如圖1所示，連接部20為T型沖片疊加形成的細長鐵芯塊7的頂部，各細長鐵芯塊7的連接部20沿定子鐵芯周向設置，各細長鐵芯塊7的連接部20連接形成圓環形定子。定子齒12可以垂直連接部20設置或沿定子鐵芯的徑向設置，所述繞組銅線8纏繞在所述定子齒12上，所述定子齒兩側的繞組銅線相互連接。
[0031]如圖4所示，在沿定子鐵芯徑向方向上，每個細長鐵芯塊的定子齒12的兩側有開放的繞線空間125 (或繞線槽)，并且定子齒的端部(底端)方向也有開放的繞線空間127，在將多個細長鐵芯塊7組合安裝之前，對于單個細長鐵芯塊7來說，在定子齒的兩側125和端部127的三個區域內，都形成了開放的繞線空間，這三個區域不再有影響繞線的其他結構，使得繞線的作業具有足夠的空間。
[0032]本實用新型通過將定子鐵芯設置為分體式結構，實現了繞線方式的改進，增加了繞線空間和自由度，通過在每個細長鐵芯塊的定子齒上進行繞線，實現了細長鐵芯塊的連續繞線，使得繞組銅線可以采用機械化方式直接纏到定子齒上，因而降低了繞線難度，提高了效率。
[0033]進一步地，整個潛油泵直驅超細長集中繞組永磁電動機包括:多個依次連接的所述電機單元。每個電機單元的長度盡量做長，例如達到I米，1.5米，并將其作為潛油泵超細長集中繞組永磁電動機設計的重要技術要求，計算出單個電機單元的輸出轉矩；潛油泵系統根據需要的總轉矩選擇該電機單元的的臺數，各電機單元通過電氣并聯、機械串聯方式最終把轉矩傳遞給上級螺桿泵。
[0034]本實用新型涉及到的潛油泵直驅超細長集中繞組永磁電動機細長比高達1:50，甚至更高，應用在5寸半油井套管中，電機外徑小于116mm,定子內徑60mm左右,而電機長度長達10m，本實用新型在繞線時，能夠減少繞組端部長度，節省銅線。
[0035]進一步地，所述細長鐵芯塊由T型沖片疊加形成包括:所述細長鐵芯塊由T型沖片通過鉚釘疊壓成型或者通過扣片焊接成型。如圖4所示，細長鐵芯塊由T型沖片通過鉚釘9疊壓成型，這樣結構緊湊。
[0036]進一步地，所述繞組銅線通過繞線機直接纏到定子齒上。如圖1所示，相鄰定子齒之間具有兩個分開的繞組銅線8，或相鄰定子持之間具有兩組不同的繞組銅線8，這樣使得繞線方式機械化，效率提高。另外，所述繞組銅線還可通過手工纏線纏到定子齒上，這樣，在不能方便使用繞線機的情況下，能夠提高手工繞線的速度，仍然提高了繞線效率。
[0037]進一步地，如圖2和圖4，每個所述帶繞組鐵芯塊的頂部的兩側邊緣具有焊接凹槽6，每個所述帶繞組鐵芯塊的外側面具有止口 11和與所述止口形狀相吻合的定位臺110，相鄰所述帶繞組鐵芯塊7由所述止口 11定位(止口 11與相鄰帶繞組鐵芯塊的定位臺110定位配合)，并通過所述焊接凹槽6連接。如圖1，各帶繞組鐵芯塊7通過焊點60在焊接凹槽6處連接形成圓環形定子鐵芯1，這種方式連接簡單方便。
[0038]進一步地，如圖1所示，每個所述電機單元還包括:設置在所述定子鐵芯中的轉子
3。定子鐵芯I上設有定子槽4。定子槽4為開口槽或閉口槽均可，以改善電機性能(作為較佳選擇，定子槽4為閉口槽，相對開口槽，能有效的減少電機的機械、表面和脈振損耗以及振動與噪聲等問題)。
[0039]進一步地，如圖2，所述定子鐵芯采用真分數槽集中繞組形式，繞組跨距為一個槽。(當每極每相槽數q>l時為假分數槽，而當每極每相槽數q〈l時為真分數槽。真分數槽集中繞組永磁同步電動機的定子繞組為真分數槽，采用集中繞組，定子繞組節距為I個齒距，定子鐵芯由與定子齒數相同的帶繞組鐵芯塊組合而成，每個帶繞組鐵芯塊可方便實現自動化嵌線)。
[0040]本實用新型還提供一種潛油泵直驅超細長集中繞組永磁電動的制造方法，所述永磁電動的制造方法包括:先制作一個電機單元，所述電機單元的制作方法包括:
[0041]將T型沖片疊加形成細長鐵芯塊，每個所述細長鐵芯塊具有一個定子齒，將繞組銅線纏繞在所述定子齒上形成帶繞組鐵芯塊；
[0042]將多個所述帶繞組鐵芯塊沿圓周方向依次連接，組裝成圓環形定子鐵芯；
[0043]將所述圓環形定子鐵芯壓裝到機殼中。
[0044]進一步地,所述永磁電動的制造方法還包括:將多個所述電機單元通過電氣并聯和機械串聯方式形成整個潛油泵直驅超細長集中繞組永磁電動機。這樣制成的潛油泵直驅超細長集中繞組永磁電動機，其繞線方式不是在整個潛油泵直驅超細長集中繞組永磁電動機連接后進行穿線或繞線，而是在電機單元形成之前，甚至在定子鐵芯的形成之前進行繞線，保證了足夠的繞線空間，實現了繞線方式的改進，增加了繞線空間和自由度，實現了繞線方式的改進，增加了繞線空間和自由度，降低了繞線難度，提高了效率。
[0045]本實用新型的具體實現過程為:電機的定子鐵芯1，如圖2所示，采用分數槽集中繞組形式，繞組跨距為一個槽，定子鐵芯I由多個帶繞組鐵芯塊5組裝成型；帶繞組鐵芯塊
5(如圖3所示)為細長結構，由細長鐵芯塊7 (如圖4所示)和繞組銅線8組成，每個細長鐵芯塊7只有一個定子齒12，繞組銅線8采用機械化方式直接纏到定子齒12上，很好的解決了傳統潛油電機人工穿線下線工藝瓶頸；細長鐵芯塊7由T型沖片通過鉚釘9疊壓成型；相鄰帶繞組鐵芯塊5由止口 11定位，通過兩側焊接凹槽6連接，組裝成圓形定子鐵芯I后壓裝到機殼2中；轉子3采用表貼式結構或內置式結構。另外，考慮改善電機性能，定子鐵芯I組裝成型后，其鐵芯內圓形成開口槽或閉口槽均可。
[0046]本實用新型電機的定子鐵芯繞線工藝容易實現，制造簡單，可以廣泛應用到叢式井、定向井及斜井的潛油泵系統中。
[0047]以上僅為本實用新型示意性的【具體實施方式】，并非用以限定本實用新型的范圍。為本實用新型的各組成部分在不沖突的條件下可以相互組合，任何本領域的技術人員，在不脫離本實用新型的構思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應屬于本實用新型保護的范圍。
【權利要求】
1.一種潛油泵直驅超細長集中繞組永磁電動機，其特征在于，所述潛油泵直驅超細長集中繞組永磁電動機包括:至少一個電機單元，所述電機單元包括: 定子鐵芯，所述定子鐵芯為分體式結構，所述定子鐵芯由多個帶繞組鐵芯塊組裝成圓環形； 每個所述帶繞組鐵芯塊包括:細長鐵芯塊和纏繞在所述細長鐵芯塊上的繞組銅線； 所述細長鐵芯塊由T型沖片疊加形成，每個所述細長鐵芯塊具有一個定子齒，所述繞組銅線纏繞在所述定子齒上，所述定子齒兩側的繞組銅線相互連接。
2.如權利要求1所述的潛油泵直驅超細長集中繞組永磁電動機，其特征在于，所述潛油泵直驅超細長集中繞組永磁電動機包括:多個依次連接的所述電機單元。
3.如權利要求2所述的潛油泵直驅超細長集中繞組永磁電動機，其特征在于，各所述電機單元通過電氣并聯和機械串聯的方式連接。
4.如權利要求1所述的潛油泵直驅超細長集中繞組永磁電動機，其特征在于，所述細長鐵芯塊由T型沖片疊加形成包括:所述細長鐵芯塊由T型沖片通過鉚釘疊壓成型或者通過扣片焊接成型。
5.如權利要求1所述的潛油泵直驅超細長集中繞組永磁電動機，其特征在于，每個所述帶繞組鐵芯塊的頂部的兩側邊緣具有焊接凹槽，每個所述帶繞組鐵芯塊的外側面具有止口和與所述止口形狀相吻合的定位臺，相鄰所述帶繞組鐵芯塊由所述止口定位，并通過所述焊接凹槽連接。
6.如權利要求1所述的潛油泵直驅超細長集中繞組永磁電動機，其特征在于，所述定子鐵芯上設有定子槽，所述定子槽為開口槽或閉口槽。
7.如權利要求6所述的潛油泵直驅超細長集中繞組永磁電動機，其特征在于，所述定子鐵芯采用真分數槽集中繞組形式，繞組跨距為一個槽，定子槽數與轉子極數選擇12槽/10極配合，電機效率達85%，功率因數達到0.99。
【文檔編號】H02K15/02GK203691081SQ201320744572
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年11月21日 優先權日:2013年11月21日
【發明者】劉合, 高揚 申請人:中國石油天然氣股份有限公司