一種高功質比潛油螺桿泵直驅永磁同步電動機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及永磁同步電動機，具體指一種高功質比潛油螺桿泵直驅永磁同步電動機。
【背景技術】
[0002]油田最常用的采油設備是舉升抽油機，也就是人們常說的“磕頭機”。它雖然應用廣，使用時間長，但一次性投資多、耗能高、維護工作量大，而且這種采油設備只適用于井況較好的淺井。隨著油氣資源的不斷消耗，油井的開發難度不斷增加，例如深井和斜井，高含砂量、高油氣比的稠油井，高含水期甚至特高含水期的油井等。如果使用螺桿泵采油系統則可以在千米左右的深井使用，它用抽油桿與千米以下的井下螺桿泵相連并傳遞扭矩，使螺桿泵動作抽吸井下油氣水流體。但是由于螺桿泵多結點傳動的特殊結構，以及頻繁的維護周期，使得其制造和維修的成本偏高。上述兩種設備都是將驅動電機置于地面，使得它們的應用受到很大的限制。
[0003]針對上述各種復雜井況，有人將泵和驅動電機一起置于井下，通常有多級潛油電泵和潛油螺桿泵兩類，其中，潛油電泵適用于出油量較大的油井，而潛油螺桿泵則更適用于小流量井況，例如上述斜井和各種復雜的井況。
[0004]螺桿泵取消了抽油桿，解決了耗費功率、桿、管偏磨和抽油桿斷脫等問題，但它的特點是轉速低，起動扭矩大，為了保證螺桿泵能正常工作，井下的電機必須通過減速器帶動螺桿泵轉子旋轉，因其傳動鏈較長，減速器體積受限，其使用范圍仍然受到很大制約，同時當承受的扭矩較大時，減速器很容易出現故障，影響整機使用壽命。
[0005]伴隨著斜井、高含砂井、高含氣井、稠油井逐漸增多，以及地面環境的改變，為此需要研制開發一種能更好適應特殊油藏(高含沙、高含氣、稠油井、斜井)的滿足深井提液開采的新型采油裝備，于是，潛油直驅螺桿泵采油系統技術應運而生。
[0006]潛油直驅螺桿泵采油系統在潛油螺桿泵的基礎上，去掉減速裝置，采用專用永磁同步電機直接驅動螺桿泵工作，該系統從根本上排除了地面驅動螺桿泵、抽油機井在原油開采中的抽油桿斷脫問題，也解決了前述潛油螺桿泵因結構復雜而在深井、斜井、復雜井況中使用受到限制的問題，它沒有閥體和復雜流道，水力損失少，介質連續吸入和排出，不易砂卡，也不易產生氣鎖，因此泵傳送液體的種類范圍較寬，包括高粘度、高含蠟、含砂、含氣原油，能耗低，具有推廣價值。
[0007]公開號為CN101969256的中國專利公開了一種潛油泵直驅永磁同步電機，該電機將多個永磁同步電機單元在機械結構和電路上串聯起來，根據油井口徑不同設計成細長形狀的電機組合。該技術較原有潛油螺桿泵技術有了很大改進，但由于該技術產品結構特點限制，其長度仍然較長，功質比(功率質量比)仍然不高，據該專利文獻介紹，電機長度在2?12m范圍內，在使用、維修等方面仍然受到一定限制。
【發明內容】
[0008]本發明目的在于克服上述現有技術的不足而提供一種高功質比潛油螺桿泵直驅永磁同步電動機，本永磁同步電機中的定子鐵心為直槽整體結構，從而實現高功質比。
[0009]實現本發明目的采用的技術方案是一種高功質比潛油螺桿泵直驅永磁同步電動機，包括電機外殼，所述電機外殼內設有帶電機軸的轉子和定子鐵心，定子鐵心中設置有定子繞組，轉子上分布有永磁體，該永磁同步電動機還包括扶正軸承，所述扶正軸承包括內圈和外圈；所述轉子沿電機軸軸向分為多段，每段分別連接于電機軸8上，所述扶正軸承的內圈設于相鄰的兩段轉子之間；所述定子鐵心為直槽整體結構，且定子鐵心上與在扶正軸承外圈對應處設有非導磁材料制成的隔磁段，所述扶正軸承的外圓嵌于所述隔磁段的內圓。
[0010]在上述技術方案中，所述扶正軸承的內外圈在200°C內熱脹后彼此不接觸。
[0011]本發明具有如下優點:
[0012]1、高功質比，與現有細長形狀的潛油電機技術方案中將多個電機單元采用機械結構和電路上串聯的結構相比，本發明定子鐵心采用直槽整體結構，從而提高了電動機的功質比，本發明電機的長度可以控制在I?4m范圍內，在同功率同轉速條件下，功質比較現有同類電機高出2?3倍。
[0013]2、由于電機長度短，使用靈活，特別適用于斜井和更復雜的水平井井況。
[0014]3、由于結構相對簡單，耗材少，成本低，使用中設備故障率低，維修方便。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明高功質比低速潛油螺桿泵直驅永磁同步電動機的結構示意圖。
[0016]圖2為扶正軸承的放大示意圖。
[0017]圖中，1-電機頭，2-外殼，3-電機繞組，4-隔磁段，5-定子鐵心，6_轉子，7_扶正軸承，8-電機軸，9-電機底座。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。
[0019]如圖1和圖2所示，本發明高功質比潛油螺桿泵直驅永磁同步電動機包括電機外殼2和電機底座9，電機外殼2內設帶有電機軸8的轉子6和定子鐵心5，所述定子鐵心5中嵌有定子繞組3，轉子6上分布有永磁體。
[0020]本發明永磁電機定子鐵心5采用直槽整體結構，與現有技術中為了適合油井使用的細長工件而采用將多個永磁同步電機單元在機械結構和電路上串聯相比，本發明直槽整體結構具有高功質比，從而使得該電機的長度可以控制在I?4m范圍內，在同功率同轉速條件下，功質比較現有同類電機高出2?3倍。
[0021]此外，本發明還包括多個用于防止本發明中電機軸變形，以及保證電機軸同心度的扶正軸承，如圖2所示，扶正軸承7包括內圈和外圈。為了方便扶正軸承7的安裝，本發明中的轉子沿電機軸8軸向分為多段，每段分別連接于電機軸8上，扶正軸承7的內圈設于相鄰的兩段轉子之間，且該內圈固定于電機軸8上。定子鐵心5上與扶正軸承7外圈對應處設有非導磁材料構成的隔磁段4，扶正軸承7的外圓嵌于隔磁段4的內圓。本發明由于采用隔磁段4，從而避免扶正軸承7受到轉子磁場的影響，使扶正軸承7克服永磁電動機轉子的單邊磁拉力，在井下高溫環境里保持轉動靈活。
[0022]本發明所用扶正軸承7的內外圈均采用膨脹系數較小且相同的耐磨材質，且內外圈之間具有極小的配合間隙，即使得扶正軸承7的內外圈在200°C內熱脹后彼此不接觸，避免扶正軸承7的內圈與外圈之間產生摩擦。
【主權項】
1.一種高功質比潛油螺桿泵直驅永磁同步電動機，包括電機外殼，所述電機外殼內設有帶電機軸的轉子和定子鐵心，定子鐵心中設置有定子繞組，轉子上分布有永磁體，其特征在于:還包括扶正軸承，所述扶正軸承包括內圈和外圈；所述轉子沿電機軸軸向分為多段，每段分別連接于電機軸上，所述扶正軸承的內圈設于相鄰的兩段轉子之間；所述定子鐵心為直槽整體結構，且定子鐵心上與在扶正軸承外圈對應處設有非導磁材料制成的隔磁段，所述扶正軸承的外圓嵌于所述隔磁段的內圓。
2.根據權利要求1所述的高功質比潛油螺桿泵直驅永磁同步電動機，其特征在于:所述扶正軸承的內外圈在200°C內熱脹后彼此不接觸。
【專利摘要】本發明涉及一種高功質比潛油螺桿泵直驅永磁同步電動機，包括電機外殼，所述電機外殼內設有帶電機軸的轉子和定子鐵心，所述定子鐵心中設置有定子繞組，轉子上分布有永磁體，其特征在于：還包括扶正軸承，所述扶正軸承包括內圈和外圈；所述轉子沿電機軸軸向分為多段，每段分別連接于電機軸上，所述扶正軸承的內圈設于相鄰的兩段轉子之間；所述定子鐵心為直槽整體結構，且定子鐵心上與在扶正軸承外圈對應處設有非導磁材料制成的隔磁段，所述扶正軸承的外圓嵌于所述隔磁段的內圓。本發明中的定子鐵心為直槽整體結構，因為具有高功質比，在同功率同轉速條件下，功質比較現有同類電機高出2～3倍。
【IPC分類】H02K1-27, H02K21-02, H02K1-16, H02K5-16
【公開號】CN104539067
【申請號】CN201410735459
【發明人】林琪, 米炫, 郜星原
【申請人】湖北西浦電機科技有限責任公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月5日