[發明專利]兩極永磁同步潛水電動機

有效

• 申請號: 201510360427.7
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN104868677B
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 侯萍;陳玲;杜皇生
• 申請（專利權）人: 山東顏山泵業有限公司
• 主分類號: H02K21/02
• 分類號: H02K21/02;H02K1/27;H02K5/20;H02K5/128
• 代理公司: 淄博佳和專利代理事務所37223
• 代理人: 孫愛華

技術領域

兩極永磁同步潛水電動機，屬于潛水電機技術領域。

背景技術

永磁同步電機由于其勵磁結構是由永久磁鐵來實現的，不需要定子額外提供勵磁電流。因而電機的功率因數可以做得相當高（理論上可以達到 1）。定子電流由于無功分量極低，所以定子電流也顯著低于同極數、同容量異步電機，特別在高極數電機時更加明顯，可以小 25%-40%，因此可使定子銅耗降低30 %-50%。由于轉子無電流通過，因此不像異步電機那樣，轉子有電流，導致有損耗，這部分損耗，一般在異步電機中可占到總損耗的5~10%。因此永磁同步電機總損耗一般要比異步電機降低10 %-20%。簡單的講，異步起動永磁同步電動機(Line-start Permanent Magnet SynchronousMotor, LSPMSM)就是在三相感應電動機的轉子內放置永磁體，依靠阻尼轉子繞組產生的異步轉矩實現起動。正常運行時，由轉子永磁磁極與定子繞組產生的旋轉磁場相互作用，產生恒定轉矩，電動機的轉速為同步轉速，此時轉子阻尼繞組不再起作用。

井用潛水永磁電機，由于受井徑的影響，外形結構均為細長型，即電機外徑很小(一般不超過φ350)，這也使得電機內部的轉子更細，而要保證轉子具有一定得剛度，轉子軸又不能太細，這也導致轉子沖片內外徑之間的空間非常緊張。而異步起動永磁同步電動機一方面需要異步起動能力，另一方面又需要維持同步運行的能力，這使得轉子上同時存在起動鼠籠和永磁體。轉子沖片的設計空間本來就小，又要在鐵芯內設計鑲嵌磁鋼，使得結構變得尤為復雜，設計難度大大增加。

啟動鼠龍與永磁體的位置設計存在較大的矛盾。由于轉子永磁體的存在，導致其平均轉矩-轉差率曲線在低轉速時出現一個較低的下凹點，一方面為了保證電機順利起動(該種電機無法像普通異步電動機一樣進行降壓起動來限制起動電流)，較高的起動電流需要靠轉子槽型的優化設計來抑制，另一方面，為了提高最小轉矩而減少永磁體用量，需要增加定子繞組匝數，這使得制造成本和工時增加；同時， 由于啟動鼠籠繞組的存在，那么安放永磁體的空間受到限制，一方面如果啟動鼠籠轉子導條的截面孔過大、永磁體就要進一步向轉軸靠近，永磁體沒有得到充分的利用，需要增加更多永磁體厚度來保證電磁性能；另一方面如果鼠籠轉子導條孔的截面過小，會使轉子導條中中的電流過大，可能會使轉子導條的發熱量過大，就起不到異步起動的作用了。

同時由于受井徑細的影響，所有井用潛水電泵均為兩極泵，因此配套用井用潛水電機的設計也必須為兩極電機，然而轉子鑲嵌的磁鋼由于采用兩極磁鋼，也使得電磁方案設計更加困難，定子軛部磁力線比較密集，因此定子軛部比較容易飽和，這樣我們就需要更加厚的軛部。但是在電機外形尺寸一定的情況下，如果軛部較厚放置銅線的空間就會較??；我們知道如果放置的銅少的話，會帶來很多問題，比如說線負荷、定子銅耗、發熱量、效率等等。磁力線走的路徑比較長，如果磁場能量比較小的化漏磁相對比較大，因此需要更強的磁場能量。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種兩極永磁同步潛水電動機，首次在井用潛水電機的方案設計中采用了兩極極永磁方案，效率及功率因數較常規潛水電機國標，及國外各先進單位有較大提高。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：該兩極永磁同步潛水電動機，包括固定在外殼內的定子和轉子，轉子內側同軸固定有電機軸，其特征在于：所述轉子是由多個磁鋼構成的兩極轉子，極弧系數為0.85~0.89，轉子包括多個軸向疊加的轉子沖片，轉子沖片的外圓周上均勻開設有多個啟動桿固定孔，多個啟動桿分別固定在啟動桿固定孔內形成啟動鼠籠，在啟動桿固定孔徑向內側的轉子沖片上設有多個N極磁鋼固定槽和多個S極磁鋼固定槽，其中多個N極磁鋼固定槽和多個S極磁鋼固定槽均成弧形排列， N極磁鋼固定槽與S極磁鋼固定槽對稱設置在轉子沖片的兩側，磁鋼鑲嵌固定在N極磁鋼固定槽與S極磁鋼固定槽內。

優選的，所述轉子沖片的外徑為110~115mm，內徑為70~75mm，相鄰S極磁鋼固定槽之間的間距為1~1.3mm；相鄰N極磁鋼固定槽之間的間距為1~1.3mm。

優選的，所述轉子沖片的外徑為112mm，內徑為72mm，相鄰S極磁鋼固定槽之間的間距為1.2mm；相鄰N極磁鋼固定槽之間的間距為1.2mm，啟動桿固定孔的直徑為5mm。

優選的，所述轉子沖片上開設有五個N極磁鋼固定槽與五個S極磁鋼固定槽。

優選的，所述外殼兩端封閉，在外殼內形成填充有冷卻水的充水冷卻腔，轉子和定子均位于充水冷卻腔內，冷卻水內添加有防腐液。