[發明專利]低噪聲三相異步雙速電動機

在審

• 申請號: 201710220011.4
• 申請日: 2017-04-06
• 公開（公告）號: CN106887936A
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發明（設計）人: 戴國軍;任愛冬;原勝偉;李佳陽
• 申請（專利權）人: 沈陽海龍實業總公司
• 主分類號: H02K17/12
• 分類號: H02K17/12;H02K1/26
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司21207
• 代理人: 楊乃力

技術領域

本發明涉及交流電動機技術領域，確切地說，它是一種油田抽油機用低噪聲三相異步雙速電動機。

背景技術

抽油機是開采石油的一種機器設備，俗稱“磕頭機”。通過加壓的辦法使石油出井。當抽油機上沖程時，油管彈性收縮向上運動，帶動機械解堵采油器向上運動，撞擊滑套產生振動；同時，正向單流閥關閉，變徑活塞總成封堵油。當抽油機下沖程時，油管彈性伸長向下運動，帶動機械解堵采油器向下運動，撞擊滑套產生振動；同時，反向單流閥部分關閉，變徑活塞總成仍然封堵油套環形油道，使反向單流閥下方區域形成高壓區，這一運動又對地層內的油流通道產生一種反向的沖擊力。

井下油層的情況特別復雜，有富油井、貧油井之分，有稀油井、稠油井之別，采用恒速電動機會出現很多問題。如拋卻這些不談，就抽油機油泵本身而言，磨損后的活塞與襯套的間隙漏失等都是很難解決的問題，況且變化的地層因素如油中含砂、蠟、水、氣等復雜情況也對每沖次抽出的油量有很大的影響。只有調速驅動才能達到最佳控制。

雙速三相異步電動機是抽油機專用的高效、節能、防盜三相異步電動機，它采用機電一體化設計方案，即在一個電機的殼體內制作出兩個或三個不同功率等級的電動機，具有高滑差、高轉矩、高效率、高功率因數的運行特點，這種電動機的運行功率與相應的原配套Y2系列電機運行功率相比：功率降低30%～40%；電動機的結構安裝型式與原配套Y系列電動機相同，抽油機安裝基礎部分無需更改。

圖1是現有技術的定、轉子截面示意圖，72個定子槽在定子的內圓周上均勻分布；58個轉子槽在轉子的外圓周上均勻分布，電機軸，繞組。試驗時發現，這種電動機在8極運轉時聲音是正常的，而在12極起動后會出現嗡嗡響的電磁噪聲，安裝到抽油機上后，在抽油作業過程中，電機在8極、740r/min時，工作正常，噪音低于70 dB（A），在國家標準噪音允許范圍之內。當電機轉換為12極、480r/min工作狀態時，噪音急劇增大，最大是可達105 dB（A）。致使現場操作人員無法正常工作，甚至造成聽力損害，同時也對環境造成嚴重噪音污染。

其產生噪音的原因是：定子相帶由異步電動機氣隙磁密波作用在定子鐵芯齒上的磁力有切向和徑向兩個分量。徑向分量使定子鐵芯產生的振動變形，是電磁噪聲的主要來源。切向分量是與電磁轉矩對應的反作用力，它使齒對其根部彎曲，并產生局部振動變形，這是電磁噪聲的一個次要來源。分析異步電動機的電磁振動和噪聲，主要是分析電機氣隙的徑向電磁力波和定子的徑向（垂直于軸的方向）固有振動特性。

由于磁極磁場并非完全按正弦規律分布，定子繞組內的感應電勢不完全是正弦波，即：除了正弦波形的基波外還包含著一系列諧波，正常情況下，每極下磁密波對磁極中心線是對稱的，磁密的空間諧波中只有奇次諧波，即：ν=1、3、5、7、9、…

三相繞組的三次諧波合成磁勢等于零，在對稱的三相電機中，合成磁勢不存在三次及三的倍數次諧波，即不存在3、9、15、… 等次諧波。

諧波磁場極對數 ν=（6K₁+1）P

式中 K₁----系數K₁=±1、±2、±3、±4 …

P-----電機極對數

K₁=+1 對應7次諧波；

K₁=-1 對應5次諧波；

K₁=+2 對應13次諧波；

K₁=-2 對應11次諧波；

K₁=+3 對應19次諧波；

K₁=-3 對應17次諧波；以此類推

如圖1所示，現有技術中定子槽數Q₁ =72 ；轉子槽數Q₂ =58 ；

諧波磁場極對數 ν=（6K₁+1）P

式中 K₁----系數 K₁=±1、±2、±3、±4 …

P-----電機極對數

K₁=+1 ，P=6時 ν=（6K₁+1）P=+42；

K₁=-1 ，P=6時 ν=（6K₁+1）P=-30；

K₁=+2 ，P=6時 ν=（6K₁+1）P=+78；