[發明專利]一種帶磁齒輪減速器的全封閉力矩電機

在審

• 申請號: 201910937900.1
• 申請日: 2019-09-30
• 公開（公告）號: CN110557002A
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 楊思諦;葉才勇;陳慶;劉昶;歐陽宇倫;王晉;王學華
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02K49/10
• 分類號: H02K49/10;H02K1/27;H02K5/16
• 代理公司: 42201 華中科技大學專利中心
• 代理人: 曹葆青;李智

本發明公開了一種帶磁齒輪減速器的全封閉力矩電機，包括游標電機、磁齒輪減速器和外殼；磁齒輪減速器包括轉子軸后側盤狀結構、調磁盤、第二級輸出轉子；轉子軸后側盤狀結構表面貼有軸向充磁永磁體，相鄰兩個永磁體的充磁方向相反；調磁盤與外殼緊密安裝，將整個電機分為兩個腔室，調磁盤主體由不導磁材料構成，中間嵌有沿圓周分布的調磁鐵芯。本發明提供的全封閉力矩電機能達到磁齒輪減速器與電機主體隔離的目的，極大地實現了電機密封的需求；同時不存在游標電機堵轉的情況，溫度性能較好，延長了電機壽命，保證了電機安全工作，適用于一些外部條件惡劣的工作環境中，實現低速大轉矩的平穩旋轉。

技術領域

本發明屬于低速大轉矩電機領域，更具體地，涉及一種帶磁齒輪減速器的全封閉力矩電機。

背景技術

隨著油田開發的逐步深入，原油的開采中需要耐高溫、高壓且密封性好的電機。由于油井細長的特征，井下電機的設計尺寸也應該更為細長。但現有的高溫電機仍然采用行星齒輪減速機構的驅動方案，由于此方案依靠齒輪間的嚙合達到減速目的，故存在承載能力差、可靠性差等問題。

中國實用新型專利《一種電動潛油螺桿泵機組及其減速器》(公開號：CN208890621U，公開日：2019.05.21)中公開了一種磁齒輪減速結構。該磁齒輪包括內轉子，外轉子和外殼。在外定子上具有若干個沿其周向間隔設置的導磁材料，外殼包括設設置在其內壁上沿周向間隔布置的若干個殼永磁體，內轉子包括在其外周面上沿周向間隔布置的若干個內永磁體，殼永磁體的數量大于內永磁體的數量，相鄰的兩個殼永磁體和相鄰的兩個內永磁體徑向充磁方向相反。

上述的磁齒輪減速器設計從外到內依次是外殼、外轉子、內轉子，當內轉子轉動時，通過外轉子上導磁材料的調制作用內層氣隙會產生一個旋轉磁場耦合而帶動外轉子轉動，根據設置永磁極對數的比值，能夠實現減速的功能。這種結構采用無接觸傳動，減少了機械損耗，降低了熱損耗。

但是，這種結構存在本身難以克服的缺陷。首先，這種結構仍然存在三層結構，兩層間隙，結構的設計較為復雜，且由于內轉子、外轉子及外殼的直徑較小，永磁體及鐵芯難以安裝，且安裝的數量較少，難以達到更高范圍的減速傳動比。不僅如此，當電機處于靜止狀態時，外殼與內轉子上的永磁體會產生徑向作用力從而影響外殼和內轉子的受力，由于設計的外殼本身較薄，會降低外殼的壽命；其次，這種電機對于井下氣液固分子共存的環境，不具有良好的密封性，并且井下堵轉轉矩要求高，長時間無法啟動易造成堵轉電流過大導致溫度過高影響電機壽命甚至燒毀電機的情況。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種帶磁齒輪減速器的全封閉力矩電機，旨在解決高溫井下電機輸出轉矩小、密封性較差和高溫性能差的問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種帶磁齒輪減速器的全封閉力矩電機，包括游標電機、磁齒輪減速器和外殼；游標電機包括轉子、定子及電樞繞組；磁齒輪減速器包括轉子軸后側盤狀結構、調磁盤、第二級輸出轉子；轉子軸后側盤狀結構表面貼有軸向充磁永磁體，相鄰兩個永磁體的充磁方向相反；調磁盤與外殼緊密安裝，無任何間隙，將整個電機內部分為兩個僅存在磁耦合的腔室。此外，還包括轉子軸承，轉子軸后側盤狀結構軸承，輸出軸軸承，用于支撐電機轉軸，使電機平穩旋轉。

進一步地，第二級輸出轉子具有盤狀結構與輸出軸；第二級輸出轉子盤狀結構表面貼有軸向充磁永磁體，相鄰兩個永磁體的充磁方向相反。

進一步地，調磁盤主體由不導磁材料構成，中間嵌有沿圓周分布的調磁鐵芯。

進一步地，游標電機的定子槽數m與電樞繞組極對數n之和等于轉子表貼永磁體極對數p。轉子軸后側盤狀結構表貼永磁體極對數j與所述第二級輸出轉子盤狀結構表貼永磁體極對數k之和等于調磁盤的調磁鐵芯數。

通過本發明所構思的以上技術方案，與現有技術相比，能夠取得以下有益效果：