一种圆筒形潜油横向磁通永磁直线电机制造技术

一种圆筒形潜油横向磁通永磁直线电机，属于直线电机技术领域。初级铁心一和二轭部内圆面设有四个初级凸极齿，初级铁心一和二同轴固定连接，且安装角度相差60

【技术实现步骤摘要】
一种圆筒形潜油横向磁通永磁直线电机


[0001]本专利技术属于直线电机
，具体涉及一种圆筒形潜油横向磁通永磁直线电机。

技术介绍

[0002]井下往复式潜油电系统是将直线电机与往复式柱塞泵结合一体的无杆采油系统，具有系统耗能低，效率高的优点。在传统潜油电机中，往往使用纵向磁通电机，其主磁通所在平面与次级运动方向平行，因而存在齿槽空间竞争、推力密度较小、结构尺寸大、容错性能差的问题。而现有的潜油横向磁通直线电机存在永磁体用量大、结构复杂、漏磁较大的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于为解决现有技术存在的上述问题，提供一种圆筒形潜油横向磁通永磁直线电机。
[0004]本专利技术的横向磁通电机，其磁力线所在的平面与电机次级结构运动方向垂直，解决了初级齿槽空间竞争的问题。且本专利技术的横向磁通永磁直线电机具有推力密度大、结构紧凑、容错性能好等优点，特别适用于井下采油这种要求高功率密度、工况恶劣的场合。为了保护永磁体以及提高永磁体利用率，永磁体采用嵌入次级铁心内部的安装方式。考虑到电机的散热问题，若采用自然冷却的方法，当电机散热不佳时，会降低电机的输出推力，因而本专利技术在非导磁环中设计冷却水路对电机进行降温，以提高电密以及推力密度，减小电机定位力。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：
[0006]一种圆筒形潜油横向磁通永磁直线电机，包括均为圆筒形状的电机初级结构和电机次级结构；电机初级结构包括初级铁心和四个绕组，初级铁心包括初级铁心一和初级铁心二；电机次级结构包括筒轴、次级铁心和多个永磁体，次级铁心包括多个次级铁心一和多个次级铁心二；
[0007]初级铁心一和初级铁心二轭部的内圆面均设有四个初级凸极齿，四个初级凸极齿两两相对设置，初级铁心一和初级铁心二前后相贴同轴固定连接，且安装角度相差60
°
，初级铁心一和初级铁心二的其中一对初级凸极齿位置重叠，另一对初级凸极齿位置错开，初级铁心一和初级铁心二位于位置错开的初级凸极齿上均安装有绕组；每个次级铁心一轭部外圆面均布设有六个次级凸极齿，每个次级铁心一轭部端面上开有四个次级矩形槽，四个次级矩形槽两两相对设置，永磁体嵌入次级矩形槽内，多个次级铁心一和多个次级铁心二前后依次交替设置且同轴固定连接，多个次级铁心一的六个次级凸极齿正对设置，筒轴上固定装有次级铁心，电机初级结构套装在次级铁心外侧，次级铁心的次级凸极齿与初级铁心的初级凸极齿之间设有气隙；初始位置时，初级铁心一的初级凸极齿与次级凸极齿正对齐。
[0008]进一步的是，初级铁心一、初级铁心二、次级铁心一和次级铁心二均由彼此绝缘的硅钢片叠压而成。
[0009]进一步的是，永磁体产生的磁通回路为：磁通从永磁体的N极出发，通过次级铁心一轭部到达次级凸极齿，经过初级凸极齿与次级凸极齿之间的气隙到达初级凸极齿，再经过初级铁心轭部到达与所述初级凸极齿相邻的另一个初级凸极齿，通过气隙以及次级凸极齿，最后经由次级铁心一7轭部回到永磁体的S极；
[0010]绕组产生的磁通回路为：磁通从绕组出发，通过安装有绕组的初级凸极齿以及气隙到达次级凸极齿，然后分成两路，两路磁通经过设置在所述次级凸极齿两侧的两个永磁体到达与所述两个永磁体相邻的次级凸极齿，再经过气隙到达初级凸极齿，由初级铁心一的轭部回到绕组中；
[0011]由永磁体产生的磁通回路和绕组产生的磁通回路共同构成电机主磁通回路，电机主磁通回路与电机次级结构运动方向垂直。
[0012]一种圆筒形潜油横向磁通永磁直线电机，包括均为圆筒形状的电机次级结构和m相电机初级结构；每个单相电机初级结构均包括初级铁心和四个绕组，初级铁心包括初级铁心一和初级铁心二；电机次级结构包括筒轴、次级铁心和多个永磁体，次级铁心包括多个次级铁心一和多个次级铁心二；
[0013]初级铁心一和初级铁心二轭部的内圆面均设有四个初级凸极齿，四个初级凸极齿两两相对设置，初级铁心一和初级铁心二前后相贴同轴固定连接，且安装角度相差60
°
，初级铁心一和初级铁心二的其中一对初级凸极齿位置重叠，另一对初级凸极齿位置错开，初级铁心一和初级铁心二位于位置错开的初级凸极齿上均安装有绕组；每个次级铁心一轭部外圆面均布设有六个次级凸极齿，每个次级铁心一轭部端面上开有四个次级矩形槽，四个次级矩形槽两两相对设置，永磁体嵌入次级矩形槽内，多个次级铁心一和多个次级铁心二前后依次交替设置且同轴固定连接，多个次级铁心一的六个次级凸极齿正对设置，筒轴上固定装有次级铁心，m相电机初级结构套装在次级铁心外侧，次级铁心的次级凸极齿与初级铁心的初级凸极齿之间设有气隙，每相邻两个单相电机初级结构沿轴向方向错展开2τ/m的距离设置，τ表示极距，m表示电机的相数，m≥2；初始位置时，初级铁心一的初级凸极齿与次级凸极齿正对齐。
[0014]进一步的是，所有初级铁心和次级铁心均由彼此绝缘的硅钢片叠压而成。
[0015]进一步的是，永磁体产生的磁通回路为：磁通从永磁体的N极出发，通过次级铁心一轭部到达次级凸极齿，经过初级凸极齿与次级凸极齿之间的气隙到达初级凸极齿，再经过初级铁心轭部到达与所述初级凸极齿相邻的另一个初级凸极齿，通过气隙以及次级凸极齿，最后经由次级铁心一轭部回到永磁体的S极；
[0016]绕组产生的磁通回路为：磁通从绕组出发，通过安装有绕组的初级凸极齿以及气隙到达次级凸极齿，然后分成两路，两路磁通经过设置在所述次级凸极齿两侧的两个永磁体到达与所述两个永磁体相邻的次级凸极齿，再经过气隙到达初级凸极齿，由初级铁心一轭部回到绕组中；
[0017]由永磁体产生的磁通回路和绕组产生的磁通回路共同构成电机主磁通回路，电机主磁通回路与电机次级结构运动方向垂直。
[0018]进一步的是，每相邻两个单相电机初级结构之间固定装有一个非导磁环，非导磁
环的两侧端面上均对称设有两个水路通道槽，多个非导磁环的水路通道槽内匹配装有两个冷却水路，两个冷却水路对称设置，并构成双通道并联水路。
[0019]进一步的是，冷却水路由多组弧形水路和多个U形水路组成，多组弧形水路并列设置，弧形水路的组数与非导磁环的个数相同，每组弧形水路包括两个弧形水路，两个弧形水路一端与U形水路两端连通，每相邻两组弧形水路之间通过U形水路连通。
[0020]本专利技术相对于现有技术的有益效果是：
[0021]1、电机初级铁心和次级铁心都使用彼此绝缘的硅钢片叠压而成，极大地减小了由涡流产生的铁耗，降低了铁心的发热情况。
[0022]2、本专利技术的电机，结构简单，采用永磁体嵌入次级铁心的安装方式，相较于传统潜油永磁直线电机，本专利技术的电机永磁体用量少，永磁体利用率高，且漏磁较低。永磁体不与气隙直接接触，可以起到保护永磁体的作用，适用于井下的恶劣环境。
[0023]3、本专利技术的电机为横向磁通电机，其磁场呈空间三维分布(磁通回路所在的平面与电机次级运动方向垂直，不可以等效成二维的磁场进行分析，因而磁场呈三维分布)，实现了电路和磁路解耦，因此，可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种圆筒形潜油横向磁通永磁直线电机，其特征在于：包括均为圆筒形状的电机初级结构(1)和电机次级结构(5)；电机初级结构(1)包括初级铁心和四个绕组(4)，初级铁心包括初级铁心一(2)和初级铁心二(3)；电机次级结构(5)包括筒轴(12)、次级铁心和多个永磁体(13)，次级铁心包括多个次级铁心一(7)和多个次级铁心二(19)；初级铁心一(2)和初级铁心二(3)轭部的内圆面均设有四个初级凸极齿(11)，四个初级凸极齿(11)两两相对设置，初级铁心一(2)和初级铁心二(3)前后相贴同轴固定连接，且安装角度相差60
°
，初级铁心一(2)和初级铁心二(3)的其中一对初级凸极齿(11)位置重叠，另一对初级凸极齿(11)位置错开，初级铁心一(2)和初级铁心二(3)位于位置错开的初级凸极齿(11)上均安装有绕组(4)；每个次级铁心一(7)轭部外圆面均布设有六个次级凸极齿(14)，每个次级铁心一(7)轭部端面上开有四个次级矩形槽(6)，四个次级矩形槽(6)两两相对设置，永磁体(13)嵌入次级矩形槽(6)内，多个次级铁心一(7)和多个次级铁心二(19)前后依次交替设置且同轴固定连接，多个次级铁心一(7)的六个次级凸极齿(14)正对设置，筒轴(12)上固定装有次级铁心，电机初级结构(1)套装在次级铁心外侧，次级铁心的次级凸极齿(14)与初级铁心的初级凸极齿(11)之间设有气隙；初始位置时，初级铁心一(2)的初级凸极齿(11)与次级凸极齿(14)正对齐。2.根据权利要求1所述的一种圆筒形潜油横向磁通永磁直线电机，其特征在于：初级铁心一(2)、初级铁心二(3)、次级铁心一(7)和次级铁心二(19)均由彼此绝缘的硅钢片叠压而成。3.根据权利要求1或2所述的一种圆筒形潜油横向磁通永磁直线电机，其特征在于：永磁体(13)产生的磁通回路为：磁通从永磁体(13)的N极出发，通过次级铁心一(7)轭部到达次级凸极齿(14)，经过初级凸极齿(11)与次级凸极齿(14)之间的气隙到达初级凸极齿(11)，再经过初级铁心轭部到达与所述初级凸极齿(11)相邻的另一个初级凸极齿(11)，通过气隙以及次级凸极齿(14)，最后经由次级铁心一(7)轭部回到永磁体(13)的S极；绕组(4)产生的磁通回路为：磁通从绕组(4)出发，通过安装有绕组(4)的初级凸极齿(11)以及气隙到达次级凸极齿(14)，然后分成两路，两路磁通经过设置在所述次级凸极齿(14)两侧的两个永磁体(13)到达与所述两个永磁体(13)相邻的次级凸极齿(14)，再经过气隙到达初级凸极齿(11)，由初级铁心一(2)的轭部回到绕组(4)中；由永磁体(13)产生的磁通回路和绕组(4)产生的磁通回路共同构成电机主磁通回路，电机主磁通回路与电机次级结构(5)运动方向垂直。4.一种圆筒形潜油横向磁通永磁直线电机，其特征在于：包括均为圆筒形状的电机次级结构(5)和m相电机初级结构(1)；每个单相电机初级结构(1)均包括初级铁心和四个绕组(4)，初级铁心包括初级铁心一(2)和初级铁心二(3)；电机次级结构(5)包括筒轴(12)、次级铁心和多个永磁体(13)，次级铁心包括多个次级铁心一(7)和多个次级铁心二(19)；初级铁心一(2)和初级铁心二...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵玫，孔智权，姚统，张华强，王新生，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：