[实用新型]无级变速潜油同步电机

说明书

本实用新型属于一种潜油同步电机，更具体地说涉及一种无级变速潜油同步电机。

深度1000米以上的聚驱井采出液粘度很高，要进行三次采油，通常使用井上电机驱动的螺杆泵，目前通用的驱动这种螺杆泵的电机有两种：一种是普通的潜油异步电机，如天津工业泵厂生产的配套产品；另一种是潜油变频异步电机，如从美国雷达公司进口的产品。前者转速高(3000转/分以上)，不能直接驱动只能低速(200-300转/分)运行的螺杆泵，在电机与泵之间必须设置昂贵的机械减速装置；后者采用普通的逆变技术和大功率可控硅技术，这种变频潜油电机额定功率下的转速在3000转/分以上，随着转速的降低，其功率也相应地减少(p＝2πnN/60，其中p为功率，n为转速，N为扭矩)，一般情况下，电机定子线圈导线通过的额定电流一定时，扭矩是近似不变的常数，当电机从3000转/分降至螺杆泵运行所需的低转速300转/分时；其功率将降至原有的额定功率的1/10左右；显而易见，电机将与螺杆泵无法配套运行。在低速运行时，其效率也将会从额定功率下的85％以上降至30％以下，能耗大大增加。综上所述，不论那一种电机，要实现驱动低速螺杆泵，必须在其间增设减速器，这种减速器不仅昂贵，而且难以放置在一个狭小的空间内，因为电机定子的外径一般小于100mm，减速器的外径只能比它小。上述的异步电机的转子为铝制鼠笼式，其铜耗和铁耗高，效率低。

本实用新型的目的在于开发一种可以低速大扭矩运行的、效率高的无级变速潜油同步电机。

所述的无级变速潜油同步电机由转子、定子、扶正器、密封件、上下端盖及导热油组成，其特征在于所述的定子上嵌有一定形状的高磁通量的磁钢，转子的转速与定子的磁场转速同步。所述的磁性材料可以是铁氧体(铁淦氧)、钕铁硼、钐铁钽或钐钴镍等。

由磁性材料构成的转子可以串接在轴上，两段转子之间设置扶正器；以便确保转轴同心旋转。增加转子的段数，可以增加电机的功率。

所述的电机电源通过一个市售驱动器供给电机的定子线圈，这种驱动器是一种高速大功率器件IGBT。通过该驱动器可以调节电源的频率和脉宽，实现电机的低速大扭矩稳定运行。

所述的驱动器采用脉宽调制逆变技术，它将输出电压(或电流)波形由一个大的矩形分割成若干个小的方波，通过调整方波的位置可以达到或消除某些高次谐波，使其损耗减小，温升降低，出力增加。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

1.实现了低速大扭矩，为与螺杆泵的直接连接创造了条件。40KW变频潜油异步电机在3000转/分时扭矩为127Nm，而20KW的本实用新型电机200转/分时扭矩为955Nm，300转/分时为637Nm。

2.调速范围大，为其广泛应用提供了必要条件。电潜泵的调速范围为3000-3600转/分。本实用新型的调速范围为0-10⁵转/分，1500转/分以下的为恒扭矩调速，1500转/分以上为恒功率调速，200-300转/分以下可长期稳定运行，3000转/分可高能速、大功率、高效率运行。

3.寿命长，无故障期为40个月，寿命可达15-20年。

4、效率高，由于采用永磁体转子，所以铜耗铁耗大幅度降低，因而效率大大提高。

本实用新型的实施例结合附图说明如下：

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1的A-A断面图。

如图所示，1为主轴，2为端盖，3为密封件，4为磁钢，5为定子，6为转子，7为扶正器，8为机壳，9为绝缘导热油，10为推力轴承，11为引线，12为驱动器，13为轴承。

电源通过驱动器12(IGBT)供给定子5的线圈使之产生一个旋转的磁场并作用于嵌在转子6上的磁钢4，推动转子转动，转子6的转速与旋转磁场的转速同步，转子6带动主轴1转动，绝缘导热油9充填在定子5转子6、磁钢4、扶正器7之间；外壳8及密封件3将导热油9密封，园柱形电机工作时垂直立放，主轴1下有推力轴承10支撑，中有扶正器7扶正，上有端盖2和轴承13导向，确保主轴1垂直转动。

本实用新型的同步电机，还可以直接设计成高转速的电机，如3000转/分，电源与电机之间勿需设置调频率和调脉宽的驱动器，电源与电机之间直接连接，从而实现电机的高转速、大功率和高效率运行。