[发明专利]低速大扭矩异型电机

说明书

技术领域

本发明为一种低速大扭矩异型电机，属机电一体化应用新领域。

背景技术

电磁理论应用于电机实践已经历了二百多年，其间电力拖动装置不断推陈出新，已形成交流异步电机、直流同步电机、永磁电机成熟的技术系列。电机的应用极大地提高了生产率和产品质量，极大地方便了自动控制和远程操控，极大地减轻了繁重的体力劳动，各式各样的电机已成为工农业、科技、国防和人们日常生活不可或缺的生存和发展动力机之源。

进入二十世纪八十年代，国外又成功地开发出一种启动扭矩大、启动电流小、适用于频繁正、反转的开关磁阻电机，在纺织、印染、风机、水泵、电气机车及油田抽油机调速拖动方面取得了良好的节电降耗效果。

油田抽油机多为四连杆游梁式抽油机，该种机型为曲柄平衡，四连杆换向，传动链长，载荷曲线、平衡曲线和动力曲线呈正弦变化规律，每个循环周期大部分工作在动力机非额定工况，能耗高、效率低、维护麻烦，亟需天平平衡的短链传动新机型优化和更新四连杆游梁式抽油机。

如果将游梁式抽油机四连杆传动的电机、小皮带轮、三角联组带、大皮带轮、减速器一轴、减速器二轴、减速器三轴、双曲柄、双曲柄销、双连杆、双连杆销、横椽、尾轴承、游梁、中轴承、驴头、毛辫子等20多个环节简化为电机一个环节，变正弦曲线为恒扭矩直线，将实现异型电机和新型抽油机的革命性突破。

发明内容

本发明的目的是探索一种调速简单、换向方便、低速大扭矩异型电机，以取代笨重昂贵的减速机构和复杂的换向系统，为管式泵机械采油开发一种机电一体化的高效低耗拖动设备，实现油田管式泵机械采油节能降耗的革命性突破。

本发明的技术解决方案是：

所述的低速大扭矩异型电机包括用空心轴或实心轴及键、轴承、密封端盖装配在一起的异型转子、异型定子和异型转子或异型定子轴头及异型定子或异型转子密封端盖上固定的检测转速和异型转子铁心齿相对位置信号的传感器，其中异型转子外圆或内圆面圆周上固定转子铁心；异型定子内圆或外圆面圆周上固定定子铁心和绕组。

所述的低速大扭矩异型电机为异型开关磁阻电机或异型永磁电机或异型感应式异步电机，其外转子壳体或内转子轮轴兼做驱动轮，驱动轮外圆表面由外到内或由内到外分别设制动轮、绕绳槽和保护轮，绕绳槽内镶嵌耐磨、降噪、可更换的填料，其异型转子和异型定子结构至少为以下五种类型之一：

第一种为图1所示的嵌套式异型外转子结构，嵌套式异型内定子(3)通过空心轴(8)、键、轴承、密封端盖固定于嵌套式异型外转子(1)空腔内，其中嵌套式异型内定子(3)镶嵌套外圆面圆周上均布如图6所示的偶数条轴向外键槽，台阶凹型嵌套式异型内定子铁心(4)分三段错齿1-6°嵌入外键槽内，并用压环紧固；嵌套式异型外转子(1)内圆面圆周上均布与嵌套式异型内定子(3)对应的轴向内键槽，条型嵌套式异型外转子铁心(2)凸极嵌套入三组嵌套式异型内定子铁心(4)间隔槽内，其条型平面嵌套入轴向内键槽内，并用螺栓紧固；嵌套式异型内定子铁心(4)凹槽内放置集中环式绕组(6)；空心轴(8)轴头和密封端盖上设置磁性霍尔传感器(7)或无线遥感传感器。

第二种为图2所示的轴向两端大直径、中部小直径的凹式双轮轴内转子结构，其中部小直径轮轴一体式异型驱动轮(11)两端通过轴承、键对称设置外圆面圆周上固定转子铁心的凹式双轮轴异型转子(9)，凹式双轮轴异型转子(9)对称置于两端大直径内圆面圆周上固定定子铁心和绕组的凹式双轮轴异型定子(10)空腔内，异型驱动轮(11)轴端和凹式双轮轴异型定子(10)端盖上设置编码器(12)或齿盘式光电传感器。

第三种为图3所示的轴向两端小直径、中部大直径的凸式双轮轴外转子结构，其凸式双轮轴外转子两端小直径外圆表面设置保护轮和驱动绳槽，中部大直径内腔两端面设置径向强磁体(13)，内圆面圆周上固定轴向强磁体(15)；凸式双轮轴外转子中部大直径空腔内的空心轴上固定轮式内定子，内定子两端面设置径向定子铁心和绕组(14)，内定子外圆表面设置轴向定子铁心和绕组(16)，其绕组接线通过空心轴外接到接线盒。

第四种为图4所示的一端小直径、另一端大直径的台阶式单轮轴异型外转子结构，其小直径一端台阶式单轮轴异型外转子(17)外圆表面设置保护轮和驱动绳槽，大直径一端内圆面圆周上固定转子铁心；置于台阶式单轮轴异型外转子(17)大直径一端空腔内空心轴上的轮式内定子(18)外圆面圆周上固定定子铁心和绕组，其绕组接线通过空心轴外接到接线盒。