一种抽油机用半直驱式扁平永磁力矩电机的制作方法

背景技术：
游梁式抽油机是主要的原油举升装置。传统的游梁式抽油机采用感应电机加皮带轮和齿轮减速箱的两级减速机构驱动抽油杆往复运动举升原油，系统效率低，特别是皮带的磨损大，不仅增加了人力成本，而且影响了产量。为了解决上述问题，现有技术曾经公开过一种大力矩永磁低转速直驱式抽油机电机，完全取消了皮带轮和齿轮减速箱，但电机体积大、造价高，现有的传统抽油机很难直接采用，必须重新设计抽油机与之配套，限制了推广。如能设计一种高效率驱动电机取消皮带轮，还能与现有的抽油机完美匹配，必能提高系统效率和提高抽油机的可靠性。

技术实现要素：

发明目的：本发明提供一种抽油机用半直驱式扁平永磁力矩电机，其目的是不改变现有抽油机的结构，用扁平永磁力矩电机取代原有的感应电机和皮带轮，实现永磁力矩电机驱动齿轮减速箱，扁平永磁力矩电机安装于平衡块与齿轮减速箱间的狭小空间内，以解决以往所存在的问题。

技术方案：本发明是通过以下技术方案实现的：

一种抽油机用半直驱式扁平永磁力矩电机，其特征在于：扁平永磁力矩电机包括座体(1)、电枢(2)、转子(3)和空心轴(4)；电枢(2)、转子(3)和空心轴(4)设置在座体(1)内,空心轴(4)设置在座体(1)中心,转子(3)设置在空心轴(4)上且与空心轴(4)固定为一体，电枢(2)设置在转子(3)与座体(1)之间，电枢(2)与座体(1)之间过盈配合；

所述电枢(2)包括定子铁心(5)和绕组(9)，定子铁心(5)包括定子铁心轭(6)、定子铁心齿(7)和定子梯形槽(8)；定子铁心齿(7)设置在定子铁心轭(6)内侧，相邻的两个定子铁心齿(7)之间形成定子梯形槽(8)，绕组(9)缠绕在定子铁心齿(7)上；

转子(3)包括永磁体(10)和转子架(11)；转子(3)设置在定子铁心(5)内的由定子铁心齿(7)围拢的空间内，永磁体(10)设置在转子架(11)的外圆边缘。

扁平永磁力矩电机的直径/轴向长度比大于3.5(即图1所示的座体(1)的直径与轴向比)；定子梯形槽(8)的数量q与永磁体(10)的数量p的关系为2q/3p＝b/c，b/c必须为真分数，且b为3或5，q与p的最大公约数gcd(q，p)取4～9。

转子(3)还包括轴向磁极压板(12)，轴向磁极压板(12)扣压在转子架(11)外圆边缘的永磁体(10)上。

定子铁心轭(6)的高度为hj、定子铁心齿(7)的宽度为bt，定子梯形槽(8)的上、下底宽分别为bs1和bs2，hj、bt、bs1、bs2间关系为：hj≥bt/2，如果bt<20mm，则hj取10mm，bt＝(bs1+bs2)/2。

转子架(11)上开设有4p个永磁体安置槽(14)，p为极对数；安装永磁体(10)时，首先在相邻的两个永磁体安置槽(14)中放置充磁方向为n的永磁体(10)，它们构成了一个磁极n(15)，接着按顺时针或逆时针方向在相邻的另外两个(连续的)永磁体安置槽(14)中放置充磁方向为s的永磁体(10)，它们构成了另一个磁极s(16)，如此交错排列，直至安装完所有永磁体；磁极n(15)或磁极s(16)在电机气隙中产生了马鞍形磁场，能够有效抑制定子铁心(5)的磁路饱和。

永磁体(10)的轴向两侧开设有永磁体止口(19)，其高度hz为2mm，宽度bz为2-3mm。

轴向磁极压板(12)包括主压板(12-1)和压板舌(17)，压板舌(17)设置在主压板(12-1)边缘；压板舌(17)高度hy＝hz，压板舌(17)宽度by＝bz；磁极压板(12)为一个整圆或者由多个部分最后拼接成整圆；轴向磁极压板(12)为非导磁材料；采用轴向磁极压板(12)后，简化转子加工及装配工艺，提高了生产效率。使用时，主压板(12-1)搭扣在转子架(11)的轴向端面(11-1)上，压板舌(17)搭扣在永磁体止口(19)内。

在转子架(11)上安装好永磁体(10)后，用轴向磁极压板(12)的压板舌(17)压紧永磁体(10)上的永磁体止口(19)，接着把螺钉拧入压板安装孔(18)和磁极压板固定孔(13)中。

绕组(9)的a相绕组在b个相邻定子铁心齿(7)上绕制(以第一齿作为起始)，如果第一个定子铁心齿正向绕制，则第二个定子铁心齿反向绕制，如此交替正反绕制，直至绕完b个定子铁心齿，接着相隔2b个定子铁心齿，在第3b+1个定子铁心齿正向绕制，在第3b+2个定子铁心齿反向绕制，如此交替正反绕制b个齿，共绕制gcd(q，p)组；

按照同样的规则在第b+1个齿上绕制b相绕组，剩下的齿绕制c相绕组。

接着绕制b相绕组，以b+1作为起始齿，在b个相邻定子铁心齿(7)上绕制，如果第b+1个定子铁心齿正向绕制，则第b+2个定子铁心齿反向绕制，如此交替正反绕制，直至绕完b个定子铁心齿，接着相隔2b个定子铁心齿，在第4b+1个定子铁心齿正向绕制，在4b+2个定子铁心齿反向绕制，如此交替正反绕制b个齿，共绕制gcd(q，p)组；

接着绕制c相绕组，以2b+1作为起始齿，在b个相邻定子铁心齿(7)上绕制，如果第2b+1个定子铁心齿正向绕制，则第2b+2个定子铁心齿反向绕制，如此交替正反绕制，直至绕完b个定子铁心齿，接着相隔2b个定子铁心齿，在第5b+1个定子铁心齿正向绕制，在5b+2个定子铁心齿反向绕制，如此交替正反绕制b个齿，共绕制gcd(q，p)组。

优点效果：

一种抽油机用半直驱式扁平永磁力矩电机，扁平永磁力矩电机包括座体、电枢、转子、和空心轴；所述电枢包括定子铁心和三相绕组，定子铁心包括定子铁心轭、定子铁心齿、定子梯形槽；转子包括永磁体、转子架和轴向磁极压板；扁平永磁力矩电机的直径/长度比大于3.5；定子梯形槽的数量q与永磁体的数量p的关系为2q/3p＝b/c，b/c必须为真分数，且b为3或5，q与p的最大公约数gcd(q，p)取4～9。定子铁心轭的高度为hj、定子铁心齿的宽度为bt，定子梯形槽的上、下底宽分别为bs1和bs2，hj、bt、bs1、bs2间关系为：hj≈bt/2，如果bt<20mm，则hj取10mm，bt≈(bs1+bs2)/2。转子架上开设有4p个永磁体安置槽，p为极对数；安装永磁体时，首先在相邻的两个永磁体安置槽中放置充磁方向为n的永磁体，它们构成了一个磁极n，接着按顺时针或逆时针方向在相邻的另外两个永磁体安置槽中放置充磁方向为s的永磁体，它们构成了另一个磁极s，如此交错排列，直至安装完所有永磁体；磁极n或磁极s在电机气隙中产生了马鞍形磁场，能够有效抑制定子铁心的磁路饱和。永磁体的轴向两侧开设有永磁体止口，其高度hz约为2mm，宽度bz约为2-3mm。

轴向磁极压板包括压板舌，压板舌高度hy＝hz，压板舌宽度by＝bz；磁极压板可以是一个整圆，也可以分成多个，最后拼接成整圆；轴向磁极压板为非导磁材料；采用轴向磁极压板后，简化转子加工及装配工艺，提高了生产效率。

在转子架上安装好永磁体后，用轴向磁极压板的压板舌压紧永磁体上的永磁体止口，接着把螺钉拧入压板安装孔和磁极压板固定孔中。在绕制a、b、c三相绕组时，a相绕组在b个相邻定子铁心齿上绕制，如果第一个定子铁心齿正向绕制，则第二个定子铁心齿反向绕制，如此交替正反绕制，直至绕完b个定子铁心齿，接着相隔2b个定子铁心齿，在3b+1个定子铁心齿正向绕制，在3b+2个定子铁心齿反向绕制，如此交替正反绕制b个齿，共绕制gcd(q，p)组；按照同样的规则在第b+1个齿上绕制b相绕组，剩下的齿绕制c相绕组。

本发明具体优点如下：

电机为扁平结构，能够安装于平衡块与齿轮减速箱间的狭小空间内。

两块永磁体构成一个磁极，在电机气隙中产生马鞍形磁场，能够有效抑制定子铁心的磁路饱和与齿槽转矩。

多个齿连续绕制一相绕组，电机嵌线工艺简单，接点少，增加电气的安全可靠性。

附图说明：

图1是本发明的抽油机用半直驱式扁平永磁力矩电机的结构图；

图2是本发明的抽油机用半直驱式扁平永磁力矩电机平面正视图；

图3是本发明的抽油机用半直驱式扁平永磁力矩电机定子铁心图；

图4是本发明的抽油机用半直驱式扁平永磁力矩电机转子架图

图5是本发明的抽油机用半直驱式扁平永磁力矩电机转子三维图；

图6是本发明的轴向磁极压板三维图；

图7是本发明的永磁体三维图；

图8是本发明的抽油机用半直驱式扁平永磁力矩电机绕组绕制图；

图9是本发明的抽油机用半直驱式扁平永磁力矩电机一相绕组图；

附图标记说明：

1.座体、2.电枢、3.转子、4.空心轴、5.定子铁心、6.铁心定子轭、7.铁心定子齿、8.定子梯形槽、9.绕组、10.永磁体、11.转子架、12.轴向磁极压板、13.磁极压板固定孔、14.永磁体安置槽、15.磁极n、16.磁极s、17.压板舌、18.压板安装孔。

具体实施方式：下面结合附图对本发明做进一步的说明：

一种抽油机用半直驱式扁平永磁力矩电机，其特征在于：扁平永磁力矩电机包括座体(1)、电枢(2)、转子(3)和空心轴(4)；电枢(2)、转子(3)和空心轴(4)设置在座体(1)内,空心轴(4)设置在座体(1)中心,转子(3)设置在空心轴(4)上且与空心轴(4)固定为一体，电枢(2)设置在转子(3)与座体(1)之间，电枢(2)与座体(1)之间过盈配合；

所述电枢(2)包括定子铁心(5)和绕组(9)，定子铁心(5)包括定子铁心轭(6)、定子铁心齿(7)和定子梯形槽(8)；定子铁心齿(7)设置在定子铁心轭(6)内侧，相邻的两个定子铁心齿(7)之间形成定子梯形槽(8)，绕组(9)缠绕在定子铁心齿(7)上；

转子(3)包括永磁体(10)和转子架(11)；转子(3)设置在定子铁心(5)内的由定子铁心齿(7)围拢的空间内，永磁体(10)设置在转子架(11)的外圆边缘。

扁平永磁力矩电机的直径/轴向长度比大于3.5(即图1所示的座体(1)的直径与轴向比)；定子梯形槽(8)的数量q与永磁体(10)的数量p的关系为2q/3p＝b/c，b/c必须为真分数，且b为3或5，q与p的最大公约数gcd(q，p)取4～9。

转子(3)还包括轴向磁极压板(12)，轴向磁极压板(12)扣压在转子架(11)外圆边缘的永磁体(10)上。

定子铁心轭(6)的高度为hj、定子铁心齿(7)的宽度为bt，定子梯形槽(8)的上、下底宽分别为bs1和bs2，hj、bt、bs1、bs2间关系为：hj≥bt/2，如果bt<20mm，则hj取10mm，bt＝(bs1+bs2)/2。

转子架(11)上开设有4p个永磁体安置槽(14)，p为极对数；安装永磁体(10)时，首先在相邻的两个永磁体安置槽(14)中放置充磁方向为n的永磁体(10)，它们构成了一个磁极n(15)，接着按顺时针或逆时针方向在相邻的另外两个(连续的)永磁体安置槽(14)中放置充磁方向为s的永磁体(10)，它们构成了另一个磁极s(16)，如此交错排列，直至安装完所有永磁体；磁极n(15)或磁极s(16)在电机气隙中产生了马鞍形磁场，能够有效抑制定子铁心(5)的磁路饱和。

永磁体(10)的轴向两侧开设有永磁体止口(19)，其高度hz为2mm，宽度bz为2-3mm。

轴向磁极压板(12)包括主压板(12-1)和压板舌(17)，压板舌(17)设置在主压板(12-1)边缘；压板舌(17)高度hy＝hz，压板舌(17)宽度by＝bz；磁极压板(12)为一个整圆或者由多个部分最后拼接成整圆；轴向磁极压板(12)为非导磁材料；采用轴向磁极压板(12)后，简化转子加工及装配工艺，提高了生产效率。使用时，主压板(12-1)搭扣在转子架(11)的轴向端面(11-1)上，压板舌(17)搭扣在永磁体止口(19)内。

在转子架(11)上安装好永磁体(10)后，用轴向磁极压板(12)的压板舌(17)压紧永磁体(10)上的永磁体止口(19)，接着把螺钉拧入压板安装孔(18)和磁极压板固定孔(13)中。

绕组(9)的a相绕组在b个相邻定子铁心齿(7)上绕制(以第一齿作为起始)，如果第一个定子铁心齿正向绕制，则第二个定子铁心齿反向绕制，如此交替正反绕制，直至绕完b个定子铁心齿，接着相隔2b个定子铁心齿，在第3b+1个定子铁心齿正向绕制，在第3b+2个定子铁心齿反向绕制，如此交替正反绕制b个齿，共绕制gcd(q，p)组；

按照同样的规则在第b+1个齿上绕制b相绕组，剩下的齿绕制c相绕组。

接着绕制b相绕组，以b+1作为起始齿，在b个相邻定子铁心齿(7)上绕制，如果第b+1个定子铁心齿正向绕制，则第b+2个定子铁心齿反向绕制，如此交替正反绕制，直至绕完b个定子铁心齿，接着相隔2b个定子铁心齿，在第4b+1个定子铁心齿正向绕制，在4b+2个定子铁心齿反向绕制，如此交替正反绕制b个齿，共绕制gcd(q，p)组；

接着绕制c相绕组，以2b+1作为起始齿，在b个相邻定子铁心齿(7)上绕制，如果第2b+1个定子铁心齿正向绕制，则第2b+2个定子铁心齿反向绕制，如此交替正反绕制，直至绕完b个定子铁心齿，接着相隔2b个定子铁心齿，在第5b+1个定子铁心齿正向绕制，在5b+2个定子铁心齿反向绕制，如此交替正反绕制b个齿，共绕制gcd(q，p)组。