專利名稱：低速潛油電機的一種定子繞組結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于低速潛油電機，尤其是低速潛油電機的一種定子繞組 結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
石油工業(yè)在當今世界許多國家中都是支柱產(chǎn)業(yè)，在國家經(jīng)濟發(fā)展 中起著至關(guān)重要的作用，受到各個國家的高度重視。利用先進的科技 手段改進傳統(tǒng)的采油方式，最大限度地提高采油效率，是各國石油界 和有關(guān)科技人員一直追求的目標。傳統(tǒng)采油方式使用"磕頭機"設(shè)備， 其效率低、設(shè)備笨重、投資大，而且，"磕頭機"設(shè)備對含砂量大、 粘度高的油井顯得無能為力，在沼澤地區(qū)根本無法安裝使用。近年來， 單螺桿泵采油技術(shù)得到迅速發(fā)展，該技術(shù)可以彌補"磕頭機"的不足， 適用于直井、斜井、水平井、中淺井、低產(chǎn)油井、邊遠油井、稠油井， 單螺桿泵逐漸替代了 "磕頭機"設(shè)備，成為該類油田的首選設(shè)備。目前，單螺桿泵電機有兩種類型， 一種類型是免減速機的低速潛 油電機，另一種類型是采用齒輪減速機的的高速潛油電機。就免減速 機的低速潛油電機而言，單螺桿泵與現(xiàn)有離心潛油電泵比較，其主要區(qū)別在于電機轉(zhuǎn)速不同，離心潛油電泵的電機轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分，而 單螺桿泵的電機轉(zhuǎn)速為750轉(zhuǎn)/分。根據(jù)旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速與定子磁極對數(shù)成反比的原理，現(xiàn)有低速潛油 電機一般采用較大的磁極對數(shù)，其定子釆用整體疊片式鐵心，槽形為 開口直槽，槽數(shù)與相數(shù)乘以極數(shù)之比不到一個槽，因此定子繞組普遍 采用分數(shù)槽繞組結(jié)構(gòu)。在常規(guī)三相低速潛油電機中，其各相繞組以重疊繞制方式居多， 并采用雙層波繞組形式，即每槽的繞線分別由兩個相繞組的繞線按 上、下層規(guī)律構(gòu)成。圖4示出的定子每槽上、下層繞線個數(shù)相等、且 各槽繞線總數(shù)相等。上述低速潛油電機普遍存在提高電機出力困難和運行噪聲大的缺陷，據(jù)申請人測試分析認為，形成所述缺陷的重要原因是分數(shù)槽繞 組結(jié)構(gòu)設(shè)計欠合理，圖4示出的定子繞組結(jié)構(gòu)其電壓波形如圖5所示，具有較大的諧波成分，因此導(dǎo)致磁場存在較大畸變，其較強的反向旋 轉(zhuǎn)磁場是提高電機出力困難和運行噪聲大的的根本原因。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有低速潛油電機存在的提高電機出力困難 和運行噪聲大的技術(shù)問題，而提供一種能夠使正向旋轉(zhuǎn)磁場增大、反 向旋轉(zhuǎn)磁場減小因而能明顯提高電機出力、降低運行噪聲的低速潛油 電機的一種定子繞組結(jié)構(gòu)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采取以下技術(shù)方案低速潛油電機的一種定子繞組結(jié)構(gòu)，由嵌裝在18個定子槽并且 形成8對磁極的對稱三相繞組所組成，各定子槽的繞線按上、下層分 布，其特征在于三相繞組按A、 C、 B相序排列的始端定子槽之間和 相應(yīng)的X、 Z、 Y尾端定子槽之間依次相差60°空間角，各相繞組自入槽始端至出槽尾端的各單元繞組走向及連接和上、下層分布是，始 端0°槽下層入線一-140°槽下層出線一連接線一-40°槽下層入線 —-140°槽下層出線一連接線一+40°槽下層入線一-120°槽上層出 線一連接線一-60°槽下層入線一-120°槽上層出線。 本發(fā)明還可以采用以下的技術(shù)方案所述的每個定子槽的繞線根數(shù)是2的n倍，n二4或5或6，其中， 繞線只分布于定子槽下層的繞線根數(shù)是2的n倍，n二4或5或6，繞 線分別分布于定子槽上、下層的繞線根數(shù)分別為ln， n二4或5或6。所述的三相繞組在18個定子槽中各單元繞組具體走向及連接和 上、下層分布是A相繞組A相始端引入第1定子槽下層，第1定子槽下層與第 12定子槽下層是一單元繞組，第10定子槽下層與第3定子槽下層是 一單元繞組，第5定子槽下層與第17定子槽上層是一單元繞組，第 14定子槽下層與第8定子槽上層是一單元繞組，各單元繞組由連接 線串聯(lián)連接，第8定子槽上層引出A相繞組尾端X;C相繞組C相始端引入第4定子槽下層，第4定子槽下層與第 15定子槽下層是一單元繞組，第13定子槽下層與第6定子槽下層是 一單元繞組，第8定子槽下層與第2定子槽上層是一單元繞組，第 17定子槽下層與第11定子槽上層是一單元繞組，各單元繞組由連接 線串聯(lián)連接，第11定子槽上層引出C相繞組尾端Z;B相繞組B相始端引入第7定子槽下層，第7定子槽下層與第 18定子槽下層是一單元繞組，第16定子槽下層與第9定子槽下層是 一單元繞組，第11定子槽下層與第5定子槽上層是一單元繞組，第 2定子槽下層與第14定子槽上層是一單元繞組，各單元繞組由連接 線串聯(lián)連接，第14定子槽上層引出B相繞組尾端Y。所述的三相繞組的各單元繞組的首匝均套裝絕緣管。 本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是1. 本發(fā)明的三相定子繞組按A、 C、 B相序排列的始端定子槽之間和相應(yīng)的X、 Z、 Y尾端定子槽之間依次相差60°空間角，并設(shè)定 不同于己有技術(shù)的定子繞組結(jié)構(gòu)，經(jīng)實際測試證明本發(fā)明的三相定子 繞組可以有效抑制或消弱其電壓波形中的高次諧波成分，因而其電壓 波形畸變率有明顯降低。高次諧波成分的抑制或消弱克服了已有技術(shù) 中定子繞組反向旋轉(zhuǎn)磁場較大的缺陷，從而提高了電機的出力，同時 也明顯降低了運行噪聲。2. 本發(fā)明的定子繞組結(jié)構(gòu)具有大跨距繞線的特點，便于使用繞 線工具繞制定子繞組，不僅提高了電機的生產(chǎn)效率，也有利于提高電 機電氣性能的一致性。3. 實驗證明，在功率、轉(zhuǎn)速、排量相同，包括井深、原油黏度、 原油含砂量和最大粒度、環(huán)境溫度、油氣比等使用條件相同的情況下， 應(yīng)用本發(fā)明的低速潛油電機作為單螺桿泵動力電機與齒輪減速的QLB 系列的一種電動潛油螺桿泵相比，單位時間采油量增加約8%，說明 應(yīng)用本發(fā)明的低速潛油電機具有高效率的特點。


圖1是本發(fā)明的電機繞組結(jié)構(gòu)實施例展開示意圖；圖2是定子鐵心結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的電壓波形示意圖；圖4是現(xiàn)有定子繞組結(jié)構(gòu)展開示意圖。圖5是圖4定子繞組電壓波形圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例做進一步詳述。本低速潛油電機的定子繞組結(jié)構(gòu)為在圖2所的定子鐵心1上制有18個定子槽2，定子槽均為開口直槽，對稱的三相繞組在定子槽 內(nèi)上、下層嵌裝在18個定子槽內(nèi)，每兩個定子槽產(chǎn)生一對磁力線3， 構(gòu)成8對磁極的低速潛油電機的定子繞組結(jié)構(gòu)。在圖1所示的具有18個電子槽的繞組結(jié)構(gòu)展開示意圖中，三相 繞組按A、 C、 B相序排列的始端定子槽之間和相應(yīng)的X、 Z、 Y尾端定 子槽之間依次相差60?？臻g角，即A相始端定子槽與C相始端定子 槽相差60°空間角，C相始端定子槽與B相始端定子槽相差60°空 間角，X尾端定子槽與Z尾端定子槽相差60?？臻g角，Z尾端定子槽與Y尾端定子槽相差60°空間角。三相繞組的每一相繞組自入槽始端至出槽尾端的各單元繞組走向及連接和上、下層分布均相同，艮卩始端0°槽下層入線一-140°槽下層出線一連接線一-40°槽下層入 線一-140°槽下層出線一連接線一+40°槽下層入線一-120°槽上層 出線一連接線一-60。槽下層入線一-120°槽上層出線。按此規(guī)律形 成的三相繞組在18個定子槽中各單元繞組具體走向及連接和上、下 層分布是A相繞組A相始端引入第1定子槽下層，第1定子槽下層與第 12定子槽下層是一單元繞組，第10定子槽下層與第3定子槽下層是 一單元繞組，第5定子槽下層與第17定子槽上層是一單元繞組，第 14定子槽下層與第8定子槽上層是一單元繞組，各單元繞組由連接 線串聯(lián)連接，第8定子槽上層引出A相繞組尾端X;C相繞組C相始端引入第4定子槽下層，第4定子槽下層與第 15定子槽下層是一單元繞組，第13定子槽下層與第6定子槽下層是 一單元繞組，第8定子槽下層與第2定子槽上層是一單元繞組，第 17定子槽下層與第11定子槽上層是一單元繞組，各單元繞組由連接 線串聯(lián)連接，第11定子槽上層引出C相繞組尾端Z;B相繞組B相始端引入第7定子槽下層，第7定子槽下層與第 18定子槽下層是一單元繞組，第16定子槽下層與第9定子槽下層是 一單元繞組，第11定子槽下層與第5定子槽上層是一單元繞組，第 2定子槽下層與第14定子槽上層是一單元繞組，各單元繞組由連接 線串聯(lián)連接，第14定子槽上層引出B相繞組尾端Y。在本實施例中，所述的每個定子槽的繞線根數(shù)是2的n倍，n=4 或5或6，即當n二4時，每個定子槽內(nèi)的繞線根數(shù)為8根，當n二5 時，每個定子槽內(nèi)的繞線根數(shù)為10根，當『6時，每個定子槽內(nèi)的 繞線根數(shù)為12根；其中，繞線只分布于定子槽下層構(gòu)成單元繞組的 繞線根數(shù)是2的n倍，11=4或5或6，即繞組只位于定子槽下層的 繞線根數(shù)為8或10或12根；繞線分別分布于定子槽上、下層構(gòu)成單 元繞組的繞線根數(shù)分別為ln，『4或5或6， g卩上、下層的繞線根 數(shù)分別為4或5或6根。當電機啟動時，首匝線圈承受沖擊電壓的70%，因此，為了提高 電機壽命，各相首匝線圈均應(yīng)加強絕緣防護措施。在本實施例中，在 三相繞組的各單元繞組的首匝均套裝絕緣套管來加強首匝線圈的絕 緣性能以提高抗沖擊電壓的能力。圖3是采用上述定子槽繞組結(jié)構(gòu)的低速潛油電機形成的電壓波 形圖，從該圖中可以看出其電壓波形較背景技術(shù)中圖4定子繞組的圖 5所示電壓波形有明顯改善。本發(fā)明涉及的定子繞組，由于其反向旋轉(zhuǎn)磁場變小而使得磁場的 畸變明顯變小，因此有效地改善了低速潛油電機的工作性能。另外，使用常規(guī)的計算方法可以計算出現(xiàn)有繞組結(jié)構(gòu)和本發(fā)明繞 組結(jié)構(gòu)的正向旋轉(zhuǎn)磁場、第一反向旋轉(zhuǎn)磁場、第二反向旋轉(zhuǎn)磁場的繞組系數(shù)，計算結(jié)果如下正向旋轉(zhuǎn)磁場第一反向旋轉(zhuǎn)磁場第二反向旋轉(zhuǎn)磁場現(xiàn)有繞組 0.831 -0.376 -0.223本發(fā)明繞組 0.945 -0.14 -0.03從上述計算結(jié)果中，可以看出本發(fā)明繞組比現(xiàn)有繞組的正向旋轉(zhuǎn) 磁場的繞組系數(shù)有所增加，而第一反向旋轉(zhuǎn)磁場的繞組系數(shù)和第二反 向旋轉(zhuǎn)磁場的繞組系數(shù)有較大幅度的降低，即正向旋轉(zhuǎn)磁場強度增 強，而反向旋轉(zhuǎn)磁場強度明顯降低，從而明顯提高了低速潛油電機的 出力能力，提高了電機的工作效率。本繞組結(jié)構(gòu)非常適用于功率較小 的電機應(yīng)用，即要求空轉(zhuǎn)電流小的電機。需要強調(diào)的是，本發(fā)明所述的實施例是說明性的，而不是限定性 的，因此本發(fā)明并不限于具體實施方式
中所述的實施例，凡是由本領(lǐng) 域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其他實施方式，同樣屬于本 發(fā)明保護的范圍。
權(quán)利要求
1.低速潛油電機的一種定子繞組結(jié)構(gòu)，由嵌裝在18個定子槽并且形成8對磁極的對稱三相繞組所組成，各定子槽的繞線按上、下層分布，其特征在于三相繞組按A、C、B相序排列的始端定子槽之間和相應(yīng)的X、Z、Y尾端定子槽之間依次相差60°空間角，各相繞組自入槽始端至出槽尾端的各單元繞組走向及連接和上、下層分布是，始端0°槽下層入線→-140°槽下層出線→連接線→-40°槽下層入線→-140°槽下層出線→連接線→+40°槽下層入線→-120°槽上層出線→連接線→-60°槽下層入線→-120°槽上層出線。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的低速潛油電機的一種定子繞組結(jié)構(gòu)，其特征在 于所述的每個定子槽的繞線根數(shù)是2的n倍，『4或5或6，其中，繞線只 分布于定子槽下層的繞線根數(shù)是2的n倍，『4或5或6，繞線分別分布于定 子槽上、下層的繞線根數(shù)分別為ln，『4或5或6。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的低速潛油電機的一種定子繞組結(jié)構(gòu)，其特征在 于所述的三相繞組在18個定子槽中各單元繞組具體走向及連接和上、下層 分布是A相繞組A相始端引入第1定子槽下層，第1定子槽下層與第12定子 槽下層是一單元繞組，第10定子槽下層與第3定子槽下層是一單元繞組，第 5定子槽下層與第17定子槽上層是一單元繞組，第14定子槽下層與第8定子 槽上層是一單元繞組，各單元繞組由連接線串聯(lián)連接，第8定子槽上層引出A 相繞組尾端X;C相繞組C相始端引入第4定子槽下層，第4定子槽下層與第15定子 槽下層是一單元繞組，第13定子槽下層與第6定子槽下層是一單元繞組，第 8定子槽下層與第2定子槽上層是一單元繞組，第17定子槽下層與第11定子 槽上層是一單元繞組，各單元繞組由連接線串聯(lián)連接，第ll定子槽上層引出 C相繞組尾端Z;B相繞 組B相始端引入第7定子槽下層，第7定子槽下層與第18定子 槽下層是一單元繞組，第16定子槽下層與第9定子槽下層是一單元繞組，第 11定子槽下層與第5定子槽上層是一單元繞組，第2定子槽下層與第14定子 槽上層是一單元繞組，各單元繞組由連接線串聯(lián)連接，第14定子槽上層引出 B相繞組尾端Y。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2、或3所述的低速潛油電機的一種定子繞組結(jié)構(gòu)， 其特征在于所述的三相繞組的各單元繞組的首匝均套裝絕緣管。
全文摘要
本發(fā)明涉及低速潛油電機的一種定子繞組結(jié)構(gòu)，其特征是三相繞組按A、C、B相序排列的始端定子槽之間和相應(yīng)的X、Z、Y尾端定子槽之間依次相差60°空間角，各相繞組自入槽始端至出槽尾端的各單元繞組走向及連接和上、下層分布是，始端0°槽下層入線→-140°槽下層出線→連接線→-40°槽下層入線→-140°槽下層出線→連接線→+40°槽下層入線→-120°槽上層出線→連接線→-60°槽下層入線→-120°槽上層出線。本繞組結(jié)構(gòu)使得正向旋轉(zhuǎn)磁場加大、反向旋轉(zhuǎn)磁場減小，解決了電機出力小的技術(shù)問題，降低了運行噪聲，同時，通過在各單元繞組的首匝上加裝絕緣套管，提高了抗沖擊波電壓的能力，延長了電機的使用壽命。
文檔編號H02K3/28GK101594017SQ20081005326
公開日2009年12月2日 申請日期2008年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月27日
發(fā)明者周伯飛, 莊朝榮 申請人:天津榮亨集團股份有限公司