新型測井電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點和設(shè)計分析
駱長豐
(西安微電機(jī)研究所，陜西 西安 710077)
摘 要：測井電機(jī)有其特殊的工作環(huán)境、工作性能及特殊的結(jié)構(gòu)，文中以我所開發(fā)的單相異步電動機(jī)為例，介紹其設(shè)計特點、加工工藝要點，指出異步電機(jī)在測井儀中完全可以替代有刷直流電機(jī)。
關(guān)鍵詞：測井電機(jī)；單相異步電動機(jī)；結(jié)構(gòu)；設(shè)計；工藝
中圖分類號：tm302 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a 文章編號：1001-6848(2000)06-0040-02
1 引 言
測井電機(jī)是石油行業(yè)在石油勘測、石油開采等實際工作中得到廣泛應(yīng)用的微特電機(jī)，這種電機(jī)一般為微型電機(jī)，外徑一般在80mm以下，且長細(xì)比很大，也就是說這種電機(jī)的軸向尺寸與外徑之比很大，比一般電機(jī)的軸向尺寸長許多，它的輸出端與減速器或其它筒狀機(jī)械設(shè)備連接組成機(jī)械臂深入井下進(jìn)行勘測工作，這類電機(jī)屬特殊用途的微電機(jī)。測井電機(jī)有其特殊的工作環(huán)境、工作性能及特殊的結(jié)構(gòu)。
a．測井電機(jī)的工作制
有間斷工作制，即工作時間3～4h，停電時問30min；還有短時工作制，即工作時間大致在70s～3min。
b．環(huán)境溫度
因為電機(jī)是在油井下工作，所以溫度比較高，一般都在150～180℃之間。
c．壓力
電機(jī)的工作氣壓也很高，在60～150mpa之間，一般不承受壓差。
另外，有的電機(jī)內(nèi)部要求有油流動，以起到冷卻的作用；而有的電機(jī)要求周圍密封要好，防止油、水等外界物質(zhì)進(jìn)入，由此可見這類電機(jī)的工作環(huán)境是比較惡劣的，絕緣、防護(hù)的要求也是比較高的，一般都采用交流電機(jī)，它沒有電刷等零部件，結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、壽命長，正適合于在這種環(huán)境中工作，而用戶一般采用單相交流電源，所以選用單相電容運轉(zhuǎn)異步電動機(jī)。
2 實例分析
我所開發(fā)的有代表性的電機(jī)包括45yy01、46yy01、63yy01等型號，46yy01單相異步電動機(jī)外形結(jié)構(gòu)如圖l所示。
該電機(jī)為單相電容運轉(zhuǎn)異步電動機(jī)，額定數(shù)據(jù)為：電壓220v，頻率50hz，電流0.9a，功率45w，轉(zhuǎn)速2400r/min，起動轉(zhuǎn)矩0.17n．m，電機(jī)能夠正、反轉(zhuǎn)，并且在運轉(zhuǎn)中保持連續(xù)運行。適用于在油井下操作測量桿檢測信號。其結(jié)構(gòu)簡單，主要由定子、轉(zhuǎn)子，前后端蓋、機(jī)殼和轉(zhuǎn)軸組成，總長為307mm，外徑為46mm，長細(xì)比為6.67，比一般的電機(jī)的長細(xì)比要大很多，正是由于它的機(jī)殼、轉(zhuǎn)軸、定子、轉(zhuǎn)子等都很長，這就給機(jī)加工精度、下線及鑄鋁轉(zhuǎn)子防止斷條（轉(zhuǎn)子不僅很長而且轉(zhuǎn)子槽也不大）等工作帶來困難。在長電機(jī)中最容易出現(xiàn)的問題就是很容易產(chǎn)生嚴(yán)重的振動和噪聲，除了存在徑向磁拉力引起振動、噪聲外，還存在橫向振動引起的噪聲，影響用戶的正常使用，而出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因主要是由諧波磁場引起的。所以要抑制諧波磁場，一方面，要從工藝和機(jī)械加工精度下手，使加工出來的零部件尺寸達(dá)到設(shè)計要求，這是避免產(chǎn)生振動和噪聲的主要方面；另一方面，就是從設(shè)計下手，進(jìn)行電磁設(shè)計時，要盡可能有較小的磁飽和，在能夠滿足用戶要求的電機(jī)性能的前提下增加氣隙，選擇合適的斜槽，采用正弦分布繞組，選擇合適的槽配合以消除齒諧波，定子****采用半閉口槽，轉(zhuǎn)子****采用閉口槽，也可以槽口寬a與齒尖高度h之比等措施，以降低振動和噪聲。
還有一種63yy01單相電容運轉(zhuǎn)異步電動機(jī)，它的外形結(jié)構(gòu)如圖2所示。
該電機(jī)也為單相電容運轉(zhuǎn)異步電動機(jī)，額定數(shù)據(jù)為：電壓115v、頻率60hz，電流0.85a、功率30w、轉(zhuǎn)速1500r／min、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩0.2n．m，電機(jī)能夠正、反兩方向旋轉(zhuǎn)，并且在運轉(zhuǎn)中保持連續(xù)運行。適于浸在油中工作，即電機(jī)內(nèi)部充滿油，其結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，主要由定子、轉(zhuǎn)子、前后端蓋、機(jī)殼和轉(zhuǎn)軸組成。加工機(jī)殼時，要解決其內(nèi)、外圓不同心的問題，裝配時不需要螺釘，非常方便。設(shè)計方面，與46yy01電機(jī)的設(shè)計特點類似。
3諧波磁場分析
以上提到影響電機(jī)性能的主要原因是諧波磁場，下面就對這類電機(jī)諧波磁場進(jìn)行分析。
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