新型測井電機的結構特點和設計分析
駱長豐
(西安微電機研究所，陜西 西安 710077)
摘 要：測井電機有其特殊的工作環境、工作性能及特殊的結構，文中以我所開發的單相異步電動機為例，介紹其設計特點、加工工藝要點，指出異步電機在測井儀中完全可以替代有刷直流電機。
關鍵詞：測井電機；單相異步電動機；結構；設計；工藝
中圖分類號：tm302 文獻標識碼：a 文章編號：1001-6848(2000)06-0040-02
1 引 言
測井電機是石油行業在石油勘測、石油開采等實際工作中得到廣泛應用的微特電機，這種電機一般為微型電機，外徑一般在80mm以下，且長細比很大，也就是說這種電機的軸向尺寸與外徑之比很大，比一般電機的軸向尺寸長許多，它的輸出端與減速器或其它筒狀機械設備連接組成機械臂深入井下進行勘測工作，這類電機屬特殊用途的微電機。測井電機有其特殊的工作環境、工作性能及特殊的結構。
a．測井電機的工作制
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．環境溫度
因為電機是在油井下工作，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，有的電機內部要求有油流動，以起到冷卻的作用；而有的電機要求周圍密封要好，防止油、水等外界物質進入，由此可見這類電機的工作環境是比較惡劣的，絕緣、防護的要求也是比較高的，一般都采用交流電機，它沒有電刷等零部件，結構簡單、工作可靠、壽命長，正適合于在這種環境中工作，而用戶一般采用單相交流電源，所以選用單相電容運轉異步電動機。
2 實例分析
我所開發的有代表性的電機包括45yy01、46yy01、63yy01等型號，46yy01單相異步電動機外形結構如圖l所示。
該電機為單相電容運轉異步電動機，額定數據為：電壓220v，頻率50hz，電流0.9a，功率45w，轉速2400r/min，起動轉矩0.17n．m，電機能夠正、反轉，并且在運轉中保持連續運行。適用于在油井下操作測量桿檢測信號。其結構簡單，主要由定子、轉子，前后端蓋、機殼和轉軸組成，總長為307mm，外徑為46mm，長細比為6.67，比一般的電機的長細比要大很多，正是由于它的機殼、轉軸、定子、轉子等都很長，這就給機加工精度、下線及鑄鋁轉子防止斷條（轉子不僅很長而且轉子槽也不大）等工作帶來困難。在長電機中最容易出現的問題就是很容易產生嚴重的振動和噪聲，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，而出現這種現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，要從工藝和機械加工精度下手，使加工出來的零部件尺寸達到設計要求，這是避免產生振動和噪聲的主要方面；另一方面，就是從設計下手，進行電磁設計時，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單相電容運轉異步電動機，它的外形結構如圖2所示。
該電機也為單相電容運轉異步電動機，額定數據為：電壓115v、頻率60hz，電流0.85a、功率30w、轉速1500r／min、堵轉轉矩0.2n．m，電機能夠正、反兩方向旋轉，并且在運轉中保持連續運行。適于浸在油中工作，即電機內部充滿油，其結構簡單、緊湊，主要由定子、轉子、前后端蓋、機殼和轉軸組成。加工機殼時，要解決其內、外圓不同心的問題，裝配時不需要螺釘，非常方便。設計方面，與46yy01電機的設計特點類似。
3諧波磁場分析
以上提到影響電機性能的主要原因是諧波磁場，下面就對這類電機諧波磁場進行分析。
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