新型测井电机的结构特点和设计分析

摘  要：测井电机有其特殊的工作环境、工作性能及特殊的结构，文中以我所开发的单相异步电动机为例，介绍其设计特点、加工工艺要点，指出异步电机在测井仪中完全可以替代有刷直流电机。

关键词：测井电机；单相异步电动机；结构；设计；工艺

中图分类号：tm302    文献标识码：a    文章编号：1001-6848(2000)06-0040-02

    测井电机是石油行业在石油勘测、石油开采等实际工作中得到广泛应用的微特电机，这种电机一般为微型电机，外径一般在80mm以下，且长细比很大，也就是说这种电机的轴向尺寸与外径之比很大，比一般电机的轴向尺寸长许多，它的输出端与减速器或其它筒状机械设备连接组成机械臂深入井下进行勘测工作，这类电机属特殊用途的微电机。测井电机有其特殊的工作环境、工作性能及特殊的结构。

    a．测井电机的工作制

    有间断工作制，即工作时间3～4h，停电时问30min；还有短时工作制，即工作时间大致在70s～3min。

    b．环境温度

    因为电机是在油井下工作，所以温度比较高，一般都在150～180℃之间。

    c．压力

    电机的工作气压也很高，在60～150mpa之间，一般不承受压差。

    另外，有的电机内部要求有油流动，以起到冷却的作用；而有的电机要求周围密封要好，防止油、水等外界物质进入，由此可见这类电机的工作环境是比较恶劣的，绝缘、防护的要求也是比较高的，一般都采用交流电机，它没有电刷等零部件，结构简单、工作可靠、寿命长，正适合于在这种环境中工作，而用户一般采用单相交流电源，所以选用单相电容运转异步电动机。

    我所开发的有代表性的电机包括45yy01、46yy01、63yy01等型号，46yy01单相异步电动机外形结构如图l所示。

   

    该电机为单相电容运转异步电动机，额定数据为：电压220v，频率50hz，电流0.9a，功率45w，转速2400r/min，起动转矩0.17n．m，电机能够正、反转，并且在运转中保持连续运行。适用于在油井下操作测量杆检测信号。其结构简单，主要由定子、转子，前后端盖、机壳和转轴组成，总长为307mm，外径为46mm，长细比为6.67，比一般的电机的长细比要大很多，正是由于它的机壳、转轴、定子、转子等都很长，这就给机加工精度、下线及铸铝转子防止断条（转子不仅很长而且转子槽也不大）等工作带来困难。在长电机中最容易出现的问题就是很容易产生严重的振动和噪声，除了存在径向磁拉力引起振动、噪声外，还存在横向振动引起的噪声，影响用户的正常使用，而出现这种现象的原因主要是由谐波磁场引起的。所以要抑制谐波磁场，一方面，要从工艺和机械加工精度下手，使加工出来的零部件尺寸达到设计要求，这是避免产生振动和噪声的主要方面；另一方面，就是从设计下手，进行电磁设计时，要尽可能有较小的磁饱和，在能够满足用户要求的电机性能的前提下增加气隙，选择合适的斜槽，采用正弦分布绕组，选择合适的槽配合以消除齿谐波，定子****采用半闭口槽，转子****采用闭口槽，也可以槽口宽a与齿尖高度h之比等措施，以降低振动和噪声。

    还有一种63yy01单相电容运转异步电动机，它的外形结构如图2所示。

    该电机也为单相电容运转异步电动机，额定数据为：电压115v、频率60hz，电流0.85a、功率30w、转速1500r／min、堵转转矩0.2n．m，电机能够正、反两方向旋转，并且在运转中保持连续运行。适于浸在油中工作，即电机内部充满油，其结构简单、紧凑，主要由定子、转子、前后端盖、机壳和转轴组成。加工机壳时，要解决其内、外圆不同心的问题，装配时不需要螺钉，非常方便。设计方面，与46yy01电机的设计特点类似。

    以上提到影响电机性能的主要原因是谐波磁场，下面就对这类电机谐波磁场进行分析。