[发明专利]一种压裂泵直驱用直线电机

说明书

本发明公开了一种压裂泵直驱用直线电机，包括依次排列的第一定子、第一动子、第二定子、第二动子、第三定子、第三动子和第四定子，所述第一定子和第四定子的结构相同，第二定子和第三定子的结构相同；所述第一动子、第二动子和第三动子的两端分别通过连接杆进行连接；第一动子、第二动子和第三动子均包括两个动子铁芯、多个永磁体和一个磁障，磁障位于两个动子铁芯之间，多个永磁体位于两个动子铁芯的外壁。本发明电机为三动子结构，相对于常规的双边平板型单动子结构能够缩短电机的长度，使电机更容易加工、安装和运输。本发明电机采用永磁体励磁，能够提高电机效率和功率因数，同时电机绕组位于定子上，便于冷却和三相电缆的接入。

技术领域

本发明属于电机领域，更具体地，涉及一种压裂泵直驱用直线电机。

背景技术

当今社会的高速发展对能源的需求越来越大，而常规化石能源如煤、石油和天然气的储量反而逐渐减少，因此人们又陆续发现了许多新的能源如可燃冰、页岩气等资源来替代传统的化石能源。页岩气是一种非常规的天然气资源，我国已经实现了页岩气的规模生产，成为全球第三大页岩气生产国。

页岩气的开采需要用到水力压裂技术，该技术主要通过高压压裂泵将高压压裂液通入到页岩层，利用高压液体的挤压使岩石产生裂缝，再加入填充剂将裂缝支撑，这样页岩气就能从裂缝中流出。该技术的核心就是能够将低压液体转变为高压液体的压裂泵。常规压裂泵主要由动力端和液力端两部分构成，原动机通过减速齿轮带动曲轴旋转，通过曲轴连杆结构的传导带动柱塞做往复直线运动从而实现液体的吸入和排除。常规压裂泵由于减速齿轮箱和曲轴连杆结构等机械结构的存在，导致运行时噪声大、可靠性低，同时曲轴连杆结构存在输出流量不均匀和压力波动大的固有缺点。

为了解决常规压裂泵存在的问题，公布号为CN103208903A的发明专利公开了一种泵用直线电机。该直线电机和柱塞直接相连，通过直线电机带动柱塞做往复直线运动，可以解决上述的一系列问题。其技术特征为：采用双边平板型结构，动子由永磁体和铁芯两部分构成，定子为双边结构即含有两个相同的定子，由定子铁芯和三相绕组构成，通过对三相绕组通入三相交流电即可在气隙中形成行波磁场，该行波磁场和永磁体产生的磁场作用产生稳定的推力。该技术存在的缺陷为：中高压大流量柱塞泵一般需要很大的推力，对于电机而言，输出的推力越大，电机的体积越大，由于该电机仅为双边平板型结构，因此会存在电机长度过长的问题，电机长度太长会导致加工困难，同时加大了运输和安装的难度。同时由于该结构存在铁芯开断的情况，导致铁芯端部和永磁体之间存在端部力从而产生推力波动。并且因为三相绕组在空间上的不对称导致三相反电势不对称，从而使得负载情况下产生很大的推力波动。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种压裂泵直驱用直线电机，由此解决常规压裂泵因机械环节过多存在的噪声大、可靠性低、因曲轴连杆结构带来的输出流量不均匀和压力波动大、电机过长以及推力波动大的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种压裂泵直驱用直线电机，包括依次排列的第一定子、第一动子、第二定子、第二动子、第三定子、第三动子和第四定子，

所述第一定子和第四定子的结构相同，第二定子和第三定子的结构相同；

所述第一动子、第二动子和第三动子的两端分别通过连接杆进行连接；第一动子、第二动子和第三动子均包括两个动子铁芯、多个永磁体和一个磁障，磁障位于两个动子铁芯之间，多个永磁体位于两个动子铁芯的外壁。

进一步地，第一动子的两个动子铁芯由上至下依次为第一动子铁芯和第二动子铁芯，第二动子的两个动子铁芯由上至下依次为第三动子铁芯和第四动子铁芯，第三动子的两个动子铁芯由上至下依次为第五动子铁芯和第六动子铁芯，