CN117294066A - 一种抽油机用减速机集成半直驱永磁电机装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抽油机用减速机集成半直驱永磁电机装置，包括电机和减速机，减速机壳体上设有固定有中间轴过渡盖板、输入轴过渡盖板，输入轴过渡盖板超出减速机壳体的边沿，且超出部分通过螺栓与电机的壳体固定；电机上还固定有超出电机壳体边沿的连接板，连接板与中间轴过渡盖板也通过螺栓固定，减速机的输入轴通过联轴器与电机的转子活动连接，联轴器包括圆盘、锥轴套和圆柱平键，锥轴套与减速机的输入轴通过键连接，圆柱平键滑动设置在锥轴套的外侧，圆盘套设在锥轴套的外侧，本发明使得电机能方便、稳定、牢固的安装，通过联轴器活动连接，既保证了扭矩的传递，且能适应减速机输入轴的轴向串动、输入轴的轴头弯曲变形的工况。
Description
技术领域
本发明属于石油举升机械领域，尤其涉及一种抽油机用减速机集成半直驱永磁电机装置。
背景技术
目前，对于油田抽油设备中我们常见的是游梁式抽油机，已在全世界应用了百年之多，这种结构虽然皮实耐用，驱动结构主要组成部分为：普通电机+皮带轮减速+减速机减速，最后输出给曲柄轴，但也存在以下缺点：传动效率低、皮带容易断裂、打滑、减速机输入轴容易安装不当造成弯曲等问题、皮带轮传动件为暴露旋转件因此安全性较差。近些年出现了更为节能和安全的半直驱游梁式抽油机，去掉了普通电机+皮带轮减速机构永磁电机代替，但也出现一些问题，虽然解决了之前结构的皮带轮的问题，但永磁电机与减速机的输入轴的安装过程以及运行的扭矩传递过程存在一些问题急需一种新工艺结构的半直驱装置。
虽然现在的半直驱电机有很多优点，但如何把这个圆饼电机固定在抽油机上面，同时扭矩传递过程不出问题，是目前这类新型半直驱设备普遍存在的问题。之前减速机的输入轴是安装皮带轮，因此不存在皮带轮轴与减速机输入轴的同轴度精度要求，通过皮带自然就解决了同轴度问题，现在圆饼电机直接安装到减速机的输入轴，如何确保同轴度问题是关键需要处理的；另外，现有的市场机器，基本采用的是现场动火作业，在原来减速机的底座上面焊接一个这个圆饼电机的安装底座，然后把圆饼电机固定在上面，首先现场由于抽油机井周围可能存在天然气，动火作业就存在安全隐患，其次，焊接的底座由于未作热处理因此长时间运行后变形量较大导致电机轴与减速机输入轴同轴度越来越差，最后，通过焊接底座很难把握安装尺寸，需要通过后期大量时间进行高度和角度的调试才能确保电机轴与减速机输入轴同轴度保证，既增加安装成本又对安装人员提出更高的技术要求。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种抽油机用减速机集成半直驱永磁电机装置，该装置中的电机和减速器安装方便，结构牢固，且能够满足电机和减速机同轴度精度要求。
为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种抽油机用减速机集成半直驱永磁电机装置，包括电机和减速机，所述减速机内设有输入轴、中间轴和输出轴，所述电机内设有定子和转子，所述减速机壳体上固定有中间轴过渡盖板、输入轴过渡盖板，所述输入轴过渡盖板超出减速机壳体的边沿，且超出部分通过螺栓与电机的壳体固定；所述电机上还固定有超出电机壳体边沿的连接板，所述连接板与中间轴过渡盖板也通过螺栓固定，所述减速机的输入轴通过联轴器与电机的转子活动连接，所述联轴器包括圆盘、锥轴套和圆柱平键，所述锥轴套与减速机的输入轴通过键连接，所述圆柱平键滑动设置在锥轴套的外侧，所述圆盘套设在锥轴套的外侧，且圆盘与转子固定，所述圆盘的内壁上设有圆盘内槽，所述圆柱平键设置在圆盘内槽内。
作为优选方案：所述连接板上下部分别固定有上加强安装座和下加强安装座，所述减速机壳体上还设有输出轴凸块，上加强安装座和下加强安装座分别通过螺栓与输出轴凸块的上下表面固定。
作为优选方案：所述上加强安装座和下加强安装座均由两片相互垂直焊接的板片构成。
作为优选方案：所述联轴器包括圆盘、锥轴套和圆柱平键，所述锥轴套与减速机的输入轴通过键连接，所述圆柱平键滑动设置在锥轴套的外侧，所述圆盘套设在锥轴套的外侧，且圆盘与转子固定，所述圆盘的内壁上设有圆盘内槽，所述圆柱平键设置在圆盘内槽内。
作为优选方案：所述圆盘内槽的深度大于圆柱平键凸出锥轴套外壁的高度。
作为优选方案：所述圆柱平键为多个，且沿锥轴套的外圆周面等距间隔设置，所述圆盘内槽的数量与位置与圆柱平键的数量与位置相匹配。
作为优选方案：所述锥轴套的外壁设有用于安装圆柱平键的外键槽，所述锥轴套的内孔为用于匹配不同减速机的输入轴的锥度的锥形孔。
作为优选方案：所述减速机的输入轴上还套设有定位轴套，所述定位轴套与减速机的壳体固定，所述电机的背面中部还设有环状台阶面，所述定位轴套的端部与环状台阶面相抵。
作为优选方案：所述定位轴套与输入轴过渡盖板之间设有密封圈，所述定位轴套与减速机的输入轴之间设有骨架油封。
作为优选方案：所述减速机的输出轴固定有曲柄，所述电机上通过支架还固定有用于检测曲柄运行角度的光电传感器。增加光电传感器安装在电机上检测曲柄转动位置来判断抽油杆的高度从而可以准确的进行智能运行。
作为优选方案：所述电机为扁平圆盘状，且电机的前后分别设有电机前盖板和电机后盖板，且电机前盖板上位于减速机的输入轴处还设有联轴器盖板。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明利用中间轴过渡盖板、输入轴过渡盖板，使得电机在现场不动火的前提下通过螺栓便能方便、稳定、牢固的安装，电机与减速机输入轴之间通过联轴器活动连接，既保证了扭矩的传递，且能适应减速机输入轴的轴向串动、输入轴的轴头弯曲变形的工况。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的电机和减速机的固定结构示意图(正侧面)；
图3为本发明的电机和减速机的固定结构示意图(背侧面)；
图4为本发明的电机和减速机连接处的剖面结构示意图；
图5为本发明的减速机的结构示意图；
图6为本发明的电机与中间轴过渡盖板、输入轴过渡盖板的固定结构示意图；
图7为本发明的电机正侧面的结构示意图；
图8为本发明的联轴器的整体结构示意图；
图9为本发明的联轴器的正面结构示意图；
图10为本发明的联轴器的侧面结构示意图；
图11为本发明的锥轴套与圆柱平键的结构示意图；
图12为本发明的锥轴套与圆柱平键的侧面结构示意图；
图13为本发明的锥轴套与圆柱平键的端面结构示意图。
附图标记为：1、电机；11、上加强安装座；12、下加强安装座；13、吊环；14、接线盒；15、支架；16、光电传感器；17、电机前盖板；18、联轴器盖板；19、电机后盖板；110、电机定子；111、电机转子；2、减速机；21、输入轴过渡盖板；22、中间轴过渡盖板；23、输出轴凸块；24、输出轴；25、定位轴套；26、输入轴；31、圆盘；32、锥轴套；33、圆盘内槽；34、圆柱平键；35、内键槽；36、外键槽；4、曲柄。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、部件和/或它们的组合。
此外，在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明：
如图1至图5所示，一种抽油机用减速机集成半直驱永磁电机装置，包括电机1和减速机2，所述减速机2内设有输入轴26、中间轴和输出轴24，所述电机1内设有定子110和转子111，所述减速机2壳体上固定有中间轴过渡盖板22、输入轴过渡盖板21，所述输入轴过渡盖板21超出减速机2壳体的边沿，且超出部分通过螺栓与电机1的壳体固定；所述电机1上还固定有超出电机1壳体边沿的连接板，所述连接板与中间轴过渡盖板22也通过螺栓固定，所述减速机2的输入轴26通过联轴器与电机1的转子111活动连接。
所述输入轴过渡盖板21包括一体成型的正方形板片和梯形板片，且正方形板片的一边和梯形板片的上底共用，所述梯形板片超出正方形板片的上下两侧位于减速机外，且通过螺栓与电机紧固；所述正方形板片与减速机2通过螺栓固定，且中部设有通孔。所述中间轴过渡盖板22包括正八边形的连接板片以及通过连接板片两个边延伸出的两个三角形的连接耳，上下两个连接耳与电机的连接板通过螺栓紧固；所述连接板片与减速机通过螺栓固定。
减速机的中间轴过渡盖板22、输入轴过渡盖板21采用非标过渡压盖板，此板针对不同减速机配套加工有不同尺寸的输入轴和中间轴的轴承压盖固定孔用于将非标过渡压盖板固定在减速机壳体上，同时输入轴过渡盖板21开有通孔用于螺丝相对于电机端盖反面固定，中间轴过渡盖板22开有螺纹孔用于螺丝相对于电机端盖正面固定。
所述连接板上下部分别固定有上加强安装座11和下加强安装座12，所述上加强安装座11和下加强安装座12均由两片相互垂直焊接的板片构成。所述减速机2壳体上还设有输出轴凸块23，上加强安装座11和下加强安装座12分别通过螺栓与输出轴凸块23的上下表面固定。上述结构利用常规抽油机减速机上盖与底座固定的螺丝安装上加强安装座11和下加强安装座12，使得电机和减速器在水平方向和垂直方向均有螺丝固定，进一步提高了电机的固定强度，保证了长期使用的可靠性。
如图6和图7所示，所述电机1为扁平圆盘状，且电机1的前后分别设有电机前盖板17和电机后盖板19，且电机前盖板17上位于减速机2的输入轴26处还设有联轴器盖板18。所述减速机2的输出轴24固定有曲柄4，所述电机1上通过支架15还固定有用于检测曲柄4运行角度的光电传感器16。
所述电机1采用永磁圆饼电机，配备有变频器驱动，利用变频器和光电传感器16可以实现智能化采油工艺，也就是改变抽油杆上下运行速度以达到快抽慢放效果以提高泵效降低泵的漏失率，电机上增加的光电传感器16作为每次运行过程的校准。
所述电机1的侧面还设有吊环13和接线盒14。接线盒设置在侧面方便接线、维护等操作；而吊环的设置使得电机吊装更加方便。
如图8至图13所示，所述联轴器包括圆盘31、锥轴套32和圆柱平键34，所述锥轴套32与减速机2的输入轴26通过平键连接，所述圆柱平键34滑动设置在锥轴套32的外侧，所述圆盘31套设在锥轴套32的外侧，且圆盘3与转子111固定，所述圆盘3的内壁上设有圆盘内槽33，所述圆柱平键34设置在圆盘内槽33内。圆柱平键底部方向可以在轴套上前后移动，同时圆柱平键的圆柱形外表面可以在圆盘的键槽凹槽内转动，这样就可以允许减速机输入轴的小范围的轴向串动和弯曲。
所述圆盘内槽33的深度大于圆柱平键34凸出锥轴套32外壁的高度。所述圆柱平键34与圆盘内槽33内壁的间隙为6mm，当输入轴有弯曲的情况预留的间隙正好用于修正偏差、同时靠圆柱平键的轴向滑动以及锥轴套的圆周转动接触解决输入轴弯曲带来的联轴驱动问题。
所述圆柱平键34为多个，且沿锥轴套32的外圆周面等距间隔设置，所述圆盘内槽33的数量与位置与圆柱平键34的数量与位置相匹配。
所述锥轴套32的外壁设有用于安装圆柱平键34的外键槽36，所述锥轴套32的内孔为用于匹配不同减速机2的输入轴26的锥度的锥形孔。所述锥形孔的内壁上还开设有内键槽35，所述减速机2的输入轴26上也开设有传动键槽，所述平键设置在内键槽35和传动键槽形成的容纳空间内，使得锥轴套32与输入轴26传递扭矩。
所述减速机2的输入轴26上还套设有定位轴套25，所述定位轴套25与减速机2的壳体固定，所述电机1的背面中部还设有环状台阶面，所述定位轴套25的端部与环状台阶面相抵。所述定位轴套25与输入轴过渡盖板21之间设有密封圈，所述定位轴套25与减速机2的输入轴26之间设有骨架油封。
本申请中增加的定位轴套，一头外径与减速机输入轴孔配合，另一头外径与电机的后端盖轴内孔配合，使得减速机输入轴与电机轴确保同轴度。
本申请中的电机后盖板19为端盖与轴一体成型结构，所述转子通过轴承与电机后盖板19的轴转动连接，端盖与轴一体式结构既能确保定位轴套传递过来的同轴度可以最大精度的过渡到电机转子，从而使得电机转子与减速机输入轴同轴度的误差降低到最低，同时利用减速机的输入轴过渡盖板21的端面的平面度来保证电机后盖板19与减速机输入轴的垂直度要求。
本申请中的半直驱电机由发货状态到现场直接无损安装，不用动火作业，具体安装步骤如下：
1、先把减速机的输入轴和中间轴的原轴承压盖拆掉；
2、将定位轴套安装到输入轴的轴孔(用于定位输入轴的输入轴过渡盖板21、以及定位电机后盖板19的同轴度)；
3、将中间轴过渡盖板22、输入轴过渡盖板21安装到位(利用原减速机轴承压盖的固定螺丝孔以及端面)；
4、利用吊环将电机吊装，缓慢把电机后盖板19的内孔对准定位轴套，使用螺丝分别从电机正面和反面将减速机与电机固定住。
5、将上加强安装座11和下加强安装座12的水平底板用螺丝固定到减速机的输出轴凸块23上，并将上加强安装座11和下加强安装座12的垂直板固定安装到电机后盖板19上。
6、调整电机上光电传感器16的前后位置，使其刚好可以感应到抽油机的曲柄，同时不干涉曲柄转动。
综上所述，本申请如下明显优势：1、电机固定方式的改变，使得现场无损安装，不用动火作业。2、电机安装的同轴度依靠提前加工好的定位轴套就可快速定位安装，无需长时间的调整电机高度和角度，对安装人员要求降低，也方便快速装配与拆卸。3、利用减速机输入轴与中间轴的轴承孔的直径和端面，重新安装新的中间轴过渡盖板22、输入轴过渡盖板21用于固定电机，加上上加强安装座、下加强安装座，共同固定电机，保证了足够的安装强度。4、采用新型圆盘轴套联轴器传递扭矩，可满足适应减速机输入轴的轴向串动和轴头的弯曲；5、增加光电传感器检测曲柄运行角度以此来校准抽油杆实际高度从而显示智能采油。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种抽油机用减速机集成半直驱永磁电机装置，包括电机(1)和减速机(2)，所述减速机(2)内设有输入轴(26)、中间轴和输出轴(24)，所述电机(1)内设有定子(110)和转子(111)，其特征在于：所述减速机(2)壳体上固定有中间轴过渡盖板(22)、输入轴过渡盖板(21)，所述输入轴过渡盖板(21)超出减速机(2)壳体的边沿，且超出部分通过螺栓与电机(1)的壳体固定；所述电机(1)上还固定有超出电机(1)壳体边沿的连接板，所述连接板与中间轴过渡盖板(22)也通过螺栓固定，所述减速机(2)的输入轴(26)通过联轴器与电机(1)的转子(111)活动连接，所述联轴器包括圆盘(31)、锥轴套(32)和圆柱平键(34)，所述锥轴套(32)与减速机(2)的输入轴(26)通过键连接，所述圆柱平键(34)滑动设置在锥轴套(32)的外侧，所述圆盘(31)套设在锥轴套(32)的外侧，且圆盘(3)与转子(111)固定，所述圆盘(3)的内壁上设有圆盘内槽(33)，所述圆柱平键(34)设置在圆盘内槽(33)内。
2.根据权利要求1所述的一种抽油机用减速机集成半直驱永磁电机装置，其特征在于：所述连接板上下部分别固定有上加强安装座(11)和下加强安装座(12)，所述减速机(2)壳体上还设有输出轴凸块(23)，上加强安装座(11)和下加强安装座(12)分别通过螺栓与输出轴凸块(23)的上下表面固定。
3.根据权利要求2所述的一种抽油机用减速机集成半直驱永磁电机装置，其特征在于：所述上加强安装座(11)和下加强安装座(12)均由两片相互垂直焊接的板片构成。
4.根据权利要求1所述的一种抽油机用减速机集成半直驱永磁电机装置，其特征在于：所述圆盘内槽(33)的深度大于圆柱平键(34)凸出锥轴套(32)外壁的高度。
5.根据权利要求1所述的一种抽油机用减速机集成半直驱永磁电机装置，其特征在于：所述圆柱平键(34)为多个，且沿锥轴套(32)的外圆周面等距间隔设置，所述圆盘内槽(33)的数量与位置与圆柱平键(34)的数量与位置相匹配。
6.根据权利要求1所述的一种抽油机用减速机集成半直驱永磁电机装置，其特征在于：所述锥轴套(32)的外壁设有用于安装圆柱平键(34)的外键槽(36)，所述锥轴套(32)的内孔为用于匹配不同减速机(2)的输入轴(26)的锥度的锥形孔。
7.根据权利要求1所述的一种抽油机用减速机集成半直驱永磁电机装置，其特征在于：所述减速机(2)的输入轴(26)上还套设有定位轴套(25)，所述定位轴套(25)与减速机(2)的壳体固定，所述电机(1)的背面中部还设有环状台阶面，所述定位轴套(25)的端部与环状台阶面相抵。
8.根据权利要求7所述的一种抽油机用减速机集成半直驱永磁电机装置，其特征在于：所述定位轴套(25)与输入轴过渡盖板(21)之间设有密封圈，所述定位轴套(25)与减速机(2)的输入轴(26)之间设有骨架油封。
9.根据权利要求1所述的一种抽油机用减速机集成半直驱永磁电机装置，其特征在于：所述减速机(2)的输出轴(24)固定有曲柄(4)，所述电机(1)上通过支架(15)还固定有用于检测曲柄(4)运行角度的光电传感器(16)。
10.根据权利要求1所述的一种抽油机用减速机集成半直驱永磁电机装置，其特征在于：所述电机(1)为扁平圆盘状，且电机(1)的前后分别设有电机前盖板(17)和电机后盖板(19)，且电机前盖板(17)上位于减速机(2)的输入轴(26)处还设有联轴器盖板(18)。
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