CN2932819Y - 稀土永磁直线抽油机电动机 - Google Patents

稀土永磁直线抽油机电动机 Download PDF

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Abstract

一种稀土永磁直线抽油机电动机，采用高磁能积的稀土永磁动子，按径向励磁方式以条形磁钢扇形切割组成圆盘形磁极，该圆盘形磁极外表面用电工钢导磁环固紧，所述圆盘形磁极按中间用隔磁铝盘隔开，逐个串联套在空心轴外壁上；其定子是空心轴定子，包括不锈钢内套筒、定子铁芯和定子壳体，不锈钢内套筒与定子壳体之间的两端为密封结构。定子三相绕组线圈与变频电源相联接；所述电动机与抽油泵直接耦合，其空心轴定子的内孔一端与泵出油口相对接，另一端与抽油管对接，空心轴定子内孔直径，必须满足输油管密合无漏。功率密度大，体积小、重量轻、工作可靠、控制方便，适合地下深井直接抽油。

Description

稀土永磁直线抽油机电动机
(一)技术领域
本实用新型涉及一种抽油机的驱动电机。
(二)背景技术
现有大部分的抽油机是利用地面上异形游梁式抽油机(俗称牛头泵)。这种抽油机的机架庞大、抽油杆很长，并且抽油效率不高。如果能直接从地下油层表面将地下几千米的原油经输油管直接输送到地面上，就可以避免在地面上设置庞大的抽油机机架及很长的抽油杆，同时还能够提高抽油效率，实现深井直接抽油的效果。
(三)实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种稀土永磁直线抽油机电动机，以解决直接从地下油层将地下几千米的原油经输油管直接输送到地面上的问题。
本实用新型所述的稀土永磁直线抽油机电动机，包括定子和动子，其特征在于：其动子是稀土永磁动子，所述采用高磁能积的稀土永磁动子，按径向励磁方式以条形磁钢扇形切割组成圆盘形磁极，该圆盘形磁极外表面用电工钢导磁环固紧，所述圆盘形磁极按中间用隔磁铝盘隔开，逐个串联套在空心轴外壁上；其定子是空心轴定子，所述空心轴定子包括不锈钢内套筒、套置于不锈钢内套筒外的若干组定子线圈和由硅钢片叠成的定子铁芯、套置于定子线圈与定子铁芯外的定子壳体，不锈钢内套筒与定子壳体之间的两端为密封结构；空心轴定子与稀土永磁动子间有保证动子能自由滑动的气隙，所述定子三相绕组线圈与变频电源相联接；所述电动机与抽油泵直接耦合，其空心轴定子的内孔一端与泵出油口相对接，另一端与抽油管对接，空心轴定子内孔直径，必须满足输油管密合无漏。
如上所述的一种稀土永磁直线抽油机电动机，其中的稀土永磁动子的圆盘形磁极与导磁环的外层为镀锌或镀镍的防腐处理层。
本实用新型利用稀土永磁的强大磁场所产生的强大吸引力(自重的500倍)，充分利用其最大磁能积，与交流绕组产生的交变电磁场相互作用产生往复式直线运动，推动其动子，直接带动抽油泵进行抽油。由于稀土永磁直线电动机功率密度大，体积小、重量轻、工作可靠、控制方便，适合在深井下工作，实现了地下深井直接抽油的目的。
(四)附图说明
图1是本实用新型的圆盘形磁极结构示意图。
图2是本实用新型的动子结构示意图。
图3是本实用新型的定子轴同断面结构示意图。
图4是本实用新型的动子与定子套装后的结构示意图。
图5是本实用新型的直线电动机与抽油泵连接示意图。
1-电工钢导磁环、2-磁极、3-空心轴、4-隔磁铝盘、5-轴套筒、6-定子壳体、7-定子线圈、8-定子铁芯、9-不锈钢套筒、10-定子垫圈。11-抽油泵、12-直线电动机、13-输油管、14-电缆线、15-深井。
(五)具体实施方式
本实用新型的结构可参见附图。图1中示出了圆盘形磁极结构，该磁极2由条形磁钢块依扇形纹线切割成扇形磁极块。该磁极块沿径向充磁，然后组成圆盘形磁极，外表面用电工钢导磁环1固紧，构成整体磁极。
图2中示出了动子的结构，它由若干个圆盘形磁极2，中间用隔磁铝盘4隔开，逐个串联套在空心轴3上构成动子。所述隔磁铝盘4套在轴套筒5上。
图3示出了定子的结构，定子线圈7由盘形集中绕组构成，其间有定子铁芯8间隔，其外套有定子垫圈10。定子铁芯8由硅钢片叠成装入定子壳体。绕组和定子铁芯8的内表面，由不锈钢套筒9套置其中并且封住，不锈钢套筒9两端与定子壳体6密封，形成定子整体。其定子线圈分A、B、C三相，通以三相交流变频电源。
图4示出了电动机的动子与定子的结构，定子与动子间有气隙，保证动子能自由滑动，定子边ABC三相绕组中通以三相交流电(U、I)其频率为f，产生三相交变电磁场，其合成磁场沿轴运动，速度为V，V＝60fLp米/分(LP为一对极有效长度)，该磁场直接与动子边N、s磁极耦合成闭路，产生轴向磁拉力Fp，Kg带动其动子作往复运动，成直线电动机。
整机由每对极串联而成，其极对数P由抽油机所需的总拉力F总决定。整机总长度为L＝PLp，其外径D外取决于深井15的井口直径D井，使直线电动机12及其附件(输油管13、电缆线14等)能自由放入井内(如图5所示)。稀土永磁直线抽油泵电动机是稀土永磁直线电动机12与抽油泵11直接耦合，其空心轴内孔与泵出油口相对接，并与抽油管对接，如图5所示。
抽油机的冲程Ls·米冲次为N次/分，则直线电动机的速度V必须满足Ls·N米/分的需要，即：
V＝Ls·N＝60fLp米/分；
直线电机电源频率f＝Ls·N/60Lp。
为满足动子始终在定子交流磁场范围内工作，定子总长度L总必须是L+Ls＝L总，整机的输入电功率为P1＝UICOSφ，输出功率为P2＝KpF·v，其效率η＝P2/P1·Kp，功率系数COSφ为输入边功率因数。
本实用新型充分利用了空心轴定子壳体等作磁回路，径拓扑有限元结曲形磁场分扦及优化设计，使整个磁路得到合理分配利用，获得最大有效磁通及最小漏磁系数，整机达到高功率密度，最大输出功率，最小体积与重量。
本电动机的动子部分是由径向励磁的扇形磁钢块组成圆盘径向励磁磁极，所产生的最大磁拉力与交流绕组产生的交变电磁场直接藕合，利用变频电源，调节其频率(f)来改变动子的速度(υ)与方向及拉力，直接带动抽油泵进行抽油。

Claims (2)

1.一种稀土永磁直线抽油机电动机，包括定子和动子，其特征在于：
其动子是稀土永磁动子，所述采用高磁能积的稀土永磁动子，按径向励磁方式以条形磁钢扇形切割组成圆盘形磁极，该圆盘形磁极外表面用电工钢导磁环固紧，所述圆盘形磁极按中间用隔磁铝盘隔开，逐个串联套在空心轴外壁上；其定子是空心轴定子，所述空心轴定子包括不锈钢内套筒、套置于不锈钢内套筒外的若干组定子线圈和由硅钢片叠成的定子铁芯、套置于定子线圈与定子铁芯外的定子壳体，不锈钢内套筒与定子壳体之间的两端为密封结构；空心轴定子与稀土永磁动子间有保证动子能自由滑动的气隙，所述定子三相绕组线圈与变频电源相联接；所述电动机与抽油泵直接耦合，其空心轴定子的内孔一端与泵出油口相对接，另一端与抽油管对接，空心轴定子内孔直径，必须满足输油管密合无漏。
2.如权利要求1所述的一种稀土永磁直线抽油机电动机，其特征在于：稀土永磁动子的圆盘形磁极与导磁环的外层为镀锌或镀镍的防腐处理层。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101363437B (zh) * 2008-10-08 2010-06-02 蒋洪涛 井下直线电机抽油泵
CN103441639A (zh) * 2013-08-19 2013-12-11 中国电子科技集团公司第二十一研究所 圆筒形永磁直线电机
CN104158321A (zh) * 2014-07-08 2014-11-19 杨超 直线电机动子结构

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