[發明專利]一種大推力圓筒型直線電機

有效

• 申請號: 201310342614.3
• 申請日: 2013-08-07
• 公開（公告）號: CN103427587A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 梁得亮;畢鑒華;豐向陽
• 申請（專利權）人: 天津市騰冠電機制造有限公司
• 主分類號: H02K41/03
• 分類號: H02K41/03
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王來佳

技術領域

本發明屬于電機領域，涉及直線電機，尤其是一種大推力圓筒形直線電機。

技術背景

目前，在我國的大部分油田，采油設備的能耗已占油田總能耗的1/3左右，出現了高能耗、低產出的現象，電費支出驚人。原因是油田抽油機負載是獨具特點的時變負載，有動靜負載特性之分。抽油機運行的啟動初始狀態包括抽油機光桿運動克服的各接觸面的靜摩擦力、平衡快的儲能等，這要求拖動電機的啟動力矩是抽油機實際負載力矩的3-4倍，甚至更大，而啟動力矩是抽油機選配電機的重要依據。

目前油田用電動機的節能方法主要有兩個：一是通過改變電源或進行結構設計上的改進來改變油田用電機的外機械特性，從而改變電機與抽油機的系統配合，提高系統效率，達到節能的目的；二是通過提高電動機的負荷率、功率因數提高電機本身的效率來實現節能。此外，通過對抽油機加裝超越離合器、為游梁式抽油機配置彈簧等方法實現節能。目前主要采用高轉差(或超高轉差)電動機、可控硅調壓、變頻調速電動機、永磁同步電機、大起動力矩多速電動機等。此外，在采用繞線式異步電機、Ｙ/Δ轉換電動機、節能蓄能器等實現節能方面也做了大量的研究工作。

實測結果表明，在我國超高轉差電機節電只在輕載30%以下負載時有節電效果，因為超高轉差電機的節電，首先對象必須是振動載荷比較大的井（在美國超高轉差電機節電率20%，因為其油井的振動載荷慣性載荷都較大），其次，電機的轉差率要適度，不可過高。而近些年采油工藝的發展日趨大沖程、低沖次，這種工藝本身就最大限度的減少慣性載荷和振動載荷。現在油井的沖次已降到4-6次，超高轉差電機的應用范圍大大減少。可控硅調壓減少了鐵損耗和無功電流損耗，但由此而產生的高次諧波不僅給電網帶來污染，而且降低了電機的使用壽命。

我國常用的機械采油系統有桿式泵系統、潛油電泵系統、水力活塞泵系統、螺桿泵系統及氣舉系統，而應用最廣泛的是桿式泵系統。世界上80%以上都是桿式抽油泵系統，而又以游梁式居多，因其以結構簡單、制造容易、價格低廉為優勢。但游梁式抽油機由于傳動部件多、機械損耗大而降低了系統效率。

以上提到的努力都是在原有的游梁式抽油機的基礎上實施的改良。因而，這些方法不能擺脫其固有的缺點。這些損耗都是由電機的轉動變成上下往復運動造成的。而近年來飛速發展的直線式電機正是克服這一缺點的重要動力設備，這是一種直接將電能轉換成直線運動的電機，中間無需轉換機構。

現有的直線電磁抽油機的總體結構由機架、橫梁、平衡重物、滾輪、鋼絲繩、大推力直線電機及其驅動控制系統等幾部分組成，在該系統中仍然利用平衡重物的升降來改變位能在系統內部的分配以實現平衡，從而使直線電機在上、下沖程里的推力幅值的變化幅度減小，也就是通過選擇適當的平衡重使抽油桿自重升降所消耗的能量減少到最小值，這樣就提高了系統的穩定性和效率。此外，針對目前世界上大量使用的游梁式抽油機，也可以在原有的基礎上進行改造，即采用直線電機進行驅動，而保留原來的旋轉平衡方式和游梁、驢頭等機構。用電磁力直線驅動抽油桿柱上下往復運動的電磁抽油機，不需旋轉電機、減速器和四連桿機構等。這種電磁抽油機具有結構更簡單、效率較高、成本更低等優良特性，其仍在井上安裝。

此外，稀土永磁直線同步電動機起動較為困難，在工作中將被置于井下，其工作環境較為惡劣，其密封和防爆等需要解決；另外，井下的工作環境溫度大約100℃，所以設計的電機必須符合這樣的工作環境，以保證系統的可靠運行；井下空間非常有限，在設計中電機本身的尺寸要小，有效提高電機單位體積的功率密度，將使得從而使其用于井下工作成為可能。

通過檢索，尚未發現與本發明申請相同或者相近的的公開專利文獻。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供一種設計巧妙、結構合理、啟動力大、密封性好、運行可靠的大推力圓筒形直線電機。

本發明實現目的的技術方案是：

一種大推力圓筒形直線電機，包括定子殼、定子及動子，在定子殼內同軸固裝定子，在定子內腔同軸滑動安裝動子，所述定子包括硅鋼片及繞組，硅鋼片與繞組間隔排列并固裝在定子殼上；所述動子包括動子軸、永磁體及導磁環，永磁體與導磁環均布間隔排列在動子軸上，其特征在于：所述動子軸采用中空的軟磁材料制作，動子外同軸套有一銅管；所述定子由繞組與硅鋼片間隔固裝而成，繞組及硅鋼片與動子的永磁體及導磁環相對應設置。