CN106787358A - 一种轮式电动机及采用该电动机的游梁式抽油机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种轮式电动机及采用该电动机的游梁式抽油机，所述电动机主要包括：电机机壳、定子铁芯、电机端盖、绕组、磁铁、空心轴、转子磁轭、转子磁轭支撑板。根据本发明所述的轮式电动机，消除了游梁式抽油机皮带传动效率低，损耗大，且皮带需要定期维护更换的缺点，具有高效、免维护的优点。
Description
技术领域
本发明涉及采油机电装备领域，特别涉及一种轮式电动机及采用该电动机的游梁式抽油机。
背景技术
现有的游梁式抽油机一般采用三相异步电动机，如图1所示，在电动机12输出轴上安装电动机输出皮带轮即小皮带轮13，通过皮带11传动带动减速箱输入轴上的输入轴皮带轮即大皮带轮10，起传动和增大力矩作用，通过减速箱9、曲柄20、连杆22、平衡块21、游梁等机构带动悬绳器、抽油泵直线往复运动实现抽油功能。这种皮带传动方式效率低，损耗大，其损耗主要表现为皮带弯曲功率损失和皮带弹性滑动功率损失，且皮带需要定期维护更换。
有鉴于此，需要对现有技术进行改进，克服需要定期维护带来的人工和成本的增加，同时提高电动机效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是根据现有的生产需求，提供一种用于游梁式抽油机的轮式电动机，代替游梁式抽油机现有的电动机12、电动机输出皮带轮13、传动皮带11及减速箱输入轴皮带轮10，消除游梁式抽油机皮带传动效率低，损耗大，且皮带需要定期维护更换的缺点，提供高效、免维护的抽油装置。
为实现上述目的，发明提供如下技术方案：
一种用于游梁式抽油机的轮式电动机，主要包括：电机机壳、定子铁芯、电机端盖、绕组、磁铁、空心轴、转子磁轭、转子磁轭支撑板。
进一步的，采用内转子结构，由磁铁、空心轴、转子磁轭、转子磁轭支撑板组成电动机转子，由电机机壳、定子铁芯、电机端盖、绕组组成电动机定子。
进一步的，电动机整体为扁平轮式结构，两侧圆形的电机端盖与径向外端的电机机壳通过紧固件连接形成一个封闭的腔体结构，在电机机壳内侧设置圆形的定子铁芯，定子铁芯外为绕组。
进一步的，磁铁设置在转子磁轭上，转子磁轭通过转子磁轭支撑板支撑，转子磁轭支撑板设置在空心轴上。
进一步的，空心轴中部的壁部形成凸台，用于固定其两侧的两个轴承，两侧的电机端盖通过这两个轴承与空心轴形成支撑，从而实现空心轴相对于电机端盖的转动关系。
一种游梁式抽油机，采用用于游梁式抽油机的轮式电动机驱动，包括减速箱、曲柄、连杆、平衡块、游梁。
进一步的，所述游梁式抽油机不采用皮带传动机构，而是直接将游梁式抽油机减速箱的输入轴通过胀紧结构套入轮式电动机的空心轴中，利用轮式电动机的内转子结构直接带动游梁式抽油机减速箱的输入轴。
附图说明
图1为现有技术的游梁式抽油机示意图。
图2为本发明的轮式电动机内部结构图。
图3为本发明的轮式电动机侧视图。
图4为本发明的游梁式抽油机示意图。
(注意：附图中的所示结构只是为了说明发明特征的示意，并非是要依据附图所示结构。
具体实施方式
如图2所示，根据本发明所述的一种用于游梁式抽油机的轮式电动机15，整体为扁平轮式结构，是一种大转矩永磁低速电机，适用于游梁式抽油机低转速、大转矩的运行条件。整体结构主要包括：电机机壳1、定子铁芯2、电机端盖3、绕组4、磁铁5、空心轴6、转子磁轭7、转子磁轭支撑板8。其中，由电机机壳1、定子铁芯2、电机端盖3、绕组4组成电动机定子，由磁铁5、空心轴6、转子磁轭7、转子磁轭支撑板8组成电动机转子。
由于电动机15整体为扁平轮式结构，其轴向宽度不大于所取代游梁式抽油机上的减速箱输入轴皮带轮10；其径向的尺寸，即直径尺寸与所替代减速箱输入轴皮带轮10直径尺寸相近或小于减速箱输入轴皮带轮10直径尺寸，可直接安装在所替代减速箱输入轴皮带轮10位置，不需要更改游梁式抽油机减速箱9、曲柄20、连杆22、平衡块21、游梁等机械机构，可以对现有游梁式抽油机进行方便地改造。
具体的，两侧圆形的电机端盖3与径向外端的电机机壳1通过紧固件连接形成一个封闭的腔体结构，在电机机壳1内侧设置圆形的定子铁芯2，定子铁芯2外为绕组4。由此，电机机壳1、定子铁芯2、电机端盖3、绕组4共同形成一个围绕内部转子的外部定子结构。
而且，电机机壳1为圆形轮式形状，其径向外部设置多个散热肋，不需要在输出轴上安装散热风扇，也不需要在机电动机壳外1上额外安装散热装置。
进一步的，轮式电动机15采用内转子结构，由磁铁5、空心轴6、转子磁轭7、转子磁轭支撑板8组成电动机转子，即内转子结构。其中，磁铁5设置在转子磁轭7上，转子磁轭7通过转子磁轭支撑板8支撑，转子磁轭支撑板8设置在空心轴6上。
空心轴6中部的壁部形成凸台，用于固定其两侧的两个轴承，两侧的电机端盖3通过这两个轴承与空心轴6形成支撑，从而实现空心轴6相对于电机端盖3的转动关系。在轴承外侧的位置上，在电机端盖3与空心轴6之间设置密封件。
电动机15运行时，内转子以低速、大转矩旋转，转动速度根据油井工况进行调节，速度可快于或慢于所替代减速箱输入轴皮带轮10旋转速度，电动机输出转矩峰值大于所替代原有电动机12、电动机输出轴皮带轮13、传动皮带11及减速箱输入轴皮带轮10机构所组成传动系统输出的转矩，实际输出转矩取决于油井工况。
将电动机空心轴6与减速箱9的输入轴相连，可以直接驱动减速箱9，从而带动游梁式抽油机运转，不需要额外附加齿轮传动或皮带传动的减速、增大转矩机构，取代了原有电动机12、电动机输出轴皮带轮13、传动皮带11及减速箱输入轴皮带轮10机构所组成传动系统，消除了减速机构带来的损耗，消除了皮带定期维护更换所带来的各项成本及停产损失。
如图3所示，采用本发明所述的轮式电动机的游梁式抽油机，取消了现有技术中游梁式抽油机上的减速箱输入轴皮带轮10、传动皮带11和电动机输出轴皮带轮13，取而代之的是电动机转子输出轴为空心轴6，将游梁式抽油机减速箱输入轴套入空心轴6中，并通过胀紧结构固定，完成输入轴传动连接。将电机机壳1外部安装底座与减速箱安装底座相连，完成电机机壳1的固定。
具体的，轴套17与游梁式抽油机的锥形轴18用连接键19进行连接，其中轴套17内壁为锥形，与游梁式抽油机的锥形轴18外壁配合，轴套17外壁为圆柱形。安装轴套17的目的是将游梁式抽油机的锥形轴18转换为直轴，便于与电机空心轴6连接。胀套16内外壁均为圆柱形，其内壁与轴套17外壁胀紧配合，胀套16外壁与电机空心轴6胀紧配合。
如图4所示，由于上述结构的改变，使得改变了原来电机12单独设置在抽油机主机旁边的结构，可以直接将电机15设置在抽油机主机的底座上，由于改变了过去的分体式结构为现在的一体式结构，也就进一步压缩了井场面积，提高了经济性。
在其中一个实施例中，电枢绕组相数为三相，通过电控箱14控制三相绕组的输出电压幅值、相位控制电动机励磁，将定子铁芯2三相绕组通过电缆连接到电控箱14，通过电控箱14控制电动机15运转。该电动机具有低速、大转矩运行特性，其额定转矩足以直接驱动游梁式抽油机减速箱输入轴运转。在定子中加入永磁部件，可以降低励磁功率，通电时励磁磁场为径向，转子在磁场作用下按预定方向旋转，额定转速为200r/min，额定输出转矩为1800N·m。
将需要改造的游梁式抽油机原有电动机、电动机输出轴电动机输出皮带轮13、传动皮带及减速箱输入轴皮带轮拆除，保持游梁式抽油机其他机械结构。由于本发明设计的电动机采用扁平轮式结构，其外形尺寸与减速箱输入皮带轮相似，将新电动机安装在原有减速箱输入皮带轮位置，不会影响曲柄20和平衡块21的旋转运动。
基于上述内容，本发明还实际提供了一种游梁式抽油机的技术改造的方法，常规的游梁式抽油机包括电动机12、电动机输出皮带轮13、传动皮带11及减速箱输入轴皮带轮10，以及减速箱9、曲柄20、连杆22、平衡块21、游梁等机械机构。其中，在电动机12输出轴上安装电动机输出皮带轮即小皮带轮13，通过皮带11传动带动减速箱输入轴上的输入轴皮带轮即大皮带轮10，起传动和增大力矩作用，通过减速箱、曲柄20、连杆22、游梁等机构带动悬绳器、抽油泵直线往复运动实现抽油功能。
通过采用根据本发明所述的新型的轮式电动机15，可以在不改变游梁式抽油机主机结构的情况下，对动力系统进行改进，以克服现有的常规的游梁式抽油机的动力系统采用皮带传动所带来的问题。
具体的，所述方法包括拆除现有的游梁式抽油机的电动机12、电动机输出皮带轮13、传动皮带11及减速箱输入轴皮带轮10，但是不改变游梁式抽油机减速箱9、曲柄20、连杆22、平衡块21、游梁等机械机构，将根据本发明所述的新型的轮式电动机15安装在减速箱输入轴皮带轮10位置，将游梁式抽油机减速箱9的输入轴套入空心轴6中，并通过胀紧轴套固定，完成输入轴传动连接。将电机机壳1外部安装底座与减速箱9安装底座相连，完成电机机壳1的固定，取消了常规的电动机需要单独设置在抽油机旁边的电机座。
通过以上描述可知，根据发明所述的用于游梁式抽油机的轮式电动机15具有以下特点：
(1)转子质量小、重量轻，转子转动惯量小于所替代的减速箱输入轴皮带轮10，在抽油机故障时不会造成额外的损坏；
(2)电动机整体效率大大提高，电动机损耗降低，电动机工作时稳定温升低，不需要风扇或其他散热装置为电动机散热；
(3)实现了轮式电动机直接驱动抽油机，消除了皮带传动带来的损耗，同时避免了皮带定期维护所带来的各项费用及停工损失；
(4)简化了结构，减少了井场占地面积；
(5)转矩大，过载能力强，可直接驱动抽油机，不需要其他增加转矩的装置；
(6)外形为扁平轮结构，安装位置为原减速箱输入轴皮带轮位置，采用中空轴与减速箱输入轴直接连接，方便对现有的抽油机进行改造。
以上所述，仅为发明的较佳实施例而已，并非用于限定发明的保护范围，凡在发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于游梁式抽油机的轮式电动机(15)，电动机(15)整体为扁平轮式结构，主要包括：电机机壳(1)、定子铁芯(2)、电机端盖(3)、绕组(4)、磁铁(5)、空心轴(6)、转子磁轭(7)、转子磁轭支撑板(8)，其特征在于：
采用内转子结构，由磁铁(5)、空心轴(6)、转子磁轭(7)、转子磁轭支撑板(8)组成电动机转子，由电机机壳(1)、定子铁芯(2)、电机端盖(3)、绕组(4)组成电动机定子；
两侧圆形的电机端盖(3)与径向外端的电机机壳(1)通过紧固件连接形成一个封闭的腔体结构，在电机机壳(1)内侧设置圆形的定子铁芯(2)，定子铁芯(2)外为绕组(4)；
其中，磁铁(5)设置在转子磁轭(7)上，转子磁轭(7)通过转子磁轭支撑板(8)支撑，转子磁轭支撑板(8)设置在空心轴(6)上；
空心轴(6)中部的壁部形成凸台，用于固定其两侧的两个轴承，两侧的电机端盖(3)通过这两个轴承与空心轴(6)形成支撑，从而实现空心轴(6)相对于电机端盖(3)的转动关系。
2.根据权利要求1所述的用于游梁式抽油机的轮式电动机(15)，其特征在于：
电机机壳(1)为圆形轮式形状，其径向外部设置多个散热肋。
3.根据权利要求2所述的用于游梁式抽油机的轮式电动机(15)，其特征在于：
在轴承外侧的位置上，在电机端盖(3)与空心轴(6)之间设置密封件。
4.根据权利要求3所述的用于游梁式抽油机的轮式电动机(15)，其特征在于：
电机机壳(1)通过外部安装底座与游梁式抽油机的减速箱安装底座相连，完成电机机壳(1)的固定。
5.一种游梁式抽油机，采用根据权利要求1-4任一项所述的用于游梁式抽油机的轮式电动机(15)驱动，包括减速箱(9)、曲柄(20)、连杆(22)、平衡块(21)、游梁，其特征在于：
所述游梁式抽油机不采用皮带传动机构，而是直接将游梁式抽油机减速箱(9)的输入轴通过胀紧结构套入轮式电动机(15)的空心轴(6)中，利用轮式电动机15的内转子结构直接带动游梁式抽油机减速箱(9)的输入轴。
6.根据权利要求5所述的游梁式抽油机，其特征在于：
所述胀紧结构包括：通过轴套(17)与游梁式抽油机的锥形轴(18)用连接键(19)进行连接，其中轴套(17)内壁为锥形，与游梁式抽油机的锥形轴(18)外壁配合，轴套(17)外壁为圆柱形；胀套(16)内外壁均为圆柱形，其内壁与轴套(17)外壁胀紧配合，胀套(16)外壁与电机空心轴(6)胀紧配合。
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| CN106787358B (zh) | 2018-03-16 |
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