CN109347250A - 一种油田用的驱动电动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动机设备技术领域，且公开了一种油田用的驱动电动机，包括电机本体和输出轴，所述电机本体的端部固定连接有接电罩，所述接电罩的端部活动套接有安装盘，所述输出轴贯穿接电罩和安装盘并与安装盘固定套接，所述安装盘的一侧固定连接有固定套筒，所述固定套筒的数量设有三个。本发明通过连接键在连接槽和驱动槽内伸缩，以此实现连轴盘与驱动盘同步或相对转动，当电网因突发故障断电时，电磁铁失去磁场，连接键在拉簧的拉力作用下脱出连接槽和驱动槽，由此，仅连轴盘随抽油机的负载高速转动，驱动盘并不会随之高速转动，从而使得电机具备突发断电情况下的自我保护功能，不会产生很高的发电电压击穿内部构件。

Description

一种油田用的驱动电动机

技术领域

本发明涉及电动机设备技术领域，具体为一种油田用的驱动电动机。

背景技术

永磁同步电机是由永磁体励磁产生同步旋转磁场的同步电机，其与传统三相异步电机相比，转子上多安装了一套永磁体，俗称磁钢，使得转子产生旋转磁场，进一步，由三相定子绕阻在该旋转磁场作用下感应三相对称电流，因永磁同步电机初始启动时具备很大的磁矩，因而，常用于油田抽油机的动力机，以达到节电的目的。

正因为永磁同步电机本身的永磁铁结构设计，其比异步电机在抽油机上更容易发电，当电网突发故障时，永磁同步电机的定子断电，抽油机的负载部分会拖动永磁同步电机自由高速旋转，此时永磁同步电机的发电电压很大程度上要远高于额定电压，造成永磁同步电机及控制线路绝缘击穿而损坏，为此，提出一种油田用的驱动电动机，旨在解决电网突发故障断电情况下电动机自我保护缺失的问题。

发明内容

针对背景技术中提出的现有抽油机驱动电机在遇电网突发断电情况下存在的不足，本发明提供了一种油田用的驱动电动机，具备电机自我保护功能和突发断电故障下快速趋于平稳停止的优点，解决了上述背景技术中提出的因电网突发断电故障而使得永磁同步电机产生高于额定功率的发电电压致使内部构件绝缘击穿损坏的问题。

本发明提供如下技术方案：一种油田用的驱动电动机，包括电机本体和输出轴，所述电机本体的端部固定连接有接电罩，所述接电罩的端部活动套接有安装盘，所述输出轴贯穿接电罩和安装盘并与安装盘固定套接，所述安装盘的一侧固定连接有固定套筒，所述固定套筒的数量设有三个，且三个固定套筒在安装盘的一侧环形阵列分布，所述固定套筒内腔的一端固定安装有电磁铁，所述固定套筒内腔的另一端活动套接有连接键，所述连接键位于固定套筒内的外部固定套接有挡板Ⅰ，所述连接键位于固定套筒内的端部固定连接有磁斥板，所述磁斥板一侧的磁极与电磁铁通电产生的磁场磁极相反，所述连接键位于固定套筒外部的端部固定套接有挡板Ⅱ，所述挡板Ⅱ的一侧固定连接有拉簧，所述拉簧的另一端与固定套筒的一端固定连接，所述输出轴的端部设有连轴盘，所述连轴盘的内部活动套接有驱动盘，所述驱动盘的内部与输出轴的外部固定套接，所述连轴盘的内侧壁和驱动盘的外侧壁上分别开设有连接槽和驱动槽，所述连接槽和驱动槽的数量分别设有三个，三个所述连接槽和驱动槽分别在连轴盘的内侧壁和驱动盘的外侧壁呈环形阵列分布且单个连接槽和驱动槽位置对应分布，所述连接槽和驱动槽围成的方形内凹槽与连接键的端部形状相适配且为方形，所述连接槽和驱动槽的内底均固定安装有永磁块，所述安装盘位于接电罩内的一侧固定安装有集电环，所述接电罩内壁的上下两端分别设有电刷，且电刷的端部与集电环的外壁接触，所述电磁铁的通电通过集电环与电刷电连接至电机本体的接线盒内，所述连轴盘的另一侧开设有三个连轴孔，三个所述连轴孔与三个所述连接槽的位置错位布置。所述连接键由无磁性碳钢铸成的方形截面杆，所述连接键伸入连接槽内的端部设有永磁铁，且该永磁铁的磁极与永磁块相对端的磁极相反。所述挡板Ⅱ一侧的连接键的长度恰好为连接槽的深度除去永磁块的厚度值。

优选的，所述挡板Ⅱ紧贴连轴盘一侧时，所述拉簧受拉伸产生的弹性拉力大小介于连接键端部与永磁块的磁性相吸力大小和电磁铁通电产生与磁斥板相斥的磁场力大小之间。

优选的，所述连轴盘位于连接槽一侧正面环形均布有若干个磁阻块，且每个磁阻块的正面与永磁块相对连接键一侧的磁极相同，所述磁阻块与连接键端部永磁铁产生的磁性吸附力小于连接键端部永磁铁离开永磁块时两者之间的磁性吸附力。

优选的，所述连轴盘的内壁环形且均匀的嵌设有多组滚轴，且多组滚轴的外壁与驱动盘的外壁均发生接触。

优选的，所述电磁铁与电机本体内部定子之间电连接有使得电机本体内部定子通电较电磁铁滞后的延时继电器。

本发明具备以下有益效果：

1、本发明通过连接键在连接槽和驱动槽内伸缩，以此实现连轴盘与驱动盘同步或相对转动，当电网因突发故障断电时，电磁铁失去磁场，连接键在拉簧的拉力作用下脱出连接槽和驱动槽，由此，仅连轴盘随抽油机的负载高速转动，驱动盘并不会随之高速转动，从而使得电机具备突发断电情况下的自我保护功能，不会产生很高的发电电压击穿内部构件。

2、本发明通过设置永磁块以及在连接键的端部设置永磁铁，使得连接键与永磁块接触靠近时吸附的更加牢靠，以保证电机正常运转时，连轴盘与驱动盘的传动性能，同时，配合磁阻块，当突发断电故障时，连轴盘因抽油机负载带动高速转动下，需要克服连接键端部的永磁铁与磁阻块以及永磁块之间的磁性吸附力做功，使得连轴盘能够在短时间内快速停止转动，使电机在断电故障发生后快速趋于稳定，提高安全性能。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明图1的连轴盘处局部立体示意图；

图3为本发明图2的中轴剖面示意图；

图4为本发明图2的背视图；

图5为本发明磁阻块在连轴盘正面分布示意图；

图6为本发明连轴盘与驱动盘之间加装滚轴的截面示意图。

图中：1、电机本体；2、输出轴；3、接电罩；4、安装盘；5、固定套筒；6、电磁铁；7、连接键；8、挡板Ⅰ；9、磁斥板；10、挡板Ⅱ；11、拉簧；12、连轴盘；13、驱动盘；14、连接槽；15、驱动槽；16、永磁块；17、集电环；18、电刷；19、连轴孔；20、磁阻块；21、滚轴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，一种油田用的驱动电动机，包括电机本体1和输出轴2，电机本体1的端部固定连接有接电罩3，接电罩3的端部活动套接有安装盘4，输出轴2贯穿接电罩3和安装盘4并与安装盘4固定套接，安装盘4随输出轴2同步同轴转动，安装盘4与接电罩3之间的活动转动通过轴封密封转动，安装盘4的一侧固定连接有固定套筒5，固定套筒5的数量设有三个，且三个固定套筒5在安装盘4的一侧环形阵列分布，三个固定套筒5及其连接组件构成三角传动构型，使得传动更加稳定，固定套筒5内腔的一端固定安装有电磁铁6，固定套筒5内腔的另一端活动套接有连接键7，连接键7位于固定套筒5内的外部固定套接有挡板Ⅰ8，连接键7位于固定套筒5内的端部固定连接有磁斥板9，磁斥板9由永磁材料做成的板状，磁斥板9一侧的磁极与电磁铁6通电产生的磁场磁极相反，连接键7位于固定套筒5外部的端部固定套接有挡板Ⅱ10，挡板Ⅱ10的一侧固定连接有拉簧11，拉簧11的另一端与固定套筒5的一端固定连接，其中，挡板Ⅱ10与连轴盘12接触时，连接键7的端部恰好与永磁块16的一侧接触，同时挡板Ⅰ8与固定套筒5内腔的一端接触，此时拉簧11产生的回复拉力大于连接键7端部与永磁块16相吸的力且小于电磁铁6与磁斥板9产生的磁性相斥力，以此保证电磁铁6通电正常工作情况下，连接键7能够稳定伸入连接槽14和驱动槽15内，承担连轴盘12与驱动盘13之间的传动部件，电磁铁6断电时，连接键7能够在拉簧11的回复拉力作用下脱离连接槽14和驱动槽15，结束连轴盘12与驱动盘13之间的传动效果。

输出轴2的端部设有连轴盘12，连轴盘12的内部活动套接有驱动盘13，驱动盘13的内部与输出轴2的外部固定套接，输出轴2与驱动盘13的套接关系可通过一体成型实现，而连轴盘12则与抽油机负载安装固定，且连轴盘12安装固定后正好与驱动盘13实现套接效果，驱动盘13的安装位置则由永磁同步电机在抽油机上的安装位置决定，连轴盘12的内侧壁和驱动盘13的外侧壁上分别开设有连接槽14和驱动槽15，连接槽14和驱动槽15的数量分别设有三个，三个连接槽14和驱动槽15分别在连轴盘12的内侧壁和驱动盘13的外侧壁呈环形阵列分布且单个连接槽14和驱动槽15位置对应分布，连接槽14和驱动槽15围成的方形内凹槽与连接键7的端部形状相适配，连接键7的端部形状为方形，连接槽14和驱动槽15的内底均固定安装有永磁块16，安装盘4位于接电罩3内的一侧固定安装有集电环17，接电罩3内壁的上下两端分别设有电刷18，且电刷18的端部与集电环17的外壁接触，电磁铁6的通电通过集电环17与电刷18电连接至电机本体1的接线盒内，连轴盘12的另一侧开设有三个连轴孔19，三个连轴孔19与三个连接槽14的位置错位布置。

其中，连接键7由无磁性碳钢铸成的方形截面杆，无磁性材料制成连接键7，可使得电磁铁6、磁斥板9和永磁块16之间力的作用参数不受连接键7的影响，便于生产制作，连接键7伸入连接槽14内的端部设有永磁铁，且该永磁铁的磁极与永磁块16相对端的磁极相反，连接键7端部设置的永磁铁用于与永磁块16产生吸附力，一方面接触时吸附紧固，另一方面，分离时产生吸附阻力，阻碍连轴盘12相对连接键7转动。

其中，挡板Ⅱ10一侧的连接键7的长度恰好为连接槽14的深度除去永磁块16的厚度值，此处连接键7的长度为挡板Ⅱ10一侧的连接键7及其端部安装的永磁铁总长度，即挡板Ⅱ10与连轴盘12接触时，连接键7正好与永磁块16接触，以防止连接键7端部的永磁铁与永磁块16撞击易损。

其中，挡板Ⅱ10紧贴连轴盘12一侧时，拉簧11受拉伸产生的弹性拉力大小介于连接键7端部与永磁块16的磁性相吸力大小和电磁铁6通电产生与磁斥板9相斥的磁场力大小之间，保证电磁铁6断电时，拉簧11能够将连接键7拉回并脱离连接槽14和驱动槽15的内部，电磁铁6通电时，电磁铁6与磁斥板9之间产生的电磁互斥力能够克服拉簧11因形变产生的拉力而推动连接键7进入连接槽14和驱动槽15内。

其中，连轴盘12位于连接槽14一侧正面环形均布有若干个磁阻块20，且每个磁阻块20的正面与永磁块16相对连接键7一侧的磁极相同，磁阻块20与连接键7端部永磁铁产生的磁性吸附力小于连接键7端部永磁铁离开永磁块16时两者之间的磁性吸附力，磁阻块20由永磁材料制成，此处若干个磁阻块20是指磁阻块20依据两个连接槽14之间的环形距离等距布置，而磁性吸附力大小的设定，目的在于，电磁铁6断电后，驱动盘13与连轴盘12均会自由转动至最终停下，而因吸附力的作用即保证驱动盘13与连轴盘12转动最终停止位置为连接键7与连接槽14和驱动槽15对应的位置，以便于电机设备启动时，连接键7直接优先进入连接槽14和驱动槽15完成连轴盘12与驱动盘13的传动连接。

其中，连轴盘12的内壁环形且均匀的嵌设有多组滚轴21，且多组滚轴21的外壁与驱动盘13的外壁均发生接触，滚轴21嵌设在连轴盘12的内壁且可在连轴盘12的壁槽内转动而不会脱落壁槽，滚轴21用于降低驱动盘13与连轴盘12相对转动时的摩擦阻力，以防止连轴盘12的内壁与驱动盘13的外壁因磨损而失去套接转动的稳定性能。

其中，电磁铁6与电机本体1内部定子之间电连接有使得电机本体1内部定子通电较电磁铁6滞后的延时继电器，延时继电器用于在启动电机本体1时，优先启动电磁铁6，在电磁铁6启动后，连接键7被送至连接槽14和驱动槽15内，优先完成连轴盘12与驱动盘13的传动连接，方可启动电机本体1进行正常运转。

本发明的工作原理如下：

电机通电后，在延时继电器的控制作用下，电磁铁6先通电产生磁场，与磁斥板9本身的磁场磁极相斥，推动磁斥板9远离电磁铁6运动，从而推动连接键7进入连接槽14和驱动槽15内，同时带动拉簧11拉伸，并且，连接键7端部的永磁铁与永磁块16产生磁性相吸，然后电机启动带动输出轴2转动，由输出轴2带动驱动盘13转动，从而由驱动盘13通过连接键7带动连轴盘12转动，进而与连轴盘12通过连轴孔19连接的抽油机负载转动。

当电网突发故障断电时，电磁铁6断电失去磁场，连接键7在拉簧11的回复拉力作用下，从连接槽14和驱动槽15内脱离，直至挡板Ⅱ10与挡板Ⅰ8的端部接触，连接键7恰好完全脱离连接槽14和驱动槽15内，此时，连轴盘12与驱动盘13失去了传动连接性能，连轴盘12在负载拖动下会产生高速转动，而驱动盘13则会在电机内的磁阻作用下趋于停止转动，同时，连轴盘12转动需克服连接键7端部的永磁铁与磁阻块20以及永磁块16产生磁性吸附力做功，亦会使得连轴盘12快速趋于转动停止。

Claims (5)

1.一种油田用的驱动电动机，包括电机本体(1)和输出轴(2)，其特征在于：所述电机本体(1)的端部固定连接有接电罩(3)，所述接电罩(3)的端部活动套接有安装盘(4)，所述输出轴(2)贯穿接电罩(3)和安装盘(4)并与安装盘(4)固定套接，所述安装盘(4)的一侧固定连接有固定套筒(5)，所述固定套筒(5)的数量设有三个，且三个固定套筒(5)在安装盘(4)的一侧环形阵列分布，所述固定套筒(5)内腔的一端固定安装有电磁铁(6)，所述固定套筒(5)内腔的另一端活动套接有连接键(7)，所述连接键(7)位于固定套筒(5)内的外部固定套接有挡板Ⅰ(8)，所述连接键(7)位于固定套筒(5)内的端部固定连接有磁斥板(9)，所述磁斥板(9)一侧的磁极与电磁铁(6)通电产生的磁场磁极相反，所述连接键(7)位于固定套筒(5)外部的端部固定套接有挡板Ⅱ(10)，所述挡板Ⅱ(10)的一侧固定连接有拉簧(11)，所述拉簧(11)的另一端与固定套筒(5)的一端固定连接，所述输出轴(2)的端部设有连轴盘(12)，所述连轴盘(12)的内部活动套接有驱动盘(13)，所述驱动盘(13)的内部与输出轴(2)的外部固定套接，所述连轴盘(12)的内侧壁和驱动盘(13)的外侧壁上分别开设有连接槽(14)和驱动槽(15)，所述连接槽(14)和驱动槽(15)的数量分别设有三个，三个所述连接槽(14)和驱动槽(15)分别在连轴盘(12)的内侧壁和驱动盘(13)的外侧壁呈环形阵列分布且单个连接槽(14)和驱动槽(15)位置对应分布，所述连接槽(14)和驱动槽(15)围成的方形内凹槽与连接键(7)的端部形状相适配且为方形，所述连接槽(14)和驱动槽(15)的内底均固定安装有永磁块(16)，所述安装盘(4)位于接电罩(3)内的一侧固定安装有集电环(17)，所述接电罩(3)内壁的上下两端分别设有电刷(18)，且电刷(18)的端部与集电环(17)的外壁接触，所述电磁铁(6)的通电通过集电环(17)与电刷(18)电连接至电机本体(1)的接线盒内，所述连轴盘(12)的另一侧开设有三个连轴孔(19)，三个所述连轴孔(19)与三个所述连接槽(14)的位置错位布置；

所述连接键(7)由无磁性碳钢铸成的方形截面杆，所述连接键(7)伸入连接槽(14)内的端部设有永磁铁，且该永磁铁的磁极与永磁块(16)相对端的磁极相反；

所述挡板Ⅱ(10)一侧的连接键(7)的长度恰好为连接槽(14)的深度除去永磁块(16)的厚度值。

2.根据权利要求1所述的一种油田用的驱动电动机，其特征在于：所述挡板Ⅱ(10)紧贴连轴盘(12)一侧时，所述拉簧(11)受拉伸产生的弹性拉力大小介于连接键(7)端部与永磁块(16)的磁性相吸力大小和电磁铁(6)通电产生与磁斥板(9)相斥的磁场力大小之间。

3.根据权利要求1所述的一种油田用的驱动电动机，其特征在于：所述连轴盘(12)位于连接槽(14)一侧正面环形均布有若干个磁阻块(20)，且每个磁阻块(20)的正面与永磁块(16)相对连接键(7)一侧的磁极相同，所述磁阻块(20)与连接键(7)端部永磁铁产生的磁性吸附力小于连接键(7)端部永磁铁离开永磁块(16)时两者之间的磁性吸附力。

4.根据权利要求1所述的一种油田用的驱动电动机，其特征在于：所述连轴盘(12)的内壁环形且均匀的嵌设有多组滚轴(21)，且多组滚轴(21)的外壁与驱动盘(13)的外壁均发生接触。

5.根据权利要求1所述的一种油田用的驱动电动机，其特征在于：所述电磁铁(6)与电机本体(1)内部定子之间电连接有使得电机本体(1)内部定子通电较电磁铁(6)滞后的延时继电器。