CN113437831A - 一种永磁智能驱动电机及控制系统 - Google Patents

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张�成
邓新成
李健伟
李文洋
王毅
贺付杰
于怡
李振涛
郝艳华
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Abstract

本申请涉及一种永磁智能驱动电机及控制系统，涉及驱动电机的技术领域，其包括电机本体，所述电机本体整体地安装于减速机的轮轴上，以形成整体直驱系统；所述电机本体包括机座，所述机座的一侧安装有前端盖，所述机座的另一侧安装有后端盖，所述后端盖的中心处开设有轮轴装配孔；所述机座内设置有定子和与定子配合转动连接的转子，所述转子内设置有用于与减速机轮轴连接的轴连接件。本申请采用低转速、大扭矩永磁同步电机直接驱动减速机输入轴运转，该设计最大优点是取消了皮带传动机构，提高传动效率，降低维护成本，高效节能，安全可靠。

Description

一种永磁智能驱动电机及控制系统
技术领域
本申请涉及驱动电机的技术领域，尤其是涉及一种永磁智能驱动电机及控制系统。
背景技术
抽油机是开采石油的一种机器设备，俗称“磕头机”，抽油机是有杆抽油系统中最主要举升设备。
相关技术可参考申请公布号为CN103758488A的中国发明专利，其公开了一种软游梁抽油机，其包括底座、动力机、曲柄、天轮支架、传动机构、抽油绳、动力天轮组、抽油天轮组和悬绳器；在底座的右部固定安装有动力机，在动力机的动力输出轴上固定安装有曲柄；在底座的左部固定安装有天轮支架。
针对上述中的相关技术，发明人认为存在有以下缺陷：游梁式抽油机中提供动力的动力机与传递动力并降低速度的减速器两者一般是利用皮带传动机构实现连接传动，而皮带传动的传动效率较低，进而降低了抽油机运作的效率。
发明内容
为了提高系统的传动效率，提升抽油机运作的效率，本申请提供一种永磁智能驱动电机及控制系统。
第一方面，本申请提供一种永磁智能驱动电机，采用如下的技术方案：
一种永磁智能驱动电机，包括电机本体，所述电机本体整体地安装于减速机的轮轴上，以形成整体直驱系统；
所述电机本体包括机座，所述机座的一侧安装有前端盖，所述机座的另一侧安装有后端盖，所述后端盖的中心处开设有轮轴装配孔；所述机座内设置有定子和与定子配合转动连接的转子，所述转子内设置有用于与减速机轮轴连接的轴连接件。
通过采用上述技术方案，电机本体直接与减速机轮轴连接，省去了常规电机与减速机之间皮带传动结构，提高系统的传动效率；改善了抽油机减速机主动轴受力环境，消除了皮带轮径向力对减速机轴承的影响，提高了减速机的可靠性；同时，没有皮带易损件的更换问题，降低了抽油机维护成本。
可选的，所述轴连接件包括安装于转子内的转轴，所述转轴的两端套设有轴承，所述转轴内设置有轴套。
通过采用上述技术方案，减速机轮轴穿过后端盖并与轮轴内的轴套连接，进而实现轮轴与电机本体的直接连接。
可选的，所述转轴外套设有轴承内盖，所述轴承内盖置于两个轴承之间。
通过采用上述技术方案，轴承内盖能够加强两个轴承间的稳固度，保障转轴与转子的稳定配合。
可选的，所述转轴上嵌有键。
通过采用上述技术方案，电机启动转矩大，利用键的传递转矩作用，使平衡块在任意位置时均可进行停机、便于维护。
可选的，所述定子上设有绕组，所述转子上设有磁钢。
通过采用上述技术方案，采用永磁同步电动机，效率高、功率因数高，节电效果明显。
可选的，所述机座采用大直径、扁平超薄型结构，所述前端盖和后端盖与机座适配。
通过采用上述技术方案，机座采用大直径、扁平超薄型结构，可靠耐用，操作方便。全封闭自然冷却散热结构设计，发热量小、体积小、噪声小。
可选的，所述前端盖的中心处安装有定位安装板。
通过采用上述技术方案，去除底座尾部原有电机安装部分，节省基础制作成本。
可选的，所述后端盖安装有接线盒。
通过采用上述技术方案，接线盒为电机的接线提供空间和保护，以保障电机的稳定运行。
第二方面，本申请提供一种控制系统，采用如下的技术方案：
一种控制系统，应用于上述的永磁智能驱动电机，包括：
控制模块，包括智能驱动器，用于驱动电机解析控制；
数字化模块，用于数据的自动采集、分析与远程控制功能；
测量分析模块，包括多功能表，用于对电能实用情况进行高精度测量分析，并实时上传数据；
温控模块，用于自动控制散热。
通过采用上述技术方案，智能驱动器采用最先进的磁场定向控制技术，对永磁电机磁场解析控制，动态高速响应，控制灵活，低频转矩大，始终保证整个系统高效节能。驱动器具有短路、过载、过压、缺相、速度失调等多项保护功能。数字化模块可切换本地/远程控制模式，通过以太网接口、RS485接口、无线ZigBee通讯接口分别与SCADA监控中心、驱动器、抽油机无线传感器构成智能化数据网络，实现数据的自动采集、分析与远程控制功能。多功能表对电能使用情况进行高精度测量分析，并可实时上传数据。温控装置：针对油田的恶劣环境，高温自动控制散热。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.电机本体直接与减速机轮轴连接，省去了常规电机与减速机之间皮带传动结构，提高系统的传动效率；改善了抽油机减速机主动轴受力环境，消除了皮带轮径向力对减速机轴承的影响，提高了减速机的可靠性；同时，没有皮带易损件的更换问题，降低了抽油机维护成本；
2.智能驱动器采用最先进的磁场定向控制技术，对永磁电机磁场解析控制，动态高速响应，控制灵活，低频转矩大，始终保证整个系统高效节能。驱动器具有短路、过载、过压、缺相、速度失调等多项保护功能。数字化模块可切换本地/远程控制模式，通过以太网接口、RS485接口、无线ZigBee通讯接口分别与SCADA监控中心、驱动器、抽油机无线传感器构成智能化数据网络，实现数据的自动采集、分析与远程控制功能。多功能表对电能使用情况进行高精度测量分析，并可实时上传数据。温控装置：针对油田的恶劣环境，高温自动控制散热。
附图说明
图1是本申请实施例中驱动电机的整体结构示意图。
图2是本申请实施例中电机本体的爆炸示意图。
图3是本申请实施例中控制系统的模块框图。
附图标记说明：1、机座；11、前端盖；111、安装板；12、后端盖；121、接线盒；122、轮轴装配孔；21、转子；211、绕组；22、定子；221、磁钢；31、转轴；311、键；32、轴套；41、轴承；42、轴承内盖；100、控制模块；200、数字化模块；300、测量分析模块；400、温控模块。
具体实施方式
以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种永磁智能驱动电机。
参照图1，永磁智能驱动电机包括电机本体，电机本体整体地安装于减速机的轮轴上，以形成整体直驱系统，省去了常规电机与减速机之间皮带传动结构，提高系统的传动效率；改善了抽油机减速机主动轴受力环境，消除了皮带轮径向力对减速机轴承的影响，提高了减速机的可靠性；同时，没有皮带易损件的更换问题，降低了抽油机维护成本。
参照图1，电机本体包括机座1，机座1采用扁平超薄型结构，机座1的外沿设计呈正八边形状结构，其外沿一端固定连接有支脚，其外沿另一端固定连接有顶梁，以方便机座1的转运和安装；机座1的中部开设有圆形通孔，通孔采用大直径设计结构；机座1采用大直径、扁平超薄型结构，可靠耐用，操作方便。
参照图1、图2，机座1的一侧安装有前端盖11，前端盖11为机座1的内切圆，前端盖11的边沿安装有多个与机座1螺纹连接的内六角螺栓，多个内六角螺栓沿前端盖11的周向在前端盖11的边缘均匀排列，以实现前端盖11与机座1的适配密封安装。前端盖11的中心处开设有圆孔，圆孔处安装有定位安装板111，以去除机座1尾部原有电机安装部分，节省基础制作成本。
参照图1、图2，机座1的另一侧安装有后端盖12，后端盖12也为机座1的内切圆，后端盖12的边沿安装有多个与机座1螺纹连接的内六角螺栓，多个内六角螺栓沿后端盖12的周向在后端盖12的边缘均匀排列，以实现后端盖12与机座1的适配密封安装，全封闭自然冷却散热结构设计，发热量小、体积小、噪声小。后端盖12的中心处开设有轮轴装配孔122，进而为减速机的轮轴安装提供空间。后端盖12安装有接线盒121，接线盒121通过螺栓连接于后端盖12上，接线盒121为电机的接线提供空间和保护，以保障电机的稳定运行。
参照图1、图2，机座1的内部设置有定子22，定子22的外壁与机座1通孔的内壁贴合固定，定子22上均匀设有绕组211。机座1的内部还设置有与定子22配合转动连接的转子21，转子21上均匀设有磁钢221，以使电机本体形成永磁同步电动机，实现效率高、功率因数高，且节电效果明显。
参照图1、图2，转子21内设置有用于与减速机轮轴连接的轴连接件，轴连接件包括安装于转子21内的转轴31，转轴31的外壁设计为中间高两端低，转轴31的两端较低面均套设有轴承41，轴承41的内壁与转轴31的外壁贴合连接。
参照图1、图2，转轴31的中部较高面套设有轴承内盖42，轴承内盖42置于两个轴承41之间。轴承内盖42能够加强两个轴承41间的稳固度，保障转轴31与转子21的稳定配合。
参照图1、图2，转轴31的中部较高面嵌有键311，键311采用平键，平键的两侧是工作面，定心性能好，装拆方便，电机启动转矩大，利用键311的传递转矩作用，使平衡块在任意位置时均可进行停机、便于维护。
参照图1、图2，转轴31内设置有轴套32，减速机轮轴穿过后端盖12并与轮轴内的轴套32连接，进而实现轮轴与电机本体的直接连接。
本申请实施例一种永磁智能驱动电机的实施原理为：电机本体直接与减速机轮轴连接，省去了常规电机与减速机之间皮带传动结构，提高系统的传动效率；改善了抽油机减速机主动轴受力环境，消除了皮带轮径向力对减速机轴承的影响，提高了减速机的可靠性；同时，没有皮带易损件的更换问题，降低了抽油机维护成本。
本申请实施例还公开一种控制系统,应用于上述的永磁智能驱动电机。
参照图3，控制系统包括：
控制模块100，控制模块100包括智能驱动器，控制模块100用于驱动电机解析控制。智能驱动器采用最先进的磁场定向控制技术，对永磁电机磁场解析控制，动态高速响应，控制灵活，低频转矩大，始终保证整个系统高效节能。驱动器具有短路、过载、过压、缺相、速度失调等多项保护功能。
数字化模块200，数字化模块200用于数据的自动采集、分析与远程控制功能。数字化模块200可切换本地/远程控制模式，通过以太网接口、RS485接口、无线ZigBee通讯接口分别与SCADA监控中心、驱动器、抽油机无线传感器构成智能化数据网络，实现数据的自动采集、分析与远程控制功能。
测量分析模块300，测量分析模块300包括多功能表，测量分析模块300用于对电能实用情况进行高精度测量分析，并实时上传数据。
温控模块400，温控模块400用于自动控制散热。温控模块400针对油田的恶劣环境，高温自动控制散热。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种永磁智能驱动电机，其特征在于：包括电机本体，所述电机本体整体地安装于减速机的轮轴上，以形成整体直驱系统；
所述电机本体包括机座(1)，所述机座(1)的一侧安装有前端盖(11)，所述机座(1)的另一侧安装有后端盖(12)，所述后端盖(12)的中心处开设有轮轴装配孔(122)；所述机座(1)内设置有定子(22)和与定子(22)配合转动连接的转子(21)，所述转子(21)内设置有用于与减速机轮轴连接的轴连接件。
2.根据权利要求1所述的一种永磁智能驱动电机，其特征在于：所述轴连接件包括安装于转子(21)内的转轴(31)，所述转轴(31)的两端套设有轴承(41)，所述转轴(31)内设置有轴套(32)。
3.根据权利要求2所述的一种永磁智能驱动电机，其特征在于：所述转轴(31)外套设有轴承内盖(42)，所述轴承内盖(42)置于两个轴承(41)之间。
4.根据权利要求2所述的一种永磁智能驱动电机，其特征在于：所述转轴(31)上嵌有键(311)。
5.根据权利要求1所述的一种永磁智能驱动电机，其特征在于：所述定子(22)上设有绕组(211)，所述转子(21)上设有磁钢(221)。
6.根据权利要求1所述的一种永磁智能驱动电机，其特征在于：所述机座(1)采用大直径、扁平超薄型结构，所述前端盖(11)和后端盖(12)与机座(1)适配。
7.根据权利要求1所述的一种永磁智能驱动电机，其特征在于：所述前端盖(11)的中心处安装有定位安装板(111)。
8.根据权利要求1所述的一种永磁智能驱动电机，其特征在于：所述后端盖(12)安装有接线盒(121)。
9.一种控制系统，其特征在于，应用于如权利要求1-8所述的一种永磁智能驱动电机，包括：
控制模块(100)，包括智能驱动器，用于驱动电机解析控制；
数字化模块(200)，用于数据的自动采集、分析与远程控制功能；
测量分析模块(300)，包括多功能表，用于对电能实用情况进行高精度测量分析，并实时上传数据；
温控模块(400)，用于自动控制散热。
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