CN113839487B - 一种无杆采油直线电机的动子结构 - Google Patents

一种无杆采油直线电机的动子结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无杆采油直线电机的动子结构，属于采油装备机械制造领域，包括不导磁芯轴、多个单元永磁滑环，而将多个单元永磁滑环依次背对背排列在非导磁芯轴的表面上，每个单元永磁滑环由左端半导磁滑环、永磁铁环、右端半导磁滑环组成。其中，永磁铁环断面两侧分别与左端半导磁滑环、右端半导磁滑环端面两侧紧密接触。本发明在限定的极距中采用永磁铁环与相耦合的两半导磁滑环，其永磁体积是沿着余弦曲线向芯轴线方向增加，使得推力大幅度提高，还可以通过改动子末端板变永磁铁环的余弦方程参数来改变结构，使得体积变化，进一步提高推力。

Description

一种无杆采油直线电机的动子结构
技术领域
本发明涉及采油装备机械制造领域，涉及一种无杆采油直线电机动子结构。
背景技术
据调查，目前游梁式抽油机占全部采油设备的90％左右，其耗电量大，效率低下，系统效率占25％左右，又由于采用的是有杆抽油方式，长期以来井管杆偏磨现象一直困扰着采油界，已多年得不到解决，更换井管杆的一次性费用大约3万元左右，随着我国的地下能源下降，油田的含水率在80％左右，一些新近开发的储备井中低渗、超低渗、密油，特殊岩性比达80％，推行斜井、水平井、大井纵布局都限制了传统采油设备的使用。
特别“新两法”颁布以来，传统采油设备的泄漏事故发生已不能满足现行法律法规的要求。
基于上述问题，目前往复潜油电泵技术虽然部分解决了低渗小排量采油问题，急需解决低冲次、大推力、大排量的无杆采油直线电机技术难关。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种无杆采油直线电机的动子结构，通过采用新颖动子结构，得到低冲次大推力的动力装置。
为实现上述目的，本发明是根据以下技术方案实现的：
一种无杆采油直线电机动子结构，其特征在于，包括不导磁芯轴13、多个单元永磁滑环4，多个单元永磁滑环4依次背对背排列在非导磁芯轴13的表面上，在每个单元永磁滑环4依次背对背排列之间涂上防腐蚀胶，每个所述单元永磁滑环4由左端半导磁滑环10、永磁铁环11、右端半导磁滑环12构成，其中，所述永磁铁环11端面两侧分别与左端半导磁滑环10、右端半导磁滑环12端面两侧紧密接触，左端半导磁滑环10和所述右端半导磁滑环12形状相同并对称设置，长度相同的非导磁芯筒16贯通装入永磁铁环11、左端半导磁滑环10、右端半导磁滑环12的内环之中，沿非导磁芯轴13的非导磁芯筒16的外经断面与左端半导磁滑环10的内环外断面、右端半导磁滑环12的内环外断面熔覆焊接而成。
上述技术方案中，所述永磁铁环11的轴向截面的两侧宽度从外环到内环逐渐增大。
上述技术方案中，所述永磁铁环的轴向截面两侧曲线为抛物弓形或者内摆线的余弦曲线。
上述技术方案中，所述左端半导磁滑环10外圆表面并延着非导磁芯轴13的轴向方向熔覆左端半滑环保护层9，所述右端半导磁滑环12外圆表面并延着非导磁芯轴13的轴向方向熔覆右端半滑环保护层14。
上述技术方案中，所述永磁铁环11的外环表面采用非导磁环圈15包裹，非导磁环圈15外圆的两端面交角处分别与左端半导磁滑环10、右端半导磁滑环12采用圆周熔覆焊接而成，所述永磁铁环11的直径都小于左端半导磁滑环10、右端半导磁滑环12直径，其比值为0.981—0.99。
上述技术方案中，还包括动子尾端部1、动子中端部18、动子首段部8，其中，
所述动子尾端部1通过设置的螺纹孔与非导磁芯轴13螺纹连接，后用第一圆柱销2锁死，同时将尾端的左端半导磁滑环10与非导磁芯轴13用第二圆柱销3锁死；
所述动子中端部在单元永磁滑环4依次背对背排列结合处通过第三螺纹销钉5将左端半导磁滑环10、非导磁芯轴13、右端半导磁滑环12锁死；
所述动子首端部8通过螺纹孔与非导磁芯轴13螺纹连接后用第四圆柱销6锁死，同时将首端的右端半导磁滑环12与非导磁芯轴13用第五圆柱销7锁死。
上述技术方案中，所述动子中端部指N个单元永磁滑环4依次排列的部分，其中N为正整数。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1、本发明在限定的极距单元的永磁铁环与之偶合的导磁滑环，其永磁体积按着非线性增加，使得推力大幅度提高，还可以通过改变函数关系来改变体积变化，进一步提高推力。
2、永磁铁环断面两侧分别与左端半导磁滑环、右端半导磁滑环端面两侧紧密接触。免除包裹永磁铁环两端面薄板，使导磁率提高，磁阻下降，电机发热下降，提高了电机的绝缘性。
3、所述的单元永磁体滑环是在限定的极距单元永磁滑环L0内整体装配方式，其装配质量高，生产率高，生产成本下降。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1是本发明无杆采油直线电机的动子结构示意图；
图2是图1中部分结构放大示意图；
其中，1-动子尾端部，2-第一圆柱销，3-第二圆柱销，4-单元永磁滑环，5-第三螺纹圆柱销，6-第四圆柱销，7-第五圆柱销，8-动子首端部，9-左端半滑环保护层，10-左端半导磁滑环，11-永磁铁环，12-右端半导磁滑环，13-非导磁芯轴，14-右端半导磁滑套耐磨层，15-非导磁环圈,16-非导磁芯筒,17-动子。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“径向”、“轴向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明阐述了一种无杆采油直线电机的动子结构，如图1、2所示，包括不导磁芯轴13、多个单元永磁滑环4，多个单元永磁滑环4依次背对背排列在非导磁芯轴13的表面上，在每个单元永磁滑环4依次背对背排列之间涂上防腐蚀胶，每个单元永磁滑环4由左端半导磁滑环10、永磁铁环11、右端半导磁滑环12构成，其中，永磁铁环11端面两侧分别与左端半导磁滑环10、右端半导磁滑环12端面两侧紧密接触，左端半导磁滑环10和右端半导磁滑环12形状相同并对称设置，长度相同的非导磁芯筒16贯通装入永磁铁环11、左端半导磁滑环10、右端半导磁滑环12的内环之中，沿非导磁芯轴13的非导磁芯筒16的外经断面与左端半导磁滑环10的内环外断面、右端半导磁滑环12的内环外断面熔覆焊接而成。
本发明优选实施例中，双余弦曲面永磁铁环11的轴向截面从外环到内环其两侧宽度按非线性增大。
本发明优选实例中，双余弦曲面永磁铁环11的轴向截面两侧曲线为抛物弓形或者内摆线的余弦曲线，与之相偶合的两半导磁滑环10、12其曲线为余弦曲线。
本发明优选实施例中，左端半导磁滑环10外圆表面并延着非导磁芯轴13的轴向方向熔覆左端半滑环保护层9，右端半导磁滑环12外圆表面并延着非导磁芯轴13的轴向方向熔覆右端半滑环保护层14，左端半滑环保护层9和右端半滑环保护层14具有耐磨性，耐高温、耐高压和耐腐蚀性。
本发明优选实施例中，永磁铁环11的外环表面采用非导磁环圈15包裹，非导磁环圈15外圆的两端面交角处分别与左端半导磁滑环10、右端半导磁滑环12采用圆周熔覆焊接而成，永磁铁环11的直径都小于左端半导磁滑环10、右端半导磁滑环12直径，其比值为0.981—0.99。
在本发明中，非导磁芯筒16的轴向长度等于单元永磁滑环4轴向长度，其非导磁芯轴的芯筒16两端口与两半导磁滑环10、12端口处熔焊而成。
在本发明中，还包括动子尾端部1、动子17、动子首段部8，下面通过附图对动子尾端部1、动子17、动子首段部8进行详细的描述，无杆采油直线电机动子结构如图1所示，是由n个L1段(即n*L1)组装一起、包括首端L2段(其中L2根据无杆采油直线电机动子的大小而定)、及L3段动子首端部8和动子尾端部1而构成。动子尾端部1通过螺纹孔与非导磁芯轴13螺纹连接后用第一圆柱销2锁死，同时将尾端的左端半导磁滑环10与非导磁芯轴13用第二圆柱销3锁死，如图1放大结构Ⅱ所示。
本发明优选实施例中，动子中端部指N个单元永磁滑环4依次排列的部分，其中N为正整数。具体地，动子采油直线电机动子的中端结构是指在每L1交接处(即单元永磁滑环4依次背对背排列结合处)采用第三螺纹销钉5将左端半导磁滑环10、非导磁芯轴13、右端半导磁滑环12锁死。如图1放大结构Ⅰ所示，依次类推直至装n*L0,且根据直线电机位移大小，调整L2的长度，其中L1是采油直线电机动子17下端首节动子长度，n0表示两左、右端半导磁滑环10、12对的数量，L0表示单元永磁滑环4长度。
本发明优选实施例中，动子首端部8通过螺纹孔与非导磁芯轴13螺纹连接后用第四圆柱销6锁死、同时将首端的右端单元半导磁滑环12与非导磁芯轴13用第五圆柱销7锁死、如图1放大结构Ⅲ所示。
本发明优选实施例中，单元永磁滑环4两端装配中涂有耐腐蚀胶。且动子每装配L1首端及交接处、L1与L2交接处、L2与L3交接处、都要在预应力σ＝(0.5～0.8)σs下用圆柱销3、5、7锁死。达到短应力预紧下的动子结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (1)

1.一种无杆采油直线电机动子结构，其特征在于，包括不导磁芯轴(13)、多个单元永磁滑环(4)，多个单元永磁滑环(4)依次背对背排列在非导磁芯轴(13)的表面上，在每个单元永磁滑环(4)依次背对背排列之间涂上防腐蚀胶，每个所述单元永磁滑环(4)由左端半导磁滑环(10)、永磁铁环(11)、右端半导磁滑环(12)构成；
所述永磁铁环(11)端面两侧分别与左端半导磁滑环(10)、右端半导磁滑环(12)端面两侧紧密接触；
所述左端半导磁滑环(10)和所述右端半导磁滑环(12)形状相同并对称设置，长度相同的非导磁芯筒(16)贯通装入永磁铁环(11)、左端半导磁滑环(10)、右端半导磁滑环(12)的内环之中；
沿非导磁芯轴(13)的非导磁芯筒(16)的外经断面与左端半导磁滑环(10)的内环外断面、右端半导磁滑环(12)的内环外断面熔覆焊接而成；
所述永磁铁环(11)的轴向截面的两侧宽度从外环到内环逐渐增大；
所述永磁铁环的轴向截面两侧曲线为抛物弓形或者内摆线的余弦曲线；
所述左端半导磁滑环(10)外圆表面并延着非导磁芯轴(13)的轴向方向熔覆左端半滑环保护层(9)，所述右端半导磁滑环(12)外圆表面并延着非导磁芯轴(13)的轴向方向熔覆右端半滑环保护层(14)；
所述永磁铁环(11)的外环表面采用非导磁环圈(15)包裹，非导磁环圈(15)外圆的两端面交角处分别与左端半导磁滑环(10)、右端半导磁滑环(12)采用圆周熔覆焊接而成，所述永磁铁环(11)的直径都小于左端半导磁滑环(10)、右端半导磁滑环(12)直径，其比值为0.981—0.99；
还包括动子尾端部(1)、动子中端部(18)、动子首端部(8)，其中，所述动子尾端部(1)通过设置的螺纹孔与非导磁芯轴(13)螺纹连接，后用第一圆柱销(2)锁死，同时将尾端的左端半导磁滑环(10)与非导磁芯轴(13)用第二圆柱销(3)锁死；
所述动子中端部在单元永磁滑环(4)依次背对背排列结合处通过第三螺纹销钉(5)将左端半导磁滑环(10)、非导磁芯轴(13)、右端半导磁滑环(12)锁死；
所述动子首端部(8)通过螺纹孔与非导磁芯轴(13)螺纹连接后用第四圆柱销(6)锁死，同时将首端的右端半导磁滑环(12)与非导磁芯轴(13)用第五圆柱销(7)锁死；
所述动子中端部指N个单元永磁滑环(4)依次排列的部分，其中N为正整数。
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