CN212115048U - 一种抽油机用节能型永磁力矩伺服电机系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种抽油机用节能型永磁力矩伺服电机系统，涉及电机技术领域，包括电连接的控制系统和电机；所述电机包括壳体，所述壳体内设置有空心花键轴，所述壳体内壁上固定设置有定子，所述空心花键轴和所述定子之间设置有空心转子，所述空心转子与所述空心花键轴外壁配合连接；所述空心花键轴内壁配合连接有外部旋转设备轴，所述外部旋转设备轴用于连接抽油机；所述控制系统包括整流单元、逆变单元和储能单元。本实用新型提高了抽油机的系统效率，同时提高了电机的运行寿命。

Description

一种抽油机用节能型永磁力矩伺服电机系统

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，特别是涉及一种抽油机用节能型永磁力矩伺服电机系统。

背景技术

抽油机是一种应用极为广泛的油田采油装置，传统的抽油机是由感应电机通过皮带轮拖动减速箱进行工作的；然而皮带是易损件，维修更换皮带，不仅造成了减产，也增加了采油工人的工作量，皮带轮传动也降低了系统效率。同时，由于各方面的影响，抽油杆下落时，会造成电机的发电现象，也即电机交替工作于电动和发电状态。当电机工作于发电状态时，会造成变频器的直流母线电压快速升高，严重影响控制器的安全，传统的解决方法是在变频器上装配一个发电制动电阻将电机发出的电能消耗掉，严重降低了系统的效率。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种抽油机用节能型永磁力矩伺服电机系统，以解决上述现有技术存在的问题，提高抽油机的系统效率，同时提高电机的运行寿命。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

本实用新型提供一种抽油机用节能型永磁力矩伺服电机系统，包括电连接的控制系统和电机；所述电机包括壳体，所述壳体内设置有空心花键轴，所述壳体内壁上固定设置有定子，所述空心花键轴和所述定子之间设置有空心转子，所述空心转子与所述空心花键轴外壁配合连接；所述空心花键轴内壁配合连接有外部旋转设备轴，所述外部旋转设备轴用于连接抽油机；所述控制系统包括整流单元、逆变单元和储能单元。

可选的，所述空心花键轴外壁上均匀固定设置有多个外花键，所述空心转子的内圆周面上开设有多个内花键，所述空心转子的内圆周套设于所述空心花键轴上，且所述外花键与所述内花键配合连接。

可选的，所述空心花键轴内壁上均匀开设有多个键槽，所述外部旋转设备轴与所述键槽配合连接。

可选的，所述内花键为矩形花键或渐开线形花键。

可选的，所述整流单元一端连接有外部电源，所述整流单元另一端与所述逆变单元之间通过直流母线连接，所述逆变单元与所述电机连接；所述储能单元与位于所述整流单元和逆变单元之间的直流母线相连接，所述储能单元的额定工作电压为直流母线电压的1.5倍；所述储能单元包括多个超级电容。

可选的，所述电机的运行速度小于300转/分钟，所述电机的输出扭矩小于5000Nm，所述电机交替工作于电动和发电状态。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

本实用新型的低速永磁力矩电机解决了传统抽油机多传动链造成的系统效率低、维护成本高、维护工作量大的缺陷。能够与减速箱的轴直接连接，具有较好的同轴度，能够有效提高电机的寿命。控制系统中的储能单元在电机处于发电状态时，能够吸收电机发出的电能，在电动状态时，能够将储存的电能释放，驱动电机，能够极大地提高系统效率，节能降耗。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型抽油机用节能型永磁力矩伺服电机系统示意图；

图2为本实用新型抽油机用节能型永磁力矩伺服电机系统的电机结构示意图；

图3为本实用新型抽油机用节能型永磁力矩伺服电机系统的空心转子结构示意图；

图4为本实用新型抽油机用节能型永磁力矩伺服电机系统的空心花键轴结构示意图；

图5为本实用新型抽油机用节能型永磁力矩伺服电机系统的控制系统示意图；

附图标记说明：1.电机、2.控制系统、3.外部旋转设备轴、4.抽油机、101.空心转子、102.空心花键轴、103.定子、201.整流单元、202.逆变单元、203.储能单元、204.直流母线、1011.内花键、1021.外花键、1022.键槽。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种抽油机用节能型永磁力矩伺服电机系统，以解决上述现有技术存在的问题，提高抽油机的系统效率，同时提高电机的运行寿命。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

本实用新型提供了一种抽油机用节能型永磁力矩伺服电机系统，减少了皮带轮传动环节。但由于减速箱的轴直接插入了电机的空心转子中，带来了低速永磁力矩电机与减速箱的同轴连接问题。为了进一步提高系统的效率，在电机的驱动单元侧增加了储能单元吸收电机发出的电能。

具体的，如图1-图5所示，包括电机1和控制系统2，电机1与抽油机4连接，并用于驱动抽油机4工作，电机1运行速度小于300转/分钟，输出扭矩小于5000Nm，电机1交替工作于电动和发电状态；电机1由空心转子101、空心花键轴102和定子103及其他附属体组成，空心花键轴102的外花键1021与空心转子101相配合，空心花键轴102的内圆与外部旋转设备轴3相配合；控制系统2包括整流单元201、逆变单元202和储能单元203，电机1工作于电动状态时，储能单元203释放电能，电机1工作于发电状态时，储能单元203吸收电能。

进一步优选的，空心转子101的内圆周面开有内花键1011，结构可为矩形花键，也可渐开线形花键，花键的齿数根据需要设计，不限于图中的六个齿。目的是使空心转子101的内花键1011与空心花键轴102相配合，用来消除电机1与外部旋转设备轴3的不同心给电机轴承带来的损害。空心花键轴102的外圆侧开有外花键1021，空心花键轴102的内圆侧开有键槽1022，空心花键轴102的内圆与外部旋转设备轴3相配合，通过键槽1022中的键来传递扭矩。储能单元203与控制系统2的直流母线204相连接，其额定工作电压约为直流母线204电压的1.5倍；储能单元203为多个超级电容组合而成；当电机1处于发电状态时，发电能力储存于储能单元203，电机1工作于电动状态时，储能单元203与电网共同提供电能，经逆变单元202给电机1供电。

本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (6)

1.一种抽油机用节能型永磁力矩伺服电机系统，其特征在于：包括电连接的控制系统和电机；所述电机包括壳体，所述壳体内设置有空心花键轴，所述壳体内壁上固定设置有定子，所述空心花键轴和所述定子之间设置有空心转子，所述空心转子与所述空心花键轴外壁配合连接；所述空心花键轴内壁配合连接有外部旋转设备轴，所述外部旋转设备轴用于连接抽油机；所述控制系统包括整流单元、逆变单元和储能单元。

2.根据权利要求1所述的抽油机用节能型永磁力矩伺服电机系统，其特征在于：所述空心花键轴外壁上均匀固定设置有多个外花键，所述空心转子的内圆周面上开设有多个内花键，所述空心转子的内圆周套设于所述空心花键轴上，且所述外花键与所述内花键配合连接。

3.根据权利要求1所述的抽油机用节能型永磁力矩伺服电机系统，其特征在于：所述空心花键轴内壁上均匀开设有多个键槽，所述外部旋转设备轴与所述键槽配合连接。

4.根据权利要求2所述的抽油机用节能型永磁力矩伺服电机系统，其特征在于：所述内花键为矩形花键或渐开线形花键。

5.根据权利要求1所述的抽油机用节能型永磁力矩伺服电机系统，其特征在于：所述整流单元一端连接有外部电源，所述整流单元另一端与所述逆变单元之间通过直流母线连接，所述逆变单元与所述电机连接；所述储能单元与位于所述整流单元和逆变单元之间的直流母线相连接，所述储能单元的额定工作电压为直流母线电压的1.5倍；所述储能单元包括多个超级电容。

6.根据权利要求1所述的抽油机用节能型永磁力矩伺服电机系统，其特征在于：所述电机的运行速度小于300转/分钟，所述电机的输出扭矩小于5000Nm，所述电机交替工作于电动和发电状态。

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