CN219792307U - 一种双电机启动滚筒装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双电机启动滚筒装置，涉及抽油机驱动机构技术领域，具体为一种双电机启动滚筒装置，包括滚筒，还包括传动轴体、用于支撑固定传动轴体的支撑组件、用于驱动传动轴体的驱动组件、用于刹停传动轴体的刹止组件、以及控制组件，所述滚筒套设在传动轴体的中部且与其固定连接；通过在滚筒的两侧设置在两个永磁同步电机，从而实现在滚筒两侧进行双边驱动，使滚筒两侧的受力更加平衡，避免产生跷动力矩，达到了整体机台平稳运行的目的。通过使用双永磁同步电机避免了单电机功率存在的局限性，避免采用大功率单机运转，进而避免采用大功率单机运转而增加的配套设施，大大降低了建设成本。

Description

一种双电机启动滚筒装置

技术领域

本实用新型涉及抽油机驱动机构技术领域，具体为一种双电机启动滚筒装置。

背景技术

抽油机是开采石油的一种机器设备，传统的一种抽油机为游梁式抽油机，其最大悬电载荷不高，可拉动负载有限，只能适用于低深度的油井抽油。针对传统游梁式抽油机的缺陷，我们研究开发了一种轮式伺服抽油机，该抽油机的驱动机构为单驱机构，即驱动曳引轮转动的是由单组电机、减速机及联轴器构成的机构来传动驱动。所述单驱机构抽油机的最大悬点载荷可达 400KN，适用于6000m深度的油井抽油，这些参数是传统游梁式抽油机远远达不到的。

由于采油的广度和深度的发展，有些油田的油井井深可达到6000m以上，采油深度在4000m以上。油质的粘度、含沙、含水量等变化,也给抽油设备出了不少难题。改进提高抽油设备的工作能力，不断满足采油发展的需要,是石油机械制造业应尽的不懈努力。所述单驱机构在实践应用中存在以下一些问题。一、由于电机和配套机械设备的极限，单机功率的选择存在一定的局限性，功率扩展范围有限，限制了机台的作业能力；而且大功率电机和配套设备也存在价格昂贵问题 ； 二、单驱机构为单边驱动，曳引轮的受力平衡度较差，会产生跷动力矩，最终会影响整体机台平稳运行 ；三、由于大功率的单机运转，相应的连接轴和机械配套部件设备也需相对要加粗加大 ；而且所述这些设备有些还会受极限功率的限制，单驱机构也无法满足所需功率要求。

在公开的中国专利申请中，公开号：CN103410479B ，专利名称：一种抽油机双驱机构，虽然，负载由两组驱动组同步驱动，在相同负载值情况下，两组驱动组的同步电机的功率对应减半，反过来相当于扩展了同步电机及其他机台设备的功率选择范围，大大提高了机台的作业能力，从而实现对上述三个问题的解决；但是，该现有技术通过联轴器使同步电机与主轴实现传动，也即同步电机的转动轴与主轴之间非一体，同步电机在驱动主轴旋转时存在一定的不稳定性，同时，也增加了功率消耗。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种双电机启动滚筒装置，解决了上述背景技术中提出的问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种双电机启动滚筒装置，包括滚筒，还包括传动轴体、用于支撑固定传动轴体的支撑组件、用于驱动传动轴体的驱动组件、用于刹停传动轴体的刹止组件、以及控制组件，所述滚筒套设在传动轴体的中部且与其固定连接，所述支撑组件包括两个轴承座，两个所述轴承座均与传动轴体转动连接且分别位于滚筒的两侧，所述驱动组件包括两个永磁同步电机，两个所述永磁同步电机均分别位于每个轴承座远离滚筒的一侧，所述传动轴体贯穿两个所述永磁同步电机且两者传动连接，所述刹止组件分别包括电磁刹车、液压制动器，所述刹止组件用于使传动轴体转动减速且趋于停止，所述传动轴体靠近电磁刹车的一端端头设置有旋转编码器。

可选的，所述驱动组件还包括两个第一支撑座，每个所述永磁同步电机固定安装在每个所述第一支撑座上。

可选的，所述永磁同步电机包括电机壳体、电机定子、电机转子，所述电机定子固定安装在电机壳体内，所述电机转子位于电机定子的轴孔内与传动轴体固定安装，所述传动轴体的外侧壁且在位于与电机转子的固定安装处呈向端部逐渐收缩的倾斜状。

可选的，所述传动轴体的一端端部且靠近电磁刹车处套设有刹止盘，所述刹止盘与传动轴体固定连接，所述刹止盘的外周侧边沿位于电磁刹车的制动部内，所述传动轴体的外侧壁且在位于与刹止盘的固定连接处呈向端部逐渐收缩的倾斜状。

可选的，所述传动轴体的另一端端头套设有且与其固定连接的刹止轮，所述刹止轮位于液压制动器内，所述液压制动器能够对刹止轮进行制动减速且使其趋于停止；所述传动轴体的外侧壁且在位于与刹止轮的固定连接处呈向端部逐渐收缩的倾斜状。

可选的，所述液压制动器分别包括电动液压缸、第三支撑座、第一制动杆、第二制动杆、连接板、以及两个刹片，所述电动液压缸固定安装在第三支撑座上且位于其一侧，所述第一制动杆和所述第二制动杆分别位于刹止轮的两侧且下端均与第三支撑座铰接，两个所述刹片分别固定设置在第一制动杆、所述第二制动杆上且位于靠近刹止轮的一侧；所述连接板呈不规则的三角状且该三个角部均为端部，所述连接板的第一个端部与电动液压缸的输出轴端铰接，所述连接板的第二个端部与第二制动杆的上部铰接，所述连接板的第三个端部铰接有连接杆，所述连接杆远离连接板的一端与第一制动杆的上端铰接。

可选的，所述控制组件分别包括两个变频器、控制板，每个所述变频器与一个永磁同步电机电连接，两个所述变频器之间电性连接且用于实现对两个永磁同步电机的同步控制；所述控制板分别与两个变频器、电磁刹车、液压制动器电连接。

（三）有益效果

本实用新型提供了一种双电机启动滚筒装置，具备以下有益效果：

1、该一种双电机启动滚筒装置，通过传动轴体、两个永磁同步电机的配合设置，使该一种双电机启动滚筒装置具备了直接驱动传动轴体转动的效果，也即具备了驱动滚筒转动的效果，传动轴体直接贯穿两个永磁同步电机，并且在传动轴体的外侧壁上固定电机转子，使传动轴体成为永磁电机的转轴，实现使传动轴体直接被永磁电机驱动，使传动轴体在两个永磁同步电机中转动的稳定性更高，避免了使用联轴器造成的不稳定性及额外功率消耗，达到了提高抽油机驱动机构稳定性、提高功率利用效率的目的。

2、该一种双电机启动滚筒装置，通过在滚筒的两侧设置在两个永磁同步电机，从而实现在滚筒两侧进行双边驱动，使滚筒两侧的受力更加平衡，避免产生跷动力矩，达到了整体机台平稳运行的目的。通过使用双永磁同步电机避免了单电机功率存在的局限性，避免采用大功率单机运转，进而避免采用大功率单机运转而增加的配套设施，大大降低了建设成本。

附图说明

图1为本实用新型一种双电机启动滚筒装置的立体结构示意图；

图2为图1的右视结构示意图；

图3为本实用新型一种双电机启动滚筒装置的立体结构示意图；

图4为图1的左视结构示意图；

图5为本实用新型一种双电机启动滚筒装置的俯视结构示意图；

图6为本实用新型一种双电机启动滚筒装置的剖视结构示意图。

图中：1、滚筒；2、永磁同步电机；201、电机转子；202、电机定子；3、轴承座；4、第一支撑座；5、刹止盘；6、旋转编码器；7、电磁刹车；8、第二支撑座；9、液压制动器；901、电动液压缸；902、第三支撑座；903、第一制动杆；904、连接杆；905、第二制动杆；906、连接板；907、刹片；10、刹止轮；11、传动轴体。

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。

请参阅图1至图6，本实用新型提供技术方案：一种双电机启动滚筒装置，包括滚筒1，还包括传动轴体11、用于支撑固定传动轴体11的支撑组件、用于驱动传动轴体11的驱动组件、用于刹停传动轴体11的刹止组件、以及控制组件，滚筒1套设在传动轴体11的中部且与其固定连接，支撑组件包括两个轴承座3，两个轴承座3均与传动轴体11转动连接且分别位于滚筒1的两侧，驱动组件包括两个永磁同步电机2，两个永磁同步电机2均分别位于每个轴承座3远离滚筒1的一侧，传动轴体11贯穿两个永磁同步电机2且两者传动连接，刹止组件分别包括电磁刹车7、液压制动器9，刹止组件用于使传动轴体11转动减速且趋于停止，传动轴体11靠近电磁刹车7的一端端头设置有旋转编码器6。

其中，本申请所示双电机启动滚筒装置主要用于抽油机上（在抽油机上具体实施时，双电机启动滚筒装置固定安装在抽油机高架的上平台总成的上方）。本申请所示双电机启动滚筒装置可以应用于抽油机上，但是不仅限于在抽油机上使用，也可以在其他领域、其他设备上应用实施。支撑组件用于固定支撑传动轴体11，传动轴体11可在支撑组件上转动；两个轴承座3与传动轴体11的转动连接处设置有轴承，能够实现低阻力高速转动。驱动组件用于驱动传动轴体11在支撑组件上转动；通过在滚筒1的两侧设置在两个永磁同步电机2，从而实现在滚筒1两侧进行双边驱动，使滚筒1两侧的受力更加平衡，避免产生跷动力矩，达到了整体机台平稳运行的目的。刹止组件用于对传动轴体进行降速、刹停。通过在传动轴体11的一端设置旋转编码器6，利用旋转编码器6记录滚筒1的旋转圈数来检测设备的运行状态，实现设备运行的可监测性。

具体地，驱动组件还包括两个第一支撑座4，每个永磁同步电机2固定安装在每个第一支撑座4上。其中，第一支撑座4用于支撑固定永磁同步电机2，使永磁同步电机处于稳定状态。

进一步具体地，永磁同步电机2包括电机壳体、电机定子202、电机转子201，电机定子202固定安装在电机壳体内，电机转子201位于电机定子202的轴孔内与传动轴体11固定安装，传动轴体11的外侧壁且在位于与电机转子201的固定安装处呈向端部逐渐收缩的倾斜状（该处倾斜状设计，也即锥度设计，主要用于方便安装和后期设备维护）。

其中，电机转子201包括转子铁芯和转子绕组，转子绕组缠绕在转子铁芯上，转子铁芯固定安装在传动轴体11上，此处的传动轴体11即是电机转子201的转轴。电机转子201（包括穿装的传动轴体11）贯穿安装在电机定子202的中孔并且与其实现转动连接。电机定子202包括定子铁芯和定子绕组，定子绕组缠绕在定子铁芯上。

具体地，传动轴体11的一端端部且靠近电磁刹车7处套设有刹止盘5，刹止盘5与传动轴体11固定连接，刹止盘5的外周侧边沿位于电磁刹车7的制动部内，传动轴体11的外侧壁且在位于与刹止盘5的固定连接处呈向端部逐渐收缩的倾斜状（该处倾斜状设计，也即锥度设计，主要用于方便安装和后期设备维护）。电磁刹车7的下方设置有第二支撑座8，第二支撑座8用于支撑固定电磁刹车7。

其中，电磁刹车7启动后，电磁刹车7的制动部处于具备高磁力状态，同时对位于制动部内的刹止盘5通过磁极之间的作用力实现降速、直至刹止（电磁刹车7通电后产生磁力，该磁力与刹止盘5之间的磁力互相作用，从而起到减速、刹止的作用），从而实现磁力刹止、减速的作用。

具体地，传动轴体11的另一端端头套设有且与其固定连接的刹止轮10，刹止轮10位于液压制动器9内，液压制动器9能够对刹止轮10进行制动减速且使其趋于停止；传动轴体11的外侧壁且在位于与刹止轮10的固定连接处呈向端部逐渐收缩的倾斜状（该处倾斜状设计，也即锥度设计，主要用于方便安装和后期设备维护）。

其中，传动轴体11与刹止轮10固定连接，通过利用液压制动器9对刹止轮10的制动，实现对传动轴体11的制动，也即实现对滚筒1的制动。

进一步具体地，液压制动器9分别包括电动液压缸901、第三支撑座902、第一制动杆903、第二制动杆905、连接板906、以及两个刹片907，电动液压缸901固定安装在第三支撑座902上且位于其一侧，第一制动杆903和第二制动杆905分别位于刹止轮10的两侧且下端均与第三支撑座902铰接，两个刹片907分别固定设置在第一制动杆903、第二制动杆905上且位于靠近刹止轮10的一侧；连接板906呈不规则的三角状且该三个角部均为端部，连接板906的第一个端部与电动液压缸901的输出轴端铰接，连接板906的第二个端部与第二制动杆905的上部铰接，连接板906的第三个端部铰接有连接杆904，连接杆904远离连接板906的一端与第一制动杆903的上端铰接。

其中，电动液压缸901启动后，电动液压缸901的输出轴（活塞杆）收缩并拉动连接板906，连接板906以与第二制动杆905铰接的端部为圆心转动，连接板906的另一端通过连接杆904拉动第一制动杆903，而此时，第一制动杆903在拉力、第二制动杆905在推力的作用下彼此靠近；第一制动杆903和第二制动杆905彼此靠近并通过刹片907夹紧刹止轮10，从而实现刹止轮10的减速、刹止。

具体地，控制组件分别包括两个变频器、控制板，每个变频器与一个永磁同步电机2电连接，两个变频器之间电性连接且用于实现对两个永磁同步电机2的同步控制；控制板分别与两个变频器、电磁刹车7、液压制动器9电连接。

其中，两个变频器用于控制两个永磁同步电机同步转动，转速保持一致。一个变频器为主件，另一个变频器作为从属件，从属件的输出应该按照主件的指令运行，并且具有一定的反馈功能，以确保两个装置的输出频率、转速、位置等参数保持同步。具体操作方式如下：一、确定主从关系：根据实际场景和需求确定哪一个变频器作为主件（主控装置），哪一个作为从件（从属装置）；二、建立通讯：两个变频器使用模拟信号、数字信号或通讯协议建立通讯链路，将两个变频器连接在一起；三、设置参数：通过配置主从件之间的参数，实现同步控制，比如通过控制输出频率和转速实现同步运转；四、监控反馈：通过反馈功能实时监控两个变频器的运转情况，及时调整参数保持同步控制。

控制板可以采用可编辑逻辑控制器（PLC）（也可采用电脑端处理器），且在其内部搭载逻辑控制程序及时序程序。利用控制板控制电磁刹车7、液压制动器9的启停；同时，利用控制板通过变频器控制两个永磁同步电机的启停。

使用时：将本申请所示装置安装在抽油机高架的上平台总成的上方，与抽油机整体设备配合使用，从而实现抽油机的有效运转。利用控制板通过变频器控制两个永磁同步电机通电，两个永磁同步电机通电后，定子绕组、转子绕组均在通电后产生磁力，转子铁芯及传动轴体11在电机壳体中高速转动（旋转）。在传动轴体11高速转动的情况下，与传动轴体11固定连接的滚筒1也随着高速转动。从而实现双电机启动滚筒。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种双电机启动滚筒装置，包括滚筒（1），其特征在于：还包括传动轴体（11）、用于支撑固定传动轴体（11）的支撑组件、用于驱动传动轴体（11）的驱动组件、用于刹停传动轴体（11）的刹止组件、以及控制组件，所述滚筒（1）套设在传动轴体（11）的中部且与其固定连接，所述支撑组件包括两个轴承座（3），两个所述轴承座（3）均与传动轴体（11）转动连接且分别位于滚筒（1）的两侧，所述驱动组件包括两个永磁同步电机（2），两个所述永磁同步电机（2）均分别位于每个轴承座（3）远离滚筒（1）的一侧，所述传动轴体（11）贯穿两个所述永磁同步电机（2）且两者传动连接，所述刹止组件分别包括电磁刹车（7）、液压制动器（9），所述刹止组件用于使传动轴体（11）转动减速且趋于停止，所述传动轴体（11）靠近电磁刹车（7）的一端端头设置有旋转编码器（6）。

2.根据权利要求1所述的一种双电机启动滚筒装置，其特征在于：所述驱动组件还包括两个第一支撑座（4），每个所述永磁同步电机（2）固定安装在每个所述第一支撑座（4）上。

3.根据权利要求2所述的一种双电机启动滚筒装置，其特征在于：所述永磁同步电机（2）包括电机壳体、电机定子（202）、电机转子（201），所述电机定子（202）固定安装在电机壳体内，所述电机转子（201）位于电机定子（202）的轴孔内与传动轴体（11）固定安装，所述传动轴体（11）的外侧壁且在位于与电机转子（201）的固定安装处呈向端部逐渐收缩的倾斜状。

4.根据权利要求1所述的一种双电机启动滚筒装置，其特征在于：所述传动轴体（11）的一端端部且靠近电磁刹车（7）处套设有刹止盘（5），所述刹止盘（5）与传动轴体（11）固定连接，所述刹止盘（5）的外周侧边沿位于电磁刹车（7）的制动部内，所述传动轴体（11）的外侧壁且在位于与刹止盘（5）的固定连接处呈向端部逐渐收缩的倾斜状。

5.根据权利要求1所述的一种双电机启动滚筒装置，其特征在于：所述传动轴体（11）的另一端端头套设有且与其固定连接的刹止轮（10），所述刹止轮（10）位于液压制动器（9）内，所述液压制动器（9）能够对刹止轮（10）进行制动减速且使其趋于停止；所述传动轴体（11）的外侧壁且在位于与刹止轮（10）的固定连接处呈向端部逐渐收缩的倾斜状。

6.根据权利要求5所述的一种双电机启动滚筒装置，其特征在于：所述液压制动器（9）分别包括电动液压缸（901）、第三支撑座（902）、第一制动杆（903）、第二制动杆（905）、连接板（906）、以及两个刹片（907），所述电动液压缸（901）固定安装在第三支撑座（902）上且位于其一侧，所述第一制动杆（903）和所述第二制动杆（905）分别位于刹止轮（10）的两侧且下端均与第三支撑座（902）铰接，两个所述刹片（907）分别固定设置在第一制动杆（903）、所述第二制动杆（905）上且位于靠近刹止轮（10）的一侧；所述连接板（906）呈不规则的三角状且该三个角部均为端部，所述连接板（906）的第一个端部与电动液压缸（901）的输出轴端铰接，所述连接板（906）的第二个端部与第二制动杆（905）的上部铰接，所述连接板（906）的第三个端部铰接有连接杆（904），所述连接杆（904）远离连接板（906）的一端与第一制动杆（903）的上端铰接。

7.根据权利要求1所述的一种双电机启动滚筒装置，其特征在于：所述控制组件分别包括两个变频器、控制板，每个所述变频器与一个永磁同步电机（2）电连接，两个所述变频器之间电性连接且用于实现对两个永磁同步电机（2）的同步控制；所述控制板分别与两个变频器、电磁刹车（7）、液压制动器（9）电连接。