CN2817201Y - 一种管形直线电机 - Google Patents

Abstract

一种用于石油井下的管形永磁式直线电机，它由上接头、外壳、永磁体、电枢线圈、接头等组成。采用外磁式结构，外壳内有固定的永磁体，永磁体内有电枢。电枢线圈绕制在中空的钢质芯管上的环形齿槽中，芯管中流过电泵举升的井液，及时把线圈中热量带走；电枢内外采用连通孔加平衡胶塞的软密封形式，平衡电枢密封层内外压差；采用柱状拉伸弹簧作电气连接线的依附体，通向电枢的电线固定在弹簧上；电机外壳采用分段式结构，两段外壳的连接头同时又作支承电枢的直线轴承。减小电枢的衬管厚度，提高管形直线电机的体积比，提高电机工作效率。改善了电枢的散热条件。克服现有的管形直线电机承压能力低、性能体积比低，散热性差的不足。

Description

一种管形直线电机

技术领域

本实用新型涉及一种直线电机，特别涉及一种应用于油田开发井下的永磁式管形直线电机。本电机连接并驱动井下柱塞泵，实现无杆采油。

背景技术

目前，公知的井下直线电机与柱塞泵结合构成直线电机驱动的采油泵，在石油井下举升井液采油。如中国专利公开号为1563715的专利申请和公告号2677607的专利。一般直线电机驱动的采油泵，采用的电机电枢线圈为圆筒状。电机永磁体穿过电枢线圈中心，并在电枢线圈中心内往复运动，即内磁式直线电机。由于受油井井筒深、空间细长，以及井下温度高等特殊环境条件限制，对直线电机驱动的采油泵要求很高，对井下直线电机的技术要求更高。现有的井下内磁式直线电机存在下列缺点和不足：

①电枢线圈的密封衬管厚，电枢线圈散热条件差；

②电枢线圈密封层内外承受压差能力低，容易漏进井液造成绝缘击穿；

③电机空间利用率低，电机的性能体积比低；

④运动状态下，电枢电气连接线的可靠性低；

⑤磁路气隙大，电机的效率低；

⑥电枢线圈位置信号传输、检测困难。

发明内容

本实用新型的目的是：提供应用于井下的一种管形直线电机，是一种外磁式管形直线电机，该管形直线电机减小电枢的衬管厚度，提高管形直线电机的体积比和工作效率；改善电枢的散热条件；在不增加导线的情况下把电枢的位置信号从井下传到地面。克服现有的内磁式管形直线电机承压能力低、性能体积比低的缺点和不足。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：由上接头、外壳、永磁体、隔环、连接头、电枢芯管、电枢线圈、位置检测开关、电枢密封衬管、电气连线、依附弹簧、连通孔、下接头等组成。其特征是：外壳内有固定的永磁体。在永磁体内有电枢，电枢线圈绕置在中空的钢质电枢芯管外表面上。这样，电枢芯管与电枢线圈一起上下运动。电枢芯管中心流过采油泵举升的井液，能及时把电枢线圈散发的热量带走，降低直线电机温度。电枢芯管下端连接动力输出轴。另外，在电枢线圈内部充填绝缘油，并采用连通孔加平衡胶塞的密封形式，平衡电枢线圈密封层内外的压差，解决电枢密封衬管承压能力低，电枢密封可靠性低，容易漏进井液造成绝缘击穿的问题。由于平衡了密封衬管内外压差，减小电枢密封衬管的厚度，减小磁路的气隙长度，提高了电机的效率。第三，电枢线圈的位置不断上下运动，与其连接的导线也要上下伸缩。采用截面为矩形的螺旋弹簧作电气线的依附体，即电枢线圈的导线固定在螺旋弹簧上。第四，电机外壳采用分段式结构，两段外壳之间有连接头，两段外壳的连接头内有支承电枢的直线轴承，既方便永磁体的安装又节省空间。

为防止电源线缠绕，提高连接的绝缘性、可靠性。电源线与螺旋弹簧的固定方式为：三根电源线并排在截面为矩形的螺旋弹簧片之上，采用电源线固定套固定。

电枢芯管的外表面有环形齿槽，电枢线圈绕置在电枢芯管的外表面环形齿槽中。

电枢芯管采用上芯管与下芯管组成，上芯管与下芯管之间采用芯管接头连接，芯管接头为圆筒状，外表面有螺纹。

本实用新型的有益效果是：该直线电机外壳内有固定的永磁体。永磁体内为电枢，减小电枢的衬管厚度，提高管形直线电机的体积比，提高电机工作效率。改善了电枢的散热条件。克服现有的管形直线电机承压能力低、性能体积比低，散热性差的不足。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

附图1和附图2是本实用新型的结构剖面示意图；本实用新型较细长，采取分两部分表示。附图1是上半部分，附图2是下半部分。

图3是电机外壳(10)的连接接头(11)局部剖面构造图，表示直线轴承的滚球(23)。电机连接接头(11)同时又是直线轴承的外壳，直线轴承滚株(23)。连接接头(11)与直线轴承做成一体可以节省空间。直线轴承的长度应当使得其两端的磁环的距离与极距成整数倍。

图4是电枢内外平衡孔及胶塞(23)纵剖面构造图。输出轴(20)，平衡胶塞(25)，连通盘管(24)。当电枢由于温度变化等原因内部填充的绝缘油发生体积变化时，平衡胶塞(25)在连通盘管内来回移动，既保持了电枢与井液的隔离又平衡电枢密封层内外的压差，防止大压差造成密封衬管变形。

图5是螺旋弹簧和导线(6)的横截面剖面结构图。

图中，(1)接箍，(2)变扣接头，(3)电缆压帽，(4)“O”形密封圈，(5)上接头，(6)螺旋弹簧和导线，(7)紫铜垫，(8)隔环，(9)磁环，(10)外壳，(11)连接接头，(12)轴套，(13)上芯管，(14)芯管接头，(15)下芯管，(16)芯管套，(17)“O”形密封圈，(18)螺钉，(19)挡板，(20)输出轴，(21)缓冲弹簧，(22)下接头，(23)滚球，(25)平衡胶塞，(24)连通盘管，(26)螺旋弹簧，(27)导线，(28)导线绝缘层，(29)导线固定套。

具体实施方式

实施例：见附图1和附图2。上接头(5)上部螺纹连接油接箍(1)、变扣接头(2)。变扣接头(2)与上接头3之间有‘O’形密封圈(4)。上接头(5)的顶部，有电源线入口，电源线入口采用电缆压帽(3)。上接头(5)内顶部固定有螺旋弹簧与导线(6)。外壳(10)为圆筒状，外壳(10)内有环状永磁体(9)，永磁体(9)与隔环(8)间隔排列。上接头(5)与外壳(10)之间螺纹连接，并有紫铜垫(7)密封。外壳(10)内固定的永磁体(9)是电机定子。在永磁体(9)内有电枢，电枢线圈绕置在中空的钢质电枢芯管(13、15)外表面上。电枢芯管(13、15)分为上芯管(13)和下芯管(15)。上芯管(13)与下芯管(15)的外表面有环形齿槽，电枢线圈绕置在上芯管(13)与下芯管(15)的外表面有环形齿槽中。上芯管(13)与下芯管(15)之间采用圆筒状、外表面有连接螺纹的芯管接头(14)连接。电枢芯管下端连接有一个动力输出轴(20)。外壳(10)分为3段组装的，三段外壳(10)之间由连接接头(11)连接。连接接头(11)内有支承电枢的直线轴承，即滚珠(23)。为固定下芯管(15)，在下芯管(15)下端有芯管套(16)。芯管套(16)在外壳(10)内。芯管套(16)与下芯管(15)之间有‘O’型密封圈(17)。下芯管(15)下端采用螺钉(18)固定挡板(19)。外壳(10)的下端螺纹固定下接头(22)。下接头(22)内有片状缓冲弹簧(21)。在电枢线圈内部充填绝缘油，并采用连通孔内有平衡胶塞(25)的密封形式，平衡电枢线圈密封层内外的压差。随井下温度升高降低、或井下深度变化，产生直线电机内部压力变化，平衡胶塞(25)随压力变化可以上下移动，平衡了密封衬管内外压差。减小电枢密封衬管的厚度，减小磁路的气隙长度，提高了电机的效率。

Claims (7)

1、一种管形直线电机，由上接头(5)、外壳(10)、永磁体(9)、隔环(8)、连接接头(11)、电枢芯管(13、15)、电枢线圈、电枢密封衬管、弹簧与螺旋导线(6)、下接头(22)等组成，其特征在于：外壳(10)内有固定的永磁体(9)，在永磁体(9)内有电枢，电枢线圈绕置在中空的钢质电枢芯管(13、15)外表面上，电枢芯管(13、15)下端连接动力输出轴(20)；在电枢线圈(13、15)内部充填绝缘油，采用连通孔加平衡胶塞(25)密封，通向电枢线圈的导线(27)固定在螺旋弹簧(26)上，电机外壳(10)采用分段式结构，两段外壳(10)之间有连接接头(11)，连接接头(11)内有支承电枢的直线轴承。

2、根据权利要求1所述的一种管形直线电机，其特征在于：电枢芯管采用上芯管(13)与下芯管(15)组成，上芯管(13)与下芯管(15)之间采用芯管接头(14)连接，芯管接头(14)为圆筒状，外表面有螺纹。

3、根据权利要求1、或2所述的一种管形直线电机，其特征在于：上芯管(13)、下芯管(15)的外表面有环形齿槽，电枢线圈绕置在上芯管(13)、下芯管(15)的外表面环形齿槽中。

4、根据权利要求1、或2所述的一种管形直线电机，其特征在于：电源线与螺旋弹簧的固定方式为：三根电源线并排在截面为矩形的螺旋弹簧(26)片之上，采用电源线固定套(29)固定。

5、根据权利要求1、或2所述的一种管形直线电机，其特征在于：外壳(10)分为3段组装，三段外壳(10)之间由连接接头(11)连接，连接接头(11)内有支承电枢的直线滚珠(23)轴承。

6、根据权利要求1、或2所述的一种管形直线电机，其特征在于：下芯管(15)下端有芯管套(16)，芯管套(16)在外壳(10)内，芯管套(16)与下芯管(15)之间有‘O’型密封圈(17)。

7、根据权利要求1、或2所述的一种管形直线电机，其特征在于：下接头(22)内有片状缓冲弹簧(21)。

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