專利名稱：外轉(zhuǎn)子電機(jī)抽油機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油田石油開采的抽油機(jī)，尤其是無(wú)游梁抽油機(jī)。
背景技術(shù)：
目前公知的抽油機(jī)有兩類， 一類是老式的常規(guī)游梁式抽油機(jī)，另一類是 無(wú)游梁式抽油機(jī)，游梁式抽油機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠耐用，操作簡(jiǎn)便，維護(hù) 費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)， 一直占據(jù)著有桿泵采油地面設(shè)備的主導(dǎo)地位，但由于其結(jié)構(gòu) 上的不合理性，使得常規(guī)游梁式抽油機(jī)表現(xiàn)出"大馬拉小車"，耗能高，整 體重量大，體積大，占地面積大，調(diào)參笨拙困難，價(jià)格成本高的缺點(diǎn)。后者 無(wú)游梁式抽油機(jī)近年來(lái)出現(xiàn)了許多機(jī)型，多數(shù)在節(jié)能問(wèn)題上下了很大功夫， 提出了各種各樣的解決方案，但由于對(duì)抽油機(jī)現(xiàn)場(chǎng)的工作特點(diǎn)要求了解得不 全面，指導(dǎo)思想不正確，技術(shù)路線有偏差，運(yùn)行條件要求高，薄弱點(diǎn)增加， 可靠性變差，整體壽命短，不安全因素增多，制造成本增加，修井作業(yè)不方 便，出現(xiàn)采油工抱怨等一系列問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有抽油機(jī)存在的上述缺陷，本發(fā)明提供一種外轉(zhuǎn)子電機(jī)抽油 機(jī)，該抽油機(jī)不僅能解決節(jié)能的問(wèn)題，安全可靠問(wèn)題，而且能解決調(diào)參方便 問(wèn)題，制造成本高等問(wèn)題。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是該外轉(zhuǎn)子電機(jī)抽油機(jī)是由 動(dòng)力系統(tǒng)，傳動(dòng)系統(tǒng)，曳引系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，定位系統(tǒng)，剎車系統(tǒng)等構(gòu)成。所述動(dòng)力系統(tǒng)，是設(shè)計(jì)一種外轉(zhuǎn)子電機(jī)作為抽油機(jī)的動(dòng)力，該外轉(zhuǎn)子電機(jī)由外轉(zhuǎn)子、內(nèi)定子、電機(jī)軸、牽引輪、機(jī)座等構(gòu)成。外轉(zhuǎn)子是在一個(gè)圓筒形的外殼內(nèi)壁均勻粘貼若干塊稀土永磁磁鋼，根據(jù)轉(zhuǎn)速確定磁鋼的數(shù)量，磁鋼的周邊形狀為平行四邊形，兩側(cè)面為互為平行的古瓦形。內(nèi)定子是在電機(jī)軸上固定鐵芯，再在鐵芯上鑲嵌若干匝互為絕緣的線圈。電機(jī)軸是電機(jī)的中軸，其軸心為中空狀，便于導(dǎo)線的穿引。牽引輪，既是外轉(zhuǎn)子電機(jī)的軸承座，又作對(duì)外輸出扭矩的輪子，將其制成倒"凸"字形，大端與外轉(zhuǎn)子端面用螺栓連接，在小端內(nèi)孔與電機(jī)軸之間安裝軸承。如用皮帶作為牽引，則可將牽引輪制成皮帶輪。上述零件的位置關(guān)系為內(nèi)定子固定在電機(jī)軸上，外轉(zhuǎn)子配套在內(nèi)定子的外緣，兩端法蘭與牽引輪大端法蘭對(duì)接，牽引輪的內(nèi)孔與電機(jī)軸之間安裝軸承，軸承的外側(cè)用壓蓋封閉，該總成固定在電機(jī)機(jī)座上。所述傳動(dòng)系統(tǒng)，是由電機(jī)的外轉(zhuǎn)子兼作傳動(dòng)皮帶盤，直接利用電機(jī)的外轉(zhuǎn)子作為動(dòng)力輸出，使動(dòng)力機(jī)械和傳動(dòng)機(jī)械二機(jī)合一。該傳動(dòng)系統(tǒng)線速度傳動(dòng)比可根據(jù)工作要求進(jìn)行選擇，傳動(dòng)比有等于1的，即電機(jī)外轉(zhuǎn)子直接作為傳動(dòng)盤(如圖2 )，有大于1的(如圖3 )，有小于1的(如圖4 )，雖然傳動(dòng)比不同，
但機(jī)械傳動(dòng)路徑均為零，機(jī)械效率接近100%。所述曳引系統(tǒng)，它是由電機(jī)
的牽引輪、導(dǎo)輪、柔性索帶(皮帶、鋼絲繩、鏈條)，光桿懸繩裝置，平衡塊構(gòu)成。曳引系統(tǒng)是將電機(jī)的動(dòng)力傳遞給抽油泵進(jìn)行抽油。曳引系統(tǒng)的連接
方式為以皮帶為例，將皮帶繞過(guò)外轉(zhuǎn)子電機(jī)的牽引輪上，前端在導(dǎo)輪上繞過(guò)，與光桿懸繩器相連結(jié)，后端與平衡塊連接，由此便構(gòu)成了曳引系統(tǒng)，只要外轉(zhuǎn)子電機(jī)一轉(zhuǎn)動(dòng)，皮帶便帶動(dòng)懸繩裝置和平衡塊作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。所述導(dǎo)輪是設(shè)置在抽油機(jī)機(jī)架的上部前側(cè)，起導(dǎo)向和撐開作用，它是由導(dǎo)輪、導(dǎo)輪軸、導(dǎo)輪機(jī)座構(gòu)成，導(dǎo)輪根據(jù)柔性索帶的種類確定，若是皮帶則設(shè)計(jì)皮帶輪，在若是鋼絲繩則設(shè)計(jì)鋼絲繩輪，若是鏈條即設(shè)計(jì)鏈輪，輪子的內(nèi)孔與導(dǎo)輪軸之間安裝軸承，在兩端安裝端蓋，導(dǎo)輪總成固定在機(jī)座上。所述變頻調(diào)速控制系統(tǒng)是由變頻器、空氣開關(guān)、延時(shí)開關(guān)、交流接觸器、時(shí)間繼電器、位置傳感器、速度傳感器等有序構(gòu)成，它的功能是利用變頻原理調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，利用位置傳感器和時(shí)間繼電器交流接觸器可以使電機(jī)正反轉(zhuǎn)。所述定位系統(tǒng)，是在機(jī)架的頂部設(shè)置上止點(diǎn)位置開關(guān)，在機(jī)架的下部設(shè)置下止點(diǎn)位置開關(guān)，平衡塊只能在上下止點(diǎn)有效沖程內(nèi)往復(fù)運(yùn)行，若超出上下止點(diǎn)而繼續(xù)運(yùn)行，則極易發(fā)生嚴(yán)重的安全事故。為防止失靈，在上下止點(diǎn)的外側(cè)增設(shè)一道安全傳感器， 一旦第一套傳感器失靈時(shí)，外側(cè)安全傳感器便起作用，使外轉(zhuǎn)子電機(jī)能夠及時(shí)斷電停止運(yùn)轉(zhuǎn)，剎車同時(shí)將外轉(zhuǎn)子電機(jī)剎住。所述剎車系統(tǒng)由剎車電機(jī)、液壓缸、離心式旋轉(zhuǎn)體、錐形盤、推桿、剎車桿等構(gòu)成。其工作原理如下，開車時(shí)，剎車電機(jī)得電旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)離心式旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)，由于斜面原理，旋轉(zhuǎn)體一邊旋轉(zhuǎn)， 一邊帶動(dòng)推桿將剎車桿推開，使剎車片與外轉(zhuǎn)子電機(jī)得到間隙，從而使外轉(zhuǎn)子電機(jī)工作。停車時(shí)，剎車電機(jī)斷電，電機(jī)停止旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)體減速直至停止動(dòng)作，推桿便在拉力彈簧作用下退回，剎車片便將外轉(zhuǎn)子電機(jī)抱緊，使外轉(zhuǎn)子電機(jī)即時(shí)制動(dòng)。
本發(fā)明的有益效果是外轉(zhuǎn)子電機(jī)由于采用了稀土永磁磁鋼作為磁場(chǎng)，故節(jié)電效果明顯，又由于利用外轉(zhuǎn)子的外殼直接作為牽引輪，刪除了傳動(dòng)減速箱，機(jī)械傳動(dòng)路徑為零，故機(jī)械效率接近100%，又由于外轉(zhuǎn)子直徑相對(duì)于普通電機(jī)直徑較大，故轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，轉(zhuǎn)速較低，故輸出力矩也較大。本機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)約能耗，節(jié)約鋼材，減排噪音和污染，安全可靠，維護(hù)方便。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明外轉(zhuǎn)子電機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖
圖2是線速度傳動(dòng)比等于1的結(jié)構(gòu)原理3是線速度傳動(dòng)比<1的結(jié)構(gòu)原理4是線速度傳動(dòng)比>1的結(jié)構(gòu)原理5是外轉(zhuǎn)子電機(jī)抽油機(jī)實(shí)施例結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)6是導(dǎo)輪結(jié)構(gòu)原理7是剎車系統(tǒng)原理圖
圖中1、外轉(zhuǎn)子，2、永磁磁鋼，3、定子線圈，4、柔性索帶，5、牽引輪，6、軸承，7、電機(jī)軸，8、軸承壓蓋，9、電機(jī)座，10、懸繩器，11、導(dǎo)輪總成，12、抽油機(jī)機(jī)架，13、平衡塊，14、導(dǎo)輪，15、軸承，16、軸承蓋，17、導(dǎo)輪軸，18、導(dǎo)輪機(jī)座，19、外轉(zhuǎn)子電機(jī)，20、剎車電機(jī)，21、錐度盤，22、離心轉(zhuǎn)子，23、推桿，24、拉力彈簧，25、剎車立柱，26、剎車卡瓦。
具體實(shí)施例方式
在圖1中外轉(zhuǎn)子1是一個(gè)圓筒狀的殼體，用工業(yè)膠水將永磁磁鋼2粘在殼體內(nèi)壁上，電機(jī)軸7固定在電機(jī)座上，鐵芯固定在電機(jī)軸7上，線圈4鑲嵌在鐵芯硅鋼片槽內(nèi)。外轉(zhuǎn)子與定子之間留有l(wèi)一3咖的氣隙，在外轉(zhuǎn)子1的兩端連接牽引輪5，在牽引輪5和電機(jī)軸7之間安裝軸承6，在軸承的外側(cè)安裝軸承壓蓋8。
在圖5實(shí)施例中，19是外轉(zhuǎn)子電機(jī)，5是電機(jī)兩側(cè)的牽引輪，4是柔性索帶，它的前端經(jīng)過(guò)導(dǎo)輪總成11再與懸繩器10連結(jié)，它的后端與平衡塊13連結(jié)，若外轉(zhuǎn)子電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則柔性索帶4帶動(dòng)懸繩器10向上止點(diǎn)運(yùn)行，懸繩器帶動(dòng)光桿和抽油泵將地下原油抽吸到地面，后端的平衡塊13依靠自身的重力，協(xié)助電機(jī)把前端懸點(diǎn)負(fù)荷從下止點(diǎn)提升到上止點(diǎn)。若電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則柔性索帶驅(qū)動(dòng)光桿密封器及前端泵、桿、液柱向下止點(diǎn)運(yùn)行，并將平衡塊13 —并提升到上止點(diǎn)，儲(chǔ)備位能，以便在下一個(gè)沖程中再協(xié)助電機(jī)把前端負(fù)荷提升到上止點(diǎn)，如此周而復(fù)始，抽油機(jī)便把地下原油源源不斷地吸到地面。
在圖6實(shí)施例中，14是導(dǎo)輪，15是軸承，16是軸承端蓋，17是導(dǎo)輪軸，18是導(dǎo)輪機(jī)座。導(dǎo)輪總成11是安裝在抽油機(jī)機(jī)架12上部前側(cè)，它的功能是導(dǎo)向并將懸點(diǎn)負(fù)荷和平衡塊之間的距離撐開，以免與機(jī)架發(fā)生干涉。
在圖7實(shí)施例中19是外轉(zhuǎn)子電機(jī)，20是剎車電機(jī)，21是錐度盤，22是離心轉(zhuǎn)子，23是推桿，24是拉力彈簧，25是剎車立柱，26是剎車卡瓦。工作時(shí)，剎車電機(jī)20得電旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)錐度盤21和離心轉(zhuǎn)子22旋轉(zhuǎn)，由于離心力的作用，離心轉(zhuǎn)子張開，轉(zhuǎn)子便與錐度盤錐度接觸沿母線向右移動(dòng)，從而推動(dòng)推桿23向右移動(dòng)，使剎車卡瓦26與外轉(zhuǎn)子電機(jī)19脫離，形成間隙，與此同時(shí)，外轉(zhuǎn)子電機(jī)19同時(shí)得電，便開始工作。停電時(shí)，剎車電機(jī)20與外轉(zhuǎn)子電機(jī)19同時(shí)失電停止旋轉(zhuǎn)，剎車立柱25在拉力彈簧24作用下對(duì)外轉(zhuǎn)子電機(jī)19抱緊，達(dá)到同步剎車，避免外轉(zhuǎn)子電機(jī)兩側(cè)的負(fù)荷在不平衡的情況下向負(fù)荷重的一邊旋轉(zhuǎn)，超出上下止點(diǎn)，造成前端懸繩器10與井口相撞或后邊的平衡塊13超出上止點(diǎn)與機(jī)架上平臺(tái)碰撞事故。
9
權(quán)利要求
1、一種外轉(zhuǎn)子電機(jī)抽油機(jī)是由動(dòng)力系統(tǒng)、導(dǎo)輪裝置、傳動(dòng)系統(tǒng)、曳引系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)及機(jī)架構(gòu)成，其特征是機(jī)架作為載體，外轉(zhuǎn)子電機(jī)安裝在機(jī)架的頂部，導(dǎo)輪裝置安裝在機(jī)架的前側(cè)上部，柔性索帶連接外轉(zhuǎn)子電機(jī)、導(dǎo)輪、懸繩器、平衡重，使其成為曳引系統(tǒng)，將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)槌橛蜅U的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，在機(jī)架的頂部和底部設(shè)置上下止點(diǎn)并安裝位置開關(guān)，為安全起見，再在上下止點(diǎn)的外側(cè)安裝極限開關(guān)，用導(dǎo)線將控制系統(tǒng)、外轉(zhuǎn)子電機(jī)、剎車電機(jī)、位置開關(guān)有序連接，用以控制外轉(zhuǎn)子電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)速度和制動(dòng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的外轉(zhuǎn)子電機(jī)抽油機(jī)，其特征是動(dòng)力系統(tǒng) 是設(shè)計(jì)一種外轉(zhuǎn)子電機(jī)作為抽油機(jī)的動(dòng)力，該外轉(zhuǎn)子電機(jī)由外轉(zhuǎn)子、內(nèi)定 子、電機(jī)軸、牽引輪、機(jī)架構(gòu)成。外轉(zhuǎn)子是在一個(gè)圓筒形的外殼內(nèi)壁均勻 粘上若干塊稀土永磁磁鋼，根據(jù)轉(zhuǎn)速確定磁鋼的數(shù)量，磁鋼的周邊形狀為 平行四邊形，兩側(cè)面為互為平行的古瓦形，內(nèi)定子是在電機(jī)軸上固定鐵芯， 再在鐵芯上鑲嵌若干匝互為絕緣的線圈。電機(jī)軸的軸心為中空狀，便于導(dǎo) 線的穿引，電機(jī)軸固定在電機(jī)機(jī)座上。牽引輪既是外轉(zhuǎn)子電機(jī)的軸承座， 又作對(duì)外輸出扭矩的輪子，將其制成倒"凸"字形，大端與外轉(zhuǎn)子法蘭端 面用螺栓連接，在小端內(nèi)孔與電機(jī)軸之間安裝軸承，軸承外面用軸承壓蓋 密封。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的外轉(zhuǎn)子電機(jī)抽油機(jī)，其特征是傳動(dòng)系統(tǒng) 由電機(jī)的外轉(zhuǎn)子兼作傳動(dòng)皮帶盤，如是皮帶傳動(dòng)，直接利用電機(jī)的外轉(zhuǎn)子 作為皮帶輪，使動(dòng)力機(jī)械和傳動(dòng)機(jī)械二機(jī)合一。該傳動(dòng)系統(tǒng)線速度傳動(dòng)比可根據(jù)實(shí)際工作機(jī)械要求進(jìn)行選擇，傳動(dòng)比有等于l的，即電機(jī)外轉(zhuǎn)子直 接作為傳動(dòng)輪(見圖2 )，有小于1的(見圖3 )，有大于1的(見圖4 )， 雖然傳動(dòng)比不同，但機(jī)械傳動(dòng)路徑均為零，機(jī)械效率接近100%。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的外轉(zhuǎn)子電機(jī)抽油機(jī)，其特征是曳引系統(tǒng) 由電機(jī)的牽引輪、導(dǎo)輪、柔性索帶(皮帶、鋼絲繩、鏈條)，光桿懸繩裝置， 平衡塊構(gòu)成。它的作用是將外轉(zhuǎn)子電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)改變?yōu)楣鈼U的往復(fù)運(yùn)動(dòng)， 從而達(dá)到對(duì)地下原油的抽吸。曳引系統(tǒng)的連接方式為以皮帶為例，將皮 帶繞過(guò)外轉(zhuǎn)子電機(jī)的兩側(cè)牽引輪上，前端在導(dǎo)輪上繞過(guò)，與光桿懸繩器相 連結(jié)，皮帶的后端與平衡塊連接，由此便構(gòu)成了曳引系統(tǒng)，只要外轉(zhuǎn)子電 機(jī)一轉(zhuǎn)動(dòng)，皮帶便帶動(dòng)懸繩裝置和平衡塊作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的外轉(zhuǎn)子電機(jī)抽油機(jī)，其特征是導(dǎo)輪裝置設(shè) 置在抽油機(jī)機(jī)架的上部前側(cè)，起導(dǎo)向和撐開作用，它是由導(dǎo)輪、導(dǎo)輪軸、 導(dǎo)輪機(jī)座構(gòu)成，導(dǎo)輪根據(jù)柔性索帶的種類確定，若是皮帶則設(shè)計(jì)皮帶輪， 若是鋼絲繩則設(shè)計(jì)鋼絲繩輪，若是鏈條即設(shè)計(jì)鏈輪，在輪子的內(nèi)孔與導(dǎo)輪 軸之間安裝軸承，在兩端安裝端蓋，導(dǎo)輪總成固定在機(jī)座上。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的外轉(zhuǎn)子電機(jī)抽油機(jī)，其特征是控制系統(tǒng)由 變頻器、空氣開關(guān)、延時(shí)開關(guān)、交流接觸器、時(shí)間繼電器、位置傳感器、 速度傳感器有序構(gòu)成，它的原理是利用變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，利用位置傳 感器和時(shí)間繼電器、交流接觸器使電機(jī)正反轉(zhuǎn)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的外轉(zhuǎn)子電機(jī)抽油機(jī)，其特征是定位系統(tǒng)在 機(jī)架的頂部設(shè)置上止點(diǎn)位置開關(guān)，在機(jī)架的下部設(shè)置下止點(diǎn)位置開關(guān)，平 衡塊只能在上下止點(diǎn)有效沖程內(nèi)往復(fù)運(yùn)行，為防止失靈，在上下止點(diǎn)的外側(cè)再增設(shè)一道極限傳感器， 一旦第一套傳感器失靈時(shí)，外側(cè)極限傳感器便 起作用，使外轉(zhuǎn)子電機(jī)能夠及時(shí)斷電停止運(yùn)轉(zhuǎn)，剎車同時(shí)將外轉(zhuǎn)子電機(jī)剎 住。
8、根據(jù)權(quán)利要求l所述的外轉(zhuǎn)子電機(jī)抽油機(jī)，其特征是剎車系統(tǒng)由 剎車電機(jī)、液壓缸、離心式旋轉(zhuǎn)體、錐形盤、推桿、剎車桿構(gòu)成。其工作 原理如下，開車時(shí)，剎車電機(jī)得電旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)離心式旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)，由于斜 面原理，旋轉(zhuǎn)體帶動(dòng)推桿將剎車桿推開，使剎車片與外轉(zhuǎn)子電機(jī)之間形成 間隙，從而使外轉(zhuǎn)子電機(jī)工作。停車時(shí)，剎車電機(jī)斷電，電機(jī)停止旋轉(zhuǎn)， 旋轉(zhuǎn)體減速直至停止動(dòng)作，推桿便在拉力彈簧作用下退回，剎車片將外轉(zhuǎn) 子電機(jī)抱緊，使外轉(zhuǎn)子電機(jī)即時(shí)制動(dòng)。
全文摘要
外轉(zhuǎn)子電機(jī)抽油機(jī)用于油田的原油開采，由動(dòng)力系統(tǒng)、導(dǎo)輪裝置、曳引系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)及機(jī)架構(gòu)成。機(jī)架是作為載體，外轉(zhuǎn)子電機(jī)安裝在機(jī)架的頂部上平臺(tái)上作為動(dòng)力用。導(dǎo)輪總成是安裝在機(jī)架的前側(cè)上部，起導(dǎo)向和撐開作用，防止懸繩器與機(jī)架靠得太近而發(fā)生干涉。用柔性索帶連接外轉(zhuǎn)子電機(jī)、導(dǎo)輪、懸繩器、平衡重，使其成為曳引系統(tǒng)，將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)槌橛蜅U的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到對(duì)地下原油的抽吸。在機(jī)架的頂部和底部設(shè)置上下止點(diǎn)并安裝位置開關(guān)，為安全起見，再在上下止點(diǎn)的外側(cè)安裝極限開關(guān)。用導(dǎo)線將控制系統(tǒng)、電機(jī)、剎車電機(jī)、位置開關(guān)有序連接，用以控制外轉(zhuǎn)子電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，速度調(diào)節(jié)和制動(dòng)。
文檔編號(hào)E21B43/00GK101525987SQ20081008333
公開日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2008年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月3日
發(fā)明者孫風(fēng)茂, 廖大林, 杜振宇, 湛世航 申請(qǐng)人:濮陽(yáng)市信宇石油機(jī)械化工有限公司