專利名稱：一種游梁式抽油機的節(jié)能動力裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種游梁式抽油機的節(jié)能動力裝置，它適用于做游梁式抽油機等的驅(qū)動動力裝置，應(yīng)用于各處不能自噴而需要抽取的油田，屬于一種具有電動機和發(fā)電機雙重功能的電機。
在石油開采中，大部分的油井是不能自噴的油井，需要使用抽取設(shè)備把石油及油水混合液從油井下抽提上來。在油田中使用最多的是各種形式的抽油機。這些抽油機通過使油井下的活塞上下往復(fù)運動，達到抽油的目的。在這些抽油機中，使用最多的游梁式抽油機，他通過采用電動機驅(qū)動一套減速機構(gòu)和一套曲柄連桿機構(gòu)把電動機的等速旋轉(zhuǎn)減速后變成游桿的上下往復(fù)運動，從而帶動活塞的上下運動。由于活塞等具有較大的質(zhì)量，在被提升時有較大的位能變化。這時電機做的功不僅被一些其它耗散力所消耗，而且還有一部分功(有時是一大部分功)，被活塞等以自身的位能形式存貯。在活塞下降時，又把所存貯的位能釋放出來。由于驅(qū)動游梁式抽油機的普通電動機不具備電動機與發(fā)電機的雙重功能，因而活塞下降時所釋放的能量不能吸收。這樣游梁式抽油機的系統(tǒng)效率很低，一般只有17％左右。使用變工況電動機，也只能是使提升的半個周期中效率提高，而總的系統(tǒng)效率提高并不多。為提高系統(tǒng)效率，吸收活塞等下降時所釋放的位能，現(xiàn)在的游梁式抽油機多采用配重的方法。這種方法雖然可以吸收活塞下降時所釋放的位能，并在提升時反過來對活塞等做功。但是，由于各個油井的參數(shù)不同，因而所需的配重也不相同。就是同一口油井，隨著地質(zhì)參數(shù)的變化，所需的抽油機配重也會發(fā)生變化。同時，游梁式抽油機的配重量較大，調(diào)整困難。而游梁式抽油機的配重情況好壞對系統(tǒng)效率影響很大，因此在實際使用中由于配重不好而效率不高。
本實用新型的目的是發(fā)明一種游梁式抽油機使用的動力裝置，它是一種可異步感應(yīng)起動的稀土永磁電機。在工作時，具有交流同步電機的性質(zhì)，在交流電網(wǎng)供電的條件下，可以把由于活塞下降時釋放的位能變化為電能反向傳輸給電網(wǎng)，大大提高整個系統(tǒng)的總效率，不受配重好壞的影響。同時，在該電機啟動時，具有異步電機的起動性能，能使用普通異步電機的起動方法起動。
本實用新型如附


圖1所示，它有定子1、定子線圈2、電機殼體3、轉(zhuǎn)子4，其特征在于轉(zhuǎn)子4在軸向分成兩個部分，其中的一部分由稀土永磁材料制造，在轉(zhuǎn)子4徑向形成永磁磁極，轉(zhuǎn)子4軸向的另一部分由高導(dǎo)磁材料制造，并在其中鑲嵌有鼠籠線圈5，定子線圈2所形成的磁極覆蓋了轉(zhuǎn)子4的永磁磁極部分和鼠籠兩個部分。
附
圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
本實用新型在正常工作時，定子線圈2與交流電網(wǎng)相連，轉(zhuǎn)子4處于同步旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，轉(zhuǎn)子4的轉(zhuǎn)速與電網(wǎng)交流電在定子線圈2中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速一致。由于它們之間的速度差為零，因而轉(zhuǎn)子4的鼠籠線圈5沒有感應(yīng)電流，因而也就不起作用。它與普通永磁轉(zhuǎn)子交流同部電機一樣，它具有普通交流同步電機所具有的優(yōu)點。在轉(zhuǎn)子4由于活塞阻力和重力作用而有變慢的趨勢時，由交流電網(wǎng)供電做功，使活塞吸收電機所提供的能量。而當(dāng)轉(zhuǎn)子4由于活塞向下運動釋放位能而使轉(zhuǎn)子4有轉(zhuǎn)快的趨勢時，又通過交流電網(wǎng)吸收這一部分電能，達到電動機／發(fā)電機雙功能的目的。
本實用新型在起動時，定子線圈2接入交流電網(wǎng)，電網(wǎng)交流電在定子線圈2產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場。由于轉(zhuǎn)子4一開始不動，旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子4上的永磁體作用時，相當(dāng)于在轉(zhuǎn)子4上施加一個振動力。特別是在轉(zhuǎn)子4不動或轉(zhuǎn)動較慢時，這個交變的振動力頻率較高。在轉(zhuǎn)子4以及所帶整個裝置的轉(zhuǎn)動貫量作用下，該振動力對轉(zhuǎn)子4的運動基本沒有影響。而該旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子4上的鼠籠線圈5作用，將產(chǎn)生感生電流。同時這個旋轉(zhuǎn)磁場又與這個感生電流產(chǎn)生的磁場相互作用，使轉(zhuǎn)子4旋轉(zhuǎn)。這與普通異步感應(yīng)鼠籠電動機的工作原理和起動情況一樣。當(dāng)本實用新型由異步感應(yīng)方式起動后，轉(zhuǎn)子4的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速已接近同步轉(zhuǎn)速。這時，轉(zhuǎn)子4上的永磁場與定子線圈2中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場相互作用力已變?yōu)橐环N低頻(和它們之間的頻差相同)作用力。而由于它所帶的活塞上下運動是交變負(fù)載，負(fù)載也在發(fā)生變化。它們相干涉后，總能出現(xiàn)這樣一種情況在作用力加速轉(zhuǎn)子4時，活塞也處于向下運動過程中，電磁力和活塞重力同時正向拖動轉(zhuǎn)子4，使轉(zhuǎn)子加速而進入同步狀態(tài)，完成起動過程。
由于本實用新型的轉(zhuǎn)子有一部分是由稀土永磁材料制造的轉(zhuǎn)子，在正常工作后，它等同于一臺普通永磁轉(zhuǎn)子的交流同步電機。在工作中，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速在活塞向下運動過程中有超過電網(wǎng)頻率的同步轉(zhuǎn)速的趨勢時，轉(zhuǎn)子磁場在定子線圈中產(chǎn)生的電動勢反向拖動電網(wǎng)，把轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機械能轉(zhuǎn)換為電能。只要電網(wǎng)有足夠的容量，就可以在不改變電網(wǎng)周波參數(shù)的條件下把轉(zhuǎn)換的電能吸收?？梢园延捎诨钊陆禃r釋放的位能變化為電能反向傳輸給電網(wǎng)，大大提高整個系統(tǒng)的總效率，不受配重好壞的影響。而在起動時，由于轉(zhuǎn)子另一部分裝有感應(yīng)鼠籠線圈，與普通異步感應(yīng)鼠籠電機的起動和工作原理相同，因而可以使用普通異步電機的方法起動，具有異步電機的起動性能。
本實用新型的起動，可以使用異步電動機的直接起動方法，也可以采用降壓起動方法，以減少起動時的沖擊電流，本實用新型所使用的供電電網(wǎng)應(yīng)有一定的容量，以減少起動過程中轉(zhuǎn)子永磁段周期振蕩產(chǎn)生的電流變化。
本實用新型中的轉(zhuǎn)子4的鼠籠線圈部分和永磁體部分的軸長長度比可以為1比1，在可用于輕載或空載起動時，其可以減少鼠籠線圈部分的長度。
本實用新型中的由定子1、定子線圈2、電機殼體3、轉(zhuǎn)子4的永磁體部分組成的稀土永磁同步電機可以如專利號為CN91203427的稀土永磁電機，其轉(zhuǎn)子4也可以使用如專利申請?zhí)枮镃N92104149的“一種鼠籠罩極式結(jié)構(gòu)的永磁轉(zhuǎn)子”。還可以使用如專利申請?zhí)枮镃N92104199的“一種鼠籠埋極式結(jié)構(gòu)的永磁轉(zhuǎn)子”。
權(quán)利要求1.一種游梁式抽油機的節(jié)能動力裝置，它有定子1、定子線圈2、電機殼體3、轉(zhuǎn)子4，其特征在于轉(zhuǎn)子4在軸向分成兩個部分，其中的一部分由稀土永磁材料制造，在轉(zhuǎn)子4徑向形成永磁磁極，轉(zhuǎn)子4軸向的另一部分由高導(dǎo)磁材料制造，并在其中鑲嵌有鼠籠線圈5，定子線圈2所形成的磁極覆蓋了轉(zhuǎn)子4的永磁磁極部分和鼠籠兩個部分。
專利摘要一種游梁式抽油機的節(jié)能動力裝置，它有定子、轉(zhuǎn)子等，其特征在于轉(zhuǎn)子在軸向分成由稀土永磁材料制造在轉(zhuǎn)子徑向形成永磁磁極的部分和由高導(dǎo)磁材料制造并在其中鑲嵌有鼠籠線圈的鼠籠部分，定子線圈所形成的磁極覆蓋了轉(zhuǎn)子的永磁磁極部分和鼠籠兩個部分?？梢园延捎诨钊陆禃r釋放的位能變化為電能反向傳輸給電網(wǎng)，大大提高整個系統(tǒng)的總效率，不受配重好壞的影響。而在起動時，具有異步電機的起動性能。
文檔編號F04B47/00GK2140977SQ92225090
公開日1993年8月25日 申請日期1992年6月27日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月27日
發(fā)明者石行 申請人:北京市西城區(qū)新開通用試驗廠