永磁电机以及使用该永磁电机的抽油装置

技术领域

本发明属于永磁电机的应用技术，尤其是涉及一种永磁电机以及使用该永磁电机的抽油机。

背景技术

现有技术已知多槽多极结构可以用于制造永磁电机，如CN110061592A等。并且这类永磁电机可以用于抽油机，相对于高速电机其结构更紧凑，参照CN101696624A的那种外转子电机直接曳引式抽油机，但是该专利未公开其永磁电机的具体结构。根据现有技术，抽油装置的工作环境恶劣，外转子的结构使得转子更容易受外界影响。现有的永磁电机难以满足需要，有必要提供一种结构更可靠的永磁电机，专用于抽油装置。

发明内容

本发明提供了一种永磁电机，结构稳定，适用于恶劣的工作环境，并可保持低速高扭矩。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种永磁电机，其特征在于包括：

一定子组件，该定子组件包括壳体、定子铁芯、定子绕组，壳体具有同轴的环形槽和支撑柱，定子铁芯套在支撑柱上，定子绕组安装在定子铁芯上；

一转子组件，该转子组件包括轮辐、多个磁体、硅钢片、轮毂、端环以及导条，轮辐固定在环形槽的侧壁，硅钢片安装在轮辐内，硅钢片具有多个第一槽和第二槽，导条安装在第一槽内，磁体安装在第二槽内，轮毂固定在轮辐的一端，该轮毂经一转轴安装至至支撑柱的内侧面，端环位于硅钢片两侧，轮辐具有斜孔，一定位柱从该斜孔伸入端环并将该端环至少部分的挤入硅钢片；

一制动组件，该制动组件包括底座、制动拉杆、制动臂、闸瓦、预紧弹簧，底座安装在壳体上，制动拉杆安装在底座的两侧，制动臂套在制动拉杆上，制动臂的上端连接至磁力器的输出轴上，制动臂的下端铰接在壳体上，闸瓦安装在制动臂中部，预紧弹簧安装在制动拉杆，预紧弹簧的端部连接至制动臂。

在本发明中，所述端环具有一让位槽，该定位柱至少部分的伸入让位槽。

在本发明中，所述轮辐外侧设有一曳引轮，底座设有一压杆，该压杆位于曳引轮上方。

在本发明中，所述制动臂设有螺杆，该螺杆顶住闸瓦的外侧面。

在本发明中，所述底座具有行程传感器，该行程传感器用于测量制动臂的位移。

一种抽油机，其特征在于包括一支撑立柱，所述支撑立柱上设有传动组件，所述传动组件包括所述永磁电机。

本发明的永磁电机采用外转子永磁同步电机结构，具有多对磁体，可以实现低速高扭矩转动。定位柱在固定端环的同时挤压硅钢片，保持硅钢片处于压紧状态，可靠性高，结构稳定，适用于恶劣的工作环境。

附图说明

图1为本发明的永磁电机的示意图；

图2为图1的截面图；

图3为图1的转子组件的示意图；

图4为图3的截面示意图；

图5为图4为局部视图；

图6为图5的另一方向的示意图；

图7为本发明的这种抽油机的结构示意图；

图8为图1的俯视图，主要展示永磁电机和导向轮的结构；

图9图7中A部放大示意图；

图10为本发明的这种抽油机的永磁电机置于支撑立柱底部的结构示意图；

图11为图7中升降支架的结构示意图，主要展示了游梁的内部结构；

图12为图11的仰视图；

图13为图12的B部放大示意图；

图14为本发明的这种抽油机的自动化控制系统。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1至6所示的本发明的永磁电机11，包括定子组件70、转子组件80、制动组件60。定子组件70包括壳体71、定子铁芯72、定子绕组73。壳体71具有同轴的环形槽74和支撑柱75。环形槽74具有大径壁76和小径壁面77，小径壁面77为支撑柱75的外侧面。定子铁芯72套在支撑柱75上，定子绕组73安装在定子铁芯72上。在定子绕组73中通入交流电可形成交变磁场。转子组件80包括轮辐81、多个磁体82、硅钢片83、轮毂84、端环85以及导条86。轮辐81固定在环形槽74的大径壁面76，轮辐81外侧设有一曳引轮87。曳引轮87用于连接钢丝绳。底座61设有一压杆69，该压杆69位于曳引轮87上方，压杆69用于保持钢丝绳的位置。硅钢片83安装在轮辐81内。硅钢片83具有多个第一槽88和第二槽89，导条86安装在第一槽88内，磁体82安装在第二槽89内。本发明不限定磁体82的数量，优选的可以采用多对磁体82，实现低速高扭矩转动。轮毂84固定在轮辐81的一端，该轮毂84经一转轴91安装至支撑柱75的内侧面。导条86与端环85连接，组成鼠笼式结构。转子组件80在交变磁场中转动，轮毂84经曳引轮带动钢丝绳。在本发明中，端环85位于硅钢片83两侧，轮辐81具有斜孔92，定位柱93从该斜孔92伸入端环85并将该端环85至少部分的挤入硅钢片83，形成以挤压部95。定位柱93在固定端环85的同时挤压硅钢片83，保持硅钢片83处于压紧状态，可靠性高，适用于恶劣的工作环境。此外，端环85具有一让位槽94，该定位柱93至少部分的伸入让位槽94，该结构可以保持定位柱93的位置，避免定位柱93脱落，结构稳定性好。

制动组件60包括底座61、制动拉杆62、制动臂63、闸瓦64、预紧弹簧65。底座61安装在壳体71上，制动拉杆62安装在底座61的两侧，制动臂63套在制动拉杆62上，制动臂63的上端连接至磁力器66的输出轴上，制动臂63的下端铰接在壳体71上。闸瓦64安装在制动臂63中部，预紧弹簧65安装在制动拉杆62，预紧弹簧65的端部连接至制动臂63。磁力器带动制动臂63转动，闸瓦64压在轮毂84上，达到制动目的。制动臂63设有螺杆67，该螺杆67顶住闸瓦64的外侧面。螺杆67用于调节闸瓦64与轮毂84的距离。底座61具有行程传感器68，该行程传感器68用于测量制动臂63的位移。

如图7至图14所示的本发明的这种抽油机，其包括一支撑立柱10，支撑立柱10上设有传动组件，传动组件包括永磁电机11、第一导向轮12和第二导向轮121。导向轮起到辅助张紧与引导的作用，避免钢丝绳出现粘连、叠绕现象，保证钢丝绳工作的稳定性。

永磁电机11上缠绕有第一钢丝绳13和第二钢丝绳14。第一钢丝绳13与第一导向轮12连接，第一导向轮12下方设有第一滑轮组，第一滑轮组包括第一动滑轮15和第一定滑轮16,第一钢丝绳13依次穿过第一动滑轮15和第一定滑轮16，配重块17安装在第一动滑轮15下方。通过定滑轮和动滑轮的组合有效降低永磁电机提拉配重块17的扭矩。

第二钢丝绳14与第二导向轮121连接，第二导向轮121下方设有第二滑轮组件，第二滑轮组件包括第二定滑轮18和第二动滑轮19，第二定滑轮18固定在地面上，第二动滑轮19铰接在游梁20的一端，游梁20的另一端设有驴头21，驴头21上安装有抽油杆22，游梁19铰接在升降支架23上，通过升降支架23调整游梁20的高度，即可以对抽油杆22的上、下冲程进行微调，具有较好的调节性能。利用杠杆原理，当第二动滑轮19向下运动的时候，可以用较小的力为抽油杆22的上升提供驱动力，进一步降低能耗。

通过永磁电机11的正反转可以带动配重块17和抽油杆22的上下运动，永磁电机11正转，通过第一钢丝绳13带动配重块17向上运动，通过第一定滑轮16和第一动滑轮15，大大降低了对电机扭矩的需求，同时抽油杆22在驴头21的重力作用下向下运动。当永磁电机11反转的时候，配重块17下降，在配重块17和永磁电机11的作用下，第二动滑轮19下降，抽油杆22向上运动，克服第二动滑轮19以及游梁20的重力影响，有效降低能耗，提高举升油井负荷。

配重块17可加大提升载荷，降低电机扭矩需求，同时通过配重块17和永磁电机11的协同作用，可以方便调整抽油杆的上、下冲程时间一致。

所述升降支架23上设有支撑台231，所述游梁20铰接在所述支撑台231上，升降支架23设置为两个，分别布置在游梁20的两侧，保证游梁20工作的稳定性。所述游梁20包括外梁201和内梁202，所述外梁201和内梁202之间设有导向装置，所述导向装置包括第二永磁电机41、齿轮42和齿条43，所述第二永磁电机41固定安装在所述外梁201上，该第二永磁电机41的传动轴贯穿所述外梁201的外壁并与所述齿轮42连接，所述齿条43安装在所述内梁202的侧壁，所述齿轮42和齿条43相啮合。通过齿轮齿条的传动方式，控制内梁202在外梁201内的伸缩，调整杠杆组件的力臂长度，从而达到降低电机扭矩。

所述内梁202通过支撑装置安装在所述外梁201上，所述支撑装置包括上支撑装置和下支撑装置，所述上支撑装置包括第一固定座44、第二固定座45和连接杆46，所述第一固定座44固定在所述内梁202的一端，所述第二固定座45安装在所述外梁201的一端，所述连接杆46与所述第一固定座44固定连接，例如焊接固定，所述第二固定座45内设有通孔，所述连接杆46穿过所述通孔可滑动地安装在所述第二固定座45内。

所述下支撑装置包括支撑架47和伸缩杆48，所述支撑架47通过一加强杆49安装在所述外梁201的底部，所述伸缩杆48的一端铰接在所述支撑架47上，该伸缩杆48的另一端铰接在所述内梁202的底部。通过上支撑装置和下支撑装置可以很好的支撑内梁，保证内梁202在外梁201中的伸缩稳定性，内梁202伸缩距离远，杠杆调节效果好。

内梁202上设有限位板203，外梁201内设有定位板204，定位板204上设有传感器205，传感器205与处理器连接。在内梁202向外伸出的时候，限位板203随之移动与传感器205接触后，传感器205接收信号，传递至处理器，处理器控制第二永磁电机41停止运动。

抽油杆22为圆筒形结构，该抽油杆22的上部设有结箍24，抽油杆22的下部设有单向渗入阀25，可以避免原油回流，单向渗入阀25的下端连接有连杆26，连杆26的底端连接有抽油泵27，通过抽油杆22带动连杆26上下提拉，通过抽油泵27进行原油抽取，抽油杆22的外圈设有油管28，油管28的顶端设有三通管29，三通管29的左侧设有出油管30。通过永磁电机11直接驱动的方式，控制抽油杆22上下运动从而实现原油的抽取，稳定性好。

如图4所示本发明的另一个实施例，将抽油机的永磁电机11置于支撑立柱10底部时的结构示意图。包括永磁电机11、支撑立柱10、抽油杆22、配重块17、第二滑轮组件和杠杆组件，所述永磁电机11位于所述支撑立柱10的底部，所述第二滑轮组件包括第三定滑轮51、第三动滑轮52、第四定滑轮53和第四动滑轮54，所述第三定滑轮51和第四定滑轮54安装在支撑立柱10的顶部，所述永磁电机11通过第三钢丝绳55依次连接第四定滑轮53、第三动滑轮52和第三定滑轮51，所述配重块17安装在所述第三动滑轮52的下方，所述永磁电机11通过第四钢丝绳56连接第四动滑轮54，所述第四动滑轮54安装在所述游梁20的一端。

永磁电机11位于支撑立柱10的底部方便人员安装和维护，其工作原理与第一种实施例一致。此外，通过合理布局，省去两个导向轮，降低了安装成本。

如图5所示为本发明的这种抽油机的自动化管理示意图，其包括变频器、永磁电机和抽油机，通过流量计和编码器分别得出抽油机中油的流量和永磁电机的旋转方向和速度的参数，连同永磁电机的参数一起传入到处理器当中，处理器根据预先设置的程序对变频器的参数进行调整，在处理器对变频器进行调整的过程中，增加人为干预过程，通过管理人员的工作经验和抽油机的实际运行状况，在处理器给出的参数上进一步调整参数使抽油机处于最佳状态。在自动化管理的基础上增加人为干预过程，进一步保证抽油机的稳定运行，提高工作效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。