專利名稱：一種游梁式抽油機的節能動力裝置的制作方法
技術領域：
一種游梁式抽油機的節能動力裝置，它適用于做游梁式抽油機等的驅動動力裝置，應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動一套減速機構和一套曲柄連桿機構把電動機的等速旋轉減速后變成游桿的上下往復運動，從而帶動活塞的上下運動。由于活塞等具有較大的質量，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。由于驅動游梁式抽油機的普通電動機不具備電動機與發電機的雙重功能，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，而總的系統效率提高并不多。為提高系統效率，吸收活塞等下降時所釋放的位能，現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不同，因而所需的配重也不相同。就是同一口油井，隨著地質參數的變化，所需的抽油機配重也會發生變化。同時，游梁式抽油機的配重量較大，調整困難。而游梁式抽油機的配重情況好壞對系統效率影響很大，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起動的稀土永磁電機。在工作時，具有交流同步電機的性質，在交流電網供電的條件下，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，大大提高整個系統的總效率，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、轉子4，其特征在于轉子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，在轉子4徑向形成永磁磁極，轉子4軸向的另一部分由高導磁材料制造，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為本實用新型的結構示意圖。
本實用新型在正常工作時，定子線圈2與交流電網相連，轉子4處于同步旋轉狀態，轉子4的轉速與電網交流電在定子線圈2中產生的旋轉磁場的轉速一致。由于它們之間的速度差為零，因而轉子4的鼠籠線圈5沒有感應電流，因而也就不起作用。它與普通永磁轉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點。在轉子4由于活塞阻力和重力作用而有變慢的趨勢時，由交流電網供電做功，使活塞吸收電機所提供的能量。而當轉子4由于活塞向下運動釋放位能而使轉子4有轉快的趨勢時，又通過交流電網吸收這一部分電能，達到電動機／發電機雙功能的目的。
本實用新型在起動時，定子線圈2接入交流電網，電網交流電在定子線圈2產生一個旋轉磁場。由于轉子4一開始不動，旋轉磁場與轉子4上的永磁體作用時，相當于在轉子4上施加一個振動力。特別是在轉子4不動或轉動較慢時，這個交變的振動力頻率較高。在轉子4以及所帶整個裝置的轉動貫量作用下，該振動力對轉子4的運動基本沒有影響。而該旋轉磁場與轉子4上的鼠籠線圈5作用，將產生感生電流。同時這個旋轉磁場又與這個感生電流產生的磁場相互作用，使轉子4旋轉。這與普通異步感應鼠籠電動機的工作原理和起動情況一樣。當本實用新型由異步感應方式起動后，轉子4的旋轉轉速已接近同步轉速。這時，轉子4上的永磁場與定子線圈2中產生的旋轉磁場相互作用力已變為一種低頻(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載，負載也在發生變化。它們相干涉后，總能出現這樣一種情況在作用力加速轉子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子4，使轉子加速而進入同步狀態，完成起動過程。
由于本實用新型的轉子有一部分是由稀土永磁材料制造的轉子，在正常工作后，它等同于一臺普通永磁轉子的交流同步電機。在工作中，當轉子轉速在活塞向下運動過程中有超過電網頻率的同步轉速的趨勢時，轉子磁場在定子線圈中產生的電動勢反向拖動電網，把轉子旋轉的機械能轉換為電能。只要電網有足夠的容量，就可以在不改變電網周波參數的條件下把轉換的電能吸收。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，大大提高整個系統的總效率，不受配重好壞的影響。而在起動時，由于轉子另一部分裝有感應鼠籠線圈，與普通異步感應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應有一定的容量，以減少起動過程中轉子永磁段周期振蕩產生的電流變化。
本實用新型中的轉子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，其轉子4也可以使用如專利申請號為CN92104149的“一種鼠籠罩極式結構的永磁轉子”。還可以使用如專利申請號為CN92104199的“一種鼠籠埋極式結構的永磁轉子”。
權利要求1.一種游梁式抽油機的節能動力裝置，它有定子1、定子線圈2、電機殼體3、轉子4，其特征在于轉子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，在轉子4徑向形成永磁磁極，轉子4軸向的另一部分由高導磁材料制造，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能動力裝置，它有定子、轉子等，其特征在于轉子在軸向分成由稀土永磁材料制造在轉子徑向形成永磁磁極的部分和由高導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子的永磁磁極部分和鼠籠兩個部分。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，大大提高整個系統的總效率，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 優先權日1992年6月27日
發明者石行 申請人:北京市西城區新開通用試驗廠