專利名稱：直流步進永磁直線電機驅動的潛油采油泵的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于油田油井開采的潛油電泵，屬采油機械設備類。
背景技術：
長期以來，油田現場采用的石油開采設備均以游梁式或鏈條式抽油機和井 下抽油泵為主。此種采油裝置技術成熟，故障率較低，經久耐用，但需要在地 面上裝置龐大的抽油機，并需要使用上千米的抽油桿，且系統(tǒng)效率低，能耗高, 特別對于斜井還會發(fā)生抽油桿偏磨，造成抽油桿損壞斷脫等事故，井下作業(yè)工 作量較大。目前，部分油區(qū)采用的電動潛油泵主要由電纜、潛油電機和多級葉 輪構成的離心泵組成，此種電泵揚程低，適合淺井和產量較大的油井，同時還 存在電機效率低、電泵壽命短、故障率高等缺點。此外，現有電潛泵開采技術 中雖然出現過多種類型的井下直線電機，但是多為交流感應同步電機，使用時 必須降低電源頻率，且功率較低，推力小，不適合深井采油的要求
實用新型內容
本實用新型的目的在于提供一種結構簡單、能耗和故障率較低、效率較高 的直流步進永磁直線電機驅動的潛油采油泵。
本實用新型的技術方案如下。此種電潛泵由電纜、電機定子、電機動子、變 徑護套、泵筒、柱塞、球閥組組成，電纜上下端分別與地面控制柜和電機定子 中的線圈相連接，電機定子上下端分別以螺紋與油管和電機護套相連接，變徑 護套下端以螺紋與泵筒相連接，電機定子、泵筒內分別設有電機動子和柱塞、 球閥組，電機動子下端與柱塞上端相連接。工作時，地面控制柜電源供給的電 流由電纜傳輸給井下直線電機，線圈通電后，電流流經線圈在碳鋼動子內產生 磁場，與定子磁鐵產生的永磁場形成吸力與推力的相互作用，使動子前進或后 退；在電機動子的帶動下連接在電機下方的柱塞泵作上下往復運動，原油在柱 塞泵的作用和球閥組的開關動作下吸入泵筒，并通過筒形直線電機內腔和其上 方的油管采出到地面。
本新型結構新穎，摒棄了結構復雜、體積龐大的地面抽油機和上千米的抽
油桿，并可避免抽油桿偏磨，降低作業(yè)費用；與現有離心式電潛泵相比，則由 于直流電機采用脈沖直流驅動，具有能耗和故障率低、使用壽命長等優(yōu)點。
圖1為本實用新型的總體結構示意圖； 圖2為直流步進永磁直線電機的結構示意圖； 圖3為特種直線軸承結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的實施作進一步說明。
如圖1所示，本實用新型由電纜l、電機定子2、電機動子3、變徑護套4、 泵筒5、柱塞6、球閥組7組成，其結構組裝關系如下電纜1上、下端分別與 地面控制柜8和電機定子2中的線圈相連接，電機定子2上、下端分別以螺紋 與油管9和變徑護套4相連接，變徑護套4下端以螺紋與泵筒5相連接，電機 定子2、泵筒5內分別設有電機動子3和柱塞6、球閥組7，電機動子下端與柱 塞6上端相連接，其中，電機定子2 (見圖2)由特殊直線軸承10、無磁外筒 11、鐵芯12、永磁鐵13、線圈14組成。電機的定子線圈14外套一硅鋼片， 分為A、 B兩組，交替間隔安裝。相鄰線圈A、 B的定子鐵芯12之間用永磁鐵 13相連接，相鄰定子鐵芯12磁極相反，永磁鐵13為軸向充磁，形成多組永磁 磁路。A、 B兩組線圈各接電纜的兩條線，公用一根零線，采用直流電源分組供 電，通過對不同線圈供電的脈沖變化控制動子圓筒的上升或下降動作。當電機A 組線圈加正向直流電時，線圈兩側動子軸凸極的磁場與靠近的定子凸極磁場異 性吸引對齊，使動子產生運動；而B組線圈的電流，在波形時序上滯后90度， 所產生的動子凸極磁場，只能與定子凸極對上凸極長的一半，這樣，線圈兩側 的動子凸極， 一面是推力，另一面是拉力，都朝一個方向；而當A組線圈換電 流方向時，B組線圈兩側對應的動子凸極向著定子凸極對齊的方向運動，當A 組線圈換完電流方向后，處于A組線圈兩側對應的動子的磁極方向與原來相反， 此時，動子向著原對齊方向外運動，形成A、 B兩組線圈，產生的磁力同時并同 向作用于動子，使動子產生原一組線圈一倍的動力。此時，B組線圈在動子上的 凸極與定子異性凸極對齊，而A組線圈兩側在動子上的凸極與定子凸極對上一 半，準備在B組線圈換向時，向定子異性凸極的方向對齊；如此，A、 B兩組線 圈周而復始，依次逐一改變電流方向，使動子產生連續(xù)地一個方向的運動。直 到電機動子的前進行程達到柱塞泵的一個沖程，在控制柜的控制下，電機開始
加載反序列的電流，使電機動子反向運動。電機動子3由厚壁低碳鋼制作，其 外表面加工有相互間隔的環(huán)形槽，用以與定子鐵芯凸極相吸引或排斥，使動子 運動。電機定子2中的特種直線軸承10由軸承架15、小軸16和小軸承17組成, 多個小軸承17通過小軸16沿軸承架15的環(huán)行方向排列固定在軸承架15上， 小軸承17的金屬外套加工成弧形，與電機定子的表面形成良好的線接觸。
權利要求1、一種直流步進永磁直線電機驅動的潛油采油泵，由電纜(1)、電機定子(2)、電機動子(3)、變徑護套(4)、泵筒(5)、柱塞(6)、球閥組(7)組成，其特征在于電纜(1)上、下端分別與地面控制柜(8)和電機定子(2)中的線圈相連接，電機定子(2)上、下端分別以螺紋與油管(9)和變徑護套(4)相連接，變徑護套(4)下端以螺紋與泵筒(5)相連接，電機定子(2)、泵筒(5)內分別設有電機動子(3)和柱塞(6)、球閥組(7)，電機動子下端與柱塞(6)上端相連接。
2、 根據權利要求1所述的直流步進永磁直線電機驅動的潛油采油泵， 其特征在于，電機定子(2)由特種直線軸承(10)、無磁外筒(11)、 鐵芯(12)、永磁鐵(13)、線圈(14)組成，電機的定子線圏(14) 外套一硅鋼片，分為A、 B兩組，交替間隔安裝，相鄰線圈A、 B 的定子鐵芯(12)之間用永磁鐵(13)相連接，相鄰定子鐵芯(12) 磁極相反，永磁鐵(13)為軸向充磁，形成多組永磁磁路。
3、 根據權利要求1所述的直流步進永磁直線電機驅動的潛油采油泵， 其特征在于，電機動子(3)由厚壁低碳鋼制作，其外表面加工有相 互間隔的環(huán)形槽。
4、 根據權利要求1所述的直流步進永磁直線電機驅動的潛油采油泵， 其特征在于電機定于(2 )中的特種直線軸承(10)由軸承架(15)、 小軸(16)和小軸承(17)組成，多個小軸承(17)通過小軸(16) 沿軸承架(15)的環(huán)行方向排列固定在軸承架(15)上，小軸承(17)的金屬外套加工成弧形。
專利摘要本實用新型涉及一種直流步進永磁直線電機驅動的潛油采油泵，由電纜(1)、電機定子(2)、電機動子(3)、變徑護套(4)、泵筒(5)、柱塞(6)、球閥組(7)組成，電纜(1)上、下端分別與地面控制柜(8)和電機定子(2)中的線圈相連接，電機定子(2)上、下端分別以螺紋與油管(9)和變徑護套(4)相連接，變徑護套(4)下端以螺紋與泵筒(5)相連接，電機定子(2)、泵筒(5)內分別設有電機動子(3)和柱塞(6)、球閥組(7)，電機動子下端與柱塞(6)上端相連接。此種采油泵結構新穎，摒棄了結構復雜、體積龐大的地面抽油機和上千米的抽油桿，并可避免抽油桿偏磨，降低作業(yè)費用；與現有離心式電潛泵相比，具有能耗和故障率低、使用壽命長等優(yōu)點。
文檔編號H02K5/16GK201212466SQ20072001359
公開日2009年3月25日 申請日期2007年7月27日 優(yōu)先權日2007年7月27日
發(fā)明者夏德權, 張洪新 申請人:張洪新;夏德權