专利名称：直流步进永磁直线电机驱动的潜油采油泵的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于油田油井开采的潜油电泵，属采油机械设备类。
背景技术：
长期以来，油田现场采用的石油开采设备均以游梁式或链条式抽油机和井 下抽油泵为主。此种采油装置技术成熟，故障率较低，经久耐用，但需要在地 面上装置庞大的抽油机，并需要使用上千米的抽油杆，且系统效率低，能耗高, 特别对于斜井还会发生抽油杆偏磨，造成抽油杆损坏断脱等事故，井下作业工 作量较大。目前，部分油区采用的电动潜油泵主要由电缆、潜油电机和多级叶 轮构成的离心泵组成，此种电泵扬程低，适合浅井和产量较大的油井，同时还 存在电机效率低、电泵寿命短、故障率高等缺点。此外，现有电潜泵开采技术 中虽然出现过多种类型的井下直线电机，但是多为交流感应同步电机，使用时 必须降低电源频率，且功率较低，推力小，不适合深井采油的要求
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种结构简单、能耗和故障率较低、效率较高 的直流步进永磁直线电机驱动的潜油采油泵。
本实用新型的技术方案如下。此种电潜泵由电缆、电机定子、电机动子、变 径护套、泵筒、柱塞、球阀组组成，电缆上下端分别与地面控制柜和电机定子 中的线圈相连接，电机定子上下端分别以螺纹与油管和电机护套相连接，变径 护套下端以螺纹与泵筒相连接，电机定子、泵筒内分别设有电机动子和柱塞、 球阀组，电机动子下端与柱塞上端相连接。工作时，地面控制柜电源供给的电 流由电缆传输给井下直线电机，线圈通电后，电流流经线圈在碳钢动子内产生 磁场，与定子磁铁产生的永磁场形成吸力与推力的相互作用，使动子前进或后 退；在电机动子的带动下连接在电机下方的柱塞泵作上下往复运动，原油在柱 塞泵的作用和球阀组的开关动作下吸入泵筒，并通过筒形直线电机内腔和其上 方的油管采出到地面。
本新型结构新颖，摒弃了结构复杂、体积庞大的地面抽油机和上千米的抽
油杆，并可避免抽油杆偏磨，降低作业费用；与现有离心式电潜泵相比，则由 于直流电机采用脉冲直流驱动，具有能耗和故障率低、使用寿命长等优点。
图1为本实用新型的总体结构示意图； 图2为直流步进永磁直线电机的结构示意图； 图3为特种直线轴承结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施作进一步说明。
如图1所示，本实用新型由电缆l、电机定子2、电机动子3、变径护套4、 泵筒5、柱塞6、球阀组7组成，其结构组装关系如下电缆1上、下端分别与 地面控制柜8和电机定子2中的线圈相连接，电机定子2上、下端分别以螺纹 与油管9和变径护套4相连接，变径护套4下端以螺纹与泵筒5相连接，电机 定子2、泵筒5内分别设有电机动子3和柱塞6、球阀组7，电机动子下端与柱 塞6上端相连接，其中，电机定子2 (见图2)由特殊直线轴承10、无磁外筒 11、铁芯12、永磁铁13、线圈14组成。电机的定子线圈14外套一硅钢片， 分为A、 B两组，交替间隔安装。相邻线圈A、 B的定子铁芯12之间用永磁铁 13相连接，相邻定子铁芯12磁极相反，永磁铁13为轴向充磁，形成多组永磁 磁路。A、 B两组线圈各接电缆的两条线，公用一根零线，采用直流电源分组供 电，通过对不同线圈供电的脉冲变化控制动子圆筒的上升或下降动作。当电机A 组线圈加正向直流电时，线圈两侧动子轴凸极的磁场与靠近的定子凸极磁场异 性吸引对齐，使动子产生运动；而B组线圈的电流，在波形时序上滞后90度， 所产生的动子凸极磁场，只能与定子凸极对上凸极长的一半，这样，线圈两侧 的动子凸极， 一面是推力，另一面是拉力，都朝一个方向；而当A组线圈换电 流方向时，B组线圈两侧对应的动子凸极向着定子凸极对齐的方向运动，当A 组线圈换完电流方向后，处于A组线圈两侧对应的动子的磁极方向与原来相反， 此时，动子向着原对齐方向外运动，形成A、 B两组线圈，产生的磁力同时并同 向作用于动子，使动子产生原一组线圈一倍的动力。此时，B组线圈在动子上的 凸极与定子异性凸极对齐，而A组线圈两侧在动子上的凸极与定子凸极对上一 半，准备在B组线圈换向时，向定子异性凸极的方向对齐；如此，A、 B两组线 圈周而复始，依次逐一改变电流方向，使动子产生连续地一个方向的运动。直 到电机动子的前进行程达到柱塞泵的一个冲程，在控制柜的控制下，电机开始
加载反序列的电流，使电机动子反向运动。电机动子3由厚壁低碳钢制作，其 外表面加工有相互间隔的环形槽，用以与定子铁芯凸极相吸引或排斥，使动子 运动。电机定子2中的特种直线轴承10由轴承架15、小轴16和小轴承17组成, 多个小轴承17通过小轴16沿轴承架15的环行方向排列固定在轴承架15上， 小轴承17的金属外套加工成弧形，与电机定子的表面形成良好的线接触。
权利要求1、一种直流步进永磁直线电机驱动的潜油采油泵，由电缆(1)、电机定子(2)、电机动子(3)、变径护套(4)、泵筒(5)、柱塞(6)、球阀组(7)组成，其特征在于电缆(1)上、下端分别与地面控制柜(8)和电机定子(2)中的线圈相连接，电机定子(2)上、下端分别以螺纹与油管(9)和变径护套(4)相连接，变径护套(4)下端以螺纹与泵筒(5)相连接，电机定子(2)、泵筒(5)内分别设有电机动子(3)和柱塞(6)、球阀组(7)，电机动子下端与柱塞(6)上端相连接。
2、 根据权利要求1所述的直流步进永磁直线电机驱动的潜油采油泵， 其特征在于，电机定子(2)由特种直线轴承(10)、无磁外筒(11)、 铁芯(12)、永磁铁(13)、线圈(14)组成，电机的定子线圏(14) 外套一硅钢片，分为A、 B两组，交替间隔安装，相邻线圈A、 B 的定子铁芯(12)之间用永磁铁(13)相连接，相邻定子铁芯(12) 磁极相反，永磁铁(13)为轴向充磁，形成多组永磁磁路。
3、 根据权利要求1所述的直流步进永磁直线电机驱动的潜油采油泵， 其特征在于，电机动子(3)由厚壁低碳钢制作，其外表面加工有相 互间隔的环形槽。
4、 根据权利要求1所述的直流步进永磁直线电机驱动的潜油采油泵， 其特征在于电机定于(2 )中的特种直线轴承(10)由轴承架(15)、 小轴(16)和小轴承(17)组成，多个小轴承(17)通过小轴(16) 沿轴承架(15)的环行方向排列固定在轴承架(15)上，小轴承(17)的金属外套加工成弧形。
专利摘要本实用新型涉及一种直流步进永磁直线电机驱动的潜油采油泵，由电缆(1)、电机定子(2)、电机动子(3)、变径护套(4)、泵筒(5)、柱塞(6)、球阀组(7)组成，电缆(1)上、下端分别与地面控制柜(8)和电机定子(2)中的线圈相连接，电机定子(2)上、下端分别以螺纹与油管(9)和变径护套(4)相连接，变径护套(4)下端以螺纹与泵筒(5)相连接，电机定子(2)、泵筒(5)内分别设有电机动子(3)和柱塞(6)、球阀组(7)，电机动子下端与柱塞(6)上端相连接。此种采油泵结构新颖，摒弃了结构复杂、体积庞大的地面抽油机和上千米的抽油杆，并可避免抽油杆偏磨，降低作业费用；与现有离心式电潜泵相比，具有能耗和故障率低、使用寿命长等优点。
文档编号H02K5/16GK201212466SQ20072001359
公开日2009年3月25日 申请日期2007年7月27日 优先权日2007年7月27日
发明者夏德权, 张洪新 申请人:张洪新;夏德权