摩擦及油管偏磨造成的系统失效 ,寿命得到提高。

c) 　易于控制　可以随油井的储液高度调节泵

的冲程、

冲次 ,提高采收率。

d) 　成本略高　由于空间限制 , 直线电机一般

设计为细长结构 , 同时由于井下温度高、

腐蚀较大 ,

散热条件差 ,增加了制造成本。

e) 　泵挂深度有限　不超过 1 500 m ,否则电机

长度增加 ,举升困难。

f) 　将直线电机置于井底 ,设计难度相对较大 ,

必须有效解决井下泵送参数的控制、

电机散热、

密封

等问题。同时 ,地下油层检测与井下泵抽汲的参数
难以准确预测 ,即使改变电机各项参数来调节冲程
与抽汲参数 ,仍存在设备无功损耗等问题。将数控
系统移植到该设备中 , 井下传感器精度、耐受性
较差。

　直线电机

4. 1 　原理

直线电机的原理与旋转电机的基本原理近似。

可以认为直线电机是旋转电机在结构方面的一种演
变 ,将一台旋转电机沿径向剖开 ,然后将电机的圆周
展开成直线 , 即成为原始的直线电机。如图 1 。由
定子演变而来的一侧称为初级 , 由转子演变而来的
一侧称为次级

[ 12]

。

图

　旋转电机向直线电机的演变

交流同步式和感应式直线电机驱动系统控制理

论发展较为迅速 ,其中空芯绕组直线永磁同步电机
的结构简单 ,电磁推力位移特性光滑 ,无齿槽谐波和
脉动力 ,调速性能好 ,控制方程简单 ,适宜作高精度、
快速响应位置伺服系统或直线定位系统中的执行器
和驱动器。

直线电机驱动设备采油要求出力大、

耐温、

防

蚀、

散热 ,用于抽油机的直线电机可以采用平板型或

圆筒形。直线电机抽油机动子较短 , 一般设计为动
磁式或动铁式 ,线圈固定 , 有利于实现长冲程、

高出

力。平板型电机可以做成单边或对称双边结构 , 双
边型直线电机有利于消除定子和动子的法向吸力。
图 2 为用于抽油机的单边型永磁同步直流直线电机

结构。

—磁轭

—永磁体

—气隙

—齿

;

—绕组

—齿槽

图

　抽油机用永磁同步直流直线电机结构

受井下空间限制 ,兼顾工作效率与出力要求 ,直

线电机抽油泵的结构一般采用圆筒形动铁式中空结
构。图 3 为上述直线抽油泵用圆筒形直线电机的结
构图 ,定子绕组为饼式环形绕组 ,同时设有霍尔传感
器 ,动子上设有齿和齿槽。

—套管

—定子绕组

—动子

—永磁体

;

—磁轭

—霍尔传感器

图

　圆筒形直线电机结构

4. 2 　特点

a) 　传递效率高　采用直线电机驱动的传动装

置 ,不需要任何转换装置而直接产生推力 ,省去中间
转换机构 ,系统装置简化 ,保证了运行的可靠性 ,易
于维护。

b) 　机械损耗小　直线电机是通过电能直接产

生直线电磁推力的 ,它在驱动装置中 ,其运动可以无
机械接触 ,无传动零部件磨损 ,噪声小。

c) 　环境适应性强　直线电机初级铁心在嵌线

后用环氧树脂等密封成整体 ,可以在高温、

潮湿、

腐

蚀、

有害等环境下工作。

d) 　功率因数低　尤其在低速时 , 与同容量旋

转电机相比 ,直线电机的效率和功率因数明显低。

e) 　推力受电源电压的影响大　尤其直线感应

电动机的起动推力特别明显 ,故需采取稳压和其他
措施来减少或消除这种影响。

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石油矿场机械

2007

年

月　