本發(fā)明涉及石油機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種基于磁制冷技術(shù)的采油電機(jī)。

背景技術(shù)：

隨著我國石油工業(yè)的不斷發(fā)展，采油設(shè)備一直處于不斷的更新?lián)Q代過程中，傳統(tǒng)的采油設(shè)備主要包括采油機(jī)、抽油泵裝置，整套設(shè)備由地面、井下和控制部分組成，傳統(tǒng)的機(jī)械采油機(jī)普遍采用旋轉(zhuǎn)電機(jī)作為動(dòng)力，通過曲柄滑塊機(jī)構(gòu)將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)椴捎蜅U的垂直往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由于傳動(dòng)鏈較長，在運(yùn)行的過程中能量損耗嚴(yán)重，電機(jī)功率因數(shù)較低，加之驅(qū)動(dòng)幾噸重的抽油桿，桿的變形會非常的嚴(yán)重，甚至?xí)l(fā)生抽油桿被磨斷或者抽油筒磨破的現(xiàn)象。同時(shí)，由于電機(jī)多至于幾百至幾千米的地下，地殼溫度每下降1000米要比地面高十幾度，這樣會大大的加重電機(jī)的熱負(fù)荷，對于電機(jī)的選材好工藝提出更高的要求，而且，隨著電機(jī)下潛深度的增加，電機(jī)所要承受的油壓也會增加，這又對電機(jī)的密封性提出了更高的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于磁制冷技術(shù)的采油電機(jī)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

本設(shè)計(jì)的核心思想是，設(shè)計(jì)一種基于磁制冷技術(shù)的采油電機(jī)，通過磁流體制冷技術(shù)為埋藏在地下的直線電機(jī)制冷。而所謂磁流體制冷，即指借助磁致冷材料(磁工質(zhì))的磁熱效應(yīng)，在等溫磁化時(shí)向外界排放熱量，退磁時(shí)從外界吸取熱量，從而達(dá)到制冷目的。其磁制冷工作原理為：磁性物質(zhì)（磁工質(zhì)）是由具有磁矩的原子或離子組成的結(jié)晶體，自身有一定的熱運(yùn)動(dòng)或熱振動(dòng)。在沒有外加磁場時(shí)，磁工質(zhì)內(nèi)部磁矩的取向是隨意的，此時(shí)磁熵較大。當(dāng)?shù)葴卮呕瘯r(shí)，磁矩將沿外磁場方向排列，使磁熵降低，此時(shí)磁工質(zhì)向外界排出熱量；絕熱去磁時(shí)，由于磁性原子或離子的熱運(yùn)動(dòng)，磁工質(zhì)內(nèi)部的磁矩又趨于無序狀態(tài)，磁熵增加，此時(shí)磁工質(zhì)從外界吸熱，實(shí)現(xiàn)制冷的目的。

一種基于磁制冷技術(shù)的采油電機(jī)，包括底座，底座的背面有凹槽，凹槽內(nèi)有第一冷管、第二冷管、第三冷管、第四冷管和第五冷管，第一冷管、第二冷管、第三冷管、第四冷管和第五冷管為圓管，通過半圓形卡箍安裝在凹槽內(nèi)，第一冷管、第二冷管、第三冷管、第四冷管和第五冷管一端合并成熱流管，另一端合并成冷流管，熱流管和冷流管分別于外機(jī)聯(lián)通；熱流管和冷流管內(nèi)有磁流體；磁流體是利用反向共沉淀法制備出水基的納米級gdo2，底座背面凹槽有第一熱氣口和第二熱氣口，第一熱氣口和第二熱氣口與底座上部的傳動(dòng)室聯(lián)通。

優(yōu)選的，熱流管和冷流管采用金屬管路，兩根管路分別從電機(jī)兩端的驅(qū)動(dòng)端蓋輸出，管路上包覆絕熱棉。

外機(jī)由上之下分別安裝線圈鐵芯、熱管和散熱風(fēng)扇，線圈鐵芯安裝在鐵芯底座上，線圈鐵芯先采用硅鋼片沖壓成型，再通過焊接的方式疊片成鐵芯，鐵芯上纏繞勵(lì)磁線圈，勵(lì)磁線圈采用漆包線繞制，線圈通三相電，外機(jī)還包括第一熱管，第二熱管，第三熱管，第四熱管和第五熱管，第一熱管，第二熱管，第三熱管，第四熱管和第五熱管為矩形管，每一根熱管的兩側(cè)分別有磁石n和磁石s極，熱管兩端分別連接熱流管和冷流管。

優(yōu)選的，第一熱管，第二熱管，第三熱管，第四熱管和第五熱管的上表面與勵(lì)磁線圈下表面的距離為0.8-1mm。

氣泵包括活塞，活塞的兩側(cè)有推桿，推桿與氣泵的殼體之間有第一復(fù)位彈簧和第二復(fù)位彈簧，第一復(fù)位彈簧和第二復(fù)位彈簧為壓縮型彈簧，氣泵的殼體上有第一消音器和第二消音器，第一消音器和第二消音器的氣流噴口對準(zhǔn)動(dòng)子，氣泵的殼體上還有第一冷氣口和第二冷氣進(jìn)口，第一冷氣口和第二冷氣進(jìn)口與底座背面的凹槽聯(lián)通。

底座頂部安裝定子，定子為永磁體通過專用工裝等間距的黏貼在底座的表面，底座頂部還安裝第一導(dǎo)軌和第二導(dǎo)軌,第一導(dǎo)軌和第二導(dǎo)軌分別安裝第一滑塊和第二滑塊，第一滑塊和第二滑塊內(nèi)部有滾珠，第一滑塊和第二滑塊上表面有螺紋孔，并通過螺釘安裝驅(qū)動(dòng)端蓋，驅(qū)動(dòng)端蓋為u型，端蓋的上表面通過螺栓安裝采油機(jī)的活塞桿，端蓋的下表面安裝動(dòng)子，底座的兩側(cè)有左端蓋和右端蓋，底座前后面為電機(jī)端蓋，電機(jī)端蓋安裝電機(jī)密封蓋，電機(jī)密封蓋與左端蓋和右端蓋之間有槽口，槽口中有驅(qū)動(dòng)端蓋，驅(qū)動(dòng)端蓋的前后兩面與電機(jī)端蓋之間有波紋套，第二滑塊上連接氣泵。

優(yōu)選的，定子采用漆包線在定子鐵芯上繞制而成，經(jīng)過專用工裝灌膠后，整個(gè)定子表面形成膠塊，定子的下表面與動(dòng)子磁鐵的上表面之間的間隙為0.8mm。

第一滑塊上安裝第一撞塊和第二撞塊，第一撞塊和第二撞塊為滑塊，安裝在撞塊導(dǎo)軌上，撞塊導(dǎo)軌通過螺釘安裝在底座上。

外機(jī)安裝在地面上，外機(jī)的外殼上有第一排風(fēng)口、第二排風(fēng)口和進(jìn)風(fēng)口，進(jìn)風(fēng)口上安裝空氣濾清器。

本發(fā)明的一種基于磁制冷技術(shù)的采油電機(jī)，現(xiàn)有技術(shù)相比所產(chǎn)生的有益效果是：

1）使用直線電機(jī)取代傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，能夠有效的避免因?yàn)椴捎蜅U磨損而帶來的問題，同時(shí)電機(jī)輸出的功率能夠更多的應(yīng)用在采油桿上，提高了能量的利用效率。

2）直線電機(jī)體積小，能夠直接安裝在采油桿的底端，這樣就縮短采油桿的長度，提高了采油桿的剛性，同時(shí)為采油桿的加工制造提供了方便。

3）由于采用深埋的安裝方式，電機(jī)處于地下幾十米的一個(gè)密閉的空間內(nèi)，在這樣的環(huán)境中普通的風(fēng)扇散熱方式無法運(yùn)行，而通過磁熱效應(yīng)設(shè)計(jì)的散熱機(jī)構(gòu)能夠?qū)㈦姍C(jī)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的熱量通過磁流體運(yùn)送到地面，這樣就能夠很好的解決電機(jī)散熱的問題。

4）相比于傳統(tǒng)的制冷方式而言，采用磁流體作為熱量傳導(dǎo)的工質(zhì)，能夠解決長距離熱量傳導(dǎo)的問題，保證了熱量的傳導(dǎo)效率。

5）采用電磁技術(shù)為磁流體的流動(dòng)提供動(dòng)力，相比于傳統(tǒng)的熱泵推進(jìn)方式，電磁推動(dòng)在運(yùn)行的過程中能夠提供更大的推力，運(yùn)行噪聲更小，維護(hù)更加方便。

6）在直線電機(jī)的密封腔體內(nèi)設(shè)計(jì)了自力式的氣泵，電機(jī)在運(yùn)行的過程中能夠帶動(dòng)氣泵進(jìn)行往復(fù)的活塞運(yùn)動(dòng)，使得電機(jī)的工作腔體和冷室能夠充分的進(jìn)行熱量的對流，這樣就提高了換熱的效率，保證了電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。

附圖說明

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)直線電機(jī)主視圖；

圖2是本發(fā)明結(jié)構(gòu)散熱系統(tǒng)原理圖；

圖3是本發(fā)明結(jié)構(gòu)外機(jī)主視圖；

圖4是本發(fā)明結(jié)構(gòu)氣泵主視圖；

圖5是本發(fā)明結(jié)構(gòu)直線電機(jī)三維圖；

圖6是本發(fā)明結(jié)構(gòu)直線電機(jī)左視圖；

圖中各標(biāo)號表示：

101、第一冷管，102、第二冷管，103、第三冷管，104、第四冷管，105、第五冷管，2、底座，301、左端蓋，302、右端蓋，401、第一導(dǎo)軌，402、第二導(dǎo)軌，501、第一滑塊，502、第二滑塊，6、驅(qū)動(dòng)端蓋，7、動(dòng)子，8、電機(jī)密封蓋，9、定子，10、波紋套，11、氣泵，111、第一復(fù)位彈簧，112、第二復(fù)位彈簧，113、第一消音器，114、第二消音器，115、第一冷氣口，116、第二冷氣進(jìn)口，117、活塞，121、第一撞塊，122、第二撞塊，13、緩沖墊，14、推桿，15、冷室密封蓋，16、冷管，171、第一熱管，172、第二熱管，173、第三熱管，174、第四熱管，175、第五熱管，18、磁石n極，19、磁石s極，20、熱流管，21、冷流管，22、勵(lì)磁線圈，231、第一排風(fēng)口，232、第二排風(fēng)口，24、進(jìn)風(fēng)口，25、散熱風(fēng)扇，26、外機(jī)，27、線圈鐵芯，281、第一熱氣口，282、第二熱氣口，29、磁流體，30、電機(jī)端蓋，31、鐵芯底座，32、撞塊導(dǎo)軌。

具體實(shí)施方式

結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。

一種基于磁制冷技術(shù)的采油電機(jī)，包括底座2，底座2的背面有凹槽，凹槽內(nèi)有第一冷管101、第二冷管102、第三冷管103、第四冷管104和第五冷管105，第一冷管101、第二冷管102、第三冷管103、第四冷管104和第五冷管105為圓管，通過半圓形卡箍安裝在凹槽內(nèi)，第一冷管101、第二冷管102、第三冷管103、第四冷管104和第五冷管105一端合并成熱流管20，另一端合并成冷流管21，熱流管20和冷流管21分別于外機(jī)26聯(lián)通；熱流管20和冷流管21內(nèi)有磁流體29；磁流體29是利用反向共沉淀法制備出水基的納米級gdo2，底座2背面凹槽有第一熱氣口281和第二熱氣口282，第一熱氣口281和第二熱氣口282與底座2上部的傳動(dòng)室聯(lián)通。

作為本發(fā)明的第一實(shí)施例，熱流管20和冷流管21采用金屬管路，兩根管路分別從電機(jī)兩端的驅(qū)動(dòng)端蓋輸出，管路上包覆絕熱棉。

作為本發(fā)明的第二實(shí)施例，熱流管20和冷流管21采用橡膠軟管，兩根管路分別從電機(jī)一端的驅(qū)動(dòng)端蓋輸出，管路上包覆絕熱棉。

作為本發(fā)明的第一實(shí)施例，磁流體29采用反向共沉淀法制備出水基的納米級gdo2。

作為本發(fā)明的第二實(shí)施例，磁流體29采用反向共沉淀法制備出水基的納米級fe3o4。

作為本發(fā)明的第三實(shí)施例，磁流體29采用重稀土金屬gd。

作為本發(fā)明的第一實(shí)施例，第一熱氣口281和第二熱氣口282上安裝過濾器。

作為本發(fā)明的第二實(shí)施例，第一熱氣口281和第二熱氣口282上安裝單向閥，保證氣流只能夠從電機(jī)的工作室向冷室流動(dòng)，而不能夠倒流。

外機(jī)26由上之下分別安裝線圈鐵芯27、熱管和散熱風(fēng)扇25，線圈鐵芯27安裝在鐵芯底座31，線圈鐵芯先采用硅鋼片沖壓成型，再通過焊接的方式疊片成鐵芯，鐵芯上纏繞勵(lì)磁線圈22，勵(lì)磁線圈22采用漆包線繞制，線圈通三相電，外機(jī)26還包括第一熱管171，第二熱管172，第三熱管173，第四熱管174和第五熱管175，第一熱管171，第二熱管172，第三熱管173，第四熱管174和第五熱管175為矩形管，每一根熱管的兩側(cè)分別有磁石n極和磁石s極，熱管兩端分別連接熱流管20和冷流管21。

作為本發(fā)明的第一實(shí)施例，安裝時(shí)，第一熱管171，第二熱管172，第三熱管173，第四熱管174和第五熱管175的方管與方管之間黏貼整塊磁石，應(yīng)保證每一根熱管兩側(cè)的磁石極性相反。

進(jìn)一步，方管的高度等于磁石的高度。

作為本發(fā)明的第一實(shí)施例，第一熱管171，第二熱管172，第三熱管173，第四熱管174和第五熱管175的上表面與勵(lì)磁線圈22下表面的距離為0.8-1mm。

作為本發(fā)明的第一實(shí)施例，勵(lì)磁線圈22與外部的驅(qū)動(dòng)器連接，在工作的過程中，線圈內(nèi)通過不斷換向的三相電流。

氣泵11包括活塞117，活塞117的兩側(cè)有推桿14，推桿14與氣泵11的殼體之間有第一復(fù)位彈簧111和第二復(fù)位彈簧112，第一復(fù)位彈簧111和第二復(fù)位彈簧112為壓縮型彈簧，氣泵11的殼體上有第一消音器113和第二消音器114，第一消音器113和第二消音器114的氣流噴口對準(zhǔn)動(dòng)子7，氣泵11的殼體上還有第一冷氣口115和第二冷氣進(jìn)口116，第一冷氣口115和第二冷氣進(jìn)口116與底座2背面得凹槽聯(lián)通。

作為本發(fā)明的第一實(shí)施例，第一冷氣口115和第二冷氣進(jìn)口116安裝單向閥，保證氣流只能從制冷室流向電機(jī)的工作空間內(nèi)而不能夠倒流。

作為本發(fā)明的第一實(shí)施例，活塞117與氣泵的殼體之間安裝o型密封圈。

作為本發(fā)明的第一實(shí)施例，氣泵11為柱形，通過法蘭安裝在底座2上。

底座2頂部安裝定子9，定子9為永磁體通過專用工裝等間距的黏貼在底座2的表面，底座2頂部還安裝第一導(dǎo)軌401和第二導(dǎo)軌402,第一導(dǎo)軌401和第二導(dǎo)軌402分別安裝第一滑塊501和第二滑塊502，第一滑塊501和第二滑塊502內(nèi)部有滾珠，第一滑塊501和第二滑塊502上表面有螺紋孔，并通過螺釘安裝驅(qū)動(dòng)端蓋6，驅(qū)動(dòng)端蓋6為u型，端蓋的上表面通過螺栓安裝采油機(jī)的活塞桿，端蓋的下表面安裝動(dòng)子7，底座2的兩側(cè)有左端蓋301和右端蓋302，底座2前后面為電機(jī)端蓋30，電機(jī)端蓋30安裝電機(jī)密封蓋8，電機(jī)密封蓋8與左端蓋301和右端蓋302之間有槽口，槽口中有驅(qū)動(dòng)端蓋6，驅(qū)動(dòng)端蓋的前后兩面與電機(jī)端蓋30之間有波紋套10，第二滑塊502上連接氣泵11。

作為本發(fā)明的第一實(shí)施例，定子9采用漆包線在定子鐵芯上繞制而成，經(jīng)過專用工裝灌膠后，整個(gè)定子表面形成膠塊，定子的下表面與動(dòng)子磁鐵的上表面之間的間隙為0.8mm。

作為本發(fā)明的第一實(shí)施例，動(dòng)子7的四個(gè)角上安裝四個(gè)滑塊，位于動(dòng)子7一側(cè)的兩個(gè)滑塊上分別安裝第一撞塊121和第二撞塊122。

作為本發(fā)明的第二實(shí)施例，動(dòng)子7的四個(gè)角上安裝四個(gè)滑塊，位于動(dòng)子7兩的四個(gè)滑塊上分別安裝撞塊。

第一滑塊501上安裝第一撞塊121和第二撞塊122，第一撞塊121和第二撞塊122為滑塊，安裝在撞塊導(dǎo)軌32上，撞塊導(dǎo)軌32通過螺釘安裝在底座2上。

外機(jī)26安裝在地面上，外機(jī)的外殼上有第一排風(fēng)口231、第二排風(fēng)口232和進(jìn)風(fēng)口24，進(jìn)風(fēng)口24上安裝空氣濾清器。

把磁致冷工質(zhì)的絕熱去磁引起的吸熱過程和絕熱磁化引起的放熱過程用一個(gè)循環(huán)連接起來，從而可使磁性材料在不斷地從一端吸熱，在另一端放熱，就可以達(dá)到制冷的目的。室溫磁致冷采用的主要是埃里克森循環(huán)，

埃里克森循環(huán)磁制冷機(jī)原理為：

1)等溫磁化過程，將外磁場從b1增大到b2，這時(shí)磁性材料產(chǎn)生的熱量向蓄冷器排出，上部的蓄冷流體溫度上升。

2)等磁場過程，外加的磁場b2維持不變，磁性材料和電磁體一起向下移動(dòng)，磁性材料在下移過程中不斷地向蓄冷流體排放熱量，溫度從t1變化到t2。

3)等溫去磁過程，保持磁性材料和電磁體靜止不動(dòng)，將磁場從b2減小到b1，磁性材料從下部的蓄冷流體吸收熱童量。

4)等磁場過程，維持磁場b1不變，將磁性材料和電磁體一起向上移動(dòng)，這時(shí)磁性材料從蓄冷流體吸收熱量，溫度升高到t1，到此完成整個(gè)循環(huán)。

在工作的過程中，首先安裝在第一熱管171，第二熱管172，第三熱管173，第四熱管174和第五熱管175之間的永磁體將熱管中的磁流體磁化，使得磁流體中的金屬顆粒按照永磁體磁力線的方向分化成n極和s極，此時(shí)通過驅(qū)動(dòng)器為勵(lì)磁線圈22通以三相的交變電流，此時(shí)勵(lì)磁線圈感應(yīng)出按照正弦曲線變化的交變磁場，在此磁場的作用下，熱管中的磁流體開始流動(dòng)。

根據(jù)埃里克森循環(huán)效應(yīng)，在磁流體磁化的過程中會向外界放出熱量，這部分熱能會被散熱風(fēng)扇吹到外界，而磁流體放出熱量后自身溫度降低，在電磁力的推動(dòng)下沿著冷流管21流入到直線電機(jī)內(nèi)的第一冷管101、第二冷管102、第三冷管103、第四冷管104和第五冷管105中。

當(dāng)溫度較低的磁流體到達(dá)冷管時(shí)，由于冷室里沒有磁力，磁流體內(nèi)的陰陽離子會逐漸消磁，并在此過程中從環(huán)境中吸收熱量，使得自身溫度升高，這樣冷室內(nèi)的溫度降低。

同時(shí)，直線電機(jī)在運(yùn)行的過程中，動(dòng)子7帶動(dòng)第一撞塊121和第二撞塊122進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使得第一撞塊121和第二撞塊122不斷地碰撞壓縮推桿14，當(dāng)推桿14被向左壓縮時(shí)，左側(cè)腔體從冷室中吸氣，右側(cè)腔體向動(dòng)子7噴射冷氣；當(dāng)推桿14被向右壓縮時(shí)，右側(cè)腔體從冷室中吸氣，左側(cè)腔體向動(dòng)子7噴射冷氣；當(dāng)氣泵向電機(jī)噴射冷氣時(shí)，電機(jī)內(nèi)部的熱空氣通過第一熱氣口281和第一熱氣口282向冷室內(nèi)噴射熱風(fēng)，這樣就完成了空氣的對流循環(huán)。

應(yīng)當(dāng)說明的是，以上內(nèi)容僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管該具體實(shí)施方式部分對本發(fā)明作了詳細(xì)地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。