抽油机用稀土永磁同步电动机的研制
薄保中，苏彦民，谢力华，侯立军
(西安交通大学，陕西 西安 710049)
摘 要：抽油机常常由三相异步电动机驱动，由于抽油机电机负荷率很低，造成电机效率低，功率因数低，电能浪费大。作者研制的稀土永磁同步电动机用于抽油机电机节能，文中介绍了节能机理、采取的关键技术和现场试验情
况。稀土永磁同步电动机用于抽油机驱动，节能效益显著，具有广阔的应用前景。关键词：稀土永磁；抽油机；电动机；节能
中图分类号：tm341 文献标识码：a 文章编号：1001-6848(2000)05-0048-02
1橛 述
油田上大量采用游粱式抽油机采油，抽油机由三相异步电动机驱动，二者组成抽油机作为电动机负荷，在电动机轴上形成一个周期变动负荷。为了使载荷均匀，减少冲击，抽油机上装有平衡块，平衡扭矩是一个正弦变化的扭矩，二者合成，折算到电机轴上，形成一变动负荷。上下冲程载荷不均匀，会有负功出现。在选择电机时，为能带载起动，防止异常现象导致烧毁电机，一般配功率较大的电机拖动，形成大马拉小车的现象，电机长期工作在轻载状态。
三相异步电机轻载时，功率因数、效率很低，整个系统效率很低，一般整机效率百分之30。
为了提高效率，油田上已采用超高转差率电机，减小所配电机的机率，为了满足起动要求，增加转子异常条电阻，（可以提高起动转矩）。负载率低时超高转差率电机比普通电机节能，如果负载率较高，则用普通笼型电机效率高。但超高转差率电机工作时转羞率高，转子铜耗正比于转差率，故转子铜耗增加，发热严重，电机效率仍不高，这是这种电机的弱点。
在通过电机本体，开展节能的同时，结合电力电子技术和交流调速的进展，也有不少通过交流调速开展抽油机节能的设想，但是这种方法，成本高，加之油田抽油机一般都露天工作，电动机户外使用，恶劣的自然环境和周边社会环境（油、电、设备失盗现象猖獗）使得变频器等电力电子产品难以在抽油机上采用。抽油机所用的驱动设备还应力求操作简单，维护方便，坚固耐用，目前和今后相当一个时期实用的节能驱动设备仍是电器控制装置而非电子装置。
2抽油机稀土永磁同步电机拖动节能机理
抽油机稀土永磁同步电动机用于纺织机节能效果很好ⅲ，类似纺织机负荷，抽油机由异步机改为稀土永磁同步电机拖动也应节能，根据如下：
(1)稀土永磁同步电动机没有转差损耗，效率高于变通异步电动机和高转差电机。
(2)采用具有自起动能力的稀土永磁同步电动机，这种电机定子与普通异步电动机定子相同，转子结构如图1所示，转子上同时装设有鼠笼条和稀土磁钢，异步起动同步运行，它综合了异步电动机和同步电动机的优点，起动操作方便，可用于抽油机，运行时效率高、功卒因数高。
(3)异步电机负载波动时，转速波动，转速下降，转子损耗增加，改为同步电动机，空载运行或轻载时，电机磁电流是电机流中占比例大，激磁损耗大，改为同步，转子磁场由永磁体提供，不再由定子线电流中输入，大大降低空载电流，降低了铜损和铁损。
(4)采用同步驱动，转速提高，提高产量可达百分之5。
(5)磁性材料的发展，使采用磁转子后，磁场很强，永磁材料价格逐年下降，性能愈来愈高，我国为稀土资源大国，蕴藏量占世界百分之85，推广遇到的困难越来起小。
3关键技术的解决
3.1起动问题的解决
稀土永磁同步电动机起动过程中存在转矩下凹（见图2），这对起动和牵人同步不利，采取以下方法可以减小下凹，改善起动性能。
(1)尽可能消除凸极转矩的影响。一般稀土永磁同步电动机由于结构上交直轴不对称而存在凸极转矩，使起动性能变坏。消除凸 |
