：本实用新型为一种低速大扭矩异型电机拖动高效低耗智能抽油机，在专利《高效、低耗、智能式抽油机》(ZL00246414.4)的基础上改进创新而成，是对经典四连杆游梁式抽油机及改进的无梁式抽油机采油工艺的革命性突破，属机电一体化应用新领域。

：随着油田开发年限的延长，油井最终都要转入机械采油方式。据国内外资料统计，在全球80多万口各类油井中，机采井占90％左右，而抽油机管式泵采油占机采井的85％以上。目前，管式泵采油多采用经典四连杆游梁式抽油机或由此演变而来的类似机型。上百年来，机械工程师和采油工程师绞尽脑汁，企图发明更先进的抽油机取代四连杆机构的游梁机，诸如双驴头异型抽油机、曲游梁抽油机、杠铃平衡式抽油机等数十种不同类型的抽油机也先后应用于矿场实践，但游梁式抽油机的原理和结构没有实质性突破。继而改进的无梁式抽油机如链条机、宽皮带机、摩擦传动机也因结构较复杂，体积庞大影响了大面积推广，甚至具有重大突破的直线电机抽油机也存在缺陷。结构简单、可靠耐用、操作维护方便是四连杆游梁式抽油机百年经久不衰的根本原因。随着高新技术的发展和采油工艺的需要，对大载荷、长冲程、低冲次机型的要求越来越迫切，能源紧张和投资限制对高能耗、低效率的机型限制越来越苛刻，但受游梁机结构的限制，冲程长度与减速箱扭矩成正比例增加，难以实现高效低耗的要求。在确定的工作制度下，游梁机无法随机改变工作参数、停机调整又费时费力，使工作制度难以与地层供液能力动态协调，导致游梁机系统效率低、冲击负荷大、机杆泵故障多，亟需开发一种优于目前各类机型的全新抽油机取代现有机型。
对于管式泵抽油机机械采油，其关键技术主要有三项：1.巧妙地用毋须消耗动力的方法解决上下行程载荷不平衡问题；2.用最方便省力的机构将拖动系统的旋转运动变为抽油杆上下往复直线运动，实现高效、低耗、节能、省材的目的；3.用现代微电子技术解决抽汲参数的随机智能调定。

：本实用新型的目的是探索一种毋须消耗动力的物体作平衡载体，巧妙地设计一种全新的传动方式代替减速箱和四连杆机构，利用微电子技术进行自动化控制，为管式泵采油开发一种突破性的机电一体化采油设备。
为实现上述目的，本实用新型从根本上突破了上百年来传统的经典四连杆游梁式抽油机和其它各类抽油机的设计模式，巧妙地设计出一种低速大扭矩外转子电动机，用别具一格的一机八用传动方式取代减速箱和四连杆机构；利用重力和弹力带复合式天平柔性平衡，解决了上下载荷不平衡的技术难题；用数字智能控制技术解决了低速大扭矩外转子电动机的调速、换向和抽汲参数的随机调控，为管式泵采油发明了一种突破性的机电一体化机械采油设备，打破了大负载机械设备不用减速箱和传动机构就无法运行的定论，开创了机电一体化和机械采油工艺的新领域。
低速大扭矩异型电机拖动高效低耗智能抽油机的工作原理是：低速大扭矩异型电机拖动高效低耗智能抽油机突破了迄今为止所有抽油机的运行原理，依靠低速大扭矩异型电机的外转子以摩擦方式传递扭矩；通过数字智能控制装置将电机的正反向转动转换为抽油杆的垂直往复运动；重力与弹力带复合式天平柔性平衡方式可实现最佳平衡；数字智能控制装置还可根据油井供液情况适时智能无级调整电机的转速、转向、转矩，以冲程、冲次等工作制度的最佳配合实现与地层供液能力的动态协调，高效、低耗、智能地实现抽油机的抽汲循环。
低速大扭矩异型电机拖动高效低耗智能抽油机的技术解决方案是：该抽油机形状为塔筒或塔架形，塔筒(3)顶部的电动机(18)为外转子结构，各零部件的位置和连接关系为整机用螺栓固定于抽油机底座(1)上，底座(1)上部依次固定塔筒底座(2)、移机装置(23)、数字智能控制装置(22)、塔筒(3)、塔筒顶平台(13)、电动机底座(14)、护栏(15)、维护支架(16)、发电机(17)、电动机(18)；电动机(18)外转子绕带滚筒(41)上包绕载荷提升带(10)，载荷提升带(10)一端固定悬带器(8)，另一端连接塔筒(3)内的平衡箱(7)，平衡箱(7)上部连接保护绳(9)，下部连接弹力带(5)和保险绳(6)；塔筒(3)内侧下端焊接防撞支座(4)，平衡箱扶正绳(19)通过平衡箱扶正孔固定于塔筒底座(2)和塔筒顶平台(13)上；塔筒(3)外侧塔筒底座(2)之上和塔筒顶平台(13)之下焊加强板，轴向焊加强筋，上、下死点传感器(20)、(21)的控制电缆及电源和其它控制电缆通过空心加强筋连接到数字智能控制装置(22)内；塔筒(3)外侧下方两侧开数字智能控制装置(22)和平衡箱(7)防盗门及装卸平衡块人孔；塔筒底座(2)之上焊接盘梯(11)至塔筒顶平台天窗(12)处。整机通过数字智能控制装置(22)适时调整低速大扭矩异型电动机(18)的转速、转向、转矩，从而拖动高效低耗智能抽油机以匹配最合理的抽汲参数上下大冲程往复直线运动，实现抽油循环和高效低耗节能的目的。在配用功率较小的抽油机中，甚至可以辅之以配套的电容、蓄电池组及整流装置，形成靠抽油机自发电系统循环做功的所谓“恒动机械”。
在人类科学史上，自从力学基本定律确立之后，尤其是电磁理论发现之后，就有人致力于永动机的研究。虽然这种痴人说梦的徒劳研究已被科学界定性为伪科学，但自然界恒久运动的物体并非罕见，如星球的运动，潮汐的变化，我们生活的地球就正以每小时1600多公里的速度在不知不觉中日夜不停地自转并围绕太阳公转。这种不靠人为施加外力或补充能量而靠自然力产生的恒久运动(虽然在不可预见的久远未来有可能消失)，完全可以称为“恒动”。本实用新型就利用抽油机在抽汲过程中抽油杆上行储存势能，平衡重下行释放动能，而平衡重上行储存势能，抽油杆下行释放动能循环做功的原理，以摩擦方式带动发电机发电，形成以系统电源做第一推动力，而后转入热备用，靠抽油机自发电系统循环做功的“恒动机械”(在蓄电池组寿命周期内)，其循环做功过程如下：低速大扭矩异型电机拖动高效低耗智能抽油机高效、低耗、节能机理是：高效率机理：由于低速大扭矩异型电机拖动高效低耗智能抽油机采用高塔筒(3)和电动机(18)与载荷提升带(10)摩擦传动结构，可以最大限度地增加冲程长度，减少因冲程损失降低的泵效。根据泵效损失简化公式η＝λ/h，在一定的载荷下，其冲程损失λ为常数，因而冲程h越长，泵效损失η越小，即实际泵效越高。与经典四连杆游游机比较，平均泵效可提高5-10％。另外，其数字智能控制装置(22)可随机对转速、转向、转矩、加速度进行全方位适时控制，使地面动力与井下设备运转及供液状况取得最佳动态协调，较经典四连杆游游机提高系统效率15％以上。
低消耗机理：由于低速大扭矩异型电机拖动高效低耗智能抽油机采用电动机(18)外转子作驱动系统，一个外转子实现了原动机、传动装置、变速装置、换向装置、平衡装置、制动装置、保护装置、发电装置一机八用，省去了常规四连杆游梁机的电机小皮带轮、传动皮带、大皮带轮、三轴减速箱、减速箱底座、曲柄销、曲柄、连杆、横椽、尾轴总承、游梁、中轴总承、驴头等近20个部件，与同规格机型比较，较常规四连杆游梁机节省钢材50-60％。在数字智能控制装置(22)随机适时调控下，整机处于慢速优化状态下运行，大大减轻了各种机械转换环节中出现的冲击负荷和不均衡性，改善了设备运转状况，延长各运动部件运转寿命100倍以上。搬运、安装、维护省时、省力、省材，属全天候免维护机型。
节能机理：1.“理想的平衡效应”Wf/2+Wz抵消掉大部分提升载荷，电动机只需克服Wf/2的不平衡力作功，从而大大减少了电动机的配用功率在管式泵抽油机采油装置中，其上行程最大载荷等于液柱载荷(Wf)、杆柱载荷(Wr)、动载荷(Wrα)、摩擦力(Ff)之和减去浮力(Fb)，即：最大载荷＝Wf+Wr(1+α)+Ff-Fb下行程最小载荷等于杆柱载荷(Wr)减去动载荷(Wrα)和浮力(Fb)及摩擦力(Ff)之和，即：最小载荷＝Wr(1-α)-(Fb+Ff)如果没有适当的平衡，则电动机必须在上行程完成全部有效功，而在下行程，由于重力作用，最小载荷拖动电动机滑行，这就必须使用大功率的电动机及减速装置，同时其效率也很差。为了解决上下行程载荷严重不平衡造成的高能耗、高物耗和低效率问题，必须辅之以适当的平衡。上下行程的平均载荷即“理想的平衡效应”为：(CI)＝1/2(最大载荷+最小载荷)＝1/2[Wf+Wr(1+α)+Wr(1-α)-2Fb]＝Wf/2+Wr-Fb如果将抽油杆在液中的重量用Wz表示，则“理想的平衡效应”公式可简化为：CI＝Wf/2+Wz。于是在上冲程，在举升有浮力的抽油杆和液体的综合重量时，电动机会得到这种平衡力的帮助，结果只需要一个相当于液重之半的不平衡力，即：(Wz+Wf)-(Wz+Wf/2)＝Wf/2。下冲程时，有浮力的抽油杆下行，会受到平衡力的阻抗，结果还剩下一个相当于液重之半的不平衡力由电动机完成，即：(Wz++Wf/2)-Wz＝Wf/2。经理论计算，Wf/2只相当于最大载荷的17％左右，这就大大减少了电动机的提升负荷，从而减少电动机的配用功率。
2.轮轴驱动方式可获得R/r倍的机械利益，进一步减少了电动机的提升载荷低速大扭矩异型电机拖动高效低耗智能抽油机的外转子是一个大直径轮轴，其轮半径R和轴半径r之比设计大于1.6。根据轮轴原理，其机械利益为P/F＝R/r，由于R总是大于r，因此轮沿切向力F总是小于轴提升载荷P，则电机实际需要驱动的提升载荷只有F＝Pr/R＝Wfr/2R＝Wf/3.2。理论计算Wf/3.2只相当于最大载荷的10％左右，这又进一步减少了电动机的提升载荷。
3.传动链简化86％，大大减少了机械损耗，提高机械效率15％以上常规四连杆游梁机传动链由电动机输出轴→小皮带轮→皮带→大皮带轮→一级齿轮→二级齿轮→三级齿轮→曲柄(销)→连杆→横椽→尾轴→游梁→中轴→驴头→毛辫子共15个环节，7组轴承摩擦，机械效率低于75％。而低速大扭矩异型电机拖动高效低耗智能抽油机传动链只有电动机外转子→载荷提升带2个环节，1组轴承摩擦，传动链较常规四连杆游梁机减少了86％，轴承摩擦减少了86％，机械效率高于90％，比常规四连杆游梁机提高机械效率15％以上。
4.飞轮慣性效应和电动机换向停机节电20％由于低速大扭矩异型电机拖动高效低耗智能抽油机采用外转子低速大扭矩异型调速电动机大飞轮驱动，重力与弹力带复合天平平衡方式可实现理想的平衡，运动状况得到最佳优化。在接近上死点时，由于飞轮的惯性效应，需要提前几秒钟停机，靠飞轮惯性效应使抽油杆上行一段距离，直到到达上死点。而停机后的提升载荷大于平衡效应，因而在上死点飞轮惯性效应消失的瞬间，提升载荷拖动平衡箱和弹力带反向转动，电动机可顺势接近于空载反向启动。当电动机反向运动接近下死点时，又要提前几秒钟停机，抽油杆靠飞轮惯性效应到达下死点，停机后的平衡效应又大于杆柱载荷，于是电动机接近于空载平稳换向，如此往返复始。以冲次为每分钟3次的抽油系统为例，一个完整的冲程循环为20秒，如果接近上死点提前2秒钟停机，接近下死点提前2秒钟停机，则全行程需停机4秒钟。这样，一天需停机4.8小时，即纯停机节电20％。
5.稀土永磁同步电动机较常规异步电机节电8-15％由于低速大扭矩异型电机拖动高效低耗智能抽油机采用永磁外转子驱动，不需外加励磁电源，消除了励磁损耗，效率高达95％以上，最大启动转矩倍数为3.8倍，与普通异步电机相比，其启动力矩和过载能力提高1-2倍，平均运行电流下降50％以上，自然功率因数由0.5左右提高到0.95以上，不但使无功节电率达85％以上，有功节电率达8-15％以上，而且有效降低了电机的装机功率，大大提高了电网的利用率和潜在容量。
6.自发电装置提供大量系统电源之外的额外电力由于低速大扭矩异型电机拖动高效低耗智能抽油机采用永磁外转子驱动，可根据需要在置于高塔筒之上的外转子轮缘耐磨橡胶轮处配置1-4台小功率发电机，依靠势能的储存和动能的释放摩擦发电，解决照明、散热、保温设备的用电，大大节约系统电源的电力。
7.数字智能控制系统实现了做功和耗能的最佳匹配低速大扭矩异型电机拖动高效低耗智能抽油机采用数字智能控制装置实现随机调控，可根据地层供液能力智能无级调定抽油机的长冲程、低冲次运动特性，油多多抽，油少少抽，无油不抽，使工作制度与地层供液能力动态协调，实现了做功和耗能的最佳匹配，大大减少了不必要的无用功，最大限度地降低了能源消耗。
本实用新型低速大扭矩异型电机拖动高效低耗智能抽油机与同规格的经典四连杆游梁机及其派生机比较，在电动机拖动、平衡方式、安全保护、数字智能控制、整机结构等方面都有革命性突破，在九个方面具有明显优势。
1.外转子一机八用，结构简单、构思新颖、先进；2.长冲程、低冲次，调参自动化，工作制度与地层供液能力动态协调；3.体积小、重量轻、加工省时省料；4.运输方便、安装简单、调试快捷；
5.制动、保护万无一失；6.天平式平衡，效果好、运行平稳；7.节能效果显著，机械效率高；8.全天候免维护；9.设计精巧、造型美观。
该机型是总结了百多年管式泵机械采油理论和经验发明创新的最理想的全天候免维护换代机型。
附图说明
：图1为外转子低速大扭矩异型电机拖动高效低耗智能抽油机结构示意图，其中：1.抽油机底座；2.塔筒底座；3.塔筒；4.防撞支座；5.弹力带；6.保险绳；7.平衡箱；8.悬带器；9.保护绳；10.载荷提升带；11.盘梯；12.塔筒顶平台天窗；13.塔筒顶平台；14.电动机底座；15.护栏；16.维护支架；17.发电机；18.电动机；19.平衡箱扶正绳；20.上死点传感器；21.下死点传感器；22.数字智能控制装置；23.移机装置。
图2为双轮辐轮轴式低速大扭矩外转子异型电机结构示意图，其中：24.外转子壳体；25.耐磨橡胶轮；26.轭铁；27.磁钢；28.铁芯组件；29.绕组；30.定子；31.键；32.空心主轴；33..轴承密封端盖；34轴承；35.外转子端盖；36.刹车装置；37.排风扇；38.电动机支座；39.保护绳固定孔；40.保护绳槽；41.绕带滚筒。
实施方案：本实用新型外转子低速大扭矩异型电机拖动高效低耗智能抽油机的抽油机底座(1)用工字钢焊接，用M40螺栓与塔筒底座(2)连接紧固；塔筒(3)用φ1200壁厚12mm螺纹管焊制，螺纹管外部均布6条10000×50×15加强筋，盘梯(11)用30×30角铁和6吩有缝管盘旋两圈至塔筒顶平台天窗(12)入口；双轮辐轮轴式外转子低速大扭矩异型电动机(18)其轮径为φ1600，轴径为φ1000，用M40螺栓与固定在塔筒顶平台(13)上的电动机底座(14)紧固；载荷提升带(10)用强力纤维胶带制作；铸铁平衡箱(7)用载荷提升带(10)悬挂在塔筒(3)中，其上下各连接保护绳(9)和保险绳(6)；塔筒(3)内侧下部均布4个防撞支座(4)；电动机(18)和上下死点传感器(20)、(21)的控制电缆通过空心筋连接到数字智能控制装置(22)内；塔筒顶平台(13)外缘焊接护栏(15)；发电机(17)安装于电动机(18)外缘橡胶摩擦轮旁；必要时在平衡箱(7)下部连接弹力带(5)作平衡微调；在塔筒底座(2)四周配置移机装置(23)。整机设计参数为：最大提升载荷：120kn；电动机功率：  22Kw；最大冲程：    9m；冲次：        0-4次/分无级调节；整机质量：    12T；外型尺寸：    2.0×1.2×11(m)。