CN102082530A - 一种磁悬浮井下发电机 - Google Patents

Abstract

一种磁悬浮井下发电机。主要解决现有的磁悬浮井下发电机轴向距离大、工作不可靠的问题。其特征在于：转子轴(18)外部有内磁瓦A(17)及内聚四氟圈A(16)，外磁内筒A(15)外部有外磁瓦A(14)及外聚四氟圈A(12)；悬浮轴(27)外部有内磁瓦B(23)及内聚四氟圈B(24)，内磁瓦B(23)外部为外磁内筒B(19)，外磁内筒B(19)外部有外磁瓦B(20)及外聚四氟圈B(21)；上述的内磁瓦A(17)、外磁瓦A(14)以N极、S极交错的方式排列，内磁瓦(23)、外磁瓦(20)以N极、S极轴向相对的方式排列。本发明利用磁力相吸作用，在提供相同支撑力的同时使轴向距离缩小，工作更可靠。

Description

一种磁悬浮井下发电机

技术领域

 本发明涉及一种井下发电机，具体的说是一种磁悬浮井下发电机。

背景技术

钻铤在钻进过程中，井下提供电力的方式有两种，一种是电池提供，另外一种是发电机提供，即井下发电机随钻铤深入到地下几千米，在高温高压环境下为井下测试仪器提供持续电力。但是井下每深入100米温度上升3度，由于井下高温，电池的电量有限，所以使用时间短，成本高；现有的井下发电机的基本原理是泥浆冲击涡轮，带动发电机转子旋转发电，在泥浆冲击作用下，如果使用轴承支承涡轮将会导致轴承承载过大损坏，同时在泥浆环境下使用轴承也会使轴承损坏，从而导致发电机失效，因此导致井下测试仪器不能工作。而使用磁悬浮由于没有接触，靠磁力支承涡轮，有缓冲距离，而且和泥浆完全隔离开，这样可以大大提高发电机的使用寿命。现有的磁悬浮发电机为相斥式，在井下空间环境为有限的直径空间和相同的轴向距离内，如果按照相斥磁力来悬浮部件，使井下发电机轴向距离变大，工作不可靠。

发明内容

为了克服现有的磁悬浮井下发电机轴向距离大、工作不可靠的问题，本发明提供一种磁悬浮井下发电机，该磁悬浮井下发电机利用磁力相吸作用，在提供相同支撑力的同时，使轴向距离缩小，工作更可靠。

本发明的技术方案是：一种磁悬浮井下发电机，包括发电机段、磁力耦合段及磁悬浮传动段，发电机段与磁力耦合段通过发电机定子筒连接，发电机段内部为发电机转子轴，所述的发电机转子轴右端与磁力耦合段的转子轴的端部相吻合，转子轴外部有交替排列的内磁瓦A及内聚四氟圈A，所述的发电机定子筒右端连接轴承端盖，轴承端盖右端连接置于内磁瓦A外部的隔离套，隔离套外部有外磁内筒A，外磁内筒A外部有交替排列的外磁瓦A及外聚四氟圈A，外磁瓦A外部有外磁保护筒A，外磁保护筒A的左端与隔离套之间有硬质合金摩擦副A；

所述的磁力耦合段与磁悬浮传动段通过外磁内筒A、B连接，转子轴与隔离端盖之间通过轴承连接，隔离端盖与隔离套通过螺纹密封连接，隔离端盖与悬浮轴通过螺纹连接，悬浮轴外部有交替排列的内磁瓦B及内聚四氟圈B, 内磁瓦B外部为内磁保护桶，内磁保护桶外部为外磁内筒B，外磁内筒B外部有交替排列的外磁瓦B及外聚四氟圈B,外磁瓦B外部有外磁保护筒B，外磁保护筒B右端连接涡轮转子，涡轮转子与悬浮轴之间有硬质合金摩擦副B；

上述的内磁瓦A、外磁瓦A以N极、S极交错的方式排列，内磁瓦B、外磁瓦B以N极、S极轴向相对的方式排列。

本发明具有如下有益效果：由于采取上述方案，该磁悬浮井下发电机靠磁力支撑涡轮，没有直接接触，有缓冲距离，并且与泥浆完全隔离开，大大提高了发电机的使用寿命；并且由于磁环的N极、S极相对、为相吸式排列，在相同的直径空间内缩短了轴向距离，使工作更可靠。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图（其中图a为下半段，图b为上半段）；

图2是磁悬浮传动段磁瓦排列示意图；

图3是磁力耦合段磁瓦排列示意图。

图中Ⅰ-发电机段，Ⅱ-磁力耦合段，Ⅲ-磁悬浮传动段，1-钻铤，2-发电机定子筒，3-硅钢片，4-发电机转子轴，5-磁铁，6-聚四氟导线盘，7-发电机端盖，8-转子端盖，9-轴承端盖，10-隔离套，11-硬质合金摩擦副A，12-外聚四氟圈A，13-外磁保护筒A，14-外磁瓦A，15-外磁内筒A，16-内聚四氟圈A，17-内磁瓦A，18-转子轴，19-外磁内筒B，20-外磁瓦B，21-外聚四氟圈B，22-外磁保护筒B，23-内磁瓦B，24-内聚四氟圈B，25-磁铁顶圈，26-硬质合金摩擦副B，27-悬浮轴，28-涡轮转子，29-涡轮定子，30-隔离端盖，31-内磁保护筒。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

由图1 所示，一种磁悬浮井下发电机，该磁悬浮井下发电机整体置于钻铤1内部，为了方便描述，根据功能不同，将该井下发电机分为发电机段I、磁力耦合段Ⅱ及磁悬浮传动段Ⅲ，发电机段I的内部为发电机转子轴4，发电机转子轴4外部依次有磁铁5、硅钢片3、发电机定子筒2，发电机转子轴4的两端由轴承支撑，左端轴承外部设有聚四氟导线盘6，聚四氟导线盘6左侧有发电机端盖7。由于有磁铁5，产生磁力线，发电机转子轴4转动切割磁力线发电。 

发电机段I与磁力耦合段Ⅱ通过发电机定子筒2连接，发电机定子筒2右端连接轴承端盖9，轴承端盖9左侧内部连接转子端盖8，转子端盖8内部有轴承，用于支撑发电机转子轴4。发电机转子轴4右端与磁力耦合段Ⅱ的转子轴18的端部相吻合，转子轴18外部有交替排列的内磁瓦A17及内聚四氟圈A16。轴承端盖9右端连接隔离套10，隔离套10的右侧置于内磁瓦A17外部，隔离套10外部有外磁内筒A15，外磁内筒A15外部有交替矩阵排列的外磁瓦A14及外聚四氟圈A12，外磁瓦A14外部有外磁保护筒A13，外磁保护筒A13的左端与隔离套10之间有硬质合金摩擦副A11。

所述的磁力耦合段Ⅱ与磁悬浮传动段Ⅲ通过外磁内筒A、B(15，19)之间螺纹连接，磁力耦合段Ⅱ内部的转子轴18与隔离端盖30之间通过轴承连接，隔离端盖30与隔离套10通过螺纹密封连接，隔离端盖10与悬浮轴27通过螺纹连接，悬浮轴27外部有交替排列的内磁瓦B23及内聚四氟圈B24，内磁瓦B23外部为内磁保护筒30，内磁保护筒30外部为外磁内筒B19，外磁内筒B19外部有交替排列的外磁瓦B20及外聚四氟圈B21，外磁瓦B20外部有外磁保护筒B22，外磁保护筒B22右端连接涡轮转子28，涡轮转子28与悬浮轴27之间有硬质合金摩擦副B26，硬质合金摩擦副B26与其左侧的内聚四氟圈B24之间有磁铁顶圈25，左端的外磁内筒B19与悬浮轴27之间也有硬质合金摩擦副。涡轮转子28前端外部有涡轮定子29，涡轮定子29固定在钻铤1内部。

由图2所示，磁悬浮传动段Ⅲ的内磁瓦B23、外磁瓦B20 以N极、S极相对的方式排列，即以相吸式的方式排列，与相斥式排列的磁悬浮井下发电机相比，更节省轴向空间，使轴变短，工作更可靠；由图3所示，磁力耦合段Ⅱ的内磁瓦A17、外磁瓦A14呈交错矩阵的方式排列，即内磁瓦A17的N、S级交错排列，外磁瓦A14的N、S级也交错排列，同时，内磁瓦A17与外磁瓦A14二者的N、S级相互之间也交错排列。

该磁悬浮井下发电机工作时，泥浆冲刷涡轮转子，将泥浆轴向动能转成发电需要的径向旋转能，磁悬浮传动段Ⅲ为环形充磁磁铁，充磁方向为轴向，利用内外磁瓦NS级相吸抵消泥浆对涡轮转子的轴向冲力，保持涡轮转子轴向悬浮；磁力耦合段Ⅱ将泥浆与电气部件隔离，将外部的径向旋转力通过磁力耦合转为电气部分内部的径向旋转力；而发电机段I的发电机转子旋转切割磁力线，将旋转力转化为电力。

Claims (1)

1. 一种磁悬浮井下发电机，包括发电机段(I)、磁力耦合段(Ⅱ)及磁悬浮传动段(Ⅲ)，发电机段(I)与磁力耦合段(Ⅱ)通过发电机定子筒(2)连接，发电机段(I)内部为发电机转子轴(4)，其特征在于：所述的发电机转子轴(4)右端与磁力耦合段(Ⅱ)的转子轴(18)的端部相吻合，转子轴(18)外部有交替排列的内磁瓦A(17)及内聚四氟圈A(16)，所述的发电机定子筒(2)右端连接轴承端盖(9)，轴承端盖(9)右端连接置于内磁瓦A(17)外部的隔离套(10)，隔离套(10)外部有外磁内筒A(15)，外磁内筒A(15)外部有交替排列的外磁瓦A (14)及外聚四氟圈A(12)，外磁瓦A (14)外部有外磁保护筒A(13)，外磁保护筒A(13)的左端与隔离套(10)之间有硬质合金摩擦副A(11)；

所述的磁力耦合段(Ⅱ)与磁悬浮传动段(Ⅲ)通过外磁内筒A、B(15，19)连接，转子轴(18)与隔离端盖(30)之间通过轴承连接，隔离端盖(30)与隔离套(10)通过螺纹密封连接，隔离端盖(30)与悬浮轴(27)通过螺纹连接，悬浮轴(27)外部有交替排列的内磁瓦B(23)及内聚四氟圈B(24), 内磁瓦B (23)外部为内磁保护桶(31), 内磁保护桶(31)外部为外磁内筒B(19)，外磁内筒B(19)外部有交替排列的外磁瓦B(20)及外聚四氟圈B(21),外磁瓦B(20)外部有外磁保护筒B(22)，外磁保护筒B(22)右端连接涡轮转子(28)，涡轮转子(28)与悬浮轴(27)之间有硬质合金摩擦副B(26)；

上述的内磁瓦A(17)、外磁瓦A (14)以N极、S极交错的方式排列，内磁瓦(23)、外磁瓦(20) 以N极、S极轴向相对的方式排列。

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