CN103440983B - 一种变频器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电容组件，包括环形电容板和通过电容引脚与环形电容板连接并导通的筒状电容，环形电容板和筒状电容均具有可供井道杆体贯穿通过的空心腔。本发明提供的电容组件呈筒状，使得电容组件的结构比较紧凑，减小了占用空间，从而减小了变频器的外形尺寸，便于变频器伸入横截面为圆形的井道，避免了井壁对具有该电容组件的变频器产生干涉，进而实现了变频器在矿井设备中的应用。本发明还提供了一种变频器，包括能够置入井道的筒状外壳；内套于筒状外壳且能够供井道杆体贯穿的内筒和设置在筒状外壳和内筒之间的容腔内的变频器主体，其包括驱动板和本发明的电容组件，实现了变频器在矿井设备中的应用，同时缩短了控制线缆和驱动线缆的长度。

Description

一种变频器

技术领域

本发明涉及变频控制技术领域，更具体地说，涉及一种变频器。

背景技术

变频器是变频调速领域内的重要设备，广泛应用于传统工业(如纺织、陶瓷、机床加工等)。目前，普通常见的变频器主要包括箱体和位于箱体内的变频器主体；其中，变频器主体主要包括功率器件IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)、与功率器件相连的驱动板、与驱动板相连的控制板和与驱动板相连的电容组件；上述驱动板和控制板均设置有I/O(input/output)接口。不同功率等级的变频器，大小不同，通常变频器功率越大，其体积也越大。变频器的箱体通常呈长方体状。

在井下勘探和石油开采应用领域，对矿井设备的变频驱动控制有着广泛的应用前景，存在将变频器应用于矿井设备的需求。在井下勘探和石油开采应用领域，井道的横截面为圆形，矿井设备的井道杆体(例如钻杆、抽油杆、抽水杆等被电机驱动进行旋转运动或反复来回运动的杆体)需要伸入井道内进行工作。例如在石油开采行业，对于井道和井道杆体的直径存在特定标准，通常井道直径为116mm，井道杆体直径为64mm。传统变频器的电容组件大都为平板状，体积较大，较占变频器箱体的空间，进而导致呈长方体状的变频器箱体体积较大，由于井道和井道杆体的横截面尺寸的限制，传统变频器只能放置在井道口的上方(井道外的地面上)，然后通过控制线缆和驱动线缆接到井道内的抽油机上。但是，对于较深的井道，需要较长的控制线缆和驱动线缆接到抽油机的电机上，进而影响了电机的及时响应运行，导致输出功率的消耗较大，成本较高；另外，较长的线缆较易被损坏，导致变频器的使用可靠性较低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种变频器，以减小电容组件的占用空间，从而避免井壁对具有该电容组件的变频器产生干涉，进而实现变频器在矿井设备中的应用。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种变频器，包括能够置入井道的筒状外壳；内套于所述筒状外壳且能够供井道杆体贯穿的内筒和设置在所述筒状外壳和所述内筒之间的容腔内的变频器主体，所述变频器主体包括驱动板和电容组件，所述电容组件包括环形电容板和通过电容引脚与所述环形电容板连接并导通的筒状电容，所述环形电容板和所述筒状电容均具有可供井道杆体贯穿通过的空心腔。

优选的，上述变频器中，所述环形电容板的外径与所述筒状电容的外径相同，且所述筒状电容的下端面与所述环形电容板的上表面相贴合。

优选的，上述变频器中，所述筒状电容为筒状薄膜电容。

优选的，上述变频器中，所述筒状薄膜电容具有筒形绝缘内衬体，其以金属箔为电极，将所述金属箔和有机薄膜从两端重叠后，卷绕在所述筒形绝缘内衬体上制成，且其外侧还设置有绝缘层。

优选的，上述变频器中，所述有机薄膜为两层，每层所述有机薄膜靠近所述筒形绝缘内衬体的表面上均层叠有所述金属箔。

优选的，上述变频器中，所述电容组件还包括设置在所述筒状电容上的中性引脚，所述中性引脚与所述环形电容板固定连接，且所述电容引脚和所述中性引脚均由所述筒状电容靠近所述环形电容板一端的端部伸出。

优选的，上述变频器中，所述内筒贯穿通过所述电容组件的空心腔。

优选的，上述变频器中，所述电容组件设置在所述容腔内的一端端部，所述变频器还包括设置在所述电容组件端部外侧的端盖，且所述端盖密封连接在所述筒状外壳上，所述端盖上开设有能够供井道杆体贯穿的通孔。

优选的，上述变频器中，所述筒状外壳的内壁上设置有用于卡固所述电容组件的卡槽。

优选的，上述变频器中，所述电容组件的环形电容板通过铜排与所述驱动板连接。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的电容组件包括环形电容板和通过电容引脚与环形电容板连接并导通的筒状电容，环形电容板和筒状电容均具有可供井道杆体贯穿通过的空心腔；所以本发明的电容组件呈筒状，使得电容组件的结构比较紧凑，减小了占用空间，从而减小了变频器的外形尺寸，便于变频器伸入横截面为圆形的井道，避免了井壁对具有该电容组件的变频器产生干涉，进而实现了变频器在矿井设备中的应用。

此外，由于本发明提供的电容组件体积小巧，整体为筒形，能够合理利用筒状变频器内部环形容腔的有限空间，空间利用率较高。

同时，由于本发明的变频器能够进入井道，所以能够缩短控制线缆和驱动线缆的长度，从而降低了对电机及时响应运行的影响，减小了电机输出功率的消耗，降低了成本，也降低了控制电缆和驱动线缆被损坏的几率，有效提高了变频器的使用可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的电容组件的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的筒状电容的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的变频器的爆炸结构示意图；

图4是图3中A的局部放大结构图；

图5是本发明实施例提供的变频器主体的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的筒状外壳的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种结构紧凑的电容组件，减小了电容组件的占用空间，从而避免井壁对具有该电容组件的变频器产生干涉，进而实现变频器在矿井设备中的应用。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考附图1-2，本发明实施例提供的电容组件1包括环形电容板12和通过电容引脚13与环形电容板12连接并导通的筒状电容11，环形电容板12和筒状电容11均具有可供井道杆体贯穿通过的空心腔。

本实施例的电容组件1呈筒状，使得电容组件1的结构比较紧凑，减小了占用空间，从而减小了变频器的外形尺寸，便于变频器伸入横截面为圆形的井道，避免了井壁对具有该电容组件1的变频器产生干涉，进而实现了变频器在矿井设备中的应用。

为了便于制造，上述实施例提供的电容组件1中，环形电容板12为圆环形，筒状电容11为圆筒形；此时电容组件1为圆筒状；当然，上述筒状电容11还可以为方筒、椭圆筒或者多边形筒等，环形电容板12进一步为与其相配合的形状，本实施例对此不作具体限定。

为了使环形电容板12和筒状电容11更好地配合，在本发明一种具体的实施例中，环形电容板12的外径与筒状电容11的外径相同，且筒状电容11的下端面与环形电容板12的上表面相贴合。本实施例中，筒状电容11的内壁与环形电容板12的内壁相平齐，筒状电容11的外壁与环形电容板12的外壁相平齐，两者占据的筒状空间相当，使得结构更加紧凑。

在本发明一种具体的实施例中，筒状电容11优选为筒状薄膜电容。该筒状薄膜电容的容量不受温度影响，适用于因散热发生温度变化的变频器中。当然，上述筒状电容11还可以为芯片电容等，只要满足为筒状即可。

进一步的，上述实施例中，筒状薄膜电容具有筒形绝缘内衬体111，其以金属箔112为电极，将金属箔112和有机薄膜113从两端重叠后，卷绕在筒形绝缘内衬体111上制成，且其外侧还设置有绝缘层。该筒形绝缘内衬体111起到支撑作用。应用在变频器时，上述筒形绝缘内衬体111与内筒3相配合，绝缘层与筒状外壳2相配合。

上述筒状薄膜电容中，有机薄膜113优选为两层，每层有机薄膜113靠近筒形绝缘内衬体111的表面上均层叠有金属箔112。当然，上述有机薄膜113还可以为单层或者其他层数，应根据所需电容量进行选择。

为了进一步优化上述技术方案，电容组件1还包括设置在筒状电容11上的中性引脚，该中性引脚与环形电容板12固定连接，且电容引脚13和中性引脚均由筒状电容11靠近环形电容板12一端的端部伸出。用于将筒状电容11与环形电容板12固定在一起的中性引脚。当筒状电容11的重量较轻时，电容引脚13在实现筒状电容11与环形电容板12导通的同时能够起到固定两者的作用。在筒状电容11的重量较重时，本实施例增加中性引脚，起到固定筒状电容11与环形电容板12的作用，以保证筒状电容11与环形电容板12之间的连接性，进而保证电路的正常工作。

同时，上述实施例中的电容引脚13和中性引脚均由筒状电容11靠近环形电容板12一端的端部伸出，使中性引脚和电容引脚13均位于筒状电容11的内外壁之间，能够避免因引脚突出电容组件1的外壁或内壁所导致增大电容组件的占用空间。

请参考附图3-6，本发明实施例还提供一种变频器，包括能够置入井道的筒状外壳2；内套于筒状外壳2且能够供井道杆体贯穿的内筒3和设置在筒状外壳2和内筒3之间的容腔内的变频器主体，该变频器主体包括驱动板5和电容组件1，电容组件1为本发明上述任一项实施例提供的电容组件。

需要说明的是，上述变频器主体具体包括：驱动板5，与驱动板5相连的功率器件，与功率器件电连接的电容组件1，与驱动板5相连的控制板；其中，驱动板和控制板均设置有I/O接口。I/O接口的输入动力端子和输出动力端子为铜排，输入动力端子和输出动力端子均焊接于驱动板上；I/O接口的控制端子为光纤端子，控制端子焊接于控制板上。本发明实施例提供的变频器的筒状外壳2两端均密封设置有端盖，端盖上均设有可供井道杆体贯穿通过的通孔，其中与井道内电机相连的线缆可从筒状外壳2一端端盖的过线孔中伸入到变频器内，与I/O接口的端子相连。

上述变频器采用本实施例提供的电容组件1，便于电容组件1在筒状空间内布置，进而实现了筒状变频器在矿井设备中的应用，其优点是由电容组件1带来的，具体的请参考上述实施例中相关的部分，在此就不再赘述。

此外，由于本发明实施例提供的电容组件1体积小巧，整体为筒形，能够合理利用筒状变频器内部环形容腔的有限空间，空间利用率较高。

同时，本发明实施例提供的变频器呈筒状；应用时，该变频器的筒状外壳2能够进入矿井井道内，内筒3能够套在井道杆体上，从而使得变频器能够与井道杆体和电机等设备连接在一起后整体深入井下作业。由于本发明实施例的变频器能够进入井道，所以能够缩短控制线缆和驱动线缆的长度，从而降低了对电机及时响应运行的影响，减小了电机输出功率的消耗，降低了成本，也降低了控制电缆和驱动线缆被损坏的几率，有效提高了变频器的使用可靠性。

在本发明一种具体的实施例中，内筒3贯穿通过电容组件1的空心腔。本实施例中，电容组件1外套在内筒3上，内筒3能够对电容组件1起到很好的保护作用。需要说明的是，上述电容组件1应用在变频器时，需要满足电容组件1的内径大于内筒3的直径，外径小于筒状外壳2的直径。

在本发明一种具体的实施例中，电容组件1设置在容腔内的一端端部，如图3所示，且该变频器还包括设置在电容组件1端部外侧的端盖4，该端盖4密封连接在筒状外壳2上，端盖4上开设有能够供井道杆体贯穿的通孔。本实施例通过端盖4将电容组件1密封在筒状外壳2和内筒3之间的容腔内的一端，满足了电容组件1的防护要求。

为了便于电容组件1的安装，上述实施例提供的变频器中，筒状外壳2的内壁上设置有用于卡固电容组件1的卡槽23。装配电容组件1时，将其卡固在筒状外壳2上的卡槽23内即可，操作简单易行，提高了装配效率。当然，也可以在内筒3的外壁上设置用于卡设电容组件1的卡槽；本发明还可以通过焊接或者螺纹连接来实现电容组件1在筒状外壳2和内筒3之间的固定。

进一步的方案中，电容组件1的环形电容板12通过铜排与驱动板5连接；保证了电容组件1与驱动板5的连接可靠性；本发明还可以使电容组件1通过电缆与驱动板5相连。

为了便于制造，筒状外壳2和内筒3均优选为圆筒状，此时筒状外壳2与内筒3之间的安装空间为圆筒状，该实施例中，电容组件1为圆筒形，便于电容组件1的布置；当然，其还可以为多边形筒或者其他筒形，只要能满足可放置在筒状外壳2与内筒3之间均可。

优选的，上述筒状外壳2由第一分筒21和第二分筒22对接而成；便于对变频器主体的装配。上述筒状外壳2还可以由三个分筒对接而成，本实施例对此不作具体限定。

基于上述实施例提供的变频器，本发明实施例还提供了一种井下变频勘探开采系统，该井下变频勘探开采系统包括：井道杆体；固定设置于井道杆体的下端且用于勘探开采矿资源的电机驱动设备；上述任意一项所述的变频器，该变频器套设于井道杆体的外侧且固定于井道杆体上，变频器与电机驱动设备的电机电连接。

需要说明的是，井下变频勘探开采系统用于勘探或开采矿资源(例如石油、水等)，电机驱动设备为钻头设备、抽油机或者潜水泵等。

本发明实施例提供的井下变频勘探开采系统，将变频器套设于井道杆体上，且变频器与电机驱动设备的电机电连接，则缩短了变频器与电机之间的距离，也实现了对电机的及时驱动和及时控制，降低了变频器的使用成本，进而降低了井下变频勘探开采的成本；同时提高了变频器的使用可靠性，从而提高了整个井下变频勘探开采系统的可靠性，降低了出现停工的几率，进而有效提高了井下勘探开采效率，并起到了变频节能作用。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种变频器，其特征在于，包括：

能够置入井道的筒状外壳(2)；

内套于所述筒状外壳(2)且能够供井道杆体贯穿的内筒(3)；

和设置在所述筒状外壳(2)和所述内筒(3)之间的容腔内的变频器主体，所述变频器主体包括驱动板(5)和电容组件(1)，所述电容组件(1)包括环形电容板(12)和通过电容引脚(13)与所述环形电容板(12)连接并导通的筒状电容(11)，所述环形电容板(12)和所述筒状电容(11)均具有可供井道杆体贯穿通过的空心腔。

2.根据权利要求1所述的变频器，其特征在于，所述环形电容板(12)的外径与所述筒状电容(11)的外径相同，且所述筒状电容(11)的下端面与所述环形电容板(12)的上表面相贴合。

3.根据权利要求1所述的变频器，其特征在于，所述筒状电容(11)为筒状薄膜电容。

4.根据权利要求3所述的变频器，其特征在于，所述筒状薄膜电容具有筒形绝缘内衬体(111)，其以金属箔(112)为电极，将所述金属箔(112)和有机薄膜(113)从两端重叠后，卷绕在所述筒形绝缘内衬体(111)上制成，且其外侧还设置有绝缘层。

5.根据权利要求4所述的变频器，其特征在于，所述有机薄膜(113)为两层，每层所述有机薄膜(113)靠近所述筒形绝缘内衬体(111)的表面上均层叠有所述金属箔(112)。

6.根据权利要求1-5任一项所述的变频器，其特征在于，所述电容组件(1)还包括设置在所述筒状电容(11)上的中性引脚，所述中性引脚与所述环形电容板(12)固定连接，且所述电容引脚(13)和所述中性引脚均由所述筒状电容(11)靠近所述环形电容板(12)一端的端部伸出。

7.根据权利要求1-5任一项所述的变频器，其特征在于，所述内筒(3)贯穿通过所述电容组件(1)的空心腔。

8.根据权利要求1-5任一项所述的变频器，其特征在于，所述电容组件(1)设置在所述容腔内的一端端部，所述变频器还包括设置在所述电容组件(1)端部外侧的端盖(4)，且所述端盖(4)密封连接在所述筒状外壳(2)上，所述端盖(4)上开设有能够供井道杆体贯穿的通孔。

9.根据权利要求1-5任一项所述的变频器，其特征在于，所述筒状外壳(2)的内壁上设置有用于卡固所述电容组件(1)的卡槽(23)。

10.根据权利要求1-5任一项所述的变频器，其特征在于，所述电容组件(1)的环形电容板(12)通过铜排与所述驱动板(5)连接。