CN105507808B - 一种井下钻具电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井下钻具电机，涉及井下钻井技术领域。本发明包括保护器（1）、仪器舱（2）、上部密封装置（3）、永磁电动机（4）、下部密封装置（5）和主轴（6）；所述主轴（6）为分段式连接，且分段贯穿保护器（1）、仪器舱（2）、上部密封装置（3）、永磁电动机（4）和下部密封装置（5）；本发明能有效地使钻井过程自动化；降低了振动，减小了对陀螺仪定位的影响，使其它设备更可靠；较高的温度适应能力和较高的钻井效率。

Description

一种井下钻具电机

技术领域

本发明涉及井下钻井技术领域，更具体地说涉及一种井下钻具电机。

背景技术

目前井下钻具常用的驱动方式为涡轮驱动或螺杆驱动：

涡轮钻具具有高速大扭矩的软特性,无横向振动,机械钻速高;全金属的涡轮钻具耐高温,适宜于深井和高温环境下作业;对油基钻井液不敏感,能适应在高密度的钻井液中工作。缺点是:钻具较长,钻头的适用范围小(减速涡轮钻具除外);安装调整轴向间隙较繁琐。

螺杆钻具是smithInternational总公司根据Moineau泵原理设计的，它克服了涡轮钻具的某些弱点。在性能上，具有低速、大扭矩的特征，压力降在4MPa以下，单瓣(或称单头、单线)螺杆钻具的输出转速低于400r/min，多瓣螺杆钻具的输出转速为90-150r/min，适合与牙轮钻头配套钻井。在结构上，具有零件少、装配简单、维修工作量小的特点，小尺寸规格的钻具也容易制作。整机长度6~sm，比较适合于钻定向井和丛式井的工艺要求。但钻井效率低，不易实现钻井作业的自动化、智能化。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种井下钻具电机，本发明的发明目的旨在于解决现有技术中钻具较长、钻头使用范围小、安装轴向间隙较繁琐、钻井效率低，不易实现钻井作业的自动化和智能化的问题。

为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明是通过下述技术方案实现的：

一种井下钻具电机，其特征在于：包括保护器、仪器舱、上部密封装置、永磁电动机、下部密封装置和主轴；所述主轴为分段式连接，且分段贯穿保护器、仪器舱、上部密封装置、永磁电动机和下部密封装置；所述上部密封装置与永磁电动机连接且固定在永磁电动机上部；所述下部密封装置与永磁电动机连接且固定在永磁电动机下部；所述保护器平衡钻具电机内部和外部的压力；所述仪器舱检测钻具电机信号并与地面之间实时通讯。

所述保护器包括保护器壳体Ⅰ和固定在保护器壳体Ⅰ上的底座；主轴位于保护器壳体Ⅰ内且固定在底座上，底座上开有通油孔Ⅰ，所述保护器壳体Ⅰ与主轴之间设置有波纹管组件，波纹管组件包括外波纹管、内波纹管、固定座、活动座和连接在活动座上的导向环，所述导向环滑动连接在主轴上，固定座固定在主轴上，所述外波纹管一端与固定座连接，另一端与活动座连接，所述内波纹管与活动座连接，外波纹管、内波纹管、固定座和活动座围成一个腔体，所述主轴上开有压力平衡孔。

所述保护器包括保护器壳体Ⅱ、连接内部介质腔的支座和固定在支座上的保护器活塞杆，支座固定在保护器壳体Ⅱ上，保护器活塞杆位于保护器壳体Ⅱ内，所述保护器活塞杆与保护器壳体Ⅱ之间通过密封圈连接有第一活塞和与外部介质腔相通的第二活塞，所述第一活塞、第二活塞、保护器壳体Ⅱ和保护器活塞杆围成保护器过渡腔，所述第一活塞、保护器壳体Ⅱ、保护器活塞杆和支座围成稀油腔，所述支座上开有通油孔Ⅱ，通油孔Ⅱ分别与稀油腔和内部介质腔连通。

所述上部密封装置与下部密封装置结构相同。

所述上部密封装置包括密封座，所述主轴转动连接在密封座上；所述密封座内至少嵌有两个密封圈Ⅱ，密封座、主轴和两个相邻的密封圈Ⅱ之间形成一个环形过渡腔，环形过渡腔内填充有油脂，所述环形过渡腔上开有径向孔，径向孔上嵌有堵头，所述密封座内至少开有一个轴向孔，轴向孔与径向孔连通，所述轴向孔内装有可沿轴向孔作轴向移动的单向阀。

所述永磁电动机包括电机外壳、定子铁芯和转子铁芯，所述定子铁芯包括若干块定子铁芯模块，定子铁芯模块间隔固定在电机外壳内壁上；所述转子铁芯包括若干块转子铁芯模块，转子铁芯模块与定子铁芯模块对应且固定在主轴上；相邻两定子铁芯模块之间设置有支撑件；相邻两转子铁芯模块之间设置有轴承，所述轴承与支撑件对应设置，所述轴承包括轴承外圈和轴承内圈，所述轴承外圈与支撑件接触且通过固定件固定，所述轴承内圈固定在主轴上。

所述下部密封装置包括与电机外壳连接的密封第一接头和与主轴连接的密封第二接头，密封第一接头和密封第二接头通过螺纹连接，所述主轴上套有密封活塞杆，密封活塞杆上连接有密封活塞，密封第一接头一端连接有活塞端盖，另一端连接有第一密封件，所述密封第二接头通过第二密封件与主轴连接，密封第一接头、密封第二接头和主轴围成密封过渡腔，电机外壳、主轴和活塞端盖围成内腔，所述密封第一接头上开有第一压力平衡孔，活塞端盖上开有第二压力平衡孔。

上部密封装置（3）与永磁电动机（4）之间设置有油路连通装置（7）。

永磁电动机（4）和下部密封装置（5）之间设置有油路连通装置（7）。

所述油路连通装置包括第一接头件、接头管和第二接头件，所述第一接头件包括第一壳体、油路连通第一接头和第一中心管，第一壳体与油路连通第一接头连接，油路连通第一接头与第一中心管通过密封圈连接，所述油路连通第一接头上开有第一介质通道和与第一介质通道连通的第一中心孔，第一介质通道内通过第一弹性元件固定有第一阀芯顶针，第一阀芯顶针上开有第一环形凹槽，第一环形凹槽上套有第一O环；所述第二接头件包括第二壳体、油路连通第二接头和第二中心管，第二壳体与油路连通第二接头连接，油路连通第二接头与第二中心管通过密封圈连接，所述油路连通第二接头上开有第二介质通道和与第二介质通道连通的第二中心孔，第二介质通道内通过第二弹性元件固定有第二阀芯顶针，第二阀芯顶针上开有第二环形凹槽，第二环形凹槽上套有第二O环；所述油路连通第一接头和油路连通第二接头，接头管上连接有圆环，所述接头管的一端嵌在第一中心孔内，另一端嵌在第二中心孔内。

与现有技术相比，本发明所带来的有益的技术效果表现在：

1、相较于传统的涡轮、螺杆钻具钻井方式，本发明的井下钻具电机是通过井下电动机驱动钻具有以下优势：电钻具是一种电动机械，能有效地使钻井过程自动化；钻井时钻头功率消耗的变化马上就会反映在电流大小的变化上；用电流表可监测钻头的负荷，判断和确定钻头磨损程度和预防事故；降低了振动，减小了对陀螺仪定位的影响，使其它设备更可靠；较高的温度适应能力和较高的钻井效率。

2、电动钻具是一种电动机械，能有效地使钻井过程自动化；钻井时钻头功率消耗的变化马上就会反映在电流大小的变化上；用电流表可监测钻头的负荷，判断和确定钻头磨损程度和预防事故；降低了振动，减小了对陀螺仪定位的影响，使其它设备更可靠；相较于传统的钻井方式，井下钻具电机的使用使钻具系统较高的温度适应能力和较高的钻井效率。

3、本发明的保护器由于外波纹管、内波纹管、固定座和活动座围成一个腔体，当电机处在高温高压环境中时，主轴内的外部介质通过压力平衡孔流入腔体内，在外部介质压力作用下，活动座向左侧移动；同时，从通油孔进入的稀油也会膨胀，推动活动座向右侧移动；在外部介质和稀油共同作用下，使得活动座实现自平衡，进而实现外部介质压力与电机内部介质压力的平衡，起到良好的保护作用，从而保障电机正常稳定的运行。

4、本发明保护器的另外一种结构形式，随着外部介质压力和温度的升高，由于外部介质腔压力的增加，第二活塞将向右侧移动，同时，通过通油孔进入稀油腔内的油，由于具有热膨胀性，将推动第一活塞向左侧移动，使外部介质腔、过渡腔、稀油腔和内部介质腔的压力达到自动平衡，实现保护器对电机的压力补偿保护，作为一个完整的技术方案，通过双活塞结构，有效降低了整个保护器工作过程中的压力脉动，提高了工作可靠性，从而能够保障电机长时间正常稳定的运行。

5、本发明的上部密封装置和下部密封装置结构可以相同，也可以不同，其中一种结构形式就是通过采用至少两级冗余密封，配合单向阀的单向通油性，只允许内部油腔介质通过单向阀流向环形过渡腔，通过单向阀在轴向孔内的移动来改变环形过渡腔的容积，使环形过渡腔压力与内部油腔压力之间实现平衡或接近平衡，从而能够防止密封圈Ⅱ因为压差而损坏，保障密封圈Ⅱ的长效密封性，既能够防止电机内部稀油泄漏，又能够防止外部多相液体进入电机内部，从而能够有效保障电机长期稳定的运行。

6、本发明的上部密封装置和下部密封装置的另外一种结构形式是通过采用第一密封件和第二密封件相结合的方式，较现有技术单一密封而言，能够有效延长电机的维护周期；通过密封活塞平衡密封之间的压力差，使密封在零压差环境下工作，提高了密封可靠性，有效防止电机内部稀油泄漏和外部多相液体进入电机内部，进而能够保障电机在高温、高压环境下稳定工作。

7、本发明的永磁电机更易实现低转速、大扭矩的工况，更适用于坚硬地质钻井；由于电机在井下直接驱动钻头，相较于其它方式使钻井作业更为高效、便捷；钻井时钻头功率消耗的变化马上就会反映在电流大小的变化上；电钻具是一种电动机械，能有效地使钻井过程自动化；通过井上的电流表可监测钻头的负荷，判断和确定钻头磨损程度和预防事故；降低了振动，减小了对陀螺仪定位的影响，使其它设备更可靠；较高的温度适应能力。

8、本发明的油路连通装置是为了应对分段设备之间的油路连接，本发明的油路连通装置通过连接第一接头件和第二接头件，随着油路连通第一接头和油路连通第二接头逐渐旋紧，同时接头管也被逐渐推挤在油路连通第一接头和油路连通第二接头的轴向空间内，第一阀芯顶针被接头管上的圆环轴向推挤，并使位于第一环形凹槽上的第一O环与第一介质通道之间原有的密封面脱离，使得第一接头件内的内部介质通过第一介质通道流出；同理，第二接头件内的内部介质通过第二介质通道流出；从而实现第一接头件与第二接头件内的内部介质相互连通，整个过程操作相当简便，随着第一接头件和第二接头件连接好的同时，油路实现了自动连通，能够避免现场操作失误使井下电机受损而引起事故，有效保证了井下电机正常稳定的运行。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明实施例3中保护器的结构示意图；

图3为本发明实施例4中保护器的结构示意图；

图4为本发明上部密封装置的结构示意图；

图5为本发明图4中C的局部放大图；

图6为本发明永磁电动机的结构示意图；

图7为本发明图6中A的局部放大图；

图8为本发明下部密封装置的结构示意图；

图9为本发明油路连通装置结构示意图；

图10为本发明油路连通装置第一阀芯顶针连通后的结构示意图；

图11为本发明油路连通装置第二阀芯顶针连通后的结构示意图；

附图标记：a表示钻柱侧，b表示钻头侧；1、保护器；11、保护器壳体Ⅰ，12、底座，14、通油孔Ⅰ，15、外波纹管，16、内波纹管，17、固定座，18、活动座，19、导向环，110、腔体，111、压力平衡孔，112、密封圈Ⅰ；

121、保护器壳体Ⅱ，122、内部介质腔，123、支座，124、保护器活塞杆，125、第一活塞，126、外部介质腔，127、第二活塞，128、保护器过渡腔，129、稀油腔，1210、通油孔Ⅱ，1211、保护器弹性元件，1212、外环密封油脂腔，1213、内环密封油脂腔，1214、外圈抗污环，1215、内圈抗污环，1216、流通腔，1217、保护器O环；

2、仪器舱；3、上部密封装置，31、密封座， 33、密封圈Ⅱ，34、环形过渡腔，35、径向孔，36、堵头，37、轴向孔，38、单向阀，39、内六角螺母，310、阀芯座，311、阀芯，312、弹簧Ⅰ，313、阀盖，314、卡环Ⅰ，315、密封O环，316、轴承压筒，317、密封轴承，318、中心通孔，319、密封挡板，320、密封套；

4、永磁电动机，41、电机外壳，42、定子线圈，43、卡环Ⅲ，44、定子铁芯模块，45、转子铁芯模块，46、挡板，47、支撑件，48、固定件，49、轴承外圈，410、轴承内圈；

5、下部密封装置，52、密封第一接头， 54、密封第二接头，55、密封活塞杆，56、密封活塞，57、活塞端盖，58、密封过渡腔，59、内腔，510、第一压力平衡孔，511、第二压力平衡孔，512、静环，513、弹簧Ⅱ，514、动环，515、卡环Ⅱ，516、径向轴承，517、径向密封圈，518、外侧密封圈，519、内侧密封圈；

6、主轴；7、油路连通装置，71、接头管，72、第一壳体，73、油路连通第一接头，74、第一中心管，75、第一中心孔，76、第一弹性元件，77、第一阀芯顶针，78、第一环形凹槽，79、第一O环，710、第二壳体，711、油路连通第二接头，712、第二中心管，713、第二中心孔，714、第二弹性元件，715、第二阀芯顶针，716、第二环形凹槽，717、第二O环，718、圆环，719、第一大圆柱段，720、第一梯形段，721、第一小圆柱段，722、第二大圆柱段，723、第二梯形段，724、第二小圆柱段，725、第一内六角丝堵，726、第二内六角丝堵，727、弧形凹槽。

具体实施方式

实施例1

作为本发明一较佳实施例，本实施例公开了，

一种井下钻具电机，包括保护器1、仪器舱2、上部密封装置3、永磁电动机4、下部密封装置5和主轴6；所述主轴6为分段式连接，且分段贯穿保护器1、仪器舱2、上部密封装置3、永磁电动机4和下部密封装置5；所述上部密封装置3与永磁电动机4连接且固定在永磁电动机4上部；所述下部密封装置5与永磁电动机4连接且固定在永磁电动机4下部；所述保护器1平衡钻具电机内部和外部的压力；所述仪器舱2检测钻具电机信号并与地面之间实时通讯。

电机在井下工作时处在高温和高压环境下，高温使电机内部介质膨胀，而电机外部的高压环境也使电机内、外部产生很大的压差，内部介质的膨胀和内外部巨大压差的存在使电机无法实现密封，同时也会对电机的结构部件产生巨大的破坏。保护器的主要作用就是平衡电机内部与电机外部的压力，使电机内、外部压差很小或不存在压差；保护器采用的原理和形式很多，但其最基本的原理均是通过改变与电机内部相连通的容积来实现电机内、外部的压力平衡。保护器的布置位置也不仅仅局限于布置在电机的钻柱侧。

实施例2

作为本发明又一较佳实施例，本实施例公开了：一种井下钻具电机，包括保护器1、仪器舱2、上部密封装置3、永磁电动机4、下部密封装置5和主轴6；所述主轴6为分段式连接，且分段贯穿保护器1、仪器舱2、上部密封装置3、永磁电动机4和下部密封装置5；所述上部密封装置3与永磁电动机4连接且固定在永磁电动机4上部；所述下部密封装置5与永磁电动机4连接且固定在永磁电动机4下部；所述保护器1平衡钻具电机内部和外部的压力；所述仪器舱2检测钻具电机信号并与地面之间实时通讯。电机在井下工作时，需要实时对电机的状态进行监测（电机内部压力、温度等），以便及时调整工作参数和发现潜在的隐患，因此井下电机必须与地面之间进行实时的通讯。仪器舱内布置有载波转换器，来自电机内部布置的传感器信号通过载波转换器后被转换为高频的载波信号，载波信号通过电机的供电电缆被传输至地面，从而实现井下电机与地面之间的实时通讯；仪器舱不限于布置在电机的钻柱侧，也可布置在电机的钻头侧，或者与其它组件采用集成一体化的方式布置在一起。

实施例3

作为本发明又一较佳实施例，在本实施例中，公开了保护器的具体结构，在本实施例中，所述保护器1包括保护器壳体Ⅰ11和固定在保护器壳体Ⅰ11上的底座12；主轴6位于保护器壳体Ⅰ11内且固定在底座12上，底座12上开有通油孔Ⅰ14，所述保护器壳体Ⅰ11与主轴6之间设置有波纹管组件，波纹管组件包括外波纹管15、内波纹管16、固定座17、活动座18和连接在活动座18上的导向环19，所述导向环19滑动连接在主轴6上，固定座17固定在主轴6上，所述外波纹管15一端与固定座17连接，另一端与活动座18连接，所述内波纹管16与活动座18连接，外波纹管15、内波纹管16、固定座17和活动座18围成一个腔体110，所述主轴6上开有压力平衡孔111。

在本实施例中保护器外波纹管15的长度与内波纹管16的长度相同。固定座17与6主轴之间设置有密封圈Ⅰ112，固定座17通过密封圈Ⅰ116与主轴6固定连接。压力平衡孔111位于固定座17一侧，压力平衡孔111与腔体110连通。在本实施例中波纹管组件还可以为两个，两个波纹管组件并列分布在保护器壳体Ⅰ11与主轴6之间。

实施例4

作为本发明又一较佳实施例，在本实施例中，公开了保护器另外一种结构形式，本实施例中，所述保护器1包括保护器壳体Ⅱ121、连接内部介质腔122的支座123和固定在支座123上的保护器活塞杆124，支座123固定在保护器壳体Ⅱ121上，保护器活塞杆124位于保护器壳体Ⅱ121内，所述保护器活塞杆124与保护器壳体Ⅱ121之间通过密封圈连接有第一活塞125和与外部介质腔126相通的第二活塞127，所述第一活塞125、第二活塞127、保护器壳体Ⅱ121和保护器活塞杆124围成保护器过渡腔128，所述第一活塞125、保护器壳体Ⅱ121、保护器活塞杆124和支座123围成稀油腔129，所述支座123上开有通油孔Ⅱ1210，通油孔Ⅱ1210分别与稀油腔129和内部介质腔122连通。

在本实施例中，所述保护器过渡腔128内装有保护器弹性元件1211。保护器弹性元件1211可以是弹簧，弹簧的一端与第一活塞125连接，弹簧的另一端与第二活塞127连接。

在本实施例中保护器弹性元件1211也可以是气体，气体充满保护器过渡腔128。

在本实施例中保护器弹性元件1211还可以是弹簧和气体。

在本实施例中，第二活塞127与保护器壳体Ⅱ121之间开有外环密封油脂腔1212，第二活塞127与保护器活塞杆124之间开有内环密封油脂腔1213。第二活塞127与保护器壳体Ⅱ121之间设置有与外部介质腔126接触的外圈抗污环1214，外圈抗污环1214套在第二活塞127上，第二活塞127与保护器活塞杆124之间设置有与外部介质腔126接触的内圈抗污环1215，内圈抗污环1215套在保护器活塞杆124上。保护器活塞杆124的内部设置有流通腔1216，流通腔1216分别与外部介质腔126和内部介质腔122连通。

在本实施例中，保护器壳体Ⅱ121与支座123可以通过螺纹连接也可以通过法兰连接。支座123上套有保护器O环1217。

实施例5

作为本发明又一较佳实施例，在本实施例中，上部密封装置和下部密封装置可以是相同的结构，其结构均包括密封座31，所述主轴6转动连接在密封座31上；所述密封座31内至少嵌有两个密封圈Ⅱ33，密封座31、主轴6和两个相邻的密封圈Ⅱ33之间形成一个环形过渡腔34，环形过渡腔34内填充有油脂，所述环形过渡腔34上开有径向孔35，径向孔35上嵌有堵头36，所述密封座31内至少开有一个轴向孔37，轴向孔37与径向孔35连通，所述轴向孔37内装有可沿轴向孔37作轴向移动的单向阀38。

轴向孔37内设置有内六角螺母39，内六角螺母39与密封座31通过螺纹固定。单向阀38包括阀芯座310、位于阀芯座310内的阀芯311、弹簧Ⅰ312和阀盖313，阀芯311和阀盖313通过弹簧Ⅰ312连接，阀盖313外设置有卡环Ⅰ314，卡环Ⅰ314与阀芯座310固定连接。

在本实施例中，该密封装置的轴向孔37还可以是两个，两个轴向孔37分别布置在主轴6的两侧，两个轴向孔37内均装有单向阀38。阀芯座310上开有环形凹槽，环形凹槽内嵌有密封O环315。密封座31上连接有轴承压筒316，轴承压筒316上装有密封轴承317，主轴6通过密封轴承316与密封座31转动连接。环形过渡腔34为五个，任意两个相邻环形过渡腔34之间的间距相同。密封装置内部的主轴6上开有供外部介质流通的中心通孔318。轴向孔37内设置有密封挡板319，密封挡板319分别与密封座31和内六角螺母39固定连接；所述堵头36上套有密封套320。

在本实施例中，上部密封装置和下部密封装置可以是相同的结构，其结构还可以是，包括与电机外壳41连接的密封第一接头52和与主轴6连接的密封第二接头54，密封第一接头52和密封第二接头54通过螺纹连接，所述主轴6上套有密封活塞杆55，密封活塞杆55上连接有密封活塞56，密封第一接头52一端连接有活塞端盖57，另一端连接有第一密封件，所述密封第二接头54通过第二密封件与主轴6连接，密封第一接头52、密封第二接头54和主轴6围成密封过渡腔58，电机外壳41、主轴6和活塞端盖57围成内腔59，所述密封第一接头52上开有第一压力平衡孔510，活塞端盖57上开有第二压力平衡孔511。

在本实施例中，针对密封装置的第二种结构，第一密封件为双端面机械密封，包括静环512、弹簧Ⅱ513、动环514和卡环Ⅱ515，静环512固定在密封第一接头52上，卡环Ⅱ515卡接在主轴6上，静环512和动环514通过弹簧Ⅱ513连接；第二密封件为径向密封，包括径向轴承516和径向密封圈517，径向轴承516套在主轴6上，密封第二接头54和主轴6通过径向密封圈517连接。

所述第一密封件为径向密封，包括径向轴承和径向密封圈，径向轴承套在主轴上，密封第一接头和主轴通过径向密封圈连接；第二密封件为双端面机械密封，包括静环、弹簧Ⅱ、动环和卡环Ⅱ，静环固定在密封第二接头上，卡环Ⅱ卡接在主轴上，静环和动环通过弹簧Ⅱ连接。

所述第一密封件和第二密封件均为径向密封，第一密封件包括径向轴承和径向密封圈，径向轴承套在主轴上，密封第一接头和主轴通过径向密封圈连接；第二密封件包括径向轴承和径向密封圈，径向轴承套在主轴上，密封第二接头和主轴通过径向密封圈连接。

所述第一密封件和第二密封件均为双端面机械密封，第一密封件包括静环、弹簧Ⅱ、动环和卡环Ⅱ，静环固定在密封第一接头上，卡环Ⅱ卡接在主轴上，静环和动环通过弹簧Ⅱ连接；第二密封件包括静环、弹簧Ⅱ、动环和卡环Ⅱ，静环固定在密封第二接头上，卡环Ⅱ卡接在主轴上，静环和动环通过弹簧Ⅱ连接。

在本实施例中，密封装置第二种结构形式中，密封装置内的主轴6上套有径向轴承516，径向轴承516位于密封第二接头54和主轴6之间。第一压力平衡孔和第二压力平衡孔对应布置或者错开布置。所述密封活塞上套有外侧密封圈518，密封活塞杆上套有内侧密封圈519，外侧密封圈位于密封第一接头和密封活塞之间，内侧密封圈位于密封活塞和密封活塞杆之间。

在本实施例中，上部密封装置和下部密封装置的结构也可以不相同，分别采用本实施例中的第一或第二种结构形式。

实施例6

作为本发明又一较佳实施例，本实施例公开了本发明钻具电机中永磁电动机，在本实施例中，所述永磁电动机4包括电机外壳41、定子铁芯和转子铁芯，所述定子铁芯包括若干块定子铁芯模块44，定子铁芯模块44间隔固定在电机外壳41内壁上；所述转子铁芯包括若干块转子铁芯模块45，转子铁芯模块45与定子铁芯模块44对应且固定在主轴6上；相邻两定子铁芯模块44之间设置有支撑件47；相邻两转子铁芯模块45之间设置有轴承，所述轴承与支撑件47对应设置，所述轴承包括轴承外圈49和轴承内圈410，所述轴承外圈49与支撑件47接触且通过固定件48固定，所述轴承内圈410固定在主轴6上。所述定子铁芯模块44上设置有槽，槽内设置有定子线圈42，所述定子线圈42贯穿定子铁芯和支撑件47。转子铁芯模块45上设置有永磁体。转子铁芯模块45与定子铁芯模块44数量相同。转子铁芯模块45是由转子冲片叠压而成的。定子铁芯模块44是由定子冲片叠压而成的。

实施例7

作为本发明又一较佳实施例，在本实施例中，在各个部件之间的连接中，设置有油路连通装置，尤其体现在上部密封装置3与永磁电动机4之间和/或永磁电动机4和下部密封装置5之间的连接。但是在保护器、仪器舱等部件之间的连接同样可以设置油路连通装置。

所述油路连通装置7包括第一接头件、接头管71和第二接头件，所述第一接头件包括第一壳体72、油路连通第一接头73和第一中心管74，第一壳体72与油路连通第一接头73连接，油路连通第一接头73与第一中心管74通过密封圈连接，所述油路连通第一接头73上开有第一介质通道和与第一介质通道连通的第一中心孔75，第一介质通道内通过第一弹性元件76固定有第一阀芯顶针77，第一阀芯顶针77上开有第一环形凹槽78，第一环形凹槽78上套有第一O环79；所述第二接头件包括第二壳体710、油路连通第二接头711和第二中心管712，第二壳体710与油路连通第二接头711连接，油路连通第二接头711与第二中心管712通过密封圈连接，所述油路连通第二接头711上开有第二介质通道和与第二介质通道连通的第二中心孔713，第二介质通道内通过第二弹性元件714固定有第二阀芯顶针715，第二阀芯顶针715上开有第二环形凹槽716，第二环形凹槽716上套有第二O环717；所述油路连通第一接头73和油路连通第二接头711，接头管71上连接有圆环718，所述接头管71的一端嵌在第一中心孔75内，另一端嵌在第二中心孔713内。

所述第一介质通道开在油路连通第一接头的下部，第二介质通道开在油路连通第二接头的上部，第一介质通道位于接头管的一侧，第二介质通道位于接头管的另一侧。所述第一介质通道由第一大圆柱段、第一梯形段和第一小圆柱段构成，第一梯形段的下底与第一大圆柱段连通，第一梯形段的上底与第一小圆柱段连通。所述第二介质通道由第二大圆柱段、第二梯形段和第二小圆柱段构成，第二梯形段的下底与第二大圆柱段连通，第二梯形段的上底与第二小圆柱段连通。所述第一弹性元件为第一弹簧，第二弹性元件为第二弹簧。所述第一大圆柱段内通过螺纹连接有第一内六角丝堵，第一弹簧一端与第一内六角丝堵连接，另一端与第一阀芯顶针连接。所述第二大圆柱段内通过螺纹连接有第二内六角丝堵，第二弹簧一端与第二内六角丝堵连接，另一端与第二阀芯顶针连接。所述圆环与接头管为一体成型结构。所述圆环上开有弧形凹槽。所述第一接头和第二接头通过螺纹连接或法兰固定连接。

实施例8

作为本发明又一较佳实施例，本实施例公开了：一种井下钻具电机，包括保护器1、仪器舱2、上部密封装置3、永磁电动机4、下部密封装置5和主轴6；所述主轴6为分段式连接，且分段贯穿保护器1、仪器舱2、上部密封装置3、永磁电动机4和下部密封装置5；所述上部密封装置3与永磁电动机4连接且固定在永磁电动机4上部；所述下部密封装置5与永磁电动机4连接且固定在永磁电动机4下部；所述保护器1平衡钻具电机内部和外部的压力；所述仪器舱2检测钻具电机信号并与地面之间实时通讯。

所述保护器1包括保护器壳体Ⅰ11和固定在保护器壳体Ⅰ11上的底座12；主轴6位于保护器壳体Ⅰ11内且固定在底座12上，底座12上开有通油孔Ⅰ14，所述保护器壳体Ⅰ11与主轴6之间设置有波纹管组件，波纹管组件包括外波纹管15、内波纹管16、固定座17、活动座18和连接在活动座18上的导向环19，所述导向环19滑动连接在主轴6上，固定座17固定在主轴6上，所述外波纹管15一端与固定座17连接，另一端与活动座18连接，所述内波纹管16与活动座18连接，外波纹管15、内波纹管16、固定座17和活动座18围成一个腔体110，所述主轴6上开有压力平衡孔111。

上部密封装置和下部密封装置均包括密封座31，所述主轴6转动连接在密封座31上；所述密封座31内至少嵌有两个密封圈Ⅱ33，密封座31、主轴6和两个相邻的密封圈Ⅱ33之间形成一个环形过渡腔34，环形过渡腔34内填充有油脂，所述环形过渡腔34上开有径向孔35，径向孔35上嵌有堵头36，所述密封座31内至少开有一个轴向孔37，轴向孔37与径向孔35连通，所述轴向孔37内装有可沿轴向孔37作轴向移动的单向阀38。

所述永磁电动机4包括电机外壳41、定子铁芯和转子铁芯，所述定子铁芯包括若干块定子铁芯模块44，定子铁芯模块44间隔固定在电机外壳41内壁上；所述转子铁芯包括若干块转子铁芯模块45，转子铁芯模块45与定子铁芯模块44对应且固定在主轴6上；相邻两定子铁芯模块44之间设置有支撑件47；相邻两转子铁芯模块45之间设置有轴承，所述轴承与支撑件47对应设置，所述轴承包括轴承外圈49和轴承内圈410，所述轴承外圈49与支撑件47接触且通过固定件48固定，所述轴承内圈410固定在主轴6上。

在本实施例中，在各个部件之间的连接中，设置有油路连通装置，尤其体现在上部密封装置3与永磁电动机4之间，永磁电动机4和下部密封装置5之间的连接。但是在保护器、仪器舱等部件之间的连接同样可以设置油路连通装置。

所述油路连通装置7包括第一接头件、接头管71和第二接头件，所述第一接头件包括第一壳体72、油路连通第一接头73和第一中心管74，第一壳体72与油路连通第一接头73连接，油路连通第一接头73与第一中心管74通过密封圈连接，所述油路连通第一接头73上开有第一介质通道和与第一介质通道连通的第一中心孔75，第一介质通道内通过第一弹性元件76固定有第一阀芯顶针77，第一阀芯顶针77上开有第一环形凹槽78，第一环形凹槽78上套有第一O环79；所述第二接头件包括第二壳体710、油路连通第二接头711和第二中心管712，第二壳体710与油路连通第二接头711连接，油路连通第二接头711与第二中心管712通过密封圈连接，所述油路连通第二接头711上开有第二介质通道和与第二介质通道连通的第二中心孔713，第二介质通道内通过第二弹性元件714固定有第二阀芯顶针715，第二阀芯顶针715上开有第二环形凹槽716，第二环形凹槽716上套有第二O环717；所述油路连通第一接头73和油路连通第二接头711，接头管71上连接有圆环718，所述接头管71的一端嵌在第一中心孔75内，另一端嵌在第二中心孔713内。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种井下钻具电机，其特征在于：包括保护器（1）、仪器舱（2）、上部密封装置（3）、永磁电动机（4）、下部密封装置（5）和主轴（6）；所述主轴（6）为分段式连接，且分段贯穿保护器（1）、仪器舱（2）、上部密封装置（3）、永磁电动机（4）和下部密封装置（5）；所述上部密封装置（3）与永磁电动机（4）连接且固定在永磁电动机（4）上部；所述下部密封装置（5）与永磁电动机（4）连接且固定在永磁电动机（4）下部；所述保护器（1）平衡钻具电机内部和外部的压力；所述仪器舱（2）检测钻具电机信号并与地面之间实时通讯；仪器舱内布置有载波转换器，来自钻具电机内部布置的传感器的传感器信号通过载波转换器后被转换为高频的载波信号，载波信号通过钻具电机的供电电缆被传输至地面，从而实现井下钻具电机与地面之间的实时通讯。

2.如权利要求1所述的一种井下钻具电机，其特征在于：所述保护器（1）包括保护器壳体Ⅰ（11）和固定在保护器壳体Ⅰ（11）上的底座（12）；主轴（6）位于保护器壳体Ⅰ（11）内且固定在底座（12）上，底座（12）上开有通油孔Ⅰ（14），所述保护器壳体Ⅰ（11）与主轴（6）之间设置有波纹管组件，波纹管组件包括外波纹管（15）、内波纹管（16）、固定座（17）、活动座（18）和连接在活动座（18）上的导向环（19），所述导向环（19）滑动连接在主轴（6）上，固定座（17）固定在主轴（6）上，所述外波纹管（15）一端与固定座（17）连接，另一端与活动座（18）连接，所述内波纹管（16）与活动座（18）连接，外波纹管（15）、内波纹管（16）、固定座（17）和活动座（18）围成一个腔体（110），所述主轴（6）上开有压力平衡孔（111）。

3.如权利要求1所述的一种井下钻具电机，其特征在于：所述保护器（1）包括保护器壳体Ⅱ（121）、连接内部介质腔（122）的支座（123）和固定在支座（123）上的保护器活塞杆（124），支座（123）固定在保护器壳体Ⅱ（121）上，保护器活塞杆（124）位于保护器壳体Ⅱ（121）内，所述保护器活塞杆（124）与保护器壳体Ⅱ（121）之间通过密封圈连接有第一活塞（125）和与外部介质腔（126）相通的第二活塞（127），所述第一活塞（125）、第二活塞（127）、保护器壳体Ⅱ（121）和保护器活塞杆（124）围成保护器过渡腔（128），所述第一活塞（125）、保护器壳体Ⅱ（121）、保护器活塞杆（124）和支座（123）围成稀油腔（129），所述支座（123）上开有通油孔Ⅱ（1210），通油孔Ⅱ（1210）分别与稀油腔（129）和内部介质腔（122）连通。

4.如权利要求1所述的一种井下钻具电机，其特征在于：所述上部密封装置（3）与下部密封装置（5）结构相同。

5.如权利要求1或4所述的一种井下钻具电机，其特征在于：所述上部密封装置（3）包括密封座（31），所述主轴（6）转动连接在密封座上；所述密封座（31）内至少嵌有两个密封圈Ⅱ（33），密封座（31）、主轴（6）和两个相邻的密封圈Ⅱ（33）之间形成一个环形过渡腔（34），环形过渡腔（34）内填充有油脂，所述环形过渡腔（34）上开有径向孔（35），径向孔（35）上嵌有堵头（36），所述密封座（31）内至少开有一个轴向孔（37），轴向孔（37）与径向孔（35）连通，所述轴向孔（37）内装有可沿轴向孔（37）作轴向移动的单向阀（38）。

6.如权利要求1-4任意一项所述的一种井下钻具电机，其特征在于：所述永磁电动机（4）包括电机外壳（41）、定子铁芯和转子铁芯，所述定子铁芯包括若干块定子铁芯模块（44），定子铁芯模块（44）间隔固定在电机外壳（41）内壁上；所述转子铁芯包括若干块转子铁芯模块（45），转子铁芯模块（45）与定子铁芯模块（44）对应且固定在主轴（6）上；相邻两定子铁芯模块（44）之间设置有支撑件（47）；相邻两转子铁芯模块（45）之间设置有轴承，所述轴承与支撑件（47）对应设置，所述轴承包括轴承外圈（49）和轴承内圈（410），所述轴承外圈（49）与支撑件（47）接触且通过固定件（48）固定，所述轴承内圈（410）固定在主轴（6）上。

7.如权利要求1或4所述的一种井下钻具电机，其特征在于：所述下部密封装置（5）包括与永磁电动机的电机外壳（41）连接的密封第一接头（52）和与主轴（6）连接的密封第二接头（54），密封第一接头（52）和密封第二接头（54）通过螺纹连接，所述主轴（6）上套有密封活塞杆（55），密封活塞杆（55）上连接有密封活塞（56），密封第一接头（52）一端连接有活塞端盖（57），另一端连接有第一密封件，所述密封第二接头（54）通过第二密封件与主轴（6）连接，密封第一接头（52）、密封第二接头（54）和主轴（6）围成密封过渡腔（58），电机外壳（41）、主轴（6）和活塞端盖（57）围成内腔（59），所述密封第一接头（52）上开有第一压力平衡孔（510），活塞端盖（57）上开有第二压力平衡孔（511）。

8.如权利要求1所述的一种井下钻具电机，其特征在于：上部密封装置（3）与永磁电动机（4）之间设置有油路连通装置（7）。

9.如权利要求1所述的一种井下钻具电机，其特征在于：永磁电动机（4）和下部密封装置（5）之间设置有油路连通装置（7）。

10.如权利要求8或9所述的一种井下钻具电机，其特征在于：所述油路连通装置（7）包括第一接头件、接头管（71）和第二接头件，所述第一接头件包括第一壳体（72）、油路连通第一接头（73）和第一中心管（74），第一壳体（72）与油路连通第一接头（73）连接，油路连通第一接头（73）与第一中心管（74）通过密封圈连接，所述油路连通第一接头（73）上开有第一介质通道和与第一介质通道连通的第一中心孔（75），第一介质通道内通过第一弹性元件（76）固定有第一阀芯顶针（77），第一阀芯顶针（77）上开有第一环形凹槽（78），第一环形凹槽（78）上套有第一O环（79）；所述第二接头件包括第二壳体（710）、油路连通第二接头（711）和第二中心管（712），第二壳体（710）与油路连通第二接头（711）连接，油路连通第二接头（711）与第二中心管（712）通过密封圈连接，所述油路连通第二接头（711）上开有第二介质通道和与第二介质通道连通的第二中心孔（713），第二介质通道内通过第二弹性元件（714）固定有第二阀芯顶针（715），第二阀芯顶针（715）上开有第二环形凹槽（716），第二环形凹槽（716）上套有第二O环（717）；所述油路连通第一接头（73）和油路连通第二接头（711）连接，接头管（71）上连接有圆环（718），所述接头管（71）的一端嵌在第一中心孔（75）内，另一端嵌在第二中心孔（713）内。