CN108233610A - 立式直驱永磁同步电动机 - Google Patents

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梅洛明
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吴凡
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Abstract

本发明提供了一种立式直驱永磁同步电动机，其包括定子以及转子，定子包括绕组定子铁芯以及套设于绕组定子铁芯外的机壳；转子包括转子铁芯以及穿过转子铁芯的转轴，所述机壳的上下端设置有上端盖和下端盖，所述转轴依次穿过所述上端盖与下端盖，所述转轴的上端设置有刹车装置，其用于辅助定向以及制动功能。通过加设结构简单的刹车装置，使其具有辅助定向以及制动功能，调速范围大，且调速快，能够满足复杂地质条件下的作业需求。

Description

立式直驱永磁同步电动机
技术领域
本发明涉及立式直驱永磁同步电动机，属于电动机技术领域。
背景技术
传统的顶部驱动钻井系统的驱动主要是液压驱动，液压顶驱受其工作压力、液压油工作温度等因素的限制，可靠性低，输出性能差，已无法满足现有的钻井深度需求。
直驱永磁同步电动机是一种新型的石油钻井装备，是机电油一体化石油专用设备的最高水平，在深井、水平井、欠平衡井、大斜井等高难度井的作业中显示出了较高的优越性。
虽然直驱永磁同步电动机逐渐取代了传统的液压驱动系统，但现有的永磁电机的调速范围小，而且调速比较慢，但受限于自身体积较大，加装其他装置也较为困难，因此现有设备无法满足地质条件复杂的钻井作业要求。
发明内容
鉴于现有技术中存在的上述技术问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种立式直驱永磁同步电动机，其能够解决调速困难的问题从而满足复杂地质条件下的钻井工作要求。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
一种立式直驱永磁同步电动机，包括定子以及转子，所述定子包括绕组定子铁芯以及套设于所述绕组定子铁芯外的机壳；所述转子包括转子铁芯以及穿过所述转子铁芯的转轴，
所述机壳的上下端设置有上端盖和下端盖，所述转轴依次穿过所述上端盖与下端盖，所述转轴的上端设置有刹车装置，其用于辅助定向以及制动功能。
作为优选，所述刹车装置包括：
安装座，所述安装座套设于所述转轴的上端，所述安装座为圆锥套筒状且具有开口；
过渡件，所述过渡件具有圆锥状孔，所述过渡件套设于所述安装座外，且所述过渡件与所述安装座为锥面配合；以及
刹车盘，所述刹车盘套设于所述过渡件外；
其中，当按压所述刹车盘时，所述过渡件能够挤压所述安装座，使所述安装座与所述转轴的摩擦力增大。
作为优选，所述安装座的下端外边缘设有环状延伸部。
作为优选，所述开口沿所述安装座的轴向贯通所述安装座的上下两端。
作为优选，形成所述机壳的壳体内设有S型水道，所述机壳表面设有进水口与出水口，且与所述S型水道贯通。
作为优选，所述机壳的外表面设有多个风道，所述风道的两端的通风口分别靠近所述机壳的上下两端设置，且与所述机壳内相贯通。
作为优选，所述转子铁芯由多个转子冲片叠压而成，且所述多个转子冲片通过多个拉紧螺杆固定，所述拉紧螺杆的其中一端设有风扇。
作为优选，所述转子铁芯内设有N组磁钢槽，所述磁钢槽内分别设有磁钢，每组所述磁钢槽形成开口向外的V型，且N为正偶数。
作为优选，所述磁钢为钕铁硼。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明的立式直驱永磁同步电动机，通过加设结构简单的刹车装置，使其具有辅助定向以及制动功能，调速范围大，且调速快，能够满足复杂地质条件下的作业需求。
附图说明
图1为本发明的立式直驱永磁同步电动机的结构示意图；
图2为本发明的立式直驱永磁同步电动机的刹车装置的剖面示意图；
图3为本发明的立式直驱永磁同步电动机的安装座的俯视图；
图4为本发明的立式直驱永磁同步电动机的安装座的剖面示意图；
图5为本发明的立式直驱永磁同步电动机的S形水道及通风口的结构示意图；
图6为本发明的立式直驱永磁同步电动机的安装座的仰视图；
图7为本发明的立式直驱永磁同步电动机的转子冲片的结构示意图。
附图标记说明：
1-转子 2-转子铁芯 3-转轴 4-绕组定子铁芯 5-机壳 6-上端盖7-下端盖 8-刹车装置 9-安装座 10-过渡件 11-刹车盘 12-S型水道13-进水口 14-出水口 15-风道 16-风扇 17-开口 18-转子冲片 19-磁钢 20-排风口 21-进风口 22-拉紧螺杆 23-环状延伸部
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
如图1所示，本发明提供了一种立式直驱永磁同步电动机，其包括定子以及转子1，定子包括绕组定子铁芯4以及套设于绕组定子铁芯4外的机壳5；转子1包括转子铁芯2以及穿过转子铁芯2的转轴3，所述机壳5的上下端分别设置有上端盖6和下端盖7，所述转轴3的两端分别穿过所述上端盖6与下端盖7，所述转轴3的上端设置有刹车装置8，其用于辅助定向以及制动。通过加设结构简单的刹车装置8，使其具有辅助定向以及制动功能，调速范围大，且调速快，能够满足复杂地质条件下的作业需求。
作为本发明的一种优选方案，如图2-图4所示，本实施例的刹车装置8包括：安装座9、过渡件10以及刹车盘11，安装座9套设于转轴3的上端，安装座9为圆锥套筒状，且其上具有开口17；过渡件10具有圆锥状孔，过渡件10套设于安装座9外，过渡件10与安装座9为锥面配合；刹车盘11套设于所述过渡件10外；其中，当按压所述刹车盘11时，所述过渡件10能够挤压所述安装座9，使所述安装座9与所述转轴3的摩擦力增大。所述的刹车装置采用锥面配合涨紧的连接方式，该结构设计巧妙，紧凑，能很好的装配在狭小的安装空间，同时能够有效的对高转速、大惯量的钻柱进行制动。
优选的，安装座9的下端外边缘设有环状延伸部23，用于与过渡件10的安装面配合，然后通过穿设两者的螺栓将两者装配在一起。
优选的，如图3和图4所示，开口17沿安装座9的轴向贯通安装座9的上下两端。上述设计，在加工方面简单，且留给安装座9足够的涨紧量，增加了刹车强度以及转轴3的调速范围。
优选的，如图5所示，为了增加散热面积以及方便生产，机壳5的壳体内设有S型水道12，为降低成本缩短加工周期，可以采用焊接的方式制作机壳5，机壳5表面设有进水口13与进水口14，且与S型水道12贯通，进水口13与进水口14采用密封性能好的标准锥螺纹形式，且机壳5与绕组定子铁芯4之间预留合适的过盈量，采用加热机壳5的热套工艺，将S型水道12与绕组定子铁芯4直接接触，最大限度的增加了S形水道的散热效果。
优选的，如图5及图6所示，所述机壳5的外表面设有多个风道15，所述风道15的两端的通风口分别靠近所述机壳5的上下两端设置，且与所述机壳5内相贯通。
优选的，所述转子铁芯2由多个转子冲片18叠压而成，且所述多个转子冲片18通过多个拉紧螺杆22固定，所述拉紧螺杆22的其中一端设有风扇16。
具体的，本实施例中，机壳5外表面均匀的设有4个风道15，每个风道15沿机壳5的轴向设置，风道15两端的通风口相贯通于机壳5内，拉紧螺杆22的下端设有风扇16，此时设有风扇16一侧的通风口为排风口20，另一端的通风口为进风口21，当设备运转时，风扇16在转子1的带动下将热风吹进排风口20，热风在风道15里散热后再从进风口21吹入机体内，形成气流循环，因风道15设置于机壳5的表面，也形成了风包水的散热系统，将散热效果最大化。
优选的，如图7所示，转子铁芯2内设有N组磁钢槽，磁钢槽内分别设置磁钢19，每组所述磁钢槽形成开口向外的V型，且N为正偶数。充分利用直轴、交轴磁路不对称性，V型磁路结构可以增大直轴电感，获得更宽的弱磁调速范围，有效的解决恒转矩和恒功率的自由转换。
优选的，磁钢19为钕铁硼，本实施例中的磁钢19为N38UH，N38UH永磁体为高磁能积、高矫顽力、高剩磁、低温度系数的钕铁硼永磁材料，能够有效避免永磁材料高温时产生退磁风险。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种立式直驱永磁同步电动机，包括定子以及转子，所述定子包括绕组定子铁芯以及套设于所述绕组定子铁芯外的机壳；所述转子包括转子铁芯以及穿过所述转子铁芯的转轴，其特征在于，
所述机壳的上下端设置有上端盖和下端盖，所述转轴依次穿过所述上端盖与下端盖，所述转轴的上端设置有刹车装置，其用于辅助定向以及制动功能。
2.根据权利要求1所述的立式直驱永磁同步电动机，其特征在于，所述刹车装置包括：
安装座，所述安装座套设于所述转轴的上端，所述安装座为圆锥套筒状，且其上端具有开口；
过渡件，所述过渡件具有圆锥状孔，所述过渡件套设于所述安装座外，且所述过渡件与所述安装座为锥面配合；以及
刹车盘，所述刹车盘套设于所述过渡件外；
其中，当按压所述刹车盘时，所述过渡件能够挤压所述安装座，使所述安装座与所述转轴的摩擦力增大。
3.根据权利要求2所述的立式直驱永磁同步电动机，其特征在于，所述安装座的下端外边缘设有环状延伸部。
4.根据权利要求2所述的立式直驱永磁同步电动机，其特征在于，所述开口沿所述安装座的轴向贯通所述安装座的上下两端。
5.根据权利要求1所述的立式直驱永磁同步电动机，其特征在于，形成所述机壳的壳体内设有S型水道，所述机壳表面设有进水口与出水口，且与所述S型水道贯通。
6.根据权利要求1所述的立式直驱永磁同步电动机，其特征在于，所述机壳的外表面设有多个风道，所述风道的两端的通风口分别靠近所述机壳的上下两端设置，且与所述机壳内相贯通。
7.根据权利要求6所述的立式直驱永磁同步电动机，其特征在于，所述转子铁芯由多个转子冲片叠压而成，且所述多个转子冲片通过多个拉紧螺杆固定，所述拉紧螺杆的其中一端设有风扇。
8.根据权利要求1所述的立式直驱永磁同步电动机，其特征在于，所述转子铁芯内设有N组磁钢槽，所述磁钢槽内分别设有磁钢，每组所述磁钢槽形成开口向外的V型，且N为正偶数。
9.根据权利要求8所述的立式直驱永磁同步电动机，其特征在于，所述磁钢为钕铁硼。
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