CN202260951U - 无刷直流泥浆涡轮发电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种无刷直流泥浆涡轮发电机，主要包括同轴磁力联轴器、定子绕组和转子，定子绕组的结构为在各绕组槽内绕有两组并联的绕组导线，两组导线上分别串接有一个导通极性相反的二极管，相邻槽内的绕组导线依次串接。磁力联轴器带动发电机转子转动产生旋转磁场，定子绕组通过漆包线特定分布和电子元件配合将各个导体线圈中的交变电动势叠加成直流电动势，同时定子绕组的互补式连接可提高定子绕组线圈的使用效率和电流的稳定性。本实用新型将涡轮的动能转换为电能，为井下的测量仪器提供电力，能够在井下100MPa高压环境下正常工作。
Description
技术领域
本实用新型涉及发电领域，具体涉及一种在石油钻井过程中与泥浆涡轮连接并通过磁力联轴器带动转子转动为井下测量仪器供电的无刷直流泥浆涡轮发电机。
背景技术
目前，石油钻机采用泥浆驱动涡轮发电的井下电源为井下测量仪器供电。在井下9000～15000m，温度250～300℃，压强100MPa的高温高压环境下，一般的发电机将不能正常工作。由于钻机自身体积的限制，发电机必须体积足够小并且能发出足够的电力。再者，目前研发的有刷电机均存在着以下两大问题：其一，在转子被涡轮带动高速旋转的情况下，碳刷磨损亦较快，造成系统运行效率的大大降低，同时也带来了碳刷的更换与维护的问题；其二，无刷电机由于励磁绕组的存在，损耗较大，相当程度上降低了电机运行效率。这些问题都严重影响着石油产业的进一步发展。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种无刷直流泥浆涡轮发电机，利用钻井过程中产生的泥浆驱动涡轮，涡轮带动发电机发电，为井下测量仪器提供稳定可靠的电力。
一种无刷直流泥浆涡轮发电机，包括外壳6，其特征在于，外壳6内安装有定子绕组4，定子绕组4内设有转子5，外壳6端部设有与转子5相接的同轴磁力联轴器1，外壳6端部侧壁与同轴磁力联轴器1之间设有隔离套3，外壳6内还设与定子绕组4电连接的稳压电路7；
所述定子绕组4的结构为：分别在各绕组槽内绕有两组并联的绕组导线，两组导线上分别串接有一个导通极性相反的二极管，相邻槽内的绕组导线依次串接。
所述隔离套3通过顶紧螺旋套2与外壳6连接。
所述外壳6紧靠隔离套3处安放有O型密封圈，隔离套3与顶紧螺旋套2之间安放有垫圈。
本实用新型的有益效果体现为：无刷直流泥浆涡轮发电机能在高温高压深井中，为井下测量仪器稳定供电。该装置相较于传统的发电机，能通过特定绕组连接方式实现交流无刷换向，省去了整流电路。此外，无刷电机免去了一般电机的励磁绕组，减少了损耗，提高了运行效率；而且无刷电机没有换向碳刷，没有火花、电磁干扰和摩擦损耗，属于免维护电机，能长期高速稳定运行。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
图2为本实用新型的密封部分示意图。
图3为本实用新型的定子绕组槽横截面结构示意图。
图4为本实用新型的绕组导线连接方式示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
本实用新型的使用环境是石油钻井的钻杆内部并位于涡轮上部，与涡轮同轴连接。因本实用新型发电效率较高，体积较小，不会对钻杆的其他功能造成不利影响。
如图1和2所示，磁力联轴器1采用一种柔性连接方式。在装置运行的过程中它利用内外磁力耦合产生的滑差效应限制发电机转子的极限转速，保护发电线路，提高线路工作的可靠性。隔离套3通过锁紧螺旋套2旋紧固定，隔离套3与外壳6之间安放O型密封圈以达到静密封的目的，保证发电机在高压环境下正常工作。
如图3和4所示，定子绕组4的结构为：在绕组槽内绕有两组并联的绕组导线，两组导线上分别串接有一个导通极性相反的二极管，相邻槽内的绕组导线依次串接。
所述转子5采用特种耐高温磁铁，实现高温环境下的正常工作。
所述直流稳压电路7通过12个耐高温二极管和输出端的2个稳压管以及部分漆包线连接而成，并通过螺钉与定子绕组4一起固定于外壳6顶部。当同轴磁力联轴器1随着涡轮一起转动时，带动转子5转动，在径向圆周上产生旋转磁场，定子绕组4通过漆包线特定分布和电子元件配合将各个导体线圈中的交变电动势叠加成直流电动势，同时定子绕组的互补式连接可提高定子绕组线圈的使用效率和电流的稳定性。
Claims (3)
1.一种无刷直流泥浆涡轮发电机，包括外壳(6)，其特征在于，外壳(6)内安装有定子绕组(4)，定子绕组(4)内设有转子(5)，外壳(6)端部设有与转子(5)相接的同轴磁力联轴器(1)，外壳(6)端部侧壁与同轴磁力联轴器(1)之间设有隔离套(3)，外壳(6)内还设与定子绕组(4)电连接的稳压电路(7)；
所述定子绕组(4)的结构为：分别在各绕组槽内绕有两组并联的绕组导线，两组导线上分别串接有一个导通极性相反的二极管，相邻槽内的绕组导线依次串接。
2.根据权利要求1所述的无刷直流泥浆涡轮发电机，其特征在于，所述隔离套(3)通过顶紧螺旋套(2)与外壳(6)连接。
3.根据权利要求2所述的无刷直流泥浆涡轮发电机，其特征在于，所述外壳(6)紧靠隔离套(3)处安放有O型密封圈，隔离套(3)与顶紧螺旋套(2)之间安放有垫圈。
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| CN103643938A (zh) * | 2013-12-16 | 2014-03-19 | 广东普洛测控科技有限公司 | 井下随钻测量系统控制方法和装置 |
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2011
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Cited By (2)
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| CN103643938A (zh) * | 2013-12-16 | 2014-03-19 | 广东普洛测控科技有限公司 | 井下随钻测量系统控制方法和装置 |
| CN103643938B (zh) * | 2013-12-16 | 2016-05-04 | 广东普洛测控科技有限公司 | 井下随钻测量系统控制方法和装置 |
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