CN203667894U - 一种具有双冷却功能的电磁涡流刹车主体 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有双冷却功能的电磁涡流刹车主体，该电磁涡流刹车主体包括有转子、定子、机壳和激磁线圈，所述的转子、定子和激磁线圈均设置于所述的机壳内，所述的激磁线圈设置于定子上且靠近所述的转子，所述的转子固定有转轴，该转轴通过联轴器连接绞车滚筒轴，在所述的机壳上设置有用于水循环冷却的进水管和出水管，循环冷却水充盈于所述转轴和定子间的空间内，在所述定子上设有线圈密封室，所述的激磁线圈设置于线圈密封室内，在所述机壳的顶部设有一个油枕，该油枕通过油路连接于线圈密封室。本实用新型的刹车主体冷却速度快、工作性能强且使用寿命长，激磁线圈的使用寿命长。

Description

一种具有双冷却功能的电磁涡流刹车主体

技术领域

    本实用新型涉及石油钻采设备，特别涉及到用于石油钻机绞车辅助刹车制动系统的电磁涡流刹车主体。

背景技术

电磁涡流刹车主体又称电磁涡流制动器，主要采用感应涡流制动的原理，将钻具下钻时产生的巨大机械能转换成电能，又将电能转换为热能的非摩擦式能量转换装置。其能量的转换及强有力的刹车制动过程，是通过电磁感应原理完成的，因此没有任何磨损件。在制动时产生的巨大热能集中在刹车主体磁极和激磁线圈周围，所以散热冷却，确保激磁线圈的绝缘性成为电磁涡流刹车系统所面对的核心问题之一。

现有技术中的水冷电磁涡流刹车主体采用单一的水冷却系统：由一个水泵供应冷却水，流经涡流刹车主体带走刹车内部的热量，然后返回强冷水罐冷却，再次泵入刹车主体内的循环过程。图1是现有技术的水冷却式电磁涡流刹车主体的纵剖面图。电磁涡流刹车主体中的转子1、定子2和激磁线圈6位于机壳4内；激磁线圈6缠绕在定子2上并且靠近转子1，转子1上固定有转轴3，转轴3通过联轴器5与绞车滚筒轴相连接。当刹车时激磁线圈通入直流电流，绕定子2高速旋转转子1停止转动，由于转轴3通过联轴器5与绞车滚筒轴相连接，使绞车滚筒停止旋转。刹车时，电磁涡流刹车主体产生制动扭矩，此时机械能转化为热能，机壳4内的激磁线圈6、转子1、定子2快速升温。现有技术中采用水来冷却转轴3和定子2，机壳4上设有用于冷却水循环的进水管7和出水管8，冷却水充满整个转轴3和定子2的之间的空间。电磁涡流刹车主体需用的大量冷却水使得涡流刹车的进出水温度在一定的范围内。其优缺点如下：

1.单一的水冷却由于其导电性要求，故不能直接冷却磁极线圈，只能通过冷却磁极间接达到对磁极线圈的冷却，所以对磁极线圈的冷却效果较差。

2.由于水的绝缘性差，导电系数高，高温时不利于对激磁线圈绝缘性的保护；对冷却水的水质，酸碱性要求高，如水质过硬，长期使用时会产生水垢集结与刹车体内腔和管路，不易清理；水质偏酸或偏碱都易腐蚀破坏激磁线圈的绝缘层。

3.在同一温度工况下，水的导热系数较变压油导热系数高，且水的粘度小，流动性好，易于大流量循环散热；但是水循环冷却无污染，较为环保，对循环管路的密封性要求较低，成本低廉。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术中存在的缺点，保留其优点，提供一种新型的具有双冷却功能的电磁涡流刹车主体。本实用新型的电磁涡流刹车主体既能够保留住水冷却的优点，又能够进一步地提高激磁线圈的冷却效率，保护激磁线圈的绝缘层。

为了达到上述发明目的，本实用新型提供的技术方案如下：

一种具有双冷却功能的电磁涡流刹车主体，该电磁涡流刹车主体包括有转子、定子、机壳和激磁线圈，所述的转子、定子和激磁线圈均设置于所述的机壳内，所述的激磁线圈设置于定子上且靠近所述的转子，所述的转子固定有转轴，该转轴通过联轴器连接绞车滚筒轴，在所述的机壳上设置有用于水循环冷却的进水管和出水管，循环冷却水充盈于所述转轴和定子间的空间内，在所述定子上设有线圈密封室，所述的激磁线圈设置于线圈密封室内，在所述机壳的顶部设有一个油枕，该油枕通过油路连接于线圈密封室。

在本实用新型具有双冷却功能的电磁涡流刹车主体中，所述的定子与转子之间的激磁线圈有四道，所述的线圈密封室有四个，每个线圈密封室内容纳有一道所述激磁线圈。

在本实用新型具有双冷却功能的电磁涡流刹车主体中，所述转子的中心两侧的定子上各设有两个线圈密封室，每侧的两个线圈密封室通过管路连通。

在本实用新型具有双冷却功能的电磁涡流刹车主体中，所述的油枕为圆筒形，该油枕的轴线与电磁涡流刹车主体的轴线平行。

在本实用新型具有双冷却功能的电磁涡流刹车主体中，所述的油路包括有高位油路和低位油路，所述的高位油路的一端连通于所述线圈密封室的上端，另一端连通于所述油枕的输出管路，所述的低位油路连通于线圈密封室的下端，在高位油路和低位油路之间设有连通管路。

在本实用新型具有双冷却功能的电磁涡流刹车主体中，所述油枕的两端各设有一个输出管路，每侧的两个线圈密封室中外侧的线圈密封室上端与高位油路连通，每侧的两个线圈密封室中外侧的线圈密封室下端与低位油路连通。

基于上述技术方案，本实用新型的电磁涡流刹车主体与现有技术的电磁涡流刹车主体相比具有如下技术优点：

1.本实用新型的电磁涡流刹车主体的冷却采用油、水双冷的冷却方式，既有水冷却的优点，又有油冷却的优点，二种冷却方式相互作用，大大提升了电磁涡流刹车工作性能。

2.本实用新型中油冷的使用，保证了激磁线圈不受潮，使线圈抗老化作用增强，从而保护了线圈的绝缘性，延长线圈的使用寿命；而油枕的使用，确保了线圈密封室内在各个油温工况下都充满油液，使得冷油与热油上下对流，起到冷却的作用，且冷却油里面杂质可以由油枕集污盒里排出，从而避免了油液与空气的接触。

3.本实用新型的改进方案中采用高位油路和低位油路的组合设计，使得激磁线圈各个部位冷却均匀，避免了线圈某段因集中受热而发生绝缘层的损毁；由于油路长度相对较短，管路大部分采用不锈钢管件制成，且增加了线圈密封室和油枕，避免了油路因油温升高，油液体积膨胀而发生的溢油现象。

附图说明

图1是现有技术的水冷却式电磁涡流刹车主体的纵剖面图。

图2是本实用新型具有双冷却功能的电磁涡流刹车主体的机壳内部结构示意图。

图3为本实用新型具有双冷却功能的电磁涡流刹车主体机壳外部的油路连接示意图。

具体实施方式

下面我们结合附图和具体的实施例来对本实用新型的双冷却功能的电磁涡流刹车主体做进一步的详细阐述，以求更清楚的理解本实用新型的结构组成和工作原理，但不能以此来限制本实用新型的保护范围。

图2是本实用新型具有双冷却功能的电磁涡流刹车主体的机壳内部结构示意图。该图为平行于电磁涡流刹车主体轴线的轴向观察所得，结合图2可知电磁涡流刹车主体中的转子1、定子2和激磁线圈6位于机壳4内；机壳4上设有用于冷却水循环的进水管7和出水管8，冷却水充满整个转轴3和定子2的空间。激磁线圈6密封在线圈密封室9内，线圈密封室9通过油路与油枕10相连通。转子1绕定子2高速旋转，当刹车时在激磁线圈6里通入电流，电磁涡流刹车主体产生制动扭矩，此时机械能转化为热能，机壳4内的激磁线圈6、转子1、定子2快速升温。用冷却性能好的水来冷却转轴3和定子2，用不导电的油来冷却激磁线圈6，采用油、水结合的双冷却方式提高了对电磁涡流刹车主体的冷却效果，并延长了使用寿命。

由于水的比热容较大决定其冷却效果很好，在转轴3和定子2之间的空间内充有冷却水，冷却水通过机壳4上的进水管7进入并由出水管8排出，实现转轴3和定子2的冷却。在冷却水流进流出的过程中可实现水的重复利用，并且不会带来任何污染。但是由于水具有导电性，在定子2上设有线圈密封室9。激磁线圈6位于线圈密封室9内，线圈密封室9将激磁线圈6与外界水环境隔离，从而使冷却水不能与激磁线圈6接触。由于冷却水不能与激磁线圈6相接触导致不能实现激磁线圈6的冷却。激磁线圈6温度过高会导致激磁线圈6的绝缘层损坏或者激磁线圈6断路，使个电磁涡流刹车主体坏掉。在定子2和转子1之间的激磁线圈6有四道，四道激磁线圈平行设置。四道激磁线圈6分别容纳在四个线圈密封室9内。保证激磁线圈6与冷却水不接触，防止与水接触后导电。

转子1中心两侧各设两个线圈密封室9，每侧的两个密封室通过管路连通，使转轴中心两侧的两个线圈密封室9内均能充满冷却用油。

在机壳4上设一个盛有油的油枕10，油枕10固定在机壳4上，固定方式可以是焊接和捆绑连接等。由于油受热后会膨胀，油枕10内不能盛满油即在油枕10内留有油的膨胀空间，在线圈密封室9中通入不导电的油，油枕10通过油路使油在线圈密封室9和油枕10之间循环，实现线圈的冷却。

油枕10为圆形桶，油枕10的轴线和电磁涡流刹车主体的轴线平行。当油枕10和的轴线和电磁涡流刹车主体的轴线不平行时，可能会使油枕10内的空气通过油路进入线圈密封室9内，导致激磁线圈6的冷却效果不佳。

图3为本实用新型电磁涡流刹车主体机壳4外部的油路连接示意图。该图为沿电磁涡流刹车主体轴线的轴向观察所得，结合图2和图3可知，油路包括有高位油路12和低位油路13。高位油路12一端连通于线圈密封室9的上端，另一端连通于油枕10的输出管路；低位油路13连通于线圈密封室9的下端，使油枕10中的油可以比较均匀的与激磁线圈6相接触。在高位油路12和低位油路13之间通过连通管路11连通，连通管路11设在机壳4的外面，实现分布线圈密封室9的上端和下端从机壳4外部连通，由于连通管路11在机壳外使连通管路11中温度较低，连通管路中的冷却用油可直接流进线圈密封室9的下端，能更好的实现冷却效果。连通管路11的一端与低位油路13对接连通，另一端与高位油路12相连通。连通管路11与高位油路12连通的方式可以是通过三通接头与高位油路12相连接，三通接头设在高位油路12上任意位置。

油枕10的两端各设有一个输出管路11，每侧的两个线圈密封室9中外侧的线圈密封室9上端与高位油路12连通，每侧的两个线圈密封室9中外侧的线圈密封室9下端与低位油路12连通。使四道激磁线圈6均能达到良好的冷却效果。

本实用新型具有双冷却功能的电磁涡流刹车主体，不仅可以应用到石油钻机绞车辅助刹车制动系统中。还可以应用到其它的制动系统中，例如，可以应用到车辆的刹车系统，还可以应用到起升器械的制动系统中。

本实用新型具有双冷却功能的电磁涡流刹车主体，不仅仅利用水冷却快、环保的优点来冷却电磁涡流刹车主体中的转轴和定子，还规避了水直接冷却激磁线圈的缺点。采用油冷却的方式直接冷却激磁线圈，有效的防止了因线圈受热发生绝缘皮损坏或者线圈断路而导致的电磁涡流刹车无法正常工作。本实用新型的具有双冷却功能的电磁涡流刹车主体具有较为广阔的应用前景。

Claims (6)

1.一种具有双冷却功能的电磁涡流刹车主体，该电磁涡流刹车主体包括有转子、定子、机壳和激磁线圈，所述的转子、定子和激磁线圈均设置于所述的机壳内，所述的激磁线圈设置于定子上且靠近所述的转子，所述的转子固定有转轴，该转轴通过联轴器连接绞车滚筒轴，在所述的机壳上设置有用于水循环冷却的进水管和出水管，循环冷却水充盈于所述转轴和定子间的空间内，其特征在于，在所述定子上设有线圈密封室，所述的激磁线圈设置于线圈密封室内，在所述机壳的顶部设有一个油枕，该油枕通过油路连接于线圈密封室。

2.根据权利要求1所述的一种具有双冷却功能的电磁涡流刹车主体，其特征在于，所述的定子与转子之间的激磁线圈有四道，所述的线圈密封室有四个，每个线圈密封室内容纳有一道所述激磁线圈。

3.根据权利要求2所述的一种具有双冷却功能的电磁涡流刹车主体，其特征在于，所述转子的中心两侧的定子上各设有两个线圈密封室，每侧的两个线圈密封室通过管路连通。

4.根据权利要求3所述的一种具有双冷却功能的电磁涡流刹车主体，其特征在于，所述的油枕为圆筒形，该油枕的轴线与电磁涡流刹车主体的轴线平行。

5.根据权利要求4所述的一种具有双冷却功能的电磁涡流刹车主体，其特征在于，所述的油路包括有高位油路和低位油路，所述的高位油路的一端连通于所述线圈密封室的上端，另一端连通于所述油枕的输出管路，所述的低位油路连通于线圈密封室的下端，在高位油路和低位油路之间设有连通管路。

6.根据权利要求5所述的一种具有双冷却功能的电磁涡流刹车主体，其特征在于，所述油枕的两端各设有一个输出管路，每侧的两个线圈密封室中外侧的线圈密封室上端与高位油路连通，每侧的两个线圈密封室中外侧的线圈密封室下端与低位油路连通。

Images