CN211819826U - 一种大扭矩永磁同步电机驱动的泥浆泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种大扭矩永磁同步电机驱动的泥浆泵，包括机座、泵壳体、传动主轴和永磁同步电机；所述永磁同步电机包括转子组件及定子组件，所述转子组件包括转子本体以及绕所述传动主轴均匀布置在所述转子本体上的永磁体；所述定子组件由至少两个呈扇形结构的定子单元组合而成，所述定子单元包括定子铁芯及缠绕在所述定子铁芯上的定子线圈，所述定子铁芯与所述永磁体分别一一对应设置；所述定子组件还具有定子基座，所述定子基座与电机支座连接，所述定子单元安装在所述定子基座和/或电机支座上；本泥浆泵的电机结构简单，无中间转换环节，能够提供大扭矩及大推力，电机效率高、耗能少，而且便于设备的维修与护理。

Description

一种大扭矩永磁同步电机驱动的泥浆泵

技术领域

本发明涉及到泥浆泵技术领域，具体涉及到一种大扭矩永磁同步电机驱动的泥浆泵。

背景技术

泥浆泵是石油钻井过程中必不可少的关键设备，多数都是三缸单作用往复式活塞泵；泥浆泵的驱动方式按照钻机的不同类型分为机械驱动和电机驱动。电机驱动泥浆泵的方式一般为电机通过皮带或链条传动驱动，将动力传递给传动轴，然后传动轴的齿轮再与曲轴上的大齿圈啮合带动曲轴旋转；该驱动方式结构成熟可靠，但是这种动力传动方式实质上为两级传动，传动效率低并且安装维护较麻烦。

如中国实用新型专利(公告号：CN208918766U)在2019年公开了一种泥浆泵驱动装置，包括：机座、设置在机座上的泥浆泵以及设置在泥浆泵侧面的交流变频电机；泥浆泵包括输入轴；输入轴包括置于交流变频电机内的连接端；交流变频电机包括定子、转子以及万向轴，定子通过过渡安装座与泥浆泵连接；万向轴的一端与转子连接，万向轴的另一端与连接端的端部连接。该实用新型虽然取消了中间传动环节，提高了效率，但是电机连接和驱动结构仍然复杂。

也有通过永磁同步电机直驱的泥浆泵，如中国实用新型专利(公告号：CN209228560U)在2019年公开了一种永磁电机直驱的对置式多缸泥浆泵，它包括泥浆泵主机、永磁电机定子和永磁电机转子，泥浆泵主机包括一组动力端和两组液力端，动力端包括曲轴，曲轴的两个轴端分别伸出泥浆泵主机的两侧主墙板，与永磁电机转子的轴套相连接；泥浆泵主机的两侧主墙板外分别焊接有一个法兰，永磁电机定子安装在法兰上；该实用新型虽然简化了传动结构，降低了功耗，但是定子的结构及位置设置单一，定子的连接稳定性不高，并且与转子的间隙不易调整。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种大扭矩永磁同步电机驱动的泥浆泵。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种大扭矩永磁同步电机驱动的泥浆泵，包括机座，所述机座上设有泵壳体，所述泵壳体内设有泵缸及驱动所述泵缸的传动主轴，所述传动主轴分别从所述泵壳体的两端伸出；两端伸出的所述传动主轴分别对称的连接有永磁同步电机，所述永磁同步电机分别通过电机支座支撑在所述泵壳体的两侧；所述永磁同步电机包括相配合设置的转子组件及定子组件，所述转子组件包括转子本体以及绕所述传动主轴均匀布置在所述转子本体上的永磁体，所述转子本体套设在所述传动主轴上并与所述传动主轴共轴线；所述定子组件由至少两个呈扇形结构的定子单元组合而成，所述定子单元包括定子铁芯及缠绕在所述定子铁芯上的定子线圈，所述定子铁芯与所述永磁体分别一一对应设置；所述定子组件还具有定子基座，所述定子基座与所述电机支座连接，所述定子单元安装在所述定子基座和/或所述电机支座上。

本大扭矩永磁同步电机驱动的泥浆泵的电机结构简单，通过所述永磁同步电机直驱，无中间转换环节，所述转子组件直接作用于所述传动主轴，能够提供大扭矩及大推力，电机效率高、耗能少，而且转速容易控制。当永磁同步电机通电后，所述永磁体为所述定子铁芯提供一个径向或轴向上旋转的磁场，促使所述定子组件及转子组件为所述传动主轴提供绕轴线旋转的力矩，直接驱动泥浆泵进行工作。而且所述定子组件为扇形结构的定子单元组合而成，当其中某一个定子单元损坏，则能够单独更换其中一个定子单元，从而更便于设备的维修与护理。

通过控制旋转的磁力大小，转子组件可以低速或高速旋转，为传动主轴提供合适的旋转力，带动所述泵壳体内部的泵缸往复工作，在吸入和排出阀的交替作用下，实现泥浆吸入和排出运送过程。

通过本结构设置的所述永磁同步电机，只需一个定子基座即可以实现电机中所有定子单元的安装；或者无需定子基座，直接将所有定子单元安装在电机支座上；两者方式均能够使整个永磁同步电机固定在所述电机支座上，使得连接结构更加紧凑，减少电机部件的设置和面积的占用。

进一步的，所述永磁体分布在所述转子本体的外侧壁和/或端面上。

进一步的，所述定子铁芯为扇形盘结构或扇形柱结构。

进一步的，所述转子本体具有一体成型的内圆周部、中连接部和外圆周部，内圆周部、中连接部和外圆周部的径向截面为“工”字形；所述内圆周部套设在所述传动主轴上，所述外圆周部的外壁上嵌有所述永磁体。

进一步的，所述转子本体为套设在所述传动主轴上的圆盘体，所述圆盘体的端面上设有所述永磁体。

进一步的，所述转子本体与所述传动主轴平键连接。通过键连接一方面可以增强所述旋转轴的扭矩传递能力，保证扭矩传递的可靠性，另一方面可以方便所述动子的定位安装，且键槽加工方便，传送扭矩稳定可靠，相关技术及规范成熟。

进一步的，所述定子基座为环形，所述定子基座远离所述泵壳体的一侧设有法兰边，所述法兰边螺接在所述电机支座上。

进一步的，所述电机支座包括一体成型的水平部和竖直部，所述水平部与所述竖直部之间设有若干斜肋板；所述竖直部的中部设有轴向的通孔，所述竖直部靠近所述永磁同步电机的一面设有台阶结构，所述定子基座螺接在所述台阶结构处。

所述斜肋板的设置能够增强所述电机支座的连接强度和稳定性，为永磁同步电机提供平稳运行的环境；所述通孔的设置在转子组件旋转时能够对所述永磁同步电机进行散热，提高设备的稳定性，降低能耗，减少现有散热装置的动力源及各中间部件；使电所述永磁同步机整体结构简单，传动效率更高。

进一步的，所述传动主轴的两端分别通过轴承连接支撑在所述泵壳体上；所述泵壳体内还设有与所述传动主轴连接的齿轮组，所述齿轮组连接有曲轴，所述曲轴连接有十字架，所述十字架连接所述泵缸的活塞。

当设备启动时，大扭矩永磁同步电机直接驱动所述传动主轴旋转，所述传动主轴将带动所述齿轮组旋转，通过齿轮传动带动所述曲轴组旋转，所述曲轴通过十字架带动活塞在所述泵缸中往复运动，在吸入和排出阀的交替作用下，实现泥浆吸入和排出运送过程。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：1、本大扭矩永磁同步电机驱动的泥浆泵的电机结构简单，通过所述永磁同步电机直驱，无中间转换环节，能够提供大扭矩及大推力，电机效率高、耗能少，而且转速容易控制；2、所述定子组件为扇形结构的定子单元组合而成，当其中某一个定子单元损坏，则能够单独更换其中一个定子单元，从而更便于设备的维修与护理；3、通过控制旋转的磁力大小，转子组件可以低速或高速旋转，为传动主轴提供合适的旋转力，带动所述泵壳体内部的泵缸往复工作，在吸入和排出阀的交替作用下，实现泥浆吸入和排出运送过程；4、本永磁同步电机，只需一个定子基座即可以实现电机中所有定子单元的安装；或者无需定子基座，直接将所有定子单元安装在电机支座上；使得连接结构更加紧凑，减少了电机部件的设置和面积的占用；5、所述电机支座上通孔的设置能够对所述永磁同步电机进行散热，提高设备的稳定性，降低能耗，确保传动效率。

附图说明

图1为本实用新型一种大扭矩永磁同步电机驱动的泥浆泵的主视结构示意图；

图2为本实用新型一种大扭矩永磁同步电机驱动的泥浆泵的A-A截面局部剖视结构示意图；

图3为本实用新型一种大扭矩永磁同步电机驱动的泥浆泵的左视结构示意图；

图4为本实用新型一种大扭矩永磁同步电机驱动的泥浆泵的定子铁芯结构示意图；

图5为本实用新型另一种永磁同步电机的结构示意图；

图中：1、机座；2、泵壳体；3、传动主轴；4、永磁同步电机；5、电机支座；6、斜肋板；7、泵缸；8、转子组件；801、转子本体；801a、内圆周部；801b、中连接部；801c、外圆周部；802、永磁体；9、定子单元；901、定子铁芯；902、定子线圈；10、定子基座；1001、法兰边；11、通孔；12、轴承；13、电机罩。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一：

如图1～图3所示，一种大扭矩永磁同步电机驱动的泥浆泵，包括机座1，所述机座1上设有泵壳体2，所述泵壳体2内设有泵缸7及驱动所述泵缸7的传动主轴3，所述传动主轴3分别从所述泵壳体2的两端伸出；两端伸出的所述传动主轴3分别对称的连接有永磁同步电机4，所述永磁同步电机4分别通过电机支座5支撑在所述泵壳体2的两侧；所述永磁同步电机4包括相配合设置的转子组件8及定子组件，所述转子组件8包括转子本体801以及绕所述传动主轴3均匀布置在所述转子本体801上的永磁体802，所述转子本体801套设在所述传动主轴3上并与所述传动主轴3共轴线；所述定子组件由至少两个呈扇形结构的定子单元9组合而成，所述定子单元9包括定子铁芯901及缠绕在所述定子铁芯901上的定子线圈902，所述定子铁芯901与所述永磁体802分别一一对应设置；所述定子组件还具有定子基座10，所述定子基座10与所述电机支座5螺接，所述定子单元9安装在所述定子基座10上。

本大扭矩永磁同步电机驱动的泥浆泵的电机结构简单，通过所述永磁同步电机4直驱，无中间转换环节，所述转子组件8直接作用于所述传动主轴3，能够提供大扭矩及大推力，电机效率高、耗能少，而且转速容易控制。当永磁同步电机4通电后，所述永磁体802为所述定子铁芯901提供一个径向上旋转的磁场，促使所述定子组件及转子组件8为所述传动主轴3提供绕轴线旋转的力矩，直接驱动泥浆泵进行工作。而且所述定子组件为扇形结构的定子单元9组合而成，当其中某一个定子单元损坏，则能够单独更换其中一个定子单元，从而更便于设备的维修与护理。

通过控制旋转的磁力大小，转子组件8可以低速或高速旋转，为传动主轴提供合适的旋转力，带动所述泵壳体2内部的泵缸往复工作，在吸入和排出阀的交替作用下，实现泥浆吸入和排出运送过程。

通过本结构设置的所述永磁同步电机4，只需一个定子基座10即可以实现电机中所有定子单元9的安装；就能够使整个永磁同步电机固定在所述电机支座5上，使得连接结构更加紧凑，减少电机部件的设置和面积的占用。

进一步的，如图4所示，所述定子铁芯901为扇形盘结构，六块扇形盘结构的所述定子铁芯901分别缠绕有定子线圈902，共同组合形成环形的定子组件。

进一步的，所述转子本体801具有一体成型的内圆周部801a、中连接部801b和外圆周部801c，所述内圆周部801a、中连接部801b和外圆周部801c的径向截面为“工”字形；所述内圆周部801a套设在所述传动主轴3上，所述外圆周部801c的外壁上嵌有所述永磁体802。

进一步的，所述转子本体801与所述传动主轴3平键连接。通过键连接一方面可以增强所述旋转轴的扭矩传递能力，保证扭矩传递的可靠性，另一方面可以方便所述动子的定位安装，且键槽加工方便，传送扭矩稳定可靠，相关技术及规范成熟。

进一步的，所述定子基座10为环形，所述定子基座10远离所述泵壳体2的一侧设有法兰边1001，所述法兰边1001螺接在所述电机支座5上。

进一步的，所述电机支座5包括一体成型的水平部和竖直部，所述水平部与所述竖直部之间设有若干斜肋板6；所述竖直部的中部设有轴向的通孔11，所述竖直部靠近所述永磁同步电机4的一面设有台阶结构，所述定子基座10螺接在所述台阶结构处。

所述斜肋板6的设置能够增强所述电机支座5的连接强度和稳定性，为永磁同步电机4提供平稳运行的环境；所述通孔11的设置在转子组件8旋转时能够对所述永磁同步电机进行散热，提高设备的稳定性，降低能耗，减少现有散热装置的动力源及各中间部件；使电所述永磁同步机整体结构简单，传动效率更高。

在所述台阶结构处固定连接所述定子基座10，台阶结构能够为所述定子基座10提供径向和周向的支撑力，有利于保持定子基座10的稳定。

进一步的，所述传动主轴3的两端分别通过轴承12连接支撑在所述泵壳体2上；所述泵壳体2内还设有与所述传动主轴3连接的齿轮组，所述齿轮组连接有曲轴，所述曲轴连接有十字架，所述十字架连接所述泵缸的活塞(内部部件在图中未示出)。

当设备启动时，大扭矩永磁同步电机直接驱动所述传动主轴3旋转，所述传动主轴3将带动所述齿轮组旋转，通过齿轮传动带动所述曲轴组旋转，所述曲轴通过十字架带动活塞在所述泵缸中往复运动，在吸入和排出阀的交替作用下，实现泥浆吸入和排出运送过程。

实施例二：

本实施例与实施例一的区别在于，定子单元直接安装在电机支座上。

具体的如图5所示，所述永磁同步电机4包括相配合设置的转子组件8及定子组件，所述转子组件8包括转子本体801以及绕所述传动主轴3均匀布置在所述转子本体801上的永磁体802，所述转子本体801套设在所述传动主轴3上并与所述传动主轴3共轴线；所述定子组件由多个呈扇形结构的定子单元9组合而成，所述定子单元9包括定子铁芯901及缠绕在所述定子铁芯901上的定子线圈902，所述定子铁芯901与所述永磁体802分别一一对应设置；每个所述定子单元9分别螺接安装在所述电机支座5上。

其中，所述转子本体801为套设在所述传动主轴3上的圆盘体，所述圆盘体的端面上设有所述永磁体802。采用此结构的布置，定子单元9螺接在所述电机支座5的侧壁上，通过调节连接螺栓易于分别调整每个定子单元9与所述转子组件8之间的间隙，有利于保持永磁同步电机的效率。

优先的，所述永磁同步电机外设有电机罩13，用于保护所述永磁同步电机。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种大扭矩永磁同步电机驱动的泥浆泵，包括机座，所述机座上设有泵壳体，所述泵壳体内设有泵缸及驱动所述泵缸的传动主轴，所述传动主轴分别从所述泵壳体的两端伸出；其特征在于，两端伸出的所述传动主轴分别对称的连接有永磁同步电机，所述永磁同步电机分别通过电机支座支撑在所述泵壳体的两侧；所述永磁同步电机包括相配合设置的转子组件及定子组件，所述转子组件包括转子本体以及绕所述传动主轴均匀布置在所述转子本体上的永磁体，所述转子本体套设在所述传动主轴上并与所述传动主轴共轴线；所述定子组件由至少两个呈扇形结构的定子单元组合而成，所述定子单元包括定子铁芯及缠绕在所述定子铁芯上的定子线圈，所述定子铁芯与所述永磁体分别一一对应设置；所述定子组件还具有定子基座，所述定子基座与所述电机支座连接，所述定子单元安装在所述定子基座和/或所述电机支座上。

2.根据权利要求1所述的大扭矩永磁同步电机驱动的泥浆泵，其特征在于，所述永磁体分布在所述转子本体的外侧壁和/或端面上。

3.根据权利要求1所述的大扭矩永磁同步电机驱动的泥浆泵，其特征在于，所述定子铁芯为扇形盘结构或扇形柱结构。

4.根据权利要求1或2所述的大扭矩永磁同步电机驱动的泥浆泵，其特征在于，所述转子本体具有一体成型的内圆周部、中连接部和外圆周部，内圆周部、中连接部和外圆周部的径向截面为“工”字形；所述内圆周部套设在所述传动主轴上，所述外圆周部的外壁上嵌有所述永磁体。

5.根据权利要求1或2所述的大扭矩永磁同步电机驱动的泥浆泵，其特征在于，所述转子本体为套设在所述传动主轴上的圆盘体，所述圆盘体的端面上设有所述永磁体。

6.根据权利要求1或2所述的大扭矩永磁同步电机驱动的泥浆泵，其特征在于，所述转子本体与所述传动主轴平键连接。

7.根据权利要求1所述的大扭矩永磁同步电机驱动的泥浆泵，其特征在于，所述定子基座为环形，所述定子基座远离所述泵壳体的一侧设有法兰边，所述法兰边螺接在所述电机支座上。

8.根据权利要求1或7所述的大扭矩永磁同步电机驱动的泥浆泵，其特征在于，所述电机支座包括一体成型的水平部和竖直部，所述水平部与所述竖直部之间设有若干斜肋板；所述竖直部的中部设有轴向的通孔，所述竖直部靠近所述永磁同步电机的一面设有台阶结构，所述定子基座螺接在所述台阶结构处。

9.根据权利要求1所述的大扭矩永磁同步电机驱动的泥浆泵，其特征在于，所述传动主轴的两端分别通过轴承连接支撑在所述泵壳体上；所述泵壳体内还设有与所述传动主轴连接的齿轮组，所述齿轮组连接有曲轴，所述曲轴连接有十字架，所述十字架连接所述泵缸的活塞。

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