CN212676968U - 电磁结构及具有其的井下电动钻具电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电磁结构及具有其的井下电动钻具电机，电磁结构适用于井下电动钻具电机，井下电动钻具电机为永磁同步电机，电磁结构包括：主轴；电机定子，套设在主轴上，电机定子的至少部分上设置有闭口槽，定子线圈，设置在闭口槽内；电机转子，套设在主轴上，电机转子位于主轴和电机定子之间，电机转子呈V型结构设置。通过本实用新型提供的技术方案，能够解决现有技术中的钻采电机的寿命低的技术问题。

Description

电磁结构及具有其的井下电动钻具电机

技术领域

本实用新型涉及石油钻采设备技术领域，具体而言，涉及一种电磁结构及具有其的井下电动钻具电机。

背景技术

目前，在石油钻采领域采用的常规电机均为异步电机，由于异步电机的转速高扭矩小，因此异步电机往往需要配合减速箱一起使用。

而由于减速箱的故障率较高，减速箱的故障率将严重影响异步电机的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种电磁结构及具有其的井下电动钻具电机，以解决现有技术中的钻采电机的寿命低的技术问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种电磁结构，电磁结构适用于井下电动钻具电机，井下电动钻具电机为永磁同步电机，电磁结构包括：主轴；电机定子，套设在主轴上，电机定子的至少部分上设置有闭口槽，定子线圈，设置在闭口槽内；电机转子，套设在主轴上，电机转子位于主轴和电机定子之间，电机转子呈V型结构设置。

进一步地，定子线圈为18槽16极。

进一步地，闭口槽为矩形槽，定子线圈为矩形结构。

进一步地，电机定子包括：定子铁芯，闭口槽设置在定子铁芯上；定子外壳，设置在定子铁芯上。

进一步地，电机转子包括：转子铁芯；转子磁钢，设置在转子铁芯的端部。

进一步地，转子铁芯的端部设置有两个转子磁钢。

进一步地，主轴为空心轴结构。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种井下电动钻具电机，井下电动钻具电机包括电磁结构，电磁结构为上述提供的电磁结构。

进一步地，井下电动钻具电机为直驱电机。

进一步地，电机的级数为16极，额定频率为26.7Hz。

应用本实用新型的技术方案，由于该电磁结构适用于井下电动钻具电机，且井下电动钻具电机为永磁同步电机，这样，采用具有上述电磁结构的永磁同步电机不需要配置减速箱一起使用。另外，通过使电机定子的至少部分上设置有闭口槽，这样，能够改善电机定子的机械强度，防止井下电动钻具电机受径向磁拉力导致的变形，能够便于整体的装配，同时也便于提高井下电动钻具电机的使用寿命。因此，通过本实用新型提供的技术方案，能够解决现有技术中的钻采电机的寿命低的技术问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的实施例提供的电磁结构的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、主轴；20、电机定子；21、闭口槽；22、定子铁芯；30、定子线圈；40、电机转子；41、转子铁芯；42、转子磁钢。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，本实用新型的实施例一提供了一种电磁结构，该电磁结构适用于井下电动钻具电机，井下电动钻具电机为永磁同步电机。电磁结构包括主轴10、电机定子20、定子线圈30和电机转子40，电机定子20套设在主轴10上，电机定子20的至少部分上设置有闭口槽21，定子线圈30设置在闭口槽21内。电机转子40套设在主轴10上，电机转子40位于主轴10和电机定子20之间，电机转子40呈V型结构设置。

采用本实施例提供的电磁结构，由于井下电动钻具电机为永磁同步电机，这样，不需要为井下电动钻具电机配置相应的减速箱，因而，能够避免因使用减速箱而使得井下电动钻具电机的寿命减少的技术问题。另外，由于电机定子20的至少部分上设置有闭口槽21，这样，能够改善电机定子20的机械强度，防止井下电动钻具电机受径向磁拉力导致的变形，同时可以减少油磨损耗，能够便于整体的装配，同时也便于提高井下电动钻具电机的使用寿命，兼顾了装配效率和装配工艺，能够适应井下高温高压复杂的工作环境。

具体的，这里的电机转子40呈V型结构设置是指电子转子采用V型内置式结构。

在本实施例中，井下电动钻具电机的电磁结构通过对比不同槽极配合、不同转子结构形式、不同定子槽型等方案，将定子线圈30设置为18槽16极结构，这样能够保证结构、制造工艺以及电磁性能。相应的电机转子40也为16极。采用本实施例提供的电磁结构，其为高功率密度结构，相比于传统的电机方案而言，在温升相近的条件下，能够使主轴10的轴向长度缩短5％，有效材料重量减轻6.4％。

具体的，本实施例中的闭口槽21为矩形槽，定子线圈30为矩形结构。该闭口槽21属于平行槽结构，矩形槽配合矩形线圈导体结构，能够提高闭口槽21的利用率，优化导体的线规尺寸，降低绕组铜耗，提高电机效率，保证了足够的填满度。

在本实施例中，电机定子20包括定子铁芯22和定子外壳，闭口槽21设置在定子铁芯22上，定子外壳设置在定子铁芯22上。采用这样的结构设置，通过在定子铁芯22上设置闭口槽21能够增加铁芯的强度，同时可以减少油磨损耗。

具体的，本实施例中的电机转子40套装在主轴10上后再与电机定子20组装，定子外壳套装于电机定子20外面以形成电机外壳。

具体的，本实施例中的电机转子40包括转子铁芯41和转子磁钢42，转子磁钢42设置在转子铁芯41的端部。本实施例中的转子铁芯41呈V型结构设置，由于转子磁钢42的数量较大，一般会使得转子的加工周期较长，制造难度较大。而本实施例中通过采用切向式的转子磁钢42结构，这样可以使得转子磁钢42的数量减半，从而减低了电机转子40的制造难度。

在本实施例中，转子铁芯41的端部设置有两个转子磁钢42。具体的，这里的转子铁芯41具有相对设置的内圈和外圈，内圈和外圈为不同的极性，这里的转子铁芯41的端部是指转子铁芯41的每极，即为在转子铁芯41的每极均设置有两块磁钢，以保证有足够的磁性。具体的，转子铁芯41包括多个条状铁芯，多个条状铁芯首尾依次相连形成V型结构，每个条状铁芯的端部均设置有一个磁钢，以保证转子铁芯41整体均具有足够的磁性，并且能够保证整体磁场的均匀性。

在本实施例中，每块磁钢的轴向长度不能太长，这样能够便于加工工艺，同时能够降低磁钢的涡流损耗。具体的，本实施例中的转子磁钢42嵌放在转子铁芯41内，以提高设置的稳定性。具体的，本实施例中的转子磁钢42的厚度可以根据电机转子40的结构进行优化。

具体的，本实施例中的主轴10为空心轴结构。

本实用新型实施例二提供了一种井下电动钻具电机，井下电动钻具电机包括电磁结构，电磁结构为实施例一中提供的电磁结构。

具体的，本实施例中的井下电动钻具电机为直驱电机。采用这样的结构设置，直驱电机的转速低，并且受空间的限制，电机转子40的极数有限，使得直驱电机的输出频率较低，这对变流器的设计有较大影响。因此，在考虑电磁性能、重量、体积和成本等技术指标的同时，尽量选用较高的极数。为此，所述井下电动钻具电机选用分数槽集中绕组的永磁同步电机。

在本实施例中，电机的级数为16极，额定频率为26.7Hz。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：保证了装配效率，优化了装配工艺，提高了使用寿命，并且能够适应井下高温高压复杂的工作环境。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电磁结构，其特征在于，所述电磁结构适用于井下电动钻具电机，所述井下电动钻具电机为永磁同步电机，所述电磁结构包括：

主轴(10)；

电机定子(20)，套设在所述主轴(10)上，所述电机定子(20)的至少部分上设置有闭口槽(21)；

定子线圈(30)，设置在所述闭口槽(21)内；

电机转子(40)，套设在所述主轴(10)上，所述电机转子(40)位于所述主轴(10)和所述电机定子(20)之间，所述电机转子(40)呈V型结构设置。

2.根据权利要求1所述的电磁结构，其特征在于，所述定子线圈(30)为18槽16极。

3.根据权利要求1所述的电磁结构，其特征在于，所述闭口槽(21)为矩形槽，所述定子线圈(30)为矩形结构。

4.根据权利要求1所述的电磁结构，其特征在于，所述电机定子(20)包括：

定子铁芯(22)，所述闭口槽(21)设置在所述定子铁芯(22)上；

定子外壳，设置在所述定子铁芯(22)上。

5.根据权利要求1所述的电磁结构，其特征在于，所述电机转子(40)包括：

转子铁芯(41)；

转子磁钢(42)，设置在所述转子铁芯(41)的端部。

6.根据权利要求5所述的电磁结构，其特征在于，所述转子铁芯(41)的端部设置有两个所述转子磁钢(42)。

7.根据权利要求1所述的电磁结构，其特征在于，所述主轴(10)为空心轴结构。

8.一种井下电动钻具电机，其特征在于，所述井下电动钻具电机包括电磁结构，所述电磁结构为权利要求1至7中任一项所述的电磁结构。

9.根据权利要求8所述的井下电动钻具电机，其特征在于，所述井下电动钻具电机为直驱电机。

10.根据权利要求9所述的井下电动钻具电机，其特征在于，所述电机的级数为16极，额定频率为26.7Hz。

Images