NO20120518A1

NO20120518A1 - Winches with direct permanent magnet operation

Info

Publication number: NO20120518A1
Application number: NO20120518A
Authority: NO
Inventors: Kevin R Williams
Original assignee: Kevin R Williams
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2012-05-07
Publication date: 2012-05-22
Also published as: MX2012005207A; AU2010339868B2; CN102667009A; WO2011084669A3; EP2501863A2; CA2778833A1; WO2011084669A2; EP2501863A4; RU2012131406A; CA2778833C; RU2553793C2; AU2010339868A1; IN2012DN03796A

Abstract

Et helseverk (100) med direktedrift har en permanentmagnetmotor (40), en aksel (41) som står ut fra permanentmagnetmotoren (40), slik at permanentmagnetmotoren roterer akselen (41) direkte, og en trommel (43) koblet til akselen (41) vekk fra permanentmagnetmotoren (40), slik at rotasjon av akselen forårsaker en motsvarende rotasjon av trommelen. Permanentmagnetmotoren (40) håret hus (42), en stator (62) anordnet i huset og en rotor (64) som samvirker med statoren. Rotoren (64) har en drivplate (66) festet på seg. Akselen (41) er koblet direkte til drivplaten (66). Et lagerhus (45) gir roterbar støtte for akselen.A direct-drive health care unit (100) has a permanent magnet motor (40), a shaft (41) protruding from the permanent magnet motor (40) so that the permanent magnet motor directly rotates the shaft (41), and a drum (43) connected to the shaft (41) away from the permanent magnet motor (40) so that rotation of the shaft causes a corresponding rotation of the drum. The permanent magnet motor (40) has a housing (42), a stator (62) arranged in the housing and a rotor (64) which cooperates with the stator. The rotor (64) has a drive plate (66) attached to it. The shaft (41) is connected directly to the drive plate (66). A bearing housing (45) provides rotatable support for the shaft.

Description

OPPFINNELSENS OMRÅDE FIELD OF THE INVENTION

[0001] Foreliggende oppfinnelse vedrører oljefeltutstyr. Mer spesifikt vedrører foreliggende oppfinnelse et heiseverk som blir anvendt ved boring etter og produksjon av olje og gass. Enda mer spesifikt vedrører foreliggende oppfinnelse et heiseverk med en permanentmagnetmotor. [0001] The present invention relates to oil field equipment. More specifically, the present invention relates to a hoist that is used when drilling for and producing oil and gas. Even more specifically, the present invention relates to a hoist with a permanent magnet motor.

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN BACKGROUND OF THE INVENTION

[0002] Et heiseverk er vanlig oljefeltutstyr som blir anvendt ved boring etter og produksjon av olje og gass. Et heiseverk er typisk anordnet nær en oljerigg. En vanlig funksjon for et [0002] A hoist is common oil field equipment that is used when drilling for and producing oil and gas. A hoist is typically arranged near an oil rig. A common function for a

heiseverk er å heve og senke borerør og foringsrør ut av og inn i et brønnhull. Et heiseverk omtales også som en heiseanordning eller en vinsj. Mange forskjellige størrelser av heiseverk blir anvendt innenfor bore- og gruvedriftsbransjen. Størrelsen til helseverkene henger sammen med effekten til disse helseverkene. Disse helseverkene har tilsvarende virke-måter og tilsvarende utstyr. hoisting is to raise and lower drill pipe and casing out of and into a wellbore. A hoist is also referred to as a hoisting device or a winch. Many different sizes of hoists are used within the drilling and mining industry. The size of the health facilities is linked to the effect of these health facilities. These health services have similar modes of operation and corresponding equipment.

[0003] Heiseverk blir anvendt for å heve og senke laster, så som borerør, ved innsetting og trekking av borerøret inn i og ut av den åpne brønnen. Trekking av røret kan kreve uttrekking av mer enn 9000 meter rør for å endre borkroner eller verktøyoppsettinger under boreoperasjonen. Under typiske boreoperasjoner i oljebrønner blir borerøret ofte hevet og senket mange ganger under disse operasjonene. [0003] Hoists are used to raise and lower loads, such as drill pipe, by inserting and pulling the drill pipe into and out of the open well. Pulling the pipe may require pulling more than 9,000 meters of pipe to change drill bits or tool setups during the drilling operation. During typical drilling operations in oil wells, the drill pipe is often raised and lowered many times during these operations.

[0004] Under gruvedriftsoperasjoner blir tilsvarende utstyr anvendt for å heise opp kull, materiale fra overliggende lag, sand og grus, fosfater og andre mineraler. Disse er bare noen få av de vanlige operasjonene hvor helseverkene blir anvendt. Under gruvedriftsoperasjoner blir ofte en bøtte senket ned for å fylle bøtten med materialene. Etter at bøtten er fylt, blir heiseverket anvendt for å heise opp den fylte bøtten til en høyde, hvorved bøtten blir tømt et sted over jordoverflaten. [0004] During mining operations, similar equipment is used to hoist up coal, material from overlying layers, sand and gravel, phosphates and other minerals. These are just a few of the common operations where the health works are used. During mining operations, a bucket is often lowered to fill the bucket with the materials. After the bucket is filled, the hoist is used to raise the filled bucket to a height, whereby the bucket is emptied somewhere above the ground surface.

[0005] Figur 1 viser en tradisjonell borerigg 10 som anvender et kjent heiseverk 26. Heiseverket 26 er anordnet på riggdekket 12 inne i det indre av oljetårnet 11. Heiseverket 26 har en vaier eller vaierlinje 24 trukket rundt en trinse 25 for å heve og senke borerør 14 ut fra og inn i brønnhullet 16. Trinsen 25 er også kjent som en kronblokk. Brønnhullet 16 blir boret inn i jordgrunnen 50. Borerøret 14 kan være en borestreng, som er en sekvens av borerør som står eller strekker seg inn i brønnhullet 16 i jorden 15. Individuelle borerør-lengder 14 er koblet til borestrengen i en gjengeforbindelse 17. Deler av borestrengen kan ha stabilisatorandeler som omfatter stabilisatorelementer 18 som strekker seg i spiral langs den utvendige overflaten av røret 14 for inngrep mot veggen i brønnhullet 16 på en måte som sentrerer røret 14 i hullet. [0005] Figure 1 shows a traditional drilling rig 10 that uses a known hoist 26. The hoist 26 is arranged on the rig deck 12 inside the interior of the oil tower 11. The hoist 26 has a cable or cable line 24 pulled around a pulley 25 to raise and lower drill pipe 14 out from and into the wellbore 16. The pulley 25 is also known as a crown block. The well hole 16 is drilled into the soil 50. The drill pipe 14 can be a drill string, which is a sequence of drill pipes standing or extending into the well hole 16 in the soil 15. Individual lengths of drill pipe 14 are connected to the drill string in a threaded connection 17. Parts of the drill string may have stabilizer portions comprising stabilizer elements 18 that extend spirally along the outer surface of the pipe 14 for engaging the wall of the wellbore 16 in a manner that centers the pipe 14 in the hole.

[0006] Heiseverket 26 mater ut og trekker inn vaieren eller vaierlinjen 24 over trinsen 25 som er montert på oljetårnet 11 for å heve og senke boreenheten 19 som holder borerøret 14. Vaieren 24 er koblet til løpeblokken 23. Løpeblokken 23 er opphengt og blir beveget oppover og nedover av vaieren 24, som blir matet ut og trukket inn av heiseverket 26. Løpeblokken 23 er koblet til boreenheten 19. Boreenheten 19 har en svivel 22 ved sin øvre ende gjennom hvilken borefluid blir ført inn i borerøret 14, og fra hvilken boreenheten 19 er opphengt fra løpeblokken 23. Boreenheten 19, en rørhåndterer 21 og de tilhørende tilknyttede delene beveger seg vertikalt langs en akse 20. Den vertikale bevegelsen styres av to vertikale føringsskinner, eller -spor, 27 som er stivt festet til boretårnet 11. Boreenheten 19 er festet til en vogn 28. Vognen 28 har rulleelementer som griper inn i skinnene 27. Skinnene 27 leder vognen 28 i vertikal bevegelse oppover og nedover langs skinnene 27 parallelt med vertikalaksen 20. Borerøret 14 blir satt inn i og fjernet fra brønn-hullet 16 gjennom brønnhodet 13. [0006] The hoist 26 feeds out and retracts the cable or cable line 24 over the pulley 25 which is mounted on the oil tower 11 to raise and lower the drilling unit 19 which holds the drill pipe 14. The cable 24 is connected to the runner block 23. The runner block 23 is suspended and is moved up and down by the wire 24, which is fed out and pulled in by the hoist 26. The runner block 23 is connected to the drilling unit 19. The drilling unit 19 has a swivel 22 at its upper end through which drilling fluid is fed into the drill pipe 14, and from which the drilling unit 19 is suspended from the running block 23. The drilling unit 19, a pipe handler 21 and the associated associated parts move vertically along an axis 20. The vertical movement is controlled by two vertical guide rails, or tracks, 27 which are rigidly attached to the derrick 11. The drilling unit 19 is attached to a carriage 28. The carriage 28 has rolling elements that engage the rails 27. The rails 27 guide the carriage 28 in vertical movement upwards and downwards along the rails 27 parallel to host the axis 20. The drill pipe 14 is inserted into and removed from the well hole 16 through the well head 13.

[0007] Heiseverket 26 har typisk en hul trommel, en aksel som kobler trommelen til en motor, en overføringsmekanisme anordnet mellom motoren og trommelen og et bremse-systeiri for å bremse rotasjonen av trommelen. Heiseverket 26 er anordnet dekket 12 på boreriggen 10. Lengdeaksen til trommelen og akselen er parallell med boredekket 12. Typiske motorer som blir anvendt på heiseverket 26 er elektriske vekselstrømsmotorer, elektriske likestrømsmotorer og dieseldrevne forbrenningsmotorer. Kraft blir typisk overført fra motoren til akselen av en kjedebasert overføringsmekanisme eller en tannhjulsbasert overføringsmekanisme. Bremsesystemet kan anvende en rekke forskjellige metoder for å bremse trommelen. Bremsesystemet kan anvende skivebremser, båndbremser, vannkjølte bremser eller elektriske bremser. Når vaieren 24 trekkes inn av heiseverket 26, kveiles vaieren 24 opp rundt trommelen i heiseverket 26. Oppkveilingen av vaieren 24 rundt heiseverket 26 er tilsvarende som å rulle opp en tråd rundt en trådspole. [0007] The hoist 26 typically has a hollow drum, a shaft connecting the drum to a motor, a transmission mechanism arranged between the motor and the drum and a brake system to slow the rotation of the drum. The hoist 26 is arranged on the deck 12 of the drilling rig 10. The longitudinal axis of the drum and the shaft is parallel to the drilling deck 12. Typical motors used on the hoist 26 are electric alternating current motors, electric direct current motors and diesel-powered internal combustion engines. Power is typically transmitted from the engine to the shaft by a chain-based transmission mechanism or a gear-based transmission mechanism. The braking system can use a number of different methods to brake the drum. The braking system can use disc brakes, belt brakes, water-cooled brakes or electric brakes. When the wire 24 is pulled in by the hoist 26, the wire 24 is wound up around the drum in the hoist 26. The coiling of the wire 24 around the hoist 26 is equivalent to winding up a thread around a spool of thread.

[0008] Bruk av en overføringsmekanisme innebærer mange problemer gjerne forbundet med typiske heiseverk. En overføringsmekanisme er dyr, øker vekten til heiseverket og trenger regelmessig vedlikehold og reparasjon. Vedlikehold av en overføringsmekanisme kan være dyrt, spesielt ved totalhavari av overføringsmekanismen. Videre tapes kraft med bruk av en overføringsmekanisme som følge av friksjonskrefter som opptrer i overførings-mekanismene. Typiske heiseverk 26 bruker også store mengder energi på å endre rotasjonsretningen til heiseverket 26. Det foreligger derfor et behov for en enkel utførelse av et heiseverk som har lavere vekt, er enklere å vedlikeholde, bruker mindre energi og er mer energieffektiv. [0008] The use of a transmission mechanism entails many problems often associated with typical elevators. A transfer mechanism is expensive, adds weight to the hoist and needs regular maintenance and repair. Maintenance of a transmission mechanism can be expensive, especially in the case of total failure of the transmission mechanism. Furthermore, power is lost with the use of a transmission mechanism as a result of frictional forces that occur in the transmission mechanisms. Typical elevators 26 also use large amounts of energy to change the direction of rotation of the elevator 26. There is therefore a need for a simple design of an elevator that has lower weight, is easier to maintain, uses less energy and is more energy efficient.

[0009] Det har tidligere blitt meddelt en rekke forskjellige patenter vedrørende heiseverk. For eksempel viser US-patentet 6,182,945, meddelt den 6. februar 2001 til Dyer m.fl., et fullt redundant heiseverk med to komplette og totalt uavhengige systemer for å styre og drive trommelen og trommelakselen i heiseverket. Hvert system har minst én kraftkilde, en kraftoverføring og en kobler koblet til kraftkilden og til overføringen og til trommelakselen. Hvert system håret bremsesystem, så som skivebremser, båndbremser, elektriske bremser eller vannkjølte bremser. Dersom en komponent i det ene av systemene svikter, er det fullt redundante heiseverket i stand til å løfte borerør fra et brønnhull slik at en unngår risikoen for et "fastkjørt" borerør. [0009] A number of different patents relating to hoists have previously been granted. For example, US patent 6,182,945, issued on February 6, 2001 to Dyer et al., shows a fully redundant hoist with two complete and totally independent systems for controlling and driving the drum and drum shaft in the hoist. Each system has at least one power source, a power transmission, and a coupler connected to the power source and to the transmission and to the drum shaft. Each system has a braking system, such as disc brakes, belt brakes, electric brakes or water-cooled brakes. If a component in one of the systems fails, the fully redundant hoisting system is able to lift drill pipe from a well hole so that the risk of a "stuck" drill pipe is avoided.

[0010] US-patentet 4,226,311, meddelt den 7. oktober 1980 til Johnson m.fl., viser en skivebremsanordning innrettet for installasjon i kombinasjon med heiseverket i en bore-operasjon i et brønnhull. Anordningen avføler automatisk en eventuell situasjon med reversert dreiemoment i borerøret, og setter raskt på bremsen for å hindre overføring av reversert dreiemoment til rotasjonsbordsanordning-koblingsmekanismen for dette. [0010] US patent 4,226,311, issued on October 7, 1980 to Johnson et al., shows a disc brake device adapted for installation in combination with the hoist in a drilling operation in a wellbore. The device automatically senses a possible situation with reversed torque in the drill pipe, and quickly applies the brake to prevent the transmission of reversed torque to the rotary table device coupling mechanism for this.

[0011] US-patentet 3,653,636, meddelt den 4. april 1972 til Burrell, viser en reverserbar hydraulisk motor og et hydraulisk høytrykk/lavtrykk-reservoarsystem som blir anvendt for å balansere vekten av en borestreng eller annet brønnutstyr opphengt fra en line kveilet opp på et heiseverk anordnet på et flytende fartøy. En belastningscelle styrer dreiemoment-utmatingen og retningen til utgangsdrivenheten fra den hydrauliske motoren. Ved nedover-bevegelse av det flytende fartøyet beveger hydraulikkfluid under høyt trykk fra en akkumu-lator seg gjennom den hydrauliske motoren inn i et hydraulikkfluidreservoar med lavt trykk for å forsyne økt dreiemoment til heiseverket mens heiseverket kveiler inn en vaier. Ved oppoverbevegelse av det flytende fartøyet reverseres den hydrauliske motoren og beveger lavtrykksfluid fra lavtrykksreservoaret til høytrykksakkumulatoren. Dette reduserer dreiemoment og reverserer retningen til heiseverket mens heiseverket mater ut vaieren. [0011] US Patent 3,653,636, issued April 4, 1972 to Burrell, discloses a reversible hydraulic motor and a high pressure/low pressure hydraulic reservoir system that is used to balance the weight of a drill string or other well equipment suspended from a line coiled on a hoist arranged on a floating vessel. A load cell controls the torque output and direction of the output drive from the hydraulic motor. During downward movement of the floating vessel, high-pressure hydraulic fluid from an accumulator moves through the hydraulic motor into a low-pressure hydraulic fluid reservoir to supply increased torque to the hoist while the hoist coils a cable. When the floating vessel moves upwards, the hydraulic motor is reversed and moves low-pressure fluid from the low-pressure reservoir to the high-pressure accumulator. This reduces torque and reverses the direction of the hoist while the hoist feeds out the wire.

[0012] US-patentskriftet 2008/0116432 til Folk m.fl., publisert den 22. mai 2008, viser en vinsj som omfatter en elektrisk motor med en fastholdt stator og en sylindrisk rotor som roterer om statoren. En trommel er festet til rotoren og inneholder en kabel som blir kveilet opp eller matet ut av vinsjen. Vinsjen kan være et heiseverk for en oljerigg. Den elektriske motoren kan være en elektrisk permanentmagnetmotor. En opplagsringsmekanisme er anordnet mellom statoren og rotoren i motoren. [0012] US Patent 2008/0116432 to Folk et al., published on May 22, 2008, shows a winch comprising an electric motor with a fixed stator and a cylindrical rotor rotating around the stator. A drum is attached to the rotor and contains a cable that is wound up or fed out of the winch. The winch can be a hoist for an oil rig. The electric motor may be an electric permanent magnet motor. A retaining ring mechanism is arranged between the stator and the rotor in the motor.

[0013] US-patentet 3,211,803, meddelt til Pryor m.fl., viser en generatormatet elektrisk drivanordning for et heiseverk som har et heiseverk, elektriske motorer, en drivforbindelse mellom motorene og heiseverket, en generator, en elektrisk forbindelse til generatoren og motorene for å forsyne elektrisitet til motorene, en motor samt en forbindelse mellom motoren og generatoren for å forsyne kraft til generatoren. De elektriske motorene har et total kraftabsorberingskapasitet som er betydelig større enn kraftutgangskapasiteten til motoren, hvorved dreiemomentet tilgjengelig for å drive heiseverket er betydelig større enn det som ville være tilgjengelig fra motor med en total kraftabsorberingskapasitet som er lik motorens kraftutgangskapasitet. [0013] US Patent 3,211,803, issued to Pryor et al., shows a generator-fed electric drive device for a hoist having a hoist, electric motors, a drive connection between the motors and the hoist, a generator, an electrical connection to the generator and the motors for to supply electricity to the motors, a motor and a connection between the motor and the generator to supply power to the generator. The electric motors have a total power absorption capacity that is significantly greater than the power output capacity of the motor, whereby the torque available to drive the hoist is significantly greater than would be available from a motor with a total power absorption capacity equal to the power output capacity of the motor.

[0014] US-patentet 4,438,904, meddelt den 27. mars 1984 til White, viser et heiseverk med en boreplattform som understøtter heiseverket, en kabeltrommelaksel som roterbart understøtter kabeltrommelen mellom to oppstående støtteveggstrukturer, en inngangs-aksel, en drivmekanisme for å drive inngangsakselen i rotasjon, et koblingsstyrt kjedehjul og en kjedeoverføring for å bevirke til rotasjon av trommelakselen og kabeltrommelen med en hvilken som helst av flere hastigheter som reaksjon på rotasjon av inngangsakselen, og en styringsenhet anordnet utenfor én av støtteveggstrukturene. Trommelakselen har en forlengelse forbi én av støtteveggstrukturene. Én enkelt, utvendig brems er festet til forlengelsen av trommelakselen. [0014] US Patent 4,438,904, issued March 27, 1984 to White, discloses a hoist with a drilling platform supporting the hoist, a cable drum shaft rotatably supporting the cable drum between two upright retaining wall structures, an input shaft, a drive mechanism for driving the input shaft in rotation, a clutch driven sprocket and a chain transmission for effecting rotation of the drum shaft and the cable drum at any one of several speeds in response to rotation of the input shaft, and a control unit disposed outside one of the retaining wall structures. The drum shaft has an extension past one of the retaining wall structures. A single, external brake is attached to the extension of the drum shaft.

[0015] US-patentet 6,029,951, meddelt den 29. februar 2000 til Guggari, viser et system og en fremgangsmåte for bruk av et heiseverk der heiseverket har en roterbar trommel på hvilken det er kveilet opp en line. Heiseverket og linen blir anvendt for å lette bevegelse av en last opphengt i linen. Et heiseverk-styringssystem overvåker og styrer heiseverket. En bremseanordning er koblet til den roterbare trommelen for å begrense rotasjonen av den roterbare trommelen. En elektrisk motor er koblet til den roterbare trommelen for å drive den roterbare trommelen. Heiseverk-styringssystemet gir et signal som er representativt for den beregnede dreiemomentverdien for den elektriske motoren, og et forbelastnings-moment blir generert i den elektriske motoren som reaksjon på signalet. Styringen av rotasjonen av den roterbare trommelen blir overført fra bremseanordningen til den elektriske motoren når forbelastningsmomentnivået til den elektriske motoren er tilnærmelsesvis likt den beregnede dreiemomentverdien. [0015] US Patent 6,029,951, issued on February 29, 2000 to Guggari, shows a system and method for using a hoist where the hoist has a rotatable drum on which a line is wound. The hoist and the rope are used to facilitate the movement of a load suspended in the rope. A hoist control system monitors and controls the hoist. A brake device is connected to the rotatable drum to limit the rotation of the rotatable drum. An electric motor is connected to the rotatable drum to drive the rotatable drum. The hoist control system provides a signal representative of the calculated torque value for the electric motor, and a preload torque is generated in the electric motor in response to the signal. The control of the rotation of the rotatable drum is transferred from the braking device to the electric motor when the preload torque level of the electric motor is approximately equal to the calculated torque value.

[0016] US-patentet 4,046,355, meddelt den 6. september 1977 til Martin, viser en styre-anordning for bruk med en heiseverkenhet som har en arbeidsdel som er opphengt fra og påfører strekk i en kabel. Den ene enden av kabelen er kveilet opp på en trommel. Rotasjonen av kabelen styres av en kraftbremsmekanisme. Styreanordningen har en kabelstrekkføler som genererer et strekksignal som er proporsjonalt med strekken i kabelen. En pulsgenerator genererer et pulset styresignal. En bremsestyring påtrykker strekksignalet på kraftbremsmekanismen som reaksjon på styresignalet. [0016] US Patent 4,046,355, issued September 6, 1977 to Martin, discloses a control device for use with a hoist unit having a working member suspended from and applying tension to a cable. One end of the cable is wound onto a drum. The rotation of the cable is controlled by a power brake mechanism. The control device has a cable tension sensor that generates a tension signal that is proportional to the tension in the cable. A pulse generator generates a pulsed control signal. A brake control applies the tension signal to the power brake mechanism in response to the control signal.

[0017] US-patentsøknaden 60/726,077, innlevert 13. oktober 2005 av oppfinneren bak denne søknaden, viser et heiseverk for bore- og gruvedriftsoperasjoner. Heiseverket har en vaiertrommel som drives av minst én vekselstrømsmotor. En drivaksel kobler en brems med vaiertrommelen. Motoren drives fra en hjelpekraftforsyning. Heiseverket har et sving-hjulsystem som lagrer energi mens det bremser rotasjonen av vaiertrommelen i heiseverket. Energi lagret i svinghjulet blir anvendt for å innlede ny rotasjon av vaiertrommelen. [0017] US Patent Application 60/726,077, filed October 13, 2005 by the inventor of this application, discloses a hoist for drilling and mining operations. The hoist has a cable drum which is driven by at least one alternating current motor. A drive shaft connects a brake with the cable drum. The motor is powered from an auxiliary power supply. The hoist has a flywheel system that stores energy while slowing the rotation of the cable drum in the hoist. Energy stored in the flywheel is used to initiate new rotation of the cable drum.

[0018] Det er et formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et heiseverk med direktedrift. [0018] It is an object of the present invention to provide a hoist with direct operation.

[0019] Det er et annet formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et heiseverk som ikke krever noen utvekslingsmekanisme. [0019] It is another object of the present invention to provide a hoist that does not require any exchange mechanism.

[0020] Det er et annet formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et heiseverk som har en veldig høy krafttetthet. [0020] It is another object of the present invention to provide a hoist which has a very high power density.

[0021] Det er nok et annet formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et heiseverk som har forholdsvis lav vekt. [0021] Another purpose of the present invention is to provide a hoist which has a relatively low weight.

[0022] Det er nok et annet formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et heiseverk som enkelt kan transporteres på tradisjonelle veisystemer. [0022] Another purpose of the present invention is to provide a hoist that can be easily transported on traditional road systems.

[0023] Det er et annet formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et heiseverk som krever minimalt med sammenstilling på oljefeltet. [0023] Another purpose of the present invention is to provide a hoist that requires minimal assembly on the oil field.

[0024] Det er et annet formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et heiseverk som enkelt kan skiftes ut på oljefeltet. [0024] Another purpose of the present invention is to provide a hoist that can be easily replaced in the oil field.

[0025] Det er nok et annet formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et heiseverk med reduserte treghetseffekter. [0025] Another purpose of the present invention is to provide a hoist with reduced inertial effects.

[0026] Det er et annet formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et heiseverk som reduserer kostnadene til drift og reparasjon. [0026] Another purpose of the present invention is to provide a hoist that reduces the costs of operation and repair.

[0027] Disse og andre formål og fordeler med foreliggende oppfinnelse vil tydeliggjøres gjennom lesning av den detaljerte beskrivelsen og de vedføyde kravene. [0027] These and other objects and advantages of the present invention will become clear through reading the detailed description and the appended claims.

KORT OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN BRIEF SUMMARY OF THE INVENTION

[0028] Foreliggende oppfinnelse er et heiseverk med direkte permanentmagnetdrift omfattende en permanentmagnetmotor, et lagerhus koblet til motoren, en aksel koblet til permanentmagnetmotoren og som står eller strekker seg gjennom lagerhuset, og en trommel koblet til enden av akselen motsatt for permanentmagnetmotoren. Et bremse-systeiri er anordnet på siden av trommelen motsatt for motoren. [0028] The present invention is a hoist with direct permanent magnet drive comprising a permanent magnet motor, a bearing housing connected to the motor, a shaft connected to the permanent magnet motor and standing or extending through the bearing housing, and a drum connected to the end of the shaft opposite to the permanent magnet motor. A brake system is arranged on the side of the drum opposite to the motor.

[0029] Permanentmagnetmotoren omfatter et hus, en stator anordnet inne i huset og en rotor som samvirker med statoren og er anordnet innvendig i statoren inne i huset. Rotoren er sammenkoblbar med akselen slik at rotasjonsbevegelsen som overføres fra permanentmagnetmotoren kan bli overført direkte til akselen, og således til heiseverket. [0029] The permanent magnet motor comprises a housing, a stator arranged inside the housing and a rotor which interacts with the stator and is arranged inside the stator inside the housing. The rotor can be connected to the shaft so that the rotational movement transmitted from the permanent magnet motor can be transmitted directly to the shaft, and thus to the hoist.

[0030] Huset omfatter et innvendig kammer omgitt av en vegg. En stator er plassert nær ved husets vegg. Statoren har flere viklinger som strekker seg rundt den. Viklingene holdes i en innbyrdes avstand rundt en innvendig overflate i statoren. Viklingene står eller strekker seg radielt innenfor husets vegg. Passende luftstrømningskanaler er tilveiebragt rundt om i huset for å bedre kjøleeffekten fra luftveksling med statoren. [0030] The housing comprises an internal chamber surrounded by a wall. A stator is placed close to the housing wall. The stator has several windings extending around it. The windings are held at a mutual distance around an inner surface of the stator. The windings stand or extend radially within the wall of the house. Suitable air flow channels are provided around the housing to improve the cooling effect from air exchange with the stator.

[0031] En rotor er plassert innvendig i statoren. Rotoren er et ringformet element. Permanentmagneter er anordnet i en innbyrdes avstand fra hverandre rundt rotorens periferi. Permanentmagnetene samvirker med viklingene for å generere motoreffekten fra permanentmagnetmotoren. En drivplate er festet til rotoren. Drivplaten har en passende eller egnet indre åpning dannet for inngrep med kilen på den tilhørende akselen. Drivplaten på rotoren mottar akselen. Når rotasjonskrefter blir overført til rotoren, blir således disse rotasjonskreftene overført direkte til akselen og til det tilknyttede heiseverket. Foreliggende oppfinnelse er derfor i stand til å rotere akselen direkte uten behov for over-føringsmekanismer eller overføringssystemer. [0031] A rotor is placed inside the stator. The rotor is a ring-shaped element. Permanent magnets are arranged at a mutual distance from each other around the periphery of the rotor. The permanent magnets interact with the windings to generate the motor power from the permanent magnet motor. A drive plate is attached to the rotor. The drive plate has a suitable or suitable internal opening formed for engagement with the key on the associated shaft. The drive plate on the rotor receives the shaft. When rotational forces are transmitted to the rotor, these rotational forces are thus transmitted directly to the shaft and to the associated hoist. The present invention is therefore able to rotate the shaft directly without the need for transmission mechanisms or transmission systems.

[0032] Foreliggende oppfinnelse er også en borerigg. Denne boreriggen omfatter et boretårn, en trinse understøttet av boretårnet, en vaier som strekker seg over trinsen slik at [0032] The present invention is also a drilling rig. This drilling rig comprises a derrick, a pulley supported by the derrick, a cable that extends over the pulley so that

den har en ende som står eller strekker seg nedover fra denne, en løpeblokk i forbindelse med vaieren, en trommel som er anordnet ved bunnen av boretårnet og har vaieren kveilet rundt trommelen, en aksel koblet til trommelen som står eller strekker seg utover fra denne samt en permanentmagnetmotor som innvendig mottar akselen. Permanentmagnetmotoren tjener til å overføre en rotasjonskraft til akselen for å rotere trommelen for å trekke inn eller mate ut vaieren. it has an end standing or extending downwardly therefrom, a running block in connection with the wireline, a drum arranged at the bottom of the derrick and having the wireline coiled around the drum, a shaft connected to the drum standing or extending outwardly therefrom and a permanent magnet motor that internally receives the shaft. The permanent magnet motor serves to transmit a rotational force to the shaft to rotate the drum to retract or feed the wire.

[0033] Permanentmagnetmotoren omfatter et hus, en stator anordnet inne i huset og en rotor som samvirker med statoren. Akselen er enten koblet til eller sammenkoblet med akselen. Statoren omfatter flere viklinger som strekker seg med en innbyrdes avstand rundt en innvendig overflate i statoren. Rotoren er et ringformet element med flere magneter anordnet i en innbyrdes avstand rundt periferien av rotoren. Til rotoren er det festet en drivplate. Akselen er koblet direkte til drivplaten. Et lagerhus er koblet til permanentmagnetmotoren. Akselen strekker seg gjennom og er roterbart understøttet av lagerhuset. En bremseanordning mottar akselen innvendig. Denne bremseanordningen tjener til å utøve en kraft på denne akselen for å motvirke rotasjonsbevegelse av akselen. [0033] The permanent magnet motor comprises a housing, a stator arranged inside the housing and a rotor which cooperates with the stator. The shaft is either connected to or interconnected with the shaft. The stator comprises several windings which extend at a mutual distance around an internal surface in the stator. The rotor is a ring-shaped element with several magnets arranged at a mutual distance around the periphery of the rotor. A drive plate is attached to the rotor. The shaft is connected directly to the drive plate. A bearing housing is connected to the permanent magnet motor. The shaft extends through and is rotatably supported by the bearing housing. A brake device receives the shaft internally. This braking device serves to exert a force on this shaft to counteract rotational movement of the shaft.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0034] Figur 1 viser en overordnet skisse av en oljerigg som anvender et kjent heiseverk. [0034] Figure 1 shows an overall sketch of an oil rig that uses a known hoist.

[0035] Figur 2 viser en overordnet skisse av den foretrukne utførelsesformen av heiseverket med direkte permanentmagnetdrift ifølge foreliggende oppfinnelse. [0035] Figure 2 shows an overall sketch of the preferred embodiment of the hoist with direct permanent magnet drive according to the present invention.

[0036] Figur 3 viser en perspektivskisse av den foretrukne utførelsesformen av den direkte permanentmagnetdriften ifølge foreliggende oppfinnelse. [0036] Figure 3 shows a perspective sketch of the preferred embodiment of the direct permanent magnet drive according to the present invention.

[0037] Figur 4 viser et tverrsnitt av permanentmagnetmotoren ifølge foreliggende oppfinnelse. [0037] Figure 4 shows a cross section of the permanent magnet motor according to the present invention.

[0038] Figur 5 viser en planskisse av drivplaten tilknyttet permanentmagnetmotoren ifølge foreliggende oppfinnelse. [0038] Figure 5 shows a plan view of the drive plate associated with the permanent magnet motor according to the present invention.

[0039] Figur 6 viser en perspektivskisse av rotoren i permanentmagnetmotoren ifølge foreliggende oppfinnelse. [0039] Figure 6 shows a perspective sketch of the rotor in the permanent magnet motor according to the present invention.

[0040] Figur 7 viser en perspektivskisse av statoren i permanentmagnetmotoren ifølge foreliggende oppfinnelse. [0040] Figure 7 shows a perspective sketch of the stator in the permanent magnet motor according to the present invention.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0041] I figur 2 er det vist en overordnet skisse av den foretrukne utførelsesformen av heiseverket med direkte permanentmagnetdrift 100 ifølge foreliggende oppfinnelse. Heiseverket 100 har en permanentmagnetmotor 40. En aksel 41 er koblet til permanentmagnetmotoren 40. Et lagerhus 45 er anordnet tilstøtende permanentmagnetmotoren 40 og akselen 41. Akselen 41 strekker seg gjennom lagerhuset 45 og inn i det indre av motoren 40. En trommel 43 er festet til enden 47 av akselen 41 motsatt for permanentmagnetmotoren 40. Vaieren 24 er kveilet opp rundt trommelen 43. Trommelen 43 ligger i en krybbe 53. Krybben 53 støtter akselen 41 og holder trommelen 43 og motoren 40 over gulvflaten, f.eks. riggdekket 12. Et bremsesystem 49 er anordnet på siden av trommelen 43 motsatt for motoren 40. I figur 2 har bremsesystemet 49 en bremseskive 51 anordnet ved trommelen 43. Bremsesystemet 49 i figur 2 er vannkjølt. En kraftforsyning 48 er koblet til permanentmagnetmotoren 40 for å forsyne den med kraft. [0041] Figure 2 shows an overall sketch of the preferred embodiment of the hoist with direct permanent magnet drive 100 according to the present invention. The hoist 100 has a permanent magnet motor 40. A shaft 41 is connected to the permanent magnet motor 40. A bearing housing 45 is arranged adjacent the permanent magnet motor 40 and the shaft 41. The shaft 41 extends through the bearing housing 45 and into the interior of the motor 40. A drum 43 is attached to the end 47 of the shaft 41 opposite to the permanent magnet motor 40. The wire 24 is coiled up around the drum 43. The drum 43 lies in a crib 53. The crib 53 supports the shaft 41 and holds the drum 43 and the motor 40 above the floor surface, e.g. the rig deck 12. A brake system 49 is arranged on the side of the drum 43 opposite to the motor 40. In figure 2, the brake system 49 has a brake disc 51 arranged at the drum 43. The brake system 49 in figure 2 is water-cooled. A power supply 48 is connected to the permanent magnet motor 40 to supply it with power.

[0042] Permanentmagnetmotoren 40 roterer akselen 41, som igjen roterer trommelen 43. Rotasjon av trommelen 43 gjør at vaieren 24 blir matet ut eller trukket inn avhengig av [0042] The permanent magnet motor 40 rotates the shaft 41, which in turn rotates the drum 43. Rotation of the drum 43 causes the wire 24 to be fed out or drawn in depending on

rotasjonsretningen til trommelen 43. Når vaieren 24 blir trukket inn, kveiles vaieren 24 opp rundt den utvendige overflaten av trommelen 43. Lengdeaksen til trommelen 43 er linjeført med lengdeaksen til akselen 41. Lengdeaksene til trommelen 43 og akselen 41 er hovedsakelig parallelle med riggdekket 12. the direction of rotation of the drum 43. When the wire 24 is pulled in, the wire 24 is coiled up around the outer surface of the drum 43. The longitudinal axis of the drum 43 is aligned with the longitudinal axis of the shaft 41. The longitudinal axes of the drum 43 and the shaft 41 are substantially parallel to the rig deck 12.

[0043] I figur 3 er det vist en perspektivskisse av heiseverket med direkte permanentmagnetdrift 100 ifølge foreliggende oppfinnelse. Permanentmagnetmotoren 40 har et hus 42. En rotor og en stator er anordnet inne i huset 42, som beskrevet mer i detalj i det følgende. Huset 42 har en hovedsakelig sylindrisk form. Huset 42 har et innløp 55 og et utløp 57. For å kjøle rotoren og statoren i motoren 40 blir luft ført inn innløpet 55, sirkulert inne i det indre av huset 42 og fjernet gjennom utløpet 57. Et deksel 50 er festet til den øvre overflaten 44 av huset 42. Skiven 51 i bremsesystemet 49 er plassert tilstøtende trommelen 43 inne i krybben 53. Trommelen 43 er utformet som en garnspole for å kunne lagre lange lengder av vaier på en effektiv måte. [0043] Figure 3 shows a perspective sketch of the hoist with direct permanent magnet drive 100 according to the present invention. The permanent magnet motor 40 has a housing 42. A rotor and a stator are arranged inside the housing 42, as described in more detail below. The housing 42 has a substantially cylindrical shape. The housing 42 has an inlet 55 and an outlet 57. To cool the rotor and stator of the motor 40, air is introduced into the inlet 55, circulated inside the interior of the housing 42 and removed through the outlet 57. A cover 50 is attached to the upper surface 44 of the housing 42. The disc 51 in the brake system 49 is placed adjacent to the drum 43 inside the crib 53. The drum 43 is designed as a yarn spool to be able to store long lengths of wire in an efficient manner.

[0044] Rundt rammelen 43 er det kveilet opp en vaier. Rotasjon av trommelen 43 trekker inn og mater ut denne vaieren. Vaieren går ut fra trommelen 43 på måten beskrevet over i forbindelse med figur 1. Rotasjon av trommelen 43, bevirket av permanentmagnetmotoren 40, kan således gjøre at vaieren blir trukket inn og matet ut for å heve eller senke løpe-blokken. [0044] A wire is wound around the frame 43. Rotation of the drum 43 draws in and feeds out this wire. The wire exits from the drum 43 in the manner described above in connection with Figure 1. Rotation of the drum 43, effected by the permanent magnet motor 40, can thus cause the wire to be pulled in and fed out to raise or lower the runner block.

[0045] I figur 4 er det vist et tverrsnitt av huset 42 til permanentmagnetmotoren 40. Som det fremgår av figuren avgrenser huset 42 et innvendig kammer 60. Akselen 41 står eller strekker seg utover fra innsiden 60 av huset 42 til permanentmagnetmotoren 40. En stator 62 er festet til veggen i huset 42. Statoren 62 strekker seg rundt den sirkulære innsiden av huset 42. En rotor 64 er posisjonert nært inntil statoren 62. Rotoren 64 har flere permanentmagneter dannet rundt sin periferi (beskrevet nærmere nedenfor). Statoren 62 har ledningsspoler anordnet rundt den indre overflaten i statoren 62. Vekselvirkningen mellom spolene i statoren 62 og permanentmagnetene på rotoren 64 skaper rotasjons- kraften til permanentmagnetmotoren 40. En drivplate 66 er festet til toppen av rotoren 64. Akselen 41 står i inngrep med drivplaten 66, slik at rotasjonsenergien som overføres til drivplaten 66 av rotoren 64 vil bli overført til akselen 41. Akselen 41 står eller strekker seg utover fra det innvendige kammeret 60 i huset 42. En ende av krybben 53 kan sees å befinne seg mellom lagerhuset 45 og motoren 40. Akselen 41 strekker seg således gjennom motoren 40, krybben 53 og lagerhuset 45. [0045] Figure 4 shows a cross-section of the housing 42 of the permanent magnet motor 40. As can be seen from the figure, the housing 42 defines an internal chamber 60. The shaft 41 stands or extends outwards from the inside 60 of the housing 42 of the permanent magnet motor 40. A stator 62 is attached to the wall of the housing 42. The stator 62 extends around the circular inside of the housing 42. A rotor 64 is positioned close to the stator 62. The rotor 64 has several permanent magnets formed around its periphery (described in more detail below). The stator 62 has wire coils arranged around the inner surface of the stator 62. The interaction between the coils in the stator 62 and the permanent magnets on the rotor 64 creates the rotational force of the permanent magnet motor 40. A drive plate 66 is attached to the top of the rotor 64. The shaft 41 engages with the drive plate 66, so that the rotational energy transmitted to the drive plate 66 by the rotor 64 will be transmitted to the shaft 41. The shaft 41 stands or extends outwards from the inner chamber 60 in the housing 42. One end of the crib 53 can be seen to be between the bearing housing 45 and the motor 40. The shaft 41 thus extends through the motor 40, the cradle 53 and the bearing housing 45.

[0046] Permanentmagnetmotorer roterer som følge av dreiemomentet som skapes av vekselvirkning mellom to magnetfelter. Disse magnetfeltene blir generert av permanentmagnetene festet på den roterende rotoren og magnetfeltet som induseres av de stasjo-nære viklingene på statoren. Dreiemomentet er størst når magnetvektoren til rotoren står 90° på magnetvektoren til statoren. I denne posisjonen tvinger det polene til rotoren å rotere i retning av statorfeltet. I en trapesdrevet børsteløs likestrømsmotor genereres statorfeltet av en strøm som alternerer sekvensielt gjennom to av de tre spolene. Den gjenværende tredje spolen overvåker den mot-elektromotoriske kraften (back EMF) fra de to aktive spolene. Mot-EMF opptrer når en permanentmagnetmotor roterer. Hver vikling genererer en spenning som motvirker hovedspenningen i viklingene. Mot-EMF avhenger av rotorens vinkelhastighet, magnetfeltet generert av magnetene på rotoren og antallet vindinger i statorviklingene. Motorens mot-EMF gir tilbakemelding om rotorens posisjon i forhold til viklingene på statoren. Permanentmagnetmotorer med følere gir en tilsvarende posisjonstilbakemelding. Med sinuskommutering, som anvendes av en synkron permanentmagnetmotor, blir de tre spolene forsynt med kraft samtidig av drivstyrings-kretsene. [0046] Permanent magnet motors rotate as a result of the torque created by the interaction between two magnetic fields. These magnetic fields are generated by the permanent magnets attached to the rotating rotor and the magnetic field induced by the stationary windings on the stator. The torque is greatest when the magnetic vector of the rotor is at 90° to the magnetic vector of the stator. In this position, it forces the poles of the rotor to rotate in the direction of the stator field. In a trapezoidal brushless DC motor, the stator field is generated by a current that alternates sequentially through two of the three coils. The remaining third coil monitors the back electromotive force (back EMF) from the two active coils. Back-EMF occurs when a permanent magnet motor rotates. Each winding generates a voltage that counteracts the main voltage in the windings. The back-EMF depends on the angular speed of the rotor, the magnetic field generated by the magnets on the rotor and the number of turns in the stator windings. The motor's counter-EMF provides feedback on the position of the rotor in relation to the windings on the stator. Permanent magnet motors with sensors provide a corresponding position feedback. With sinusoidal commutation, which is used by a synchronous permanent magnet motor, the three coils are supplied with power simultaneously by the drive control circuits.

[0047] Permanentmagnetmotorer har vært alminnelig tilgjengelig siden 1990-tallet. Permanentmagnetmotorer har imidlertid ikke kommet i utbredt anvendelse som følge av den høye kostnaden forbundet med de dyre permanentmagnetene på rotoren. I tillegg krever deres avanserte styrealgoritmer teknisk spesialkompetanse og innebærer den ytterligere kostnaden forbundet med en innebygd prosessor. Permanentmagnetmotorer er mer effektive enn vekselstrømsbaserte induksjonsmotorer. Som følge av den senere tids [0047] Permanent magnet motors have been widely available since the 1990s. However, permanent magnet motors have not come into widespread use due to the high cost associated with the expensive permanent magnets on the rotor. In addition, their advanced control algorithms require specialist technical expertise and entail the additional cost associated with an embedded processor. Permanent magnet motors are more efficient than AC induction motors. As a result of the recent

økning i kobberprisen har imidlertid dagens viklingsbaserte induksjonsmotorer blitt dyrere og permanentmagnetmotorene har relativt sett blitt billigere. Videre har teknologiske frem-skritt den senere tiden forbedret utgangskraften til permanentmagnetmotorer i en slik grad at slike motorer har en krafttetthet som er overlegen den til eksisterende induksjons- rise in the price of copper, however, today's winding-based induction motors have become more expensive and permanent magnet motors have relatively become cheaper. Furthermore, technological advances have recently improved the output power of permanent magnet motors to such an extent that such motors have a power density that is superior to that of existing induction

motorer. Permanentmagnetmotoren 40, som illustrert i figur 4, gir således en høyere utgangskraft for direktedrift av akselen 41 og trommelen 43 i heiseverket 100. engines. The permanent magnet motor 40, as illustrated in figure 4, thus provides a higher output force for direct operation of the shaft 41 and the drum 43 in the hoist 100.

[0048] I figur 5 er det vist en planskisse av drivplaten 66 i permanentmagnetmotoren 40 i heiseverket 100 ifølge foreliggende oppfinnelse. Drivplaten 66 har en sirkulær form med en utvendig periferi 90. Bolthuller 92 er dannet langs den utvendige periferien 90. Bolt-hullene 92 muliggjør boltet innfesting av drivplaten 66 oppå rotoren. En sporet eller rillet åpning 94 er dannet sentralt i drivplaten 66 for å motta kilen på akselen 41. Luftsirkule-ringshuller 96 er dannet rundt innsiden av drivplaten 66. Hullene 96 letter luftsirkulasjon inne i permanentmagnetmotoren 40. [0048] Figure 5 shows a plan view of the drive plate 66 in the permanent magnet motor 40 in the hoist 100 according to the present invention. The drive plate 66 has a circular shape with an outer periphery 90. Bolt holes 92 are formed along the outer periphery 90. The bolt holes 92 enable the bolted attachment of the drive plate 66 on top of the rotor. A slotted or grooved opening 94 is formed centrally in the drive plate 66 to receive the key on the shaft 41. Air circulation holes 96 are formed around the inside of the drive plate 66. The holes 96 facilitate air circulation inside the permanent magnet motor 40.

[0049] I figur 6 er det vist en isolert perspektivskisse av rotoren 64 i permanentmagnetmotoren 40 i heiseverket 100 ifølge foreliggende oppfinnelse. Drivplaten 66 kan være montert rett oppå rotoren 64. Sett av permanentmagneter er festet på den utvendige overflaten av rotoren 64 i en innbyrdes avstand fra hverandre. Avstandsstykker 106 tjener til å isolere hvert av permanentmagnetsettene fra et tilstøtende sett. Avstandsstykkene 106 kan være atskilte elementer eller de kan være en utformet overflate dannet på den utvendige periferien til rotoren 64. Rotoren 64 har en sentral rotorlagerboring 110. [0049] Figure 6 shows an isolated perspective sketch of the rotor 64 in the permanent magnet motor 40 in the hoist 100 according to the present invention. The drive plate 66 may be mounted directly on top of the rotor 64. Sets of permanent magnets are attached to the outer surface of the rotor 64 at a mutual distance from each other. Spacers 106 serve to isolate each of the permanent magnet sets from an adjacent set. The spacers 106 may be separate elements or they may be a shaped surface formed on the outer periphery of the rotor 64. The rotor 64 has a central rotor bearing bore 110.

[0050] I figur 7 er det vist en isolert perspektivskisse av statoren 62 i permanentmagnetmotoren 40 i heiseverket 100 ifølge foreliggende oppfinnelse. Statoren 62 har et ytre deksel 120 som tjener til å skape en avstand mellom spolene 122 og den innvendige veggen i huset 42. Spolene 122 står radielt innenfor denne. Den innvendige overflaten 124 av spolene 122 definerer en sirkulær åpning hvor rotoren 64 plasseres. Som følge av dette befinner permanentmagnetsettene 104 seg nær ved spolene 122 slik at permanentmagnetmotoren 40 kan fungere som den skal. Passende elektronikk er koblet til permanentmagnetmotoren 40 for å lette korrekt drift av permanentmagnetmotoren 40. [0050] Figure 7 shows an isolated perspective sketch of the stator 62 in the permanent magnet motor 40 in the hoist 100 according to the present invention. The stator 62 has an outer cover 120 which serves to create a distance between the coils 122 and the inner wall of the housing 42. The coils 122 stand radially within this. The inner surface 124 of the coils 122 defines a circular opening in which the rotor 64 is placed. As a result, the permanent magnet sets 104 are located close to the coils 122 so that the permanent magnet motor 40 can function as it should. Appropriate electronics are connected to the permanent magnet motor 40 to facilitate proper operation of the permanent magnet motor 40.

[0051] I foreliggende oppfinnelse vil det forstås at heiseverket med direkte permanentmagnetdrift 100 er direkte koblet til akselen 41. Det er derfor ingen utvekslinger eller andre overføringsmekanismer som er koblet sammen i disse områdene. Heiseverket 100 gir således en forbedret krafttetthet for passende rotasjon av borestrengen i en forholdsvis lett utførelse. Foreliggende oppfinnelse unngår den ekstra vekten forbundet med overførings-systemer. Videre unngår foreliggende oppfinnelse kompleksiteten med å installere slike overføringssystemer slik at kraften fra induksjonsmotoren kan bli overført til drivsystemet. Som følge av dette kan heiseverket med direkte permanentmagnetdrift ifølge foreliggende oppfinnelse tjene det egentlige formålet med å rotere borestrengen med minimal vekt. Til forskjell fra motorene som i dag anvendes med boreoperasjoner, som kan veie over 45 tonn, vil permanentmagnetmotoren ifølge foreliggende oppfinnelse bare veie omtrent 27 tonn. Følgelig kan den enkelt bli transportert langs veien på en tradisjonell lastebil. Til forskjell fra kjent teknikk trenger ikke motoren 40 bli sammenstilt som sådan, eller med over-føringssystemet, i felten. Foreliggende oppfinnelse unngår således kravet om eget installa-sjonspersonale som ellers ville være nødvendig for systemer som krever overføringer mellom motoren 40 og heiseverket. Den reduserte vekten til permanentmagnetmotoren ifølge foreliggende oppfinnelse unngår en del treghetseffekter som har en ugunstig inn-virkning på driften av tradisjonelle induksjonsmotorer. Motoren 40 ifølge foreliggende oppfinnelse kan skiftes ut, som ønsket, for bruk i forbindelse med et toppdrevet rotasjons-system med direktedrift på boreriggen eller slampumpen på boreriggen. Siden overførings-systemer ikke er nødvendig kan et lager av slike permanentmagnetmotorer bli forsynt til boreoperasjonen for bruk enten i forbindelse med et heiseverk eller for andre formål. Dersom det oppstår en feil på en gitt motor, kan den bli byttet ut med en hvilken som helst av de andre motorene uten nedetid på boreriggen. [0051] In the present invention, it will be understood that the hoist with direct permanent magnet drive 100 is directly connected to the shaft 41. There are therefore no transmissions or other transmission mechanisms that are connected together in these areas. The hoist 100 thus provides an improved power density for suitable rotation of the drill string in a relatively light design. The present invention avoids the extra weight associated with transmission systems. Furthermore, the present invention avoids the complexity of installing such transmission systems so that the power from the induction motor can be transferred to the drive system. As a result, the hoist with direct permanent magnet drive according to the present invention can serve the actual purpose of rotating the drill string with minimal weight. In contrast to the motors currently used in drilling operations, which can weigh over 45 tonnes, the permanent magnet motor according to the present invention will only weigh approximately 27 tonnes. Consequently, it can easily be transported along the road on a traditional truck. Unlike prior art, the engine 40 does not need to be assembled as such, or with the transmission system, in the field. The present invention thus avoids the requirement for separate installation staff which would otherwise be necessary for systems that require transfers between the motor 40 and the hoist. The reduced weight of the permanent magnet motor according to the present invention avoids some inertial effects which have an unfavorable effect on the operation of traditional induction motors. The motor 40 according to the present invention can be replaced, as desired, for use in connection with a top-driven rotation system with direct drive on the drilling rig or the mud pump on the drilling rig. Since transmission systems are not required, a stock of such permanent magnet motors can be supplied to the drilling operation for use either in connection with a hoist or for other purposes. If a fault occurs on a given engine, it can be swapped out for any of the other engines without downtime on the rig.

[0052] Den foregående redegjørelsen og beskrivelsen av oppfinnelsen er ment for å illustrere og forklare denne. En rekke forskjellige endringer i detaljene i den illustrerte opp-bygningen kan gjøres uten å fjerne seg fra oppfinnelsens sanne ramme. Foreliggende oppfinnelse skal kun begrenses av de følgende kravene og deres lovmessige ekvivalenter. [0052] The preceding explanation and description of the invention is intended to illustrate and explain it. A number of different changes in the details of the illustrated structure can be made without departing from the true scope of the invention. The present invention shall be limited only by the following claims and their legal equivalents.

Claims

1. Hoist with direct drive, comprising: a permanent magnet motor; a shaft extending from the permanent magnet motor so that the permanent magnet motor rotates the shaft directly; and a drum coupled to the shaft remote from the permanent magnet motor such that rotation of the shaft causes a corresponding rotation of the drum.

2. Hoist with direct drive according to claim 1, where the permanent magnet motor comprises: a housing; a stator arranged in the housing; and a rotor cooperating with the stator, the shaft being either connected to or interconnected with the shaft.

3. Hoist with direct drive according to claim 2, where the housing has an internal chamber surrounded by a wall, the stator being arranged adjacent to said wall, and the rotor being arranged inside the stator.

4. Hoist with direct drive according to claim 3, where the stator has several windings that extend at a mutual distance around an internal surface in the stator, and the rotor is a ring-shaped element with several permanent magnets attached at a mutual distance around the periphery of the rotor.

5. Hoist with direct drive according to claim 4, where the several windings extend radially inwards towards the rotor, and the several windings act on said several permanent magnets to cause rotation of the rotor.

6. Hoist with direct drive according to claim 2, where the rotor has a drive plate attached to it, and the shaft is connected directly to the drive plate.

7. Hoist with direct drive according to claim 6, where the drive plate has a central opening, the drive plate has wedges that extend inward into said opening, and the shaft has a slotted or grooved end in engagement with said wedges on the drive plate.

8. Hoist with direct drive according to claim 1, further comprising a bearing housing connected to the permanent magnet motor, the shaft standing or extending through and rotatably supported by the bearing housing.

9. Hoist with direct drive according to claim 8, where the bearing housing is placed between the permanent magnet motor and the drum.

10. Hoist with direct drive according to claim 1, further comprising a braking device that receives the shaft internally, where the braking device is arranged to exert a force on the shaft to counteract rotational movement thereof.

11. Hoist with direct drive according to claim 10, where the braking device is arranged close to an end of the drum opposite to the permanent magnet motor.

12. Hoist with direct drive according to claim 1, further comprising a power supply electrically connected to the permanent magnet motor to supply electrical energy to it.

13. Hoist with direct drive according to claim 1, further comprising a cable or cable line which lies around the drum, where the drum is rotatable for drawing in and feeding out the wire.

14. Hoist with direct drive according to claim 13, further comprising: a derrick; a pulley arranged on the derrick, the wire lying over the pulley; and a runner block which is connected to the wire and which stands or extends downward from the pulley.

15. Drilling rig, comprising: a derrick; a pulley supported by the derrick; a cable or cable line which lies above the pulley, so that it has an end extending downwardly therefrom; a running block connected to the end of the wire; a drum arranged near the bottom of the derrick, where the wire is coiled around the drum; a shaft connected to the drum and standing or extending outwardly therefrom; and a permanent magnet motor receiving a shaft inside, the permanent magnet motor being for transmitting a rotational force to the shaft and rotating the drum to draw in or feed out the wire.

16. Drilling rig according to claim 15, wherein the permanent magnet motor comprises: a housing; a stator arranged in the housing; and a rotor cooperating with the stator, the shaft being either connected to or interconnected with the shaft.

17. Drilling rig according to claim 16, where the stator has several windings which extend at a mutual distance around an internal surface in the stator, and the rotor is an annular element and has several permanent magnets attached at a mutual distance around the periphery of the rotor.

18. Drilling rig according to claim 17, where the rotor has a drive plate attached to it, and the shaft is connected directly to the drive plate.

19. Drilling rig according to claim 15, further comprising a bearing housing connected to the permanent magnet motor, where the shaft extends through and is rotatably supported by the bearing housing.

20. Drilling rig according to claim 10, further comprising a braking device which receives the shaft, where the braking device is for exerting a force on the shaft to counteract rotational movement thereof.