渦流制動的外轉子泥漿發(fā)電機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及石油開采及探測領域，尤其涉及渦流制動的泥漿發(fā)電機。
【背景技術】
[0002]隨著石油工業(yè)的發(fā)展，石油鉆井開發(fā)逐漸轉向復雜陸地和深海，鉆井難度大大增力口，常規(guī)的直井鉆進逐漸不能滿足復雜的鉆井要求。對設備要求日益提高，正在進入信息化、智能化、自動化階段。在復雜地質條件下鉆井也對井下隨鉆測量儀器和井下智能工具提出更高的要求。目前，井下隨鉆測量儀器和井下智能工具有隨鉆測量儀、隨鉆錄井儀、旋轉導向工具等，為了保證這些儀器和設備連續(xù)、可靠地工作，必須要有足夠的電能作為保證，目前采用的供電方案主要有鋰電池供電和井下泥漿發(fā)電機供電。采用鋰電池供電，其能量有限，溫度要求高，使用成本高。因此，鋰電池難于滿足隨鉆測量儀器、控制工具及深井鉆井對電力的需要。而現(xiàn)有的泥漿發(fā)電機主要采用內轉子結構，這種形式必須由動力傳遞裝置傳輸機械能，目前常用的液力耦合傳動、磁力耦合傳動均需要額外的傳動裝置，在增大體積的同時，也使得泥漿發(fā)電機整體效率降低，性能下降。同時，目前的電機制動主要采用截流實現(xiàn)，零部件較多，同時截流部件易損壞，不利于電機長時運行。

【發(fā)明內容】

[0003]鑒于現(xiàn)有技術中存在的情況，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了基于渦流制動的泥漿發(fā)電機，包括，泥漿葉輪，葉輪殼體，發(fā)電機轉子、抗壓殼體及發(fā)電機定子線圈；所述葉輪殼體內部開設內孔，與所述抗壓殼體的外徑相應，與所述抗壓殼體同軸活動連接；抗壓殼體的內部開設內孔，所述泥漿葉輪與所述葉輪殼體的外部固定連接，所述發(fā)電機轉子與所述葉輪殼體的內壁固定連接，所述發(fā)電機定子線圈與所述抗壓殼體的內孔固定連接；當所述泥漿葉輪在泥漿帶動下帶動葉輪殼體圍繞抗壓殼體轉動時，所述發(fā)電機轉子圍繞所述發(fā)電機定子線圈轉動，使所述發(fā)電機定子線圈發(fā)電。
[0004]在一種優(yōu)選的實施方式中，所述葉輪殼體的內孔一端與所述抗壓殼體之間通過TC軸承活動連接。
[0005]在一種優(yōu)選的實施方式中，還包括，測速傳感器，制動轉子、制動線圈及控制電路；所述制動線圈及控制電路與所述抗壓殼體的內孔固定連接，所述測速傳感器與所述抗壓殼體的外壁固定連接；在所述葉輪殼體的內孔對應位置上固定所述制動轉子；所述控制電路的輸入端與所述測速傳感器的感應輸出端連接，輸出端與所述制動線圈連接，若當前從所述測速傳感器接收到的當前轉速大于設定值，則驅動所述制動線圈通電，通過所述制動線圈與所述制動轉子產(chǎn)生的扭矩，使所述葉輪殼體制動。
[0006]在一種優(yōu)選的實施方式中，所述葉輪殼體的內孔的另一端與所述抗壓殼體之間通過TC軸承活動連接。
[0007]在一種優(yōu)選的實施方式中，還包括:高壓密封插座，所述高壓密封插座與所述抗壓殼體的兩側固定連接。
[0008]通過上述技術方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點:本發(fā)明提供的外轉子泥漿發(fā)電機，可以用于為井下鉆井工具提供電能。發(fā)電機采用外轉子結構，實現(xiàn)了渦輪直驅發(fā)電機，省去了傳動裝置，從而使得電機軸向長度大大縮短，節(jié)省了空間，更能適應井下狹小的空間要求。由于省去了動力傳動裝置，不需要考慮傳動過程中的能量損耗，大大提高了系統(tǒng)效率和穩(wěn)定性。而外轉子結構由于其結構特點，泥漿從轉動部分流過，運行過程中可以帶走大部分熱量，有利于電機散熱，提高了電機壽命。當控制電路檢測到電機轉速過高時，控制電路發(fā)出指令，給制動線圈通電，與制動轉子產(chǎn)生電磁作用，在制動轉子中產(chǎn)生渦流，通過消耗能量實現(xiàn)制動，這種制動方式與現(xiàn)有方法相比，結構簡單，工藝性較好，工作可靠，其成本也大大降低。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明一種實施方式中渦流制動的泥漿發(fā)電機的結構示意圖。附圖標記
[0010]1-高壓密封插座；2_抗壓殼體；3_TC軸承；4_葉輪堵環(huán)；
[0011]5-泥漿葉輪；6_葉輪殼體；7_發(fā)電機轉子；8_發(fā)電機定子線圈；
[0012]9-制動轉子；10-制動線圈；11-控制電路；12_軸；13_TC軸承；
[0013]14-下接頭；15_高壓密封插座；
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0015]圖1為泥漿發(fā)電機的結構示意圖，其主要組成部件包括，泥漿葉輪，葉輪殼體，發(fā)電機轉子、抗壓殼體及發(fā)電機定子線圈；所述葉輪殼體內部開設內孔，與所述抗壓殼體的外徑相應，與所述抗壓殼體同軸活動連接；抗壓殼體的內部開設內孔，所述泥漿葉輪與所述葉輪殼體的外部固定連接，所述發(fā)電機轉子與所述葉輪殼體的內壁固定連接，所述發(fā)電機定子線圈與所述抗壓殼體的內孔固定連接；當所述泥漿葉輪在泥漿帶動下帶動葉輪殼體圍繞抗壓殼體轉動時，所述發(fā)電機轉子圍繞所述發(fā)電機定子線圈轉動，使所述發(fā)電機定子線圈發(fā)電。其中，葉輪殼體的內孔一端與所述抗壓殼體之間通過TC軸承活動連接。所述葉輪殼體的內孔的另一端與所述抗壓殼體之間通過TC軸承活動連接。
[0016]為實現(xiàn)有效制動，在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方式中，還包括，測速傳感器，制動轉子、制動線圈及控制電路；所述制動線圈及控制電路與所述抗壓殼體的內孔固定連接，所述測速傳感器與所述抗壓殼體的外壁固定連接；在所述葉輪殼體的內孔對應位置上固定所述制動轉子；所述控制電路的輸入端與所述測速傳感器的感應輸出端連接，輸出端與所述制動線圈連接，若當前從所述測速傳感器接收到的當前轉速大于設定值，則驅動所述制動線圈通電，通過所述制動線圈與所述制動轉子產(chǎn)生的扭矩，使所述葉輪殼體制動。所述高壓密封插座與所述抗壓殼體的兩側固定連接。
[0017]泥漿發(fā)電機采用外轉子結構，其轉子固定在葉輪殼體內壁，渦輪通過伸出鍵與葉輪殼體外壁相連。工作時泥漿沖擊葉輪，帶動轉子旋轉，產(chǎn)生旋轉磁場。發(fā)電機定子線圈固定在軸上，旋轉磁場與其交鏈，產(chǎn)生電能，從下接頭端高壓密封插座輸出。泥漿從葉輪殼體外壁流過，可帶走發(fā)電機產(chǎn)生的熱量，起到散熱作用。
[0018]制動線圈、控制電路與發(fā)電機定子線圈安裝在同一根軸上，節(jié)省了軸向空間，同時利于安裝、拆卸，工藝性較好?？刂齐娐穬戎瞄_關，通過開關的開通與關斷控制其與制動線圈的電氣連接。當泥漿流量過大，電機轉速過高時，控制電路發(fā)出指令，打開開關，給制動線圈供電，產(chǎn)生旋轉磁場。制動轉子采用高電阻率特殊材料，由于其高電阻率的特性，制動線圈產(chǎn)生的磁場可以在制動軸中感生大量渦流，產(chǎn)生制動轉矩，消耗發(fā)電機能量，進而實現(xiàn)制動目的。
[0019]以上所述的僅是本發(fā)明的一些實施方式。對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.渦流制動的泥漿發(fā)電機，其特征在于，包括，泥漿葉輪，葉輪殼體，發(fā)電機轉子、抗壓殼體及發(fā)電機定子線圈；所述葉輪殼體內部開設內孔，與所述抗壓殼體的外徑相應，與所述抗壓殼體同軸活動連接；抗壓殼體的內部開設內孔，所述泥漿葉輪與所述葉輪殼體的外部固定連接，所述發(fā)電機轉子與所述葉輪殼體的內壁固定連接，所述發(fā)電機定子線圈與所述抗壓殼體的內孔固定連接；當所述泥漿葉輪在泥漿帶動下帶動葉輪殼體圍繞抗壓殼體轉動時，所述發(fā)電機轉子圍繞所述發(fā)電機定子線圈轉動，使所述發(fā)電機定子線圈發(fā)電。
2.根據(jù)權利要求1所述的渦流制動的泥漿發(fā)電機，其特征在于，所述葉輪殼體的內孔一端與所述抗壓殼體之間通過TC軸承活動連接。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的基于渦流制動的泥漿發(fā)電機，其特征在于，還包括，測速傳感器，制動轉子、制動線圈及控制電路；所述制動線圈及控制電路與所述抗壓殼體的內孔固定連接，所述測速傳感器與所述抗壓殼體的外壁固定連接；在所述葉輪殼體的內孔對應位置上固定所述制動轉子；所述控制電路的輸入端與所述測速傳感器的感應輸出端連接，輸出端與所述制動線圈連接，若當前從所述測速傳感器接收到的當前轉速大于設定值，則驅動所述制動線圈通電，通過所述制動線圈與所述制動轉子產(chǎn)生的扭矩，使所述葉輪殼體制動。
4.根據(jù)權利要求2所述的渦流制動的泥漿發(fā)電機，其特征在于，所述葉輪殼體的內孔的另一端與所述抗壓殼體之間通過TC軸承活動連接。
5.根據(jù)權利要求1所述的渦流制動的泥漿發(fā)電機，其特征在于，還包括:高壓密封插座，所述高壓密封插座與所述抗壓殼體的兩側固定連接。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種渦流制動的泥漿發(fā)電機，包括，泥漿葉輪，葉輪殼體，發(fā)電機轉子、抗壓殼體及發(fā)電機定子線圈；葉輪殼體內部開設內孔，與抗壓殼體同軸活動連接，抗壓殼體的內部開設內孔與發(fā)電機定子線圈固定連接，泥漿葉輪與葉輪殼體外部固定連接，發(fā)電機轉子與葉輪殼體的內壁固定連接與所述抗壓殼體的內孔固定連接，當泥漿葉輪在泥漿帶動下帶動葉輪殼體圍繞抗壓殼體轉動時，發(fā)電機轉子圍繞所述發(fā)電機定子線圈轉動，使所述發(fā)電機定子線圈發(fā)電。解決了傳統(tǒng)泥漿發(fā)電機零部件多、截留件易損壞等不利于電機長時運行的問題，提高了電機整體效率及性能。省去了動力傳動裝置，減小了傳動過程中的能量損耗，提高了系統(tǒng)效率和穩(wěn)定性。
【IPC分類】F03B13-00, F03B13-02, F03B15-00
【公開號】CN104675611
【申請?zhí)枴緾N201410466602
【發(fā)明人】張達, 白玉新, 秦二衛(wèi), 韓志富, 張朝陽
【申請人】北京精密機電控制設備研究所
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2014年9月12日