一种用于井下驱动钻具的电动机制造技术

本发明专利技术涉及一种用于井下驱动钻具的电动机，该电动机总体结构为细长圆柱状，该电动机包括电动机外壳(7)、定子、转子轴(9)、上部转子支承轴承(5)、下部转子支承轴承(28)、上部轴承座(6)、下部轴承座(13)、公头导电环(2)、母头导电环(14)、连接花键(22)、连接花键套(1)、上部花键定位轴承(3)和下部花键定位轴承(27)，该电动机采用标准化和模块化设计生产，能够一个或多个配合使用。本发明专利技术具有能量转化效率高、成本低廉和使用方便的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石油钻井井下钻具动力驱动系统，尤其是涉及一种用于井下驱动钻具的电动机。
技术介绍
在高速发展的现代社会，石油、煤、天然气作为常用的能源和化工原料，一直保持着巨大的需求量，而这些资源都是深埋在地下，其开采通常需要通过钻井和钻具来实现，而钻具的钻头需要电机驱动旋转进行钻孔作业。目前常用驱动井下钻头旋转有两种方式：一是用地面上的转盘或顶部驱动装置通过钻杆驱动井下钻头旋转，二是先用泥浆泵将泥浆输送到井下，再用螺杆钻具将泥浆的能量转换成旋转动力驱动钻头旋转。以上钻头驱动方式存在有以下不足：1）能量传输路径长，损耗大；2）能量有效利用和转换效率低；3）常规驱动钻头的钻盘、顶部驱动装置以及螺杆钻具工作上限转速一般在300转/分左右，难以再通过提高钻头转速加快钻井速度；4）另外用螺杆钻具钻井时，螺杆钻具本身寿命短，一般只有一、二百小时，这无疑增加了作业成本，降低了钻井有效时间。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种用于井下驱动钻具的电动机，不仅能够实现电机的井下安装，同时具有较高的能量利用和转换效率。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供的技术方案如下：一种用于井下驱动钻具的电动机，该电动机为细长圆柱状，该电动机包括电动机外壳、定子、转子轴、上部转子支承轴承、下部转子支承轴承、上部轴承座、下部轴承座、公头导电环、母头导电环、连接花键套、上部花键定位轴承和下部花键定位轴承；所述转子轴为空心圆柱状结构，所述转子轴的空心部分为泥浆通道，在所述转子轴前端外侧设有连接花键套，连接花键套前端向外伸出转子轴前端，在连接花键套上设有公头导电环，连接花键套后端连接有上部花键定位轴承，所述上部花键定位轴承通过轴承压紧螺母固定在上部轴承座前端，上部轴承座后端通过轴承压紧螺母固定有上部转子支承轴承；在所述转子轴中部外侧安装有永磁铁，所述永磁铁外侧的电动机外壳内侧设有定子，所述定子包括定子矽钢片和电枢绕组，所述电枢绕组的前端通过绕组连线与公头导电环相连接；所述转子轴后端设有与连接花键套相对应的连接花键，所述下部花键定位轴承通过轴承压紧螺母固定在下部轴承座上，在所述转子轴后端安装有下部轴承座，在所述下部轴承座前端通过轴承压紧螺母固定有下部转子支承轴承，在所述下部轴承座后端通过轴承压紧螺母固定有下部花键定位轴承；所述电动机外壳前端外侧设有连接公螺纹，所述电动机外壳后端底部与转子轴后端底部设有与电动机外壳前端大小相对应的空隙，所述电动机外壳后端内侧设有与连接公螺纹对应的连接母螺纹，所述电动机外壳内侧与连接花键外侧之间留有缝隙，所述缝隙与连接花键套大小相对应，在该缝隙处的电动机外壳内侧设有与公头导电环相对应的母头导电环，所述母头导电环与电枢绕组通过绕组连线相连接。在上述的本专利技术一种用于井下驱动钻具的电动机中，所述永磁铁外侧包围有永磁铁保护筒，所述永磁铁保护筒内部充满绝缘耐腐蚀材料密封，所述绝缘耐腐蚀材料包括环氧树脂，不仅对永磁铁实现有效地保护，同时避免永磁铁被腐蚀。在上述的本专利技术一种用于井下驱动钻具的电动机中，所述定子外侧设有定子隔离筒，所述定子隔离筒两端分别插在上部轴承座和下部轴承座的通孔上，所述定子隔离筒将定子有效隔离保护。在上述的本专利技术一种用于井下驱动钻具的电动机中，所述定子隔离筒与上部轴承座和下部轴承座之间均用耐硫化氢的Ｏ型密封圈密封，防止定子被井筒中的硫化氢等腐蚀性气体腐蚀。在上述的本专利技术一种用于井下驱动钻具的电动机中，在所述定子周围空间浇注绝缘耐腐蚀材料，所述绝缘耐腐蚀材料包括环氧树脂，防止被硫化氢等腐蚀性气体腐蚀。在上述的本专利技术一种用于井下驱动钻具的电动机中，所述绝缘耐腐蚀材料在浇注后做机加工处理，提高定子内孔的光洁度和尺寸精度。在上述的本专利技术一种用于井下驱动钻具的电动机中，在所述连接花键套上设有泥浆通道密封圈。根据上述技术方案，本专利技术相比于现有技术具有以下优点：一、本电动机是一个细长结构，能够有效适应钻井内作业，电动机动力输出端与钻头直接相连，直接驱动钻头旋转，具有较高的能量转换效率，从而有效地提高了钻井作业的工作效率；二、本电动机的转子轴和定子采用完全隔离密封结构，可防止硫化氢等腐蚀性气体对定子矽钢片、永磁铁以及电枢绕组的腐蚀，保护电动机免受井下环境的影响；三、本电动机的前端输出轴直接与钻头的支承短节相连，驱动钻头旋转，钻头钻压产生的反力由钻头支承短节来承担，确保电动机转子轴不承受轴向力，从而保证了电动机具有较长的寿命，从而降低了钻井作业成本；四、本电动机的转子轴为空心圆柱状结构，其内部的中空部分形成一个泥浆通道，保证钻井作业时将泥浆从地面输送到井底，经过钻头后再通过钻杆的外部环形空间送回地面，形成一个泥浆循环，从而保证得钻头不会过热，同时能够将钻头切削下来的岩屑携带至地面；五、本电动机的前后端连接方式均为标准化设计，电机整体采用模块化设计，能够根据钻井作业的功率需要增添电动机的连接数目，对不同的钻井作业的要求有极高的适应性，从而有效降低了电动机的生产和使用成本，提高电动机性能。附图说明图1是本专利技术实施例一的总体结构示意图。图2是本专利技术实施例一转子轴移除后的总体结构示意图。图3是本专利技术实施例一的横截面的剖面图。图4是本专利技术实施例一的钻头和钻头支承短节的结构示意图。图5是本专利技术实施例一的分体视图。图6是本专利技术实施例二的总体结构示意图。图7是本专利技术实施例二的总体结构的剖面图。图8是本专利技术实施例二的分体视图。图9是本专利技术实施例三的总体结构示意图。图10是本专利技术实施例三转子轴移除后的总体结构示意图。其中，1－连接花键套，2－公头导电环，3－上部花键定位轴承，4－轴承压紧螺母，5－上部转子支承轴承，6－上部轴承座，7－电动机外壳，8－定子矽钢片，9－转子轴，10－永磁铁，11－定子隔离筒，12－绕组连线，13－下部轴承座，14－母头导电环，15－电枢绕组，16－钻头支承短节，17－钻头，18－定子封闭空间，19－Ｏ型密封圈，20－泥浆通道密封圈，21－泥浆通道，22－连接花键，23－永磁铁保护筒，24－环氧树脂，25－连接公螺纹，26－连接母螺纹，27－下部花键定位轴承，28－下部转子支承轴承，100－第一模块电机,101－第二模块电机。具体实施方式下面我们结合附图和具体的实施例对本专利技术一种用于井下驱动钻具的电动机做进一步的详细阐述，以求更为清楚明了地理解其结构组成和工作方式，但不能以此限制本专利技术专利的保护范围。实施例一如图1、图2、图3、图4和图5所示，一种用于井下驱动钻具的电动机，该电动机总体结构为细长圆柱状，该电动机包括电动机外壳7、定子、转子轴9、上部转子支承轴承5、下部转子支承轴承28、上部轴承座6、下部轴承座13、公头导电环2、母头导电环14、连接花键套1、上部花键定位轴承3和下部花键定位轴承27。所述转子轴9为空心圆柱状结构，所述转子轴9的空心部分为泥浆通道21，在所述转子轴9前端外侧设有连接花键套1，在所述连接花键套1上设有泥浆通道密封圈20，对泥浆通道21内的泥浆进行密封，放置泥浆进入轴承润滑部位，影响轴承寿命。连接花键套1前端向外伸出转子轴9前端，在连接花键套1外表面与上部轴承座6前端内孔之间设有公头导电环2，连接花键套1后端连接有上部花键定位轴承3，所述上部花键定位轴承3通过轴承压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于井下驱动钻具的电动机，其特征在于，该电动机为细长圆柱状，该电动机包括电动机外壳(7)、定子、转子轴(9)、上部转子支承轴承(5)、下部转子支承轴承(28)、上部轴承座(6)、下部轴承座(13)、公头导电环(2)、母头导电环(14)、连接花键(22)、连接花键套(1)、上部花键定位轴承(3)和下部花键定位轴承(27)；所述转子轴(9)为空心圆柱状结构，所述转子轴(9)的空心部分为泥浆通道(21)，在所述转子轴(9)前端外侧设有连接花键套(1)，连接花键套(1)前端向外伸出转子轴(9)前端，在连接花键套(1)外表面与上部轴承座(6)前端内孔之间设有公头导电环(2)，连接花键套(1)后端连接有上部花键定位轴承(3)，所述上部花键定位轴承(3)通过轴承压紧螺母(4)固定在上部轴承座(6)前端，上部轴承座(6)后端通过轴承压紧螺母(4)固定有上部转子支承轴承(5)；在所述转子轴(9)中部外侧安装有永磁铁(10)，所述永磁铁(10)外侧的电动机外壳(7)内侧设有定子，所述定子包括定子矽钢片(8)和电枢绕组(15)，所述电枢绕组(15)的前端通过绕组连线(12)与公头导电环(2)相连接；所述转子轴(9)后端设有与连接花键套(1)相对应的连接花键(22)，在所述转子轴(9)后端安装有下部轴承座(13)，在所述下部轴承座(13)前端通过轴承压紧螺母(4)固定有下部转子支承轴承(28)，在所述下部轴承座(13)后端通过轴承压紧螺母(4)固定有下部花键定位轴承(27)；所述电动机外壳(7)前端外侧设有连接公螺纹(25)，所述电动机外壳(7)后端底部设有与电动机外壳(7)前端大小相对应的空隙，所述电动机外壳(7)后端内侧设有与连接公螺纹(25)对应的连接母螺纹(26)，所述电动机外壳(7)内侧与连接花键(22)外侧之间留有缝隙，所述缝隙与连接花键套(1)大小相对应，在该缝隙处的电动机外壳(7)内侧设有与公头导电环(2)相对应的母头导电环(14)，所述母头导电环(14)与电枢绕组(15)通过绕组连线(12)相连接。...

【技术特征摘要】
1.一种用于井下驱动钻具的电动机，其特征在于，该电动机为细长圆柱状，该电动机包括电动机外壳(7)、定子、转子轴(9)、上部转子支承轴承(5)、下部转子支承轴承(28)、上部轴承座(6)、下部轴承座(13)、公头导电环(2)、母头导电环(14)、连接花键(22)、连接花键套(1)、上部花键定位轴承(3)和下部花键定位轴承(27)；所述转子轴(9)为空心圆柱状结构，所述转子轴(9)的空心部分为泥浆通道(21)，在所述转子轴(9)前端外侧设有连接花键套(1)，连接花键套(1)前端向外伸出转子轴(9)前端，在连接花键套(1)外表面与上部轴承座(6)前端内孔之间设有公头导电环(2)，连接花键套(1)后端连接有上部花键定位轴承(3)，所述上部花键定位轴承(3)通过轴承压紧螺母(4)固定在上部轴承座(6)前端，上部轴承座(6)后端通过轴承压紧螺母(4)固定有上部转子支承轴承(5)；在所述转子轴(9)中部外侧安装有永磁铁(10)，所述永磁铁(10)外侧的电动机外壳(7)内侧设有定子，所述定子包括定子矽钢片(8)和电枢绕组(15)，所述电枢绕组(15)的前端通过绕组连线(12)与公头导电环(2)相连接；所述转子轴(9)后端设有与连接花键套(1)相对应的连接花键(22)，在所述转子轴(9)后端安装有下部轴承座(13)，在所述下部轴承座(13)前端通过轴承压紧螺母(4)固定有下部转子支承轴承(28)，在所述下部轴承座(13)后端通过轴承压紧螺母(4)固定有下部花键定位轴承(27)；所述电动机外壳(7)前端外侧设有连接公螺纹(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：隋少元，
申请(专利权)人：上海中曼石油装备有限公司，中曼石油天然气集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31