电机制造技术

本发明专利技术涉及一种在纵向上伸长的井下电机，包括：壳体；包含在所述壳体内部的定子；和包含在所述定子内、与所述定子可旋转地连接的转子，其中，转子具有锁定端和非锁定端并在锁定端处被锁定以避免转子沿纵向移动，并且转子能在转子的非锁定端处沿纵向移动以避免转子上由于在电机运转时在转子发热期间转子的热膨胀而引起的推力负荷，并且所述井下电机还包括与定子连接以将转子支承在锁定端处的锁定轴承和与定子连接以将转子支承在非锁定端处的非锁定轴承，其中所述轴承至少部分由陶瓷材料制成。此外，本发明专利技术涉及一种包括根据本发明专利技术的电机的井下工具并且涉及包括多个根据本发明专利技术的电机的井下系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及一种在纵向上伸长的井下电机，包括：壳体；包含在所述壳体内部的定子；和包含在所述定子内、与所述定子可旋转地连接的转子，其中，转子具有锁定端和非锁定端并在锁定端处被锁定以避免转子沿纵向移动，并且转子能在转子的非锁定端处沿纵向移动以避免转子上由于在电机运转时在转子发热期间转子的热膨胀而引起的推力负荷，并且所述井下电机还包括与定子连接以将转子支承在锁定端处的锁定轴承和与定子连接以将转子支承在非锁定端处的非锁定轴承，其中所述轴承至少部分由陶瓷材料制成。此外，本专利技术涉及一种包括根据本专利技术的电机的井下工具并且涉及包括多个根据本专利技术的电机的井下系统。【专利说明】电机
本专利技术涉及一种用于在井下工具中使用的长电机。此外，本专利技术涉及一种包括根据本专利技术的电机的井下工具，并且涉及包括多个根据本专利技术的电机的井下系统。
技术介绍
本专利技术涉及电机，且更具体地，本专利技术涉及尤其适合在钻井技术中使用的电机。该类型的电机必须例如满足井筒的特殊空间要求，使得外径通常非常有限，而此类电机可能很长。具体长度取决于期望的电机功率。关于在井下环境中在操作期间的特殊空间要求，该类型的环境还代表诸如高压、高温和酸性环境的挑战性条件。该类型的电机遇到的一个难题在于转子轴杆必须由至少在电机的各端处的轴承并且通常还要由在中间位置的轴承紧密地支承，以确保转子进行旋转而不会摆动，这会诱发电机破损增大和功率输出减小。因此，转子非常紧密地配合在定子内在高效电机的设计中是必要的。转子上的热致推力负荷代表对此类电机的设计的挑战，主要因为，由于转子的热膨胀，转子会朝向定子弯曲，引起增大的磨擦和转子的摆动运动。现有技术已做出对防止该问题的努力，例如美国专利号3，136，905公开了一种允许冷却水在转子内部的中空转子，由此避免转子的大的热膨胀。利用该方法，另一个问题被引入该设计中，因为在旋转部件上提供良好的密封变得重要，这在通常的井口钻孔操作条件下原本就是一项艰巨的任务，而在具有升高的温度和增大的压差的井下作业时则明显更为复杂。因此，需要提供一种改进的电机，其具有维持转子在定子内的紧密配合并在井下操作期间的热膨胀过程中维持紧密配合的能力。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是完全或部分地克服现有技术的以上劣势和缺点。更具体地，本专利技术的目的是提供一种能在不使用复杂的冷却系统的情况下在升高的环境温度下操作的改进的电机。将从以下描述变得显而易见的上述目的以及许多其它目的、优点和特征由一种沿纵向伸长的井下电机通过根据本专利技术的方案来实现，所述电机包括:-壳体；-包含在所述壳体内部的定子，和-包含在所述定子内的转子，该转子与所述定子可旋转地连接，其中，转子具有锁定端和非锁定端并在锁定端处被锁定以避免转子沿纵向移动，并且转子能在转子的非锁定端处沿纵向移动，以避免转子上由于在电机运转时在转子发热期间转子的热膨胀而引起的推力负荷，并且电机还包括与定子连接以将转子支承在锁定端处的锁定轴承和与定子连接以将转子支承在非锁定端处的非锁定轴承，其中所述轴承至少部分地由陶瓷材料制成。此外，本专利技术涉及一种沿纵向伸长的井下电机，该井下电机包括:-壳体；-包含在所述壳体内部的定子，和-包含在所述定子内的转子，该转子与所述定子可旋转地连接，其中，转子具有锁定端和非锁定端并在锁定端处被锁定以避免转子沿纵向移动，并且转子能在转子的非锁定端处沿纵向移动，以避免转子上由于在电机运转时在转子发热期间转子的热膨胀而引起的推力负荷。“锁定”和“非锁定”指的是沿纵向移动的能力，S卩，锁定端不能沿工具的纵向移动，而非锁定端可沿工具的纵向移动。此外，根据本专利技术的井下电机可包括与定子连接以在锁定端处支承转子的锁定轴承。此外，根据本专利技术的井下电机可包括与定子连接以在非锁定端处支承转子的非锁定轴承。锁定和非锁定轴承指的是轴承的沿工具的纵向移动的能力，S卩，锁定轴承不能沿工具的纵向移动，而非锁定轴承可沿工具的纵向移动。另外，根据本专利技术的井下电机可至少包括配置在锁定轴承与非锁定轴承之间的一附加轴承。所述轴承可以是滚子轴承，例如滚珠轴承、圆柱滚子轴承、滚针轴承、锥形滚子轴承或球轴承。此外，所述滚子轴承可包括由陶瓷材料制成的滚子元件，例如滚珠、滚柱、滚针、锥形元件或球形元件。此外，所述轴承可包括由陶瓷材料制成的轴承环元件。在一个实施例中，所述轴承可以是滚珠轴承。在另一实施例中，所述滚珠轴承可包括由陶瓷材料制成的滚珠。此外，根据本专利技术的井下电机可包括用于锁定转子的锁定端以避免转子沿纵向移动的卡环或弹性挡圈。在一个实施例中，转子可包括轴杆部件、转子部件，并且轴杆部件和转子部件可通过榫舌和凹槽接头互锁，凹槽接头沿电机的纵向伸长，与榫舌交互，从而允许轴杆部件沿电机的纵向相对于转子部件移动。此外，本专利技术涉及一种包括根据本专利技术的电机的井下工具。最后，本专利技术涉及一种包括多个如上所述的电机的井下系统，其中所述电机可通过可伸缩联接装置联接。【专利附图】【附图说明】下文将参考所附示意图更详细地描述本专利技术及其诸多优点，附图出于说明的目的而示出了一些非限制性的实施例，并且其中图1示出了电机的示意图，图2是包括中间轴承的电机的示意图，图3是包括多个中间轴承的电机的示意图，以及图4是两个串接的电机的示意图。所有附图均为高度示意性的且不一定按比例绘制，并且它们仅示出阐明本专利技术所需的那些部分，其它部分被省略或仅进行提示。【具体实施方式】图1示出了在纵向60上伸长的电机1，该电机用于提供井下旋转力以用于驱动单元(诸如液压泵)。该电机包括容纳于电机壳体4内的转子2和定子3。定子3被固定地连接至电机壳体4，定子3包括定子部件31、锁定端部件32和非锁定端部件33。转子2包括轴杆部件21、转子部件22、力传递装置23和锁定凹槽24。此外，转子2具有锁定端2a和非锁定端2b。转子2通过多个轴承41、42—例如至少两个轴承，即，在锁定端2a处支承转子2的锁定轴承41和在非锁定端2b处支承转子2的非锁定轴承42——能旋转地连接至定子3。术语“锁定”和“非锁定”指的是在电机I的纵向60上移动的能力，因此锁定轴承41不能在纵向60上移动，而非锁定轴承42能在电机I的纵向60上移动。锁定轴承41是滚珠轴承，该滚珠轴承包括滚珠45并且还包括锁定内轴承环43、锁定外轴承环44以及被设置在锁定内轴承环43和锁定外轴承环44之间的多个轴承滚珠45。非锁定轴承42是滚珠轴承，该滚珠轴承包括滚珠45并且还包括非锁定内轴承环46、非锁定外轴承环47和多个轴承滚珠45。锁定外轴承环44被固定地连接至锁定端部件32，并且锁定内轴承环43借助两个锁定环5被固定地连接至转子2的轴杆部件21，所述两个锁定环在内轴承环43的两侧与轴杆部件21中的锁定凹槽24接合，以在锁定端处锁定转子2的纵向移动。非锁定外轴承环47靠接定子3的非锁定端部件33，由此限制非锁定外轴承环47在电机I的径向上的移动但不限制非锁定外轴承环47在电机I的纵向60上的移动。非锁定内轴承环46借助锁定环5被固定至转子2的轴杆部件21，所述锁定环在非锁定内轴承环46的与转子部件22相对的一侧上与轴杆部件21中的锁定凹槽24接合，借此允许转子2由于转子2的热膨胀而纵向移动。锁定端部件32和非锁定端部件33可有利地通过可通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·哈伦德巴克，
申请(专利权)人：韦尔泰克有限公司，
类型：
国别省市：