[發明專利]使用低速直接驅動交流電動機的頂部驅動鉆井系統及其它應用有效

申請號：	200580052171.8	申請日：	2005-10-03
公開（公告）號：	CN101317313A	公開（公告）日：	2008-12-03
發明（設計）人：	K·R·威廉斯;小阿爾維·E·霍華德;D·F·邁克尼斯;R·哈里斯;R·布拉德利	申請（專利權）人：	萊圖爾諾技術演練系統有限公司
主分類號：	H02K1/32	分類號：	H02K1/32
代理公司：	中國國際貿易促進委員會專利商標事務所	代理人：	王會卿
地址：	美國得***	國省代碼：	美國;US
權利要求書：	查看更多	說明書：	查看更多
摘要：
搜索關鍵詞：	使用低速直接驅動交流電動機頂部鉆井系統其它應用
鉆瓜網技術展會專利詞庫專利權人專利榜在售專利公布日期熱門專利

【說明書】：

技術領域

本發明總體涉及低速交流電動機，更特別地，涉及在例如頂部驅動裝置的直接驅動應用中使用的低速變頻交流電動機。

背景技術

多年來，在工業上使用交流電動機作為原動機。典型的交流電動機設計成在3,000到3,600rpm或更高的速度下運轉。在電動機提供的動力可以使用之前，使用交流電動機的許多工業應用和過程必須通常通過機械齒輪傳動來降低電動機轉速。在石油領域中，例如，傳統的頂部驅動鉆井系統可以使用變頻交流電動機作為原動機。尤其是，交流電動機用于在鉆井作業期間提供旋轉鉆柱和鉆頭所需要的轉矩。鉆頭并且因此頂部驅動裝置的旋轉速度相對較低，典型地為100到300rpm，更典型地為大約150rpm。在頂部驅動應用中使用的傳統的變頻交流電動機具有十倍于鉆頭轉速或1000到3000rpm的電動機轉速。因此，對于頂部驅動系統而言，通常包括例如變速箱的減速裝置以使交流電動機的旋轉速度降至更為可用的旋轉速度。例如如上所述的變速箱的減速裝置增加了系統成本，增加了檢修需求，增多了可能失效部件的數目并且增大了系統重量。

本專利申請公開了一種使用低速變頻交流電動機的新穎的頂部驅動鉆井系統，其不需要附加的減速裝置來實現100到300rpm的旋轉速度，因此，尤為適合于直接驅動應用。

發明內容

本發明提供了一種使用低速交流電動機的頂部驅動鉆井系統，該系統包括：電動機架；定子組件，該定子組件固定到電動機架上并且包括壓緊成定子芯的多個定子疊片；轉子組件，該轉子組件包括空心管狀支架(spider)和轉子芯，所述空心管狀支架具有多個肋材，所述肋材位于外表面上并且定向成使肋材的長度與管長度相符，所述轉子芯包括固定到支架肋材的徑向外表面上的多個壓緊轉子疊片；其上聯接有轉子組件的空心電動機軸；第一和第二軸承組件，其安裝在電動機架和電動機軸之間以使得轉子芯可以相對于定子組件旋轉；和用于產生脈寬調制信號的電動機驅動裝置，所述驅動裝置使電動機軸以低于大約500rpm的速度旋轉從而避免使用減速裝置來實現大約100到大約300rpm的電動機軸轉速。

根據本發明的一個方面，提供了一種使用低速交流電動機的頂部驅動鉆井系統，包括：

電動機架；

低速交流電動機，所述低速交流電動機包括：

定子組件，該定子組件固定到電動機架上并且包括壓緊成定子芯的多個定子疊片；

支架，所述支架包括具有多個肋材的空心管，所述多個肋材位于空心管的外表面上并且定向成使肋材的長度與空心管長度相符，其中所述多個肋材中的每一個具有徑向外表面；

轉子芯，所述轉子芯包括固定到支架肋材的徑向外表面上的多個壓緊轉子疊片；

空心電動機軸，支架連接到所述空心電動機軸上；

第一和第二軸承組件，其安裝在電動機架和空心電動機軸之間以使得轉子芯能相對于定子組件旋轉；和

電動機驅動裝置，其用于產生可變頻率脈寬調制信號以便按0到300rpm的速度驅動交流電動機，從而避免使用減速裝置。

優選地，所述交流電動機還包括產生8個電極的三相三角形繞組，并且電動機驅動裝置提供10Hz的基礎頻率。

優選地，所述頂部驅動系統還包括制動組件，所述第一和第二軸承只支撐轉子組件和制動組件的重量。

優選地，所述定子組件通過暗銷接合到電動機架上以承受500％滿載轉矩。