[發(fā)明專利]一種井下磁耦合渦輪動力懸臂式交流發(fā)電機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310731112.X
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN103701259A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王自民;王愛寬;田相錄;朱懷軍;蒙毅
• 申請（專利權(quán)）人: 東營市創(chuàng)元石油機械制造有限公司
• 主分類號: H02K7/18
• 分類號: H02K7/18;H02K51/00;H02K1/22;H02K1/12;H02K5/04
• 代理公司: 東營雙橋?qū)＠碛邢挢?zé)任公司 37107
• 代理人: 羅文遠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油工業(yè)隨鉆測量（MWD）技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種井下磁耦合渦輪動力懸臂式交流發(fā)電機。

背景技術(shù)

石油工業(yè)隨鉆測量（MWD）技術(shù)是石油技術(shù)服務(wù)的一個主要方向，經(jīng)過10多年的發(fā)展，目前在國際石油領(lǐng)域技術(shù)已經(jīng)比較成熟，井下電源是石油工業(yè)隨鉆測量（MWD）技術(shù)的關(guān)鍵之所在，目前使用最廣泛的是電池組，但是電池組容量有限，使用壽命較短，受井下溫度升高的影響較大，而且價格昂貴；更換電池組需要頻繁的起下鉆作業(yè)，給正常的鉆井進尺造成很大影響，往往電池組電量用不完也不敢再冒險下井。

頻繁的起下鉆作業(yè)和大量電量沒用完的電池組浪費了大量的人力物力，而且由于電池材料其本身的特性需要對其運輸、存儲以及報廢進行專門的處理這就大大增加了鉆井的成本。

在井下測量工具中，傳感器、電路及遙測裝置功率從幾瓦到700瓦。隨著油氣開采向深層和多水平井、分支井方向發(fā)展，井下溫度升高，儀器井下工作時間延長，以及井下大功率工具的使用，井下工具的電力供應(yīng)已經(jīng)成為制約井下測量系統(tǒng)工作的關(guān)鍵因素。目前國外普遍以渦輪發(fā)電機為井下儀器的電源，但外國公司其核心技術(shù)對我國保密；近年來國內(nèi)某些科研院所也對相關(guān)技術(shù)進行科技攻關(guān)，但是目前還沒有成熟的井下發(fā)電機裝備配套儀器。

目前公開的井下發(fā)電機由葉輪、驅(qū)動軸、變速器、轉(zhuǎn)子、定子、發(fā)電機外殼組成。傳動系統(tǒng)采用機械硬接合方式。泥漿流沖擊葉輪旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動軸通過變速器帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)切割磁力線發(fā)電。但是傳動系統(tǒng)為機械硬接合方式，其機械加工精度成為產(chǎn)品穩(wěn)定性的一個關(guān)鍵因素,同時變速器無潤滑和降溫措施，在井下高溫下長期高速運轉(zhuǎn)又降低了其使用的穩(wěn)定性和使用壽命。?

美國專利US517464中公開了一種集成了鉆井液脈沖發(fā)生器與渦輪發(fā)電機的井下測量工具，發(fā)電機由渦輪推進器、驅(qū)動軸、變速器、發(fā)電機、測速器組成，由于受限于井下空間和渦輪特性，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且功率較小，軸承和線圈直接工作于鉆井液中，對鉆井液質(zhì)量、軸承性能、線圈絕緣性要求很高，在井下高溫、強烈震動的惡劣環(huán)境中長期高速運轉(zhuǎn)，大大降低了其使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述設(shè)備的不足，本發(fā)明提供了一種井下磁耦合渦輪動力懸臂式交流發(fā)電機，該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、形式新穎、運轉(zhuǎn)可靠，功率大，結(jié)構(gòu)緊湊，兼容性強，適用于石油工業(yè)隨鉆測量（MWD）技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的目的就是為現(xiàn)場提供一種井下磁耦合渦輪動力懸臂式交流發(fā)電機。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。

一種井下磁耦合渦輪動力懸臂式交流發(fā)電機，其包括流管、壓帽、導(dǎo)流環(huán)、導(dǎo)流器、支撐管、上軸承、磁動力渦輪總成、下軸承、直翼導(dǎo)流器、發(fā)電機外殼、定位螺釘、支撐軸承、發(fā)電機轉(zhuǎn)子、發(fā)電機定子，發(fā)電機轉(zhuǎn)子為懸臂式交流發(fā)電機轉(zhuǎn)子，由耦合磁鋼、耦合磁鋼支架、轉(zhuǎn)子磁鋼支架、轉(zhuǎn)子磁鋼組成，耦合磁鋼支架為一圓管，上段中部有一凸臺，下段為細管,細管上部加工有螺紋,凸臺兩端安裝支撐軸承，凸臺外圓均勻開有6個長槽，槽內(nèi)固定耦合磁鋼，細管的外部套著轉(zhuǎn)子磁鋼支架且固定在細管上部的螺紋上，轉(zhuǎn)子磁鋼支架為一圓管，上部內(nèi)孔加工有螺紋，外圓周均勻開有6個長槽，槽內(nèi)固定轉(zhuǎn)子磁鋼，轉(zhuǎn)子磁鋼位于懸臂式交流發(fā)電機轉(zhuǎn)子的懸臂部分，發(fā)電機定子為懸臂式交流發(fā)電機定子，由隔磁架、定子外殼體、定子線圈、定子內(nèi)殼體、定位銷組成,定子外殼體為一帶底圓管，底部中心有孔，該孔周圍有4個孔,其中有2個孔固定定位銷，導(dǎo)線從另外2個孔引出，其上半部分有均勻分布的3個缺口，下半部分固定著定子線圈，定子線圈的外形為圓管，下端面有2個盲孔，定位銷插入這2個孔內(nèi),定子內(nèi)殼體的上半部分為一帶底圓管，底部中心有孔，下半部分為一圓管，上半部分有均勻分布的3個缺口，下部圓管穿過定子線圈的內(nèi)孔，與定子外殼體的底部中心孔固定在一起，上半部分的3個缺口與定子外殼體的3個缺口交叉在一起,隔磁架為一帶底圓管，底部中心有孔，底以上有6個沿圓周均布的缺口，其中相互間隔的3個缺口延伸至下底面，定子外殼體與定子內(nèi)殼體叉在一起的部分由隔磁架完全隔開，形成一個完整的敞口內(nèi)孔,轉(zhuǎn)子磁鋼位位于敞口內(nèi)孔內(nèi)部，導(dǎo)線為定子線圈的引出導(dǎo)線。

發(fā)電機外殼為一圓管，上下兩端加工有螺紋，外圓下部有一個凸臺，內(nèi)孔有兩個凸臺，上部外圓上有3個均布的螺紋盲孔，外圓下部凸臺處固定著下軸承，內(nèi)孔的中部凸臺處通過支撐軸承支撐著懸臂式交流發(fā)電機轉(zhuǎn)子，內(nèi)孔的下部凸臺處固定著懸臂式交流發(fā)電機定子，支撐管套在其外圓上，通過3個定位螺釘固定在其3個均布的螺紋盲孔處，直翼導(dǎo)流器的內(nèi)孔固定在發(fā)電機外殼外圓的靠下部位，外圓固定在流管的內(nèi)孔上。