顶驱系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103001395A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN103001395A(43)申请公布日2013.03.27(21)申请号201210572253.7(22)申请日2012.12.26(71)申请人中国石油集团长城钻探工程有限公司顶驱技术分公司地址100101北京市朝阳区北辰西路8号北辰世纪中心A座1111室(72)发明人张贵德李春生蒋松松李想耿建华黎恒磊(74)专利代理机构北京中创阳光知识产权代理有限责任公司11003代理人张飙(51)Int.Cl.H02K7/116(2006.01)F16H57/023(2012.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书33页页附图附图55页(54)发明名称顶驱系统(57)摘要本发明公开了一种顶驱系统，包括永磁调速电机、两级减速传动分体设置的上齿轮箱和下齿轮箱，上齿轮箱与永磁调速电机的输出轴相连，下齿轮箱与顶驱主轴相连接，永磁调速电机的动力经由上齿轮箱和下齿轮箱传递给顶驱主轴，来带动钻具旋转完成钻井作业。本发明将电机输出轴与顶驱主轴同心布置，使电机尺寸受限较少，并缩小顶驱的整体尺寸，并改良顶驱齿轮箱承重效果，降低了加工成本，降低了日常维修工作的难度。并且采用盘式永磁调速电机具有轴向尺寸小、动力输出精度高、可控性好、功率因素高、最大输出扭矩大等优势。CN10395ACN103001395A权利要求书1/1页1.顶驱系统，其特征在于，该系统包括永磁调速电机、两级减速传动分体设置的上齿轮箱和下齿轮箱，上齿轮箱与永磁调速电机的输出轴相连，下齿轮箱与顶驱主轴相连接，永磁调速电机的动力经由上齿轮箱和下齿轮箱传递给顶驱主轴，来带动钻具旋转完成钻井作业。2.如权利要求1所述的顶驱系统，其特征在于，所述永磁调速电机为盘式永磁调速电机。3.如权利要求1所述的顶驱系统，其特征在于，所述上齿轮箱与下齿轮箱之间通过设置复合齿轮的长轴相连接。4.如权利要求1所述的顶驱系统，其特征在于，所述复合齿轮包括设置在长轴上部的大齿轮、长轴下部的小齿轮。5.如权利要求1所述的顶驱系统，其特征在于，所述电机输出轴与顶驱主轴同心布置。6.如权利要求1所述的顶驱系统，其特征在于，所述上齿轮箱与下齿轮箱之间的空间设置泥浆通道。7.如权利要求4所述的顶驱系统，其特征在于，所述上齿轮箱包括相配合的三副齿轮：所述大齿轮、惰轮和电机输出轴齿轮，在不改变传动比的情况下，为了拼凑中心矩，将惰轮设置在大齿轮和电机输出轴齿轮之间，电机输出轴齿轮设置在所述电机输出轴上。8.如权利要求4所述的顶驱系统，其特征在于，所述下齿轮箱包括相互配合的两副齿轮：所述小齿轮和主轴大齿轮，主轴大齿轮安装在所述顶驱主轴上。2CN103001395A说明书1/3页顶驱系统技术领域[0001]本发明涉及石油机电工程，尤其是一种顶驱系统。背景技术[0002]如图1所示，目前各型号顶驱均采用单一齿轮箱实现二级减速，将电机输出动力传递给顶驱主轴，冲管机构和电机均位于齿轮箱上部，并采用法兰连接。[0003]由于齿轮箱输出轴（顶驱主轴）必须中置，使得与该主轴连接的冲管机构（泥浆通道组件）也必须置中安装。小吨位顶驱都采用单电机驱动，由于冲管机构的存在，使得电机必须安装在齿轮箱顶部中心或左或右的一侧并偏后，这造成了宽度方向的尺寸较大，由于井架空间有限，必须严格控制顶驱电机的体积和功率。[0004]同时由于电机一般重量较大，偏置的结构会造成齿轮箱的严重偏重，影响顶驱的上、卸扣和起、下钻作业。另一方面，现有顶驱的电机采用普通的三相异步交流电机，其轴向尺寸较大，占据了较大的高度上的空间，并且输出精度有限，最大输出扭矩不够，不能灵活地适应复杂的工况。发明内容[0005]针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种提高电机的输出精度和最大输出扭矩，并对整体结构进行重新布置的顶驱系统，从而最大限度地缩小顶驱的宽度和高度，实现顶驱结构的小型化。[0006]为实现上述目的，本发明一种顶驱系统，包括永磁调速电机、两级减速传动分体设置的上齿轮箱和下齿轮箱，上齿轮箱与永磁调速电机的输出轴相连，下齿轮箱与顶驱主轴相连接，永磁调速电机的动力经由上齿轮箱和下齿轮箱传递给顶驱主轴，来带动钻具旋转完成钻井作业。[0007]进一步，所述永磁调速电机为盘式永磁调速电机。[0008]进一步，所述上齿轮箱与下齿轮箱之间通过设置复合齿轮的长轴相连接，完成动力的传递。[0009]进一步，所述复合齿轮包括设置在长轴上部的大齿轮、长轴下部的小齿轮。[0010]进一步，所述电机输出轴与顶驱主轴同心布置。[0011]进一步，所述上齿轮箱与下齿轮箱之间的空间设置泥浆通道。[0012]进一步，所述上齿轮箱包括相配合的三副齿轮：所述大齿轮、惰轮和电机输出轴齿轮，在不改变传动比的情况下