一种套装拼接式全金属螺杆定子及其加工方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109538112A(43)申请公布日2019.03.29(21)申请号201910009054.7(22)申请日2019.01.04(71)申请人中国地质大学（北京）地址100083北京市海淀区学院路29号(72)发明人路家兴王瑜周琴王志乔刘宝林张凯王璐李颖杰沙俊杰(74)专利代理机构北京力量专利代理事务所(特殊普通合伙)11504代理人宋林清(51)Int.Cl.E21B4/02(2006.01)F03C2/08(2006.01)B23D79/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图6页(54)发明名称一种套装拼接式全金属螺杆定子及其加工方法(57)摘要本发明公开了一种套装拼接式全金属螺杆定子及其加工方法，定子包括将一根长度为两个定子导程的半圆柱金属定子胚料经切削加工形成内螺旋后再切割成两段半圆柱拼接件，两个半圆柱拼接件的平面贴合后向配合间隙内压入焊锡进行焊接，形成一个圆柱形金属定子内芯；在定子内芯两端铣削旋向相同的公螺纹线后将定子内芯插入到一金属管件内；在金属管件的两端内壁对应定子内芯的位置铣削出母螺纹线，定子内芯通过与金属管件相互啮合的螺纹固定在金属管件内。本发明采用螺纹锁接固定、金属定子分体加工的方法，定子内螺旋面加工更方便和精确，可大大降低定子的加工难度，提高配合精度，进而提高全金属螺杆钻具的工作性能和使用寿命。CN109538112ACN109538112A权利要求书1/2页1.一种套装拼接式全金属螺杆定子，其特征在于，包括一根长度为两个定子导程的半圆柱金属定子胚料，在所述半圆柱金属定子胚料杆的平面加工有两个导程的内螺旋，所述半圆柱金属定子胚料从中间分割形成两个长度为一个导程的半圆柱金属定子拼接件；两个半圆柱金属定子拼接件的平面贴合后向配合间隙内压入焊锡进行焊接，形成一个圆柱形金属定子内芯；在圆柱形金属定子内芯两端铣削有公螺纹线，且两端的螺纹旋向相同；将所述圆柱形金属定子内芯插入到一金属管件内，在金属管件的两端内壁对应圆柱形金属定子内芯的位置铣削出母螺纹线，所述圆柱形金属定子内芯通过与金属管件相互啮合的螺纹固定在金属管件内。2.根据权利要求1所述的套装拼接式全金属螺杆定子，其特征在于，所述半圆柱金属杆通过熔融态的金属液体在模具中冷却凝固形成，所述半圆柱金属杆成型过程在强磁场中完成。3.一种套装拼接式全金属螺杆定子加工方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，确定定子的初始参数；S2，根据定子骨线方程生成定子骨线图；S3，对定子骨线做等距曲线，将定子骨线向外作等距半径的等距曲线，得到马达定子的端面型线；S4，依据马达定子初始参数值，计算定子的外廓圆半径和导程；S5，由定子端面型线、外廓圆半径、导程和定子的初始参数生成定子三维模型；S6，订做两个导程的半圆柱定子胚料；S7，将两个导程的半圆柱定子胚料放置在夹具上固定；S8，使用切削工具从半圆柱定子胚料首端至尾端连续切削完成定子内螺旋加工；S9，使用切削工具将半圆柱定子胚料中部截开，形成两段一个导程的半圆柱金属定子拼接件，将两段半圆柱金属定子拼接件首尾相对扣合在一起，在其缝隙处压入熔点较高的焊锡，形成圆柱形金属定子内芯；S10，在圆柱形金属定子内芯两端铣削出公螺纹线，将其拧入一个导程长度的两端含有内母螺纹的金属管件中，组合成一个导程长度的定子。4.根据权利要求3所述的套装拼接式全金属螺杆定子加工方法，其特征在于，在步骤S1中，所述定子的初始参数包括定子的头数N、偏心距e、等距半径系数r0和螺距h。5.根据权利要求4所述的套装拼接式全金属螺杆定子加工方法，其特征在于，在步骤S2中，所述定子骨线方程为：其中：N为定子头数，R2＝e，R2为滚圆半径；将所述定子骨线方程编程导入MATLAB软件生成定子骨线图。6.根据权利要求5所述的套装拼接式全金属螺杆定子加工方法，其特征在于，在步骤S32CN109538112A权利要求书2/2页0中，对定子骨线做等距曲线，已知等距半径系数r和滚圆半径R2，则等距半径为：0r＝r×R2；将定子骨线的等距半径向外作等距曲线，得马达定的端面型线。7.根据权利要求6所述的套装拼接式全金属螺杆定子加工方法，其特征在于，在步骤S4中，根据下列公式获得定子外廓圆半径：0L2＝(N+r)×R2定子的导程Ts可由下列公式获得：Ts＝Nh。8.根据权利要求7所述的套装拼接式全金属螺杆定子加工方法，其特征在于，在步骤S5中，通过定子端面型线、外廓圆半径和导程结合螺距在三维制图软件中生成定子三维图。9.根据权利要求3所述的套装拼接式全金属螺杆定子加工方法，其特征在于，在步骤S6中，所述半圆柱定子胚料订做过程如下：将熔化的钢水倒入胚料的模具中，然后将所述模具放入强磁场中冷却，随着金属冷