CN109510422B - 一种电磁驱动电机及旋转导向钻井工具 - Google Patents

一种电磁驱动电机及旋转导向钻井工具 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电磁驱动电机，包括电机定子和电机转子，电机转子的壳体套设在电机定子的绕制有定子绕组的定子铁芯上；定子铁芯上的中心设有通孔，通孔沿定子铁芯的轴向设置；还公开了一种旋转导向钻井工具，包括旋转外壳、泥浆管道、电磁驱动电机、偏置机构、力矩传递机构、钻头传动机构和钻头，电磁驱动电机的电机转子与偏置机构连接，电机转子用于带动偏置机构同步转动；电磁驱动电机的电机定子上的通孔套设置在泥浆管道上，泥浆管道用于泥浆在钻井工具内的流通；本发明将电机定子固定在泥浆管道外表面，提供钻井所需要的泥浆通道，设置在电机定子外面的电机转子连接偏置机构，从而能够提供更大的力矩，实现钻井工具的造斜功能。

Description

一种电磁驱动电机及旋转导向钻井工具
技术领域
本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种电磁驱动电机及旋转导向钻井工具。
背景技术
电机是通过磁力相互作用产生运动力，电机主要包括定子和转子，定子是电动机静止不动的部分。定子由定子铁芯、定子绕组和机座三部分组成。定子的主要作用是产生旋转磁场，而转子的主要作用是在旋转磁场中被磁力线切割进而产生电流。在制作定子的过程中，传统电机是定子在外转子在内，这种设计扭矩较小，另外，将定子绕组先用模具绕好，然后人工将绕组嵌入定子槽中，由于定子内部空间小，绕线不方便，效率低。
现有的电机在与其他设备一起使用时，通常通过驱动电机上的机座固定设置在其他设备上，不仅不方便固定，而且占用空间较大。
旋转导向钻井技术是在钻柱旋转的状态下进行井眼轨迹控制。与传统的滑动导向钻井相比，具有井眼光滑，井身轨迹控制精度高，位移延伸能力强，摩阻和扭矩小等优点。因此更适合在油田开发后期的复杂油气藏中钻超深井，高难定向井，水平井，大位移井及三维复杂机构井等特殊工艺井；但是现有的旋转导向钻井工具，电磁驱动电机安装后整体体积较大，不易控制。
发明内容
为了解决上述技术问题，针对以上问题点，本发明公开的旋转导向钻井工具，将电磁驱动电机的电机定子固定在泥浆管道外表面，提供钻井所需要的泥浆通道，设置在电机定子外面的电机转子连接偏置机构，从而能够提供更大的力矩，实现钻井工具的造斜功能。
为了达到上述发明目的，本发明提供了一种电磁驱动电机，包括电机定子和电机转子，所述电机定子包括定子铁芯和定子绕组，所述定子绕组缠绕设置在所述定子铁芯的外侧面上，所述电机转子包括壳体和设置在所述壳体上的磁性件，所述电机转子的所述壳体套设在所述电机定子的绕制有定子绕组的所述定子铁芯上；
所述磁性件设置在所述壳体靠近所述定子绕组一侧，所述磁性件与所述定子绕组之间设有气隙，所述气隙用于所述定子绕组激励产生的磁场和所述磁性件产生的磁场之间的耦合；
所述定子铁芯上的中心设有通孔，所述通孔沿所述定子铁芯的轴向设置。
进一步地，所述壳体的中心设有圆柱形开口，所述磁性件固定设置在所述壳体上的所述圆柱形开口的内壁上，所述磁性件设有至少一对；
所述磁性件与所述壳体同步转动。
优选地，所述磁性件为永磁体，所述磁性件设有两对，所述磁性件均匀分布在所述壳体上的所述圆柱形开口的内壁上。
进一步地，所述电机定子还包括至少一个霍尔传感器，所述霍尔传感器设置在所述定子铁芯一端的端面上，所述霍尔传感器用于检测所述电机转子的位置及转速。
优选地，所述霍尔传感器设有三个，所述霍尔传感器均匀设置在所述定子铁芯上所述通孔开口部外侧的端面上；
三个所述霍尔传感器均匀分布在所述定子铁芯端面上360°电度角的范围内，每两个所述霍尔传感器之间的夹角为120°电度角。
进一步地，所述定子铁芯的外侧面上设有支撑骨架，所述定子绕组设置在所述支撑骨架上，所述支撑骨架用于支撑所述定子绕组。
优选地，所述定子铁芯上的所述通孔为圆柱形通孔，所述支撑骨架为片状结构组成的中空圆柱体结构。
进一步地，所述定子绕组包括线圈绕组A、线圈绕组B和线圈绕组C，所述线圈绕组A、所述线圈绕组B和所述线圈绕组C独立存在，所述线圈绕组A与所述线圈绕组B之间导通，所述线圈绕组A与所述线圈绕组C之间导通，所述线圈绕组B与所述线圈绕组C之间导通。
本发明公开了一种旋转导向钻井工具，包括旋转外壳、泥浆管道、电磁驱动电机、偏置机构、力矩传递机构、钻头传动机构和钻头，所述电磁驱动电机为上述所述的电磁驱动电机，所述电磁驱动电机的所述电机转子与所述偏置机构连接，所述电机转子用于带动所述偏置机构同步转动；
所述电磁驱动电机的所述电机定子上的通孔套设置在所述泥浆管道上，所述泥浆管道用于泥浆在钻井工具内的流通；
所述偏置机构用于驱动所述钻头传动机构同步运动；
所述旋转外壳通过所述力矩传递机构带动所述钻头旋转。
进一步地，所述偏置机构包括旋转内套，所述电机转子用于带动所述旋转内套同步转动，
所述钻头传动机构包括钻头传动杆和钻头传动轴，所述旋转内套用于驱动所述钻头传动杆同步摆动；
所述旋转导向钻井工具还包括密封组件，所述密封组件用于实现所述旋转外壳与所述钻头传动杆的动密封。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
1、本发明公开的电磁驱动电机，将电机转子设置在电机定子的外部，定子绕组设置在电机转子的内部，可以提高电机转子的扭矩；
2、本发明公开的电磁驱动电机，直接将定子绕组绕制在定子铁芯的外侧面，便于定子绕组的缠绕，且效率高，在定子铁芯中间设置的通孔，不仅可以减小定子铁芯的重量，还可以使定子铁芯直接与外部装置连接，方便固定且节约空间；
3、本发明公开的旋转导向钻井工具，将电机定子固定在泥浆管道外表面，提供钻井所需要的泥浆通道，设置在电机定子外面的电机转子连接偏置机构，从而能够提供更大的力矩，实现钻井工具的造斜功能。
4、本发明公开的旋转导向钻井工具，具有体积小，效率高，易控制，易实现等优点，且使用方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明所述的电磁驱动电机及旋转导向钻井工具，下面将对实施例所需要的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1为本发明旋转导向钻井工具的结构示意图；
图2为本发明旋转导向钻井工具另一结构示意图；
图3为本发明电机转子的结构示意图；
图4为本发明电机定子的结构示意图；
图5为本发明电机定子与转子的结合结构示意图；
图6为图5的截面结构示意图；
图7为本发明定子绕组的直流驱动连线图；
图8为定子绕组产生的磁通密度图；
其中，图中附图标记对应为：
1-定子铁芯，101-通孔，2-定子绕组，201-线圈Aa，202-线圈Ab，203-线圈Ac,204-线圈Ad，205-线圈Ba，206-线圈Bb，207-线圈Bc，208-线圈Bd，209-线圈Ca，210-线圈Cb，211-线圈Cc，212-线圈Cd，3-霍尔传感器，4-支撑骨架，5-电机转子，6-磁性件，7-气隙，8-壳体，801-圆柱形开口，9-旋转外壳，10-泥浆管道，11-电磁驱动电机，12-偏置机构，1201-旋转内套，13-力矩传递机构，14-钻头传动机构，1401-钻头传动杆，1402-钻头传动轴，15-密封组件。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
实施例1：
如图3-图6所示：一种电磁驱动电机，包括电机定子和电机转子5，所述电机定子包括定子铁芯1和定子绕组2，所述定子绕组2缠绕设置在所述定子铁芯1的外侧面上，所述电机转子5包括壳体8和设置在所述壳体上的磁性件6，所述电机转子5的所述壳体8套设在所述电机定子的绕制有定子绕组2的所述定子铁芯1上；
所述磁性件6设置在所述壳体8靠近所述定子绕组2一侧，所述磁性件6与所述定子绕组2之间设有气隙7，所述气隙7用于所述定子绕组2激励产生的磁场和所述磁性件6产生的磁场之间的耦合；
所述定子铁芯1上的中心设有通孔101，所述通孔101沿所述定子铁芯1的轴向设置；本发明直接将定子绕组2绕制在定子铁芯1的外侧面，便于定子绕组2的缠绕，且效率高，在定子铁芯1中间设置的通孔，不仅可以减小定子铁芯1的重量，还可以使定子铁芯1直接与外部装置连接，方便固定且节约空间，定子绕组2设置在电机转子4的内部，可以提高电机转子5的扭矩。
具体的，所述壳体8的中心设有圆柱形开口801，所述磁性件6固定设置在所述壳体8上的所述圆柱形开口801的内壁上，所述磁性件6设有至少一对；
所述磁性件6与所述壳体8同步转动。
具体的，所述电机定子还包括至少一个霍尔传感器3，所述霍尔传感器3设置在所述定子铁芯1一端的端面上，所述霍尔传感器3用于检测所述电机转子5的位置及转速。
具体的，所述定子铁芯1的外侧面上设有支撑骨架4，所述定子绕组2设置在所述支撑骨架4上，所述支撑骨架4用于支撑所述定子绕组2。
更为具体的，所述定子绕组2包括线圈绕组A、线圈绕组B和线圈绕组C，所述线圈绕组A、所述线圈绕组B和所述线圈绕组C独立存在，所述线圈绕组A与所述线圈绕组B之间导通，所述线圈绕组A与所述线圈绕组C之间导通，所述线圈绕组B与所述线圈绕组C之间导通。
更进一步地，所述线圈绕组A包括线圈Aa201、线圈Ab202、线圈Ac203和线圈Ad204，所述线圈绕组B包括线圈Ba205、线圈Bb206、线圈Bc207和线圈Bd208，所述线圈绕组C包括线圈Ca209、线圈Cb210、线圈Cc211和线圈Cd212；
所述线圈Aa201和所述线圈Ac203绕向相同，所述线圈Ab202和所述线圈Ad204绕向相同，所述线圈Aa201或所述线圈Ac203与所述线圈Ab202或所述线圈Ad204绕向相反；
所述线圈Ba205和所述线圈Bc207绕向相同，所述线圈Bb206和所述线圈Bd208绕向相同，所述线圈Ba205或所述线圈Bc207与所述线圈Bb206或所述线圈Bd208绕向相反；
所述线圈Ca209和所述线圈Cc211绕向相同，所述线圈Cb210和所述线圈Cd212绕向相同，所述线圈Ca209或所述线圈Cc211与所述线圈Cb210或所述线圈Cd212绕向相反；
具体的，在线圈绕组A、线圈绕组B和线圈绕组C上加上适当的激励电压，即可产生磁场。
实施例2：为实施例1的优选实施例
如图3至图7所示，一种电磁驱动电机，包括电机定子和电机转子5，所述电机定子包括定子铁芯1和定子绕组2，所述定子绕组2缠绕设置在所述定子铁芯1的外侧面上，所述电机转子5包括壳体8和设置在所述壳体上的磁性件6，所述电机转子5的所述壳体8套设在所述电机定子的绕制有定子绕组2的所述定子铁芯1上；
所述磁性件6设置在所述壳体8靠近所述定子绕组2一侧，所述磁性件6与所述定子绕组2之间设有气隙7，所述气隙7用于所述定子绕组2激励产生的磁场和所述磁性件6产生的磁场之间的耦合；
所述定子铁芯1上的中心设有通孔101，所述通孔101沿所述定子铁芯1的轴向设置；本发明直接将定子绕组2绕制在定子铁芯1的外侧面，便于定子绕组2的缠绕，且效率高，在定子铁芯1中间设置的通孔，不仅可以减小定子铁芯1的重量，还可以使定子铁芯1直接与外部装置连接，方便固定且节约空间，定子绕组2设置在电机转子4的内部，可以提高电机转子5的扭矩。
具体的，所述壳体8的中心设有圆柱形开口801，所述磁性件6固定设置在所述壳体8上的所述圆柱形开口801的内壁上，所述磁性件6设有至少一对；
所述磁性件6与所述壳体8同步转动。
优选地，所述磁性件6为永磁体，所述磁性件6设有两对，所述磁性件6均匀分布在所述壳体8上的所述圆柱形开口801的内壁上；进一步地，每个永磁体对应三个线圈，每一对相邻的S，N永磁体，对应360电度角，可以反映永磁体的位置。
磁性件6还可设置为3对或者更多，磁性件6均可均匀分布在壳体8上的圆柱形开口801内。
具体的，所述电机定子还包括至少一个霍尔传感器3，所述霍尔传感器3设置在所述定子铁芯1一端的端面上，所述霍尔传感器3用于检测所述电机转子5的位置及转速。
优选地，所述霍尔传感器3设有三个，所述霍尔传感器3均匀设置在所述定子铁芯1上所述通孔101开口部外侧的端面上；
三个所述霍尔传感器3均匀分布在所述定子铁芯1端面上360°电度角的范围内，每两个所述霍尔传感器3之间的夹角为120°电度角。
具体的，所述定子铁芯1的外侧面上设有支撑骨架4，所述定子绕组2设置在所述支撑骨架4上，所述支撑骨架4用于支撑所述定子绕组2。
优选地，所述定子铁芯1上的所述通孔101为圆柱形通孔101，所述支撑骨架4为片状结构组成的中空圆柱体结构；更进一步地，每个片状结构的大小厚度等均相同，通过设置的片状结构的支撑骨架4更加方便定子绕组2中各个线圈的缠绕，也可使线圈的分布更加均匀，磁场更加稳定。
更为具体的，所述定子绕组2包括线圈绕组A、线圈绕组B和线圈绕组C，所述线圈绕组A、所述线圈绕组B和所述线圈绕组C独立存在，所述线圈绕组A与所述线圈绕组B之间导通，所述线圈绕组A与所述线圈绕组C之间导通，所述线圈绕组B与所述线圈绕组C之间导通。
更进一步地，所述线圈绕组A包括线圈Aa201、线圈Ab202、线圈Ac203和线圈Ad204，所述线圈绕组B包括线圈Ba205、线圈Bb206、线圈Bc207和线圈Bd208，所述线圈绕组C包括线圈Ca209、线圈Cb210、线圈Cc211和线圈Cd212；
所述线圈Aa201和所述线圈Ac203绕向相同，所述线圈Ab202和所述线圈Ad204绕向相同，所述线圈Aa201或所述线圈Ac203与所述线圈Ab202或所述线圈Ad204绕向相反；
所述线圈Ba205和所述线圈Bc207绕向相同，所述线圈Bb206和所述线圈Bd208绕向相同，所述线圈Ba205或所述线圈Bc207与所述线圈Bb206或所述线圈Bd208绕向相反；
所述线圈Ca209和所述线圈Cc211绕向相同，所述线圈Cb210和所述线圈Cd212绕向相同，所述线圈Ca209或所述线圈Cc211与所述线圈Cb210或所述线圈Cd212绕向相反；
所述线圈绕组A、所述线圈绕组B和所述线圈绕组C连接成“Y”型电路，所述线圈绕组A与所述线圈绕组B之间导通，所述线圈绕组A与所述线圈绕组C之间导通，所述线圈绕组B与所述线圈绕组C之间导通。
具体的，在线圈绕组A、线圈绕组B和线圈绕组C上加上适当的激励电压，即可产生磁场。
与实施例1的不同之处在于：
优选地，所述磁性件6为永磁体，所述磁性件6设有两对，所述磁性件6均匀分布在所述壳体8上的所述圆柱形开口801的内壁上；进一步地，每个永磁体对应三个线圈，每一对相邻的S，N永磁体，对应360电度角，可以反映永磁体的位置。
磁性件6还可设置为3对或者更多，磁性件6均可均匀分布在壳体8上的圆柱形开口801内。
优选地，所述霍尔传感器3设有三个，所述霍尔传感器3均匀设置在所述定子铁芯1上所述通孔101开口部外侧的端面上；
三个所述霍尔传感器3均匀分布在所述定子铁芯1端面上360°电度角的范围内，每两个所述霍尔传感器3之间的夹角为120°电度角。
优选地，所述定子铁芯1上的所述通孔101为圆柱形通孔101，所述支撑骨架4为片状结构组成的中空圆柱体结构；更进一步地，每个片状结构的大小厚度等均相同，通过设置的片状结构的支撑骨架4更加方便定子绕组2中各个线圈的缠绕，也可使线圈的分布更加均匀，磁场更加稳定。
所述线圈绕组A、所述线圈绕组B和所述线圈绕组C连接成“Y”型电路，所述线圈绕组A与所述线圈绕组B之间导通，所述线圈绕组A与所述线圈绕组C之间导通，所述线圈绕组B与所述线圈绕组C之间导通。
实施例3：
如图1和图2所示，一种旋转导向钻井工具，包括旋转外壳9、泥浆管道10、电磁驱动电机11、偏置机构12、力矩传递机构13、钻头传动机构14和钻头，所述电磁驱动电机11为权利要求1-8任意一项所述的电磁驱动电机11，所述电磁驱动电机11的所述电机转子5与所述偏置机构12连接，所述电机转子5用于带动所述偏置机构12同步转动；
所述电磁驱动电机11的所述电机定子上的通孔101套设置在所述泥浆管道10上，所述泥浆管道10用于泥浆在钻井工具内的流通；
所述偏置机构12用于驱动所述钻头传动机构14同步运动；
所述旋转外壳9通过所述力矩传递机构13带动所述钻头旋转；本发明将电机定子固定在泥浆管道10外表面，提供钻井所需要的泥浆通道，设置在电机定子外面的电机转子5连接偏置机构12，从而能够提供更大的力矩，实现钻井工具的造斜功能。
具体的，所述偏置机构12包括旋转内套1201，所述电机转子5用于带动所述旋转内套1201同步转动，
所述钻头传动机构14包括钻头传动杆1401和钻头传动轴1402，所述旋转内套1201用于驱动所述钻头传动杆1401同步摆动；具体的，钻头传动杆1401和钻头传动轴1402同步传动；
所述旋转导向钻井工具还包括密封组件15，所述密封组件15用于实现所述旋转外壳9与所述钻头传动杆1401的动密封。
电磁驱动电机的工作原理：如图7为例，将线圈绕组A、线圈绕组B和线圈绕组C接成“Y”型电路，根据霍尔传感器的输出状态，让线圈A、B、C两两相通；并各自加上激励电压U、W、V。电机转子5逆时针旋转，电机转子旋转180°机械角，由于机械对称结构，等效于360°电度角。若霍尔传感器3面对S极是输出状态为1，在360°电度角内，三个间距均为120°电度角的霍尔传感器3产生了6个状态，其中如图6中，三个霍尔传感器安从上到下，顺时针方向依次为H1、H2和H3；此时驱动电机逆时针方向驱动时序表如下：
Figure BDA0001851100850000101
以表中时序1状态为例，激励电流从线圈绕组A流入，线圈绕组C流出，线圈绕组B关闭，没有电流。此时，对应线圈Aa201和线圈Ac203，线圈Ca209和线圈Cc211通入正向电流，线圈Ab202和线圈Ad204，线圈Cb210和线圈Cd212通入反向电流，其他线圈没有电流。此时定子绕组2产生的磁通密度如图8所示，针对固定在电机转子5上的磁性件6(此处为永磁体)，定子绕组2产生的磁场会产生一个持续的逆时针磁力。当定子绕组2按照驱动电机逆时针方向驱动时序表中所示的时序施加激励电压时，驱动电机就会产生一个持续的逆时针扭矩。
旋转导向钻井工具的工作原理：
如图1和图2所示，旋转导向钻井工具在工作时，旋转外壳9通过力矩传递机构13带动钻头传动轴1402旋转，进而带动钻头(图中未示出)旋转。
电磁驱动机构11上的电机转子5带动偏置机构12的旋转内套1201做内部旋转，偏置机构12的旋转实现钻头传动杆1401偏置在设定的工具面角度上进行旋进，具体的，旋转内套1201驱动钻头传动杆1401以力矩传递机构13的中心为轴进行摇摆，进而带动钻头传动轴1202传动；同时结合由旋转外壳9传递的旋转，钻头传动轴1402可以在任意工具面角度旋进。
另外，密封组件15实现旋转外壳9和钻头传动杆1401之间的动密封。
上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种电磁驱动电机，包括电机定子和电机转子(5)，所述电机定子包括定子铁芯(1)和定子绕组(2)，所述定子绕组(2)缠绕设置在所述定子铁芯(1)的外侧面上，所述电机转子(5)包括壳体(8)和设置在所述壳体上的磁性件(6)，其特征在于：所述电机转子(5)的所述壳体(8)套设在所述电机定子的绕制有定子绕组(2)的所述定子铁芯(1)上；
所述磁性件(6)设置在所述壳体(8)靠近所述定子绕组(2)一侧，所述磁性件(6)与所述定子绕组(2)之间设有气隙(7)，所述气隙(7)用于所述定子绕组(2)激励产生的磁场和所述磁性件(6)产生的磁场之间的耦合；所述磁性件(6)设有两对；
所述定子绕组(2)包括线圈绕组A、线圈绕组B和线圈绕组C，所述线圈绕组A、所述线圈绕组B和所述线圈绕组C独立存在，所述线圈绕组A、所述线圈绕组B和所述线圈绕组C连接成“Y”型电路，所述线圈绕组A与所述线圈绕组B之间导通，所述线圈绕组A与所述线圈绕组C之间导通，所述线圈绕组B与所述线圈绕组C之间导通；
所述定子铁芯(1)上的中心设有通孔(101)，所述通孔(101)沿所述定子铁芯(1)的轴向设置；所述通孔(101)用于套设在钻井工具的泥浆管道(10)上；
所述定子铁芯(1)的外侧面上设有支撑骨架(4)，所述定子绕组(2)设置在所述支撑骨架(4)上，所述支撑骨架(4)用于支撑所述定子绕组(2)，所述支撑骨架(4)为片状结构组成的中空圆柱体结构。
2.根据权利要求1所述的电磁驱动电机，其特征在于：所述壳体(8)的中心设有圆柱形开口(801)，所述磁性件(6)固定设置在所述壳体(8)上的所述圆柱形开口(801)的内壁上；
所述磁性件(6)与所述壳体(8)同步转动。
3.根据权利要求2所述的电磁驱动电机，其特征在于：所述磁性件(6)为永磁体，所述磁性件(6)均匀分布在所述壳体(8)上的所述圆柱形开口(801)的内壁上。
4.根据权利要求1所述的电磁驱动电机，其特征在于：所述电机定子还包括至少一个霍尔传感器(3)，所述霍尔传感器(3)设置在所述定子铁芯(1)一端的端面上，所述霍尔传感器(3)用于检测所述电机转子(5)的位置及转速。
5.根据权利要求4所述的电磁驱动电机，其特征在于：所述霍尔传感器(3)设有三个，所述霍尔传感器(3)均匀设置在所述定子铁芯(1)上所述通孔(101)开口部外侧的端面上；
三个所述霍尔传感器(3)均匀分布在所述定子铁芯(1)端面上360°电度角的范围内，每两个所述霍尔传感器(3)之间的夹角为120°电度角。
6.根据权利要求1所述的电磁驱动电机，其特征在于：所述定子铁芯(1)上的所述通孔(101)为圆柱形通孔(101)。
7.一种旋转导向钻井工具，其特征在于：包括旋转外壳(9)、泥浆管道(10)、电磁驱动电机(11)、偏置机构(12)、力矩传递机构(13)、钻头传动机构(14)和钻头，所述电磁驱动电机(11)为权利要求1-6任意一项所述的电磁驱动电机(11)，所述电磁驱动电机(11)的所述电机转子(5)与所述偏置机构(12)连接，所述电机转子(5)用于带动所述偏置机构(12)同步转动；
所述电磁驱动电机(11)的所述电机定子上的通孔(101)套设置在所述泥浆管道(10)上，所述泥浆管道(10)用于泥浆在钻井工具内的流通；
所述偏置机构(12)用于驱动所述钻头传动机构(14)同步运动；
所述旋转外壳(9)通过所述力矩传递机构(13)带动所述钻头旋转。
8.根据权利要求7所述的旋转导向钻井工具，其特征在于：所述偏置机构(12)包括旋转内套(1201)，所述电机转子(5)用于带动所述旋转内套(1201)同步转动，
所述钻头传动机构(14)包括钻头传动杆(1401)和钻头传动轴(1402)，所述旋转内套(1201)用于驱动所述钻头传动杆(1401)同步摆动；
所述旋转导向钻井工具还包括密封组件(15)，所述密封组件(15)用于实现所述旋转外壳(9)与所述钻头传动杆(1401)的动密封。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109510422B (zh) * 2018-11-01 2021-04-06 贝兹维仪器(苏州)有限公司 一种电磁驱动电机及旋转导向钻井工具
CN110847820B (zh) * 2019-11-20 2021-09-17 中国石油天然气集团有限公司 一种用于旋转导向工具的随钻信号与供电短传***
CN116873540B (zh) * 2023-09-06 2023-11-21 上海果栗自动化科技有限公司 传送控制方法、传送控制装置及计算机存储介质

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001241283A (ja) * 2000-02-29 2001-09-04 Mitsubishi Materials Corp 掘削装置
CN201163731Y (zh) * 2008-01-18 2008-12-10 北京市普利门机电高技术公司 无线随钻用井下发电机及电动机
JP5221219B2 (ja) * 2008-06-20 2013-06-26 株式会社日立産機システム 永久磁石式同期モータ
CN201450433U (zh) * 2009-06-29 2010-05-05 西安嘉能高速动力科技开发有限公司 大功率外转子超低速永磁无刷直流电动机
CN101944813B (zh) * 2010-09-26 2012-07-04 沈阳工业大学 一种用于皮带输送机的外转子直驱式永磁同步电动机
CN103607068B (zh) * 2013-11-18 2015-11-25 东南大学 顶部驱动钻井装置用低速电机直接驱动机构
CN104832088B (zh) * 2015-03-25 2015-11-18 中国石油大学(华东) 动态指向式旋转导向钻井工具及其测控方法
TWI554007B (zh) * 2015-12-31 2016-10-11 With inside and outside of the hollow rotor of motor delineated DC sub-structure
CN205385355U (zh) * 2016-01-11 2016-07-13 东方电气集团东方电机有限公司 一种永磁电动机
CN205544649U (zh) * 2016-02-29 2016-08-31 中石化石油工程技术服务有限公司 井下电动钻具驱动用超长铁芯少线圈永磁同步电动机
CN207098872U (zh) * 2017-05-22 2018-03-13 华中科技大学 集成磁编码器和霍尔开关确定位置的外转子永磁同步电机
CN109599966A (zh) * 2018-11-01 2019-04-09 贝兹维仪器(苏州)有限公司 一种电机转子及驱动电机
CN109660050A (zh) * 2018-11-01 2019-04-19 贝兹维仪器(苏州)有限公司 一种电机定子及驱动电机
CN109510422B (zh) * 2018-11-01 2021-04-06 贝兹维仪器(苏州)有限公司 一种电磁驱动电机及旋转导向钻井工具

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