本發(fā)明涉及一種泥漿脈沖器用驅(qū)動裝置，屬于石油工業(yè)、航空航天、電力技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著石油工業(yè)的發(fā)展，井下智能工具得到了大面積的推廣，泥漿脈沖器作為其代表也得到越來越廣泛的應(yīng)用。目前井下泥漿脈沖器對于活塞推拉力的需求主要靠電磁鐵加彈簧的方式實(shí)現(xiàn)，該結(jié)構(gòu)傳動部件多，工作效率低，推力精度及可靠性都較差，同時受彈簧本身特性影響，在長時反復(fù)使用后性能降低，影響泥漿脈沖器使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種泥漿脈沖器用驅(qū)動裝置，該泥漿脈沖器用驅(qū)動裝置可以將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動的機(jī)械能，在能量傳遞過程中不需要任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，可提高傳動精度及傳動效率，極大地延長產(chǎn)品使用壽命，并適合高溫環(huán)境長時工作。

本發(fā)明的上述目的主要是通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：

一種泥漿脈沖器用驅(qū)動裝置，包括上端蓋、上滑動軸承組件、防轉(zhuǎn)塊、線圈、鐵心、永磁體、導(dǎo)磁塊、軸、下滑動軸承組件和下端蓋，其中鐵心為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁面沿軸向均勻分布N個環(huán)形開槽，所述環(huán)形開槽內(nèi)放置線圈，線圈與外部電源連接，鐵心的一端與上端蓋同軸安裝，另一端與下端蓋同軸安裝，軸穿過鐵心；永磁體和導(dǎo)磁塊均為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，安裝在軸上，每2個永磁體間設(shè)置1個導(dǎo)磁塊，上滑動軸承組件安裝于軸)上，位于永磁體和導(dǎo)磁塊上部，一端緊貼上端蓋端面，限制軸向上運(yùn)動；防轉(zhuǎn)塊分別與上端蓋和上滑動軸承組件連接，起到軸的防轉(zhuǎn)功能；下滑動軸承組件安裝于軸下端并固定，且下滑動軸承組件下端面與下端蓋端面之間留有間隙，該間隙為驅(qū)動裝置的行程；

其中N為正整數(shù)，且N為3的倍數(shù)。

在上述泥漿脈沖器用驅(qū)動裝置中，還包括壓緊塊，所述壓緊塊將永磁體、導(dǎo)磁塊與軸壓緊固定，上滑動軸承組件緊貼壓緊塊安裝于軸上，另一端緊貼上端蓋端面，限制軸向上運(yùn)動。

在上述泥漿脈沖器用驅(qū)動裝置中，所述鐵心的內(nèi)壁面還均勻開設(shè)M個過線槽，所述過線槽從鐵心的一端延伸到另一端，將N個環(huán)形開槽連通，用于放置線圈之間的引線；所述鐵心上部還開設(shè)M個第一過線孔，第一過線孔的位置與過線槽的位置對應(yīng)一致，外接線通過第一過線孔進(jìn)入鐵心內(nèi)的過線槽，與線圈的引線連接，提供動力來源，其中M為正整數(shù)，且M為3的倍數(shù)。

在上述泥漿脈沖器用驅(qū)動裝置中，所述上端蓋的外表面均勻分布M個第二過線孔，所述第二過線孔的位置與鐵心的第一過線孔的位置相對應(yīng)，與外部電源連接的外接線依次通過第二過線孔、第一過線孔后與線圈的引線連接。

在上述泥漿脈沖器用驅(qū)動裝置中，所述上端蓋內(nèi)壁面上均勻設(shè)置四個槽，其中兩個為第一通流槽，兩個為防轉(zhuǎn)槽，兩個第一通流槽對稱設(shè)置，與上滑動軸承組件中的兩個第二通流槽配合安裝，實(shí)現(xiàn)通流散熱功能；兩個防轉(zhuǎn)槽對稱設(shè)置，與防轉(zhuǎn)塊的防轉(zhuǎn)鍵配合安裝，實(shí)現(xiàn)軸的防轉(zhuǎn)功能。

在上述泥漿脈沖器用驅(qū)動裝置中，所述防轉(zhuǎn)塊為環(huán)形結(jié)構(gòu)，環(huán)形結(jié)構(gòu)外壁面均勻分布兩個防轉(zhuǎn)鍵，環(huán)形結(jié)構(gòu)端面靠近內(nèi)壁面且與防轉(zhuǎn)鍵位置對應(yīng)處設(shè)置一個定位鍵,安裝時兩個防轉(zhuǎn)鍵伸入上端蓋的防轉(zhuǎn)槽內(nèi)，定位鍵伸入上滑動軸承組件的定位槽內(nèi)。

在上述泥漿脈沖器用驅(qū)動裝置中，所述上滑動軸承組件包括上滑動軸承內(nèi)圈和上滑動軸承外圈，其中上滑動軸承外圈套裝于上滑動軸承內(nèi)圈的外表面，上滑動軸承內(nèi)圈外壁面均勻分布兩個第二通流槽，安裝時所述第二通流槽與上端蓋的第一通流槽位置對應(yīng)，一起構(gòu)成通流散熱通道，上滑動軸承內(nèi)圈的端面靠近內(nèi)壁面處設(shè)置有一個定位槽，所述定位槽與第二通流槽垂直，保證安裝時第二通流槽與上端蓋的第一通流槽位置重合，且定位槽與防轉(zhuǎn)塊的定位鍵配合。

在上述泥漿脈沖器用驅(qū)動裝置中，所述第二通流槽為弧形槽，弧形槽寬度為5-10mm，深度為1-2mm，弧度為40°-50°。

在上述泥漿脈沖器用驅(qū)動裝置中，所述下滑動軸承組件包括下滑動軸承內(nèi)圈與下滑動軸承外圈,其中下滑動軸承外圈套裝于下滑動軸承內(nèi)圈的外表面，所述下滑動軸承內(nèi)圈一端緊貼軸的軸擋下表面，另一端通過鎖緊螺母固定，下滑動軸承內(nèi)圈外壁面均勻分布若干個第三通流槽，所述第三通流槽與上滑動軸承內(nèi)圈的第二通流槽一起構(gòu)成散熱通道。

在上述泥漿脈沖器用驅(qū)動裝置中，所述第三通流槽為弧形槽，弧形槽寬度為4-10mm，深度為1-2mm，弧度為30°-45°。

在上述泥漿脈沖器用驅(qū)動裝置中，所述下滑動軸承內(nèi)圈下端面與下端蓋端面之間的間隙為2-5mm。

在上述泥漿脈沖器用驅(qū)動裝置中，所述上端蓋中第一通流槽的位置與上滑動軸承內(nèi)圈的第二通流槽對應(yīng)，且第一通流槽的寬度及深度大于上滑動軸承內(nèi)圈的第二通流槽。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果：

(1)、本發(fā)明泥漿脈沖器用驅(qū)動裝置代替現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，該驅(qū)動裝置主要依靠電磁耦合完成動力傳輸，其可以將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動的機(jī)械能，在能量傳遞過程中不需要任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，可提高傳動精度及傳動效率，極大地延長產(chǎn)品使用壽命；

(2)、本發(fā)明基于電磁耦合原理，提出了一種泥漿脈沖器用驅(qū)動裝置，該裝置中餅式線圈固定在鐵心槽內(nèi)，永磁體固定于軸上，通過二者間能量耦合將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，最終實(shí)現(xiàn)軸的直線運(yùn)動，該驅(qū)動裝置作為泥漿脈沖器推拉力傳輸單元，完全可取代現(xiàn)有產(chǎn)品，具有較好的應(yīng)用前景；

(3)、本發(fā)明提出的驅(qū)動裝置通過結(jié)構(gòu)設(shè)計，克服了現(xiàn)有泥漿脈沖器采用電磁鐵結(jié)構(gòu)的固有缺陷，為泥漿脈沖器提供動力單元，可廣泛應(yīng)用于泥漿脈沖器，并在狹小空間內(nèi)提供平穩(wěn)的推拉力，同時通過改變供電電流即可實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)推拉力大小及方向精確可控；

(4)、本發(fā)明通過該驅(qū)動裝置的使用，取消現(xiàn)有結(jié)構(gòu)必不可少的彈簧，極大提高了產(chǎn)品壽命及可靠性；

(5)、本發(fā)明通過該驅(qū)動裝置的使用，極大提高了能量傳輸效率，較現(xiàn)有方式更省電；

(6)、本發(fā)明通過合理的通流散熱通道的設(shè)計，可有效帶走多余熱量，可適合高溫環(huán)境長時工作。

(7)、本發(fā)明通過內(nèi)部機(jī)械限位結(jié)構(gòu)，可精確有效控制該驅(qū)動裝置行程，同時改變限位結(jié)構(gòu)位置亦可實(shí)現(xiàn)行程精確可調(diào)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明泥漿脈沖器用驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)圖；

1—上端蓋，2—防轉(zhuǎn)塊，3—上滑動軸承內(nèi)圈，4—上滑動軸承外圈，5—壓緊塊，6—餅式線圈，7—鐵心，8—永磁體，9—導(dǎo)磁塊，10—軸，11—下滑動軸承內(nèi)圈，12—下滑動軸承外圈，13—下端蓋，14—鎖緊螺母，15—上端蓋固定螺釘，16—下端蓋固定螺釘；

圖2為本發(fā)明鐵心結(jié)構(gòu)圖，其中圖2a為主視圖剖面，圖2b為左視圖；

圖3為本發(fā)明上端蓋結(jié)構(gòu)圖，其中圖3a為主視圖剖面，圖3b為左視圖；

圖4為本發(fā)明下端蓋結(jié)構(gòu)圖；

圖5為本發(fā)明上滑動軸承內(nèi)圈結(jié)構(gòu)圖；

圖6為本發(fā)明防轉(zhuǎn)塊結(jié)構(gòu)圖；

圖7為本發(fā)明下滑動軸承內(nèi)圈結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述：

如圖1所示為本發(fā)明泥漿脈沖器用驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)圖，由圖可知本發(fā)明驅(qū)動裝置包括上端蓋1、上滑動軸承組件、防轉(zhuǎn)塊2、壓緊塊5、餅式線圈6、鐵心7、永磁體8、導(dǎo)磁塊9、軸10、下滑動軸承組件、下端蓋13、鎖緊螺母14、上端蓋固定螺釘15和下端蓋固定螺釘16。其中上滑動軸承組件包括上滑動軸承內(nèi)圈3和上滑動軸承外圈4，下滑動軸承組件包括下滑動軸承內(nèi)圈11和下滑動軸承外圈12。

如圖2所示為本發(fā)明鐵心結(jié)構(gòu)圖，其中圖2a為主視圖剖面，圖2b為左視圖；鐵心7材料選擇高導(dǎo)磁性硅鋼片，保證磁能最大效率傳輸。鐵心7為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁面沿軸向均勻分布N個環(huán)形開槽7-1，環(huán)形開槽7-1內(nèi)放置餅式線圈6，餅式線圈6與外部電源連接，鐵心7的一端與上端蓋1同軸安裝，另一端與下端蓋13同軸安裝，軸10穿過鐵心7。

如圖2a所述所示，本實(shí)施例中在鐵心7內(nèi)部均勻分布9個等寬、等深環(huán)形開槽7-1，餅式線圈6放置在開槽7-1內(nèi)。在鐵心內(nèi)孔120°均勻分布3個過線槽7-2，過線槽7-2從鐵心7的一端延伸到另一端，將9個環(huán)形開槽7-1連通，用于放置線圈6之間的引線。在鐵心7上部120°均勻分布3個第一過線孔7-3，第一過線孔7-3與過線槽7-2位置一致，在鐵心7內(nèi)構(gòu)成聯(lián)通的通道，外接線通過第一過線孔7-3進(jìn)入鐵心7內(nèi)的過線槽7-2，與餅式線圈6的引線相連，最終提供動力來源。在鐵心7上部及下部均有120°均勻分布的3個螺釘孔7-8，通過該螺釘孔7-8分別與上端蓋1、下端蓋13相連。鐵心7中靠近上端面7-4處為上止口7-6，靠近下端面7-5處為下止口7-7。

如圖3所示為本發(fā)明上端蓋結(jié)構(gòu)圖，其中圖3a為主視圖剖面，圖3b為左視圖；上端蓋1的止口1-5與圖2中的鐵心7的上止口7-6緊密貼合，保證上端蓋1與鐵心7同軸安裝。在圓周方向有120°均勻分布的3個螺釘孔1-6，通過固定螺釘保證上端蓋1與鐵心7成一體。在上端蓋1沿圓周方向有120°均勻分布的3個第二過線孔1-1，該孔位置與圖2中鐵心7的第一過線孔7-3位置一致，給餅式線圈6供電的連接線從鐵心7伸出后，通過上端蓋3個第二過線孔1-1引出與電源連接。

上端蓋1內(nèi)壁面上均勻設(shè)置四個槽，其中兩個大槽為第一通流槽1-2，兩個小槽為防轉(zhuǎn)槽1-3，兩個第一通流槽1-2對稱設(shè)置，與上滑動軸承組件中的兩個第二通流槽3-1配合安裝，實(shí)現(xiàn)通流散熱功能；兩個防轉(zhuǎn)槽1-3對稱設(shè)置，與防轉(zhuǎn)塊2的防轉(zhuǎn)鍵2-1配合安裝，實(shí)現(xiàn)軸的防轉(zhuǎn)功能。上滑動軸承外圈4安裝于端面處的座孔內(nèi)，一端由端面1-4限位，另一端由圖2所示的鐵心7的上端面7-4限位。

上端蓋1中第一通流槽1-2的位置應(yīng)與上滑動軸承內(nèi)圈3的第二通流槽3-1對應(yīng)，且第一通流槽1-2的寬度及深度應(yīng)大于上滑動軸承內(nèi)圈3的第二通流槽3-1；上端蓋1中兩個防轉(zhuǎn)槽1-3應(yīng)與防轉(zhuǎn)塊2的防轉(zhuǎn)鍵2-1對應(yīng)安裝。

如圖4所示為本發(fā)明下端蓋結(jié)構(gòu)圖，止口13-1與圖2中鐵心7的下止口7-7緊密貼合，保證下端蓋13與鐵心7同軸安裝。在圓周方向有120°均勻分布的3個螺釘孔13-2，通過固定螺釘保證下端蓋13與鐵心7成一體。下滑動軸承外圈12安裝于端面13-3處的座孔內(nèi)，一端由端面限位，另一端由圖2所示的鐵心7的下端面7-5限位。

永磁體8及導(dǎo)磁塊9安裝如圖1所示，永磁體8和導(dǎo)磁塊9均為圓環(huán)結(jié)構(gòu)形狀均為圓環(huán)形，本實(shí)施例中12個永磁體8均勻安裝在軸10上，每兩個永磁體8間均有1個導(dǎo)磁塊9，共有13個導(dǎo)磁塊。二者組合安裝后用壓緊塊5將其與軸10壓緊固定，保證緊固無松動后將壓緊塊5與軸10焊接在一起，使其成為一個整體。

如圖5所示為本發(fā)明上滑動軸承內(nèi)圈結(jié)構(gòu)圖，上滑動軸承組件包括上滑動軸承內(nèi)圈3和上滑動軸承外圈4，上滑動軸承外圈4套裝于上滑動軸承內(nèi)圈3的外表面，由圖可知上滑動軸承內(nèi)圈3緊貼壓緊塊5安裝于軸10上，另一端緊貼圖3所示的上端蓋1的端面1-4，通過該結(jié)構(gòu)限制軸10向上運(yùn)動。上滑動軸承內(nèi)圈3外壁面均勻分布兩個第二弧形通流槽3-1，安裝時第二弧形通流槽3-1與上端蓋1的第一通流槽1-2位置對應(yīng)，一起構(gòu)成通流散熱通道，上滑動軸承內(nèi)圈3的端面且靠近內(nèi)壁面處設(shè)置有一個定位槽3-2，定位槽3-2與第二弧形通流槽3-1垂直，保證安裝時第二弧形通流槽3-1與上端蓋1的第一通流槽1-2位置重合，且定位槽3-2與防轉(zhuǎn)塊2的定位鍵2-2配合。

第二弧形通流槽3-1的弧形槽寬度為5-10mm，深度為1-2mm，弧度為40°-50°。

如圖6所示為本發(fā)明防轉(zhuǎn)塊結(jié)構(gòu)圖，由圖可知防轉(zhuǎn)塊2為環(huán)形結(jié)構(gòu)，環(huán)形結(jié)構(gòu)外壁面均勻分布兩個防轉(zhuǎn)鍵2-1，環(huán)形結(jié)構(gòu)端面靠近內(nèi)壁面且與防轉(zhuǎn)鍵2-1位置對應(yīng)處設(shè)置一個定位鍵2-2,安裝時兩個防轉(zhuǎn)鍵2-1伸入上端蓋1的防轉(zhuǎn)槽1-3內(nèi)，起到整個軸的防轉(zhuǎn)功能。定位鍵2-2伸入上滑動軸承內(nèi)圈3的定位槽3-2內(nèi)。如前所述，上滑動軸承內(nèi)圈3的定位槽與通流槽垂直，上端蓋1防轉(zhuǎn)槽與通流槽垂直，通過該結(jié)構(gòu)保證了上滑動軸承內(nèi)圈3通流槽與上端蓋1通流槽位置一致，通流散熱通道暢通。

如圖7所示為本發(fā)明下滑動軸承內(nèi)圈結(jié)構(gòu)圖，下滑動軸承組件包括下滑動軸承內(nèi)圈11與下滑動軸承外圈12,其中下滑動軸承外圈12套裝于下滑動軸承內(nèi)圈11的外表面，下滑動軸承內(nèi)圈11一端緊貼軸10的軸擋下表面，另一端通過鎖緊螺母14固定，保證其與軸10成一體。下滑動軸承內(nèi)圈11外壁面沿軸向有120°均勻分布的3個第三弧形通流槽11-1，第三通流槽11-1與上滑動軸承內(nèi)圈3的第二通流槽3-1一起構(gòu)成散熱通道。安裝完成后下滑動軸承內(nèi)圈11下端面與下端蓋13的端面13-3(圖4所示)有固定距離，該距離即為本發(fā)明驅(qū)動裝置的行程，通過調(diào)節(jié)該距離即可調(diào)節(jié)本裝置行程。本實(shí)施例中該距離為2-5mm。

第三弧形通流槽11-1的弧形槽寬度為4-10mm，深度為1-2mm，弧度為30°-45°。

軸10的安裝如圖1所示，鎖緊螺母14后端即為輸出段。

本發(fā)明基于電磁耦合原理，提出了一種泥漿脈沖器用驅(qū)動裝置。該裝置中，餅式線圈固定在鐵心槽內(nèi)，永磁體固定于軸上，通過二者間能量耦合將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，最終實(shí)現(xiàn)軸的直線運(yùn)動。鐵心內(nèi)孔及側(cè)壁均開有過線孔，外接線通過過線孔進(jìn)入與餅式線圈相連。上端蓋、下端蓋均采用螺釘與鐵心固定為一體，并通過二者結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)軸的軸向固定及限位。永磁體及導(dǎo)磁塊放置于軸上，通過壓緊塊實(shí)現(xiàn)軸向固定及周向防轉(zhuǎn)功能。防轉(zhuǎn)塊固定于軸上，通過其與上端蓋結(jié)構(gòu)合理設(shè)計實(shí)現(xiàn)軸的周向防轉(zhuǎn)功能。同時，為了保證散熱，在上滑動軸承內(nèi)圈、下滑動軸承內(nèi)圈及上端蓋均預(yù)留散熱通道，流體可從該通道進(jìn)入裝置內(nèi)部帶走熱量。

本發(fā)明驅(qū)動裝置的工作原理如下：

餅式線圈通電后，與永磁體產(chǎn)生的軸向磁場通過電磁耦合形成軸向電磁力，驅(qū)動軸運(yùn)動。當(dāng)軸到達(dá)行程后，下滑動軸承內(nèi)圈與下端蓋軸向限位機(jī)構(gòu)接觸，停止向前運(yùn)動。此時給餅式線圈反向供電，其與永磁體產(chǎn)生的軸向磁場通過電磁耦合形成反向電磁力，將軸反向拉回，當(dāng)軸到達(dá)行程后，上滑動軸承內(nèi)圈與上端蓋軸向限位機(jī)構(gòu)接觸，停止反向運(yùn)動。如上所述，通過改變通電順序即可實(shí)現(xiàn)該裝置前進(jìn)后退，改變通電電流大小即可實(shí)現(xiàn)推拉力調(diào)節(jié)。

以上所述，僅為本發(fā)明最佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。