一种安装在钻杆内部的发电机构的制作方法

1.本发明涉及钻杆技术领域，具体涉及一种安装在钻杆内部的发电机构。


背景技术：

2.目前地下施工中有大量的非开挖长孔用于铺设管线、隧道、注浆等。为了保证钻孔位置的准确性，要在钻头内部安装智能地下探头，智能地下探头主要由测量单元，发射线圈，电池等组成，其中电池为智能地下探头的工作提供电力。在钻孔过程中随钻前进的智能地下探头不断发射电磁波信号把钻头位置反馈给地面信号接收器，并进行修正。对于地质结构复杂，孔深距离远，智能地下探头所发射的信号就要强，才能被地面信号接收器接收到信号。
3.然而，由于电池蓄电量有限，对于钻孔周期长的钻孔工程，目前所用的电池无法长期给智能地下探头供电。对于地质结构复杂，孔深距离远，智能地下探头所发射的信号太弱，不容易被地面信号接收器接收到信号，势必会影响到智能地下探头的供电。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供一种安装在钻杆内部的发电机构，该发电机构安装在空心钻杆的内部，利用钻头工作时的回转运动进行发电，为智能地下探头提供足够的电能以延长钻孔工作周期，提高信号发射强度，可用于地质结构更复杂、孔更深、距离更远、钻孔工作周期更长的工程。
5.为解决上述技术问题，本发明提供一种安装在钻杆内部的发电机构，所述钻杆为空心结构且所述钻杆通过轴承转动设置在钻机固定轴上，所述发电机构包括设置在所述钻杆内壁上的转子机构，所述转子机构采用绕组线圈，所述钻机固定轴上设置有与所述转子机构相配合的定子机构，所述定子机构采用带有磁性凸极的永磁体。
6.进一步地，所述钻杆的前端固定设置有钻头，且所述钻头与所述钻机固定轴的前端之间通过压力轴承相连接。
7.进一步地，所述钻机固定轴上用于安装所述定子机构的一段为直径小于所述钻机固定轴直径的芯轴。
8.进一步地，所述芯轴的两端设置有直径大于所述钻机固定轴直径的挡肩。
9.进一步地，所述钻杆的尾端由马达驱动，所述马达的输出轴为空心结构，所述钻机固定轴自由插设在所述输出轴内，所述钻杆的尾端固定设置在所述输出轴的前端。
10.进一步地，所述转子机构包括环形转子磁轭，所述转子磁轭的内圆周面上均匀设置有4个转子凸极。
11.进一步地，所述定子机构包括定子本体、定子凸极和凸极线圈，定子本体的中心开设有安装孔，定子凸极的数量为6个且均匀设置在所述定子本体的外表面，每个定子凸极上分别设置一个独立的凸极线圈。
12.本发明的上述技术方案的有益效果如下：
1、本发明利用钻机固定轴将定子机构固定设置在钻机固定轴上，且由于钻孔时钻机固定轴不发生旋转，因此定子机构能够保持不旋转。
13.2、本发明中的发电结构采用双凸极结构，而且转子机构采用带磁极的转子凸极的方式，能够简化安装在钻机固定轴上的定子机构的体积，有效减少转子自重带来的能量损耗。
14.3、本发电机构安装在空心钻杆的内部，并利用钻头工作时的回转运动进行发电，为智能地下探头提供足够的电能以延长钻孔工作周期，提高信号发射强度，可用于地质结构更复杂、孔更深、距离更远、钻孔工作周期更长的工程。
附图说明
15.图1为本发明的一种结构示意图；图2为本发明的另一种结构示意图；图3为本发明中转子机构的结构示意图；图4为本发明中的定子机构结构示意图；附图标记：钻杆100；钻孔110；轴承200；钻机固定轴300；转子机构400；转子磁轭410；转子凸极420；定子机构500；定子本体510；定子凸极520；凸极线圈530；安装孔540；钻头600；压力轴承700；芯轴800；挡肩810；输出轴900。
具体实施方式
16.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图1-4，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
17.如图1-4所示：一种安装在钻杆内部的发电机构，所述钻杆为空心结构且所述钻杆通过轴承转动设置在钻机固定轴上，所述发电机构包括设置在所述钻杆内壁上的转子机构，所述转子机构采用绕组线圈，所述钻机固定轴上设置有与所述转子机构相配合的定子机构，所述定子机构采用带有磁性凸极的永磁体。
18.具体而言，如图1和2所示，一种安装在钻杆内部的发电机构，所述钻杆100为空心结构且所述钻杆100通过轴承200转动设置在钻机固定轴300上，所述发电机构包括设置在所述钻杆100内壁上的转子机构400，所述转子机构400采用绕组线圈，所述钻机固定轴300上设置有与所述转子机构400相配合的定子机构500，所述定子机构500采用带有磁性凸极的永磁体。
19.在本发明的另一个实施例中，如图1和图2所示，所述钻杆100的前端固定设置有钻头600，且所述钻头600与所述钻机固定轴300的前端之间通过压力轴承700相连接。
20.在本发明的另一个实施例中，如图2所示，所述钻机固定轴300上用于安装所述定子机构500的一段为直径小于所述钻机固定轴300直径的芯轴800。
21.在本发明的另一个实施例中，如图2所示，所述芯轴800的两端设置有直径大于所述钻机固定轴300直径的挡肩810。
22.在本发明的另一个实施例中，如图1和图2所示，所述钻杆100的尾端由马达驱动，所述马达的输出轴900为空心结构，所述钻机固定轴300自由插设在所述输出轴900内，所述钻杆100的尾端固定设置在所述输出轴900的前端。
23.在本发明的另一个实施例中，如图3所示，所述转子机构400包括环形转子磁轭410，所述转子磁轭410的内圆周面上均匀设置有4个带有磁极的转子凸极420。
24.在本发明的另一个实施例中，如图4所示，所述定子机构500包括定子本体510、定子凸极520和凸极线圈530，定子本体510的中心开设有安装孔540，定子凸极520的数量为6个且均匀设置在所述定子本体510的外表面，每个定子凸极520上分别设置一个独立的凸极线圈530。
25.本发明的工作方法（或工作原理）：使用时，芯轴800、定子机构500与钻机固定轴300处于固定不转动状态，马达的输出轴900带动钻杆100、转子机构400和钻头600旋转，钻头600旋转钻进形成钻孔110，转子机构400旋转使得转子机构400上的凸极线圈430内磁通变化感应生成电动势，产生的电动势能够对电池进行充电或直接用在其他用电设备上。本发明安装在空心钻杆的内部，利用钻头工作时的回转运动进行发电，为智能地下探头提供足够的电能以延长钻孔工作周期，提高信号发射强度，可用于地质结构更复杂、孔更深、距离更远、钻孔工作周期更长的工程。
26.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
27.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。