本发明涉及钻井设备，特别是涉及一种钻井用顶部驱动组件及钻井装置。
背景技术：
1、顶部驱动钻井装置是一种先进的钻井设备，通过顶部的电机和传动装置驱动钻杆旋转和上下移动，相比传统转盘方钻杆组合，具有操作高效、控制精确、能降低卡钻风险等优点。顶驱可沿导轨升降，实现钻杆转动、钻井液循环、立根加接等功能，适用于上卸扣、倒划眼等多种钻井操作。
2、然而，现有顶驱技术存在多种缺陷，主要体现为传动效率低、结构复杂、体积庞大或重量过大，具体如下：
3、（1）液压顶驱，虽然具有体积小、重量轻的优点，且满足防爆要求，适用于特定环境，但其机械传动效率仅为40%左右，效率较低。同时，液压系统所需元器件多依赖进口，限制了应用范围。
4、（2）普通电动顶驱，采用单电机或双电机驱动，通过齿轮减速机构增加主轴扭矩，机械传动效率约73%。其结构简单、传动效率较高（达80%），但存在以下不足：
5、①齿轮减速机构需定期维护，增加使用成本；
6、②结构复杂，故障率高，一旦轴承或齿轮损坏，需拆解大修，维修复杂且成本高。
7、（3）异步直驱顶驱，取消了齿轮箱传动方式，依靠低速大扭矩交流变频异步电机直接驱动主轴，提高了传动效率、降低了系统复杂度和故障率。但缺点是直驱电机外形体积大、重量大，在适配小型钻修机时尤为明显，限制了其适用性。
8、传统液压顶驱传动效率低、普通电动顶驱结构复杂、异步直驱顶驱体积和重量大，均无法兼顾高效、紧凑、可靠等要求。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种钻井用顶部驱动组件及钻井装置，以解决上述现有技术存在的问题，降低钻井装置中顶驱组件的维护成本。
2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
3、本发明提供一种钻井用顶部驱动组件，包括由上至下依次固定连接的轴承箱、润滑油箱、刹车系统和永磁电机；所述润滑油箱用于盛放润滑油，所述润滑油箱的出油口与润滑油泵的进油口连通，所述润滑油泵的出油口与所述轴承箱的进油口连通；
4、还包括主轴，所述主轴与所述永磁电机的输出轴传动连接，所述主轴通过若干个轴承与所述轴承箱转动配合，所述润滑油箱对应所述主轴设置有中空部，所述主轴穿过所述中空部，所述中空部与所述润滑油箱的箱内空间相互隔绝，所述主轴与所述刹车系统中的刹车盘传动连接，所述永磁电机的输出轴能够带动所述主轴转动，所述主轴能够带动所述刹车盘转动。
5、优选的，所述主轴位于所述轴承箱内部的部分设置有第一台阶、第二台阶和第三台阶，所述第一台阶通过单列圆锥滚子轴承与所述轴承箱转动配合，所述第二台阶通过安装圆锥滚子推力轴承与所述轴承箱转动配合，所述第三台阶通过圆柱滚子轴承与所述轴承箱转动配合；所述第二台阶位于所述圆锥滚子推力轴承上方并与所述圆锥滚子推力轴承抵接。
6、优选的，所述刹车盘通过传扭销与刹车轴套连接，所述刹车轴套套设在所述主轴上，所述主轴与所述刹车轴套周向传动连接且轴向滑动配合。
7、优选的，所述主轴的中间段为外八方轴，所述刹车轴套为内八方轴套，所述刹车轴套套设在所述中间段上。
8、优选的，所述刹车系统包括第一安装座和制动器，所述第一安装座与所述永磁电机的外壳固定连接，所述制动器固定安装在所述第一安装座上，所述制动器用于对所述刹车盘进行制动。
9、优选的，所述永磁电机的输出轴中空，所述主轴穿过所述永磁电机的输出轴，所述主轴与所述永磁电机的输出轴周向传动连接且轴向滑动配合。
10、优选的，所述永磁电机的输出轴包括由上至下同轴固连的第一内八方轴套、光轴段和第二内八方轴段，所述永磁电机的输出轴套设在所述主轴上，所述第一内八方轴套和所述第二内八方轴段都套设在所述主轴的外八方轴部分上。
11、优选的，还包括进水结构，所述进水结构包括鹅颈管和冲管，所述冲管一端与所述主轴的顶端密封连接、另一端与所述鹅颈管的一端连通，所述鹅颈管的另一端用于与泥浆供给管的出料端连通。
12、优选的，所述轴承箱铰接有提环，所述提环用于与钻机大钩挂接。
13、本发明还提供一种钻井装置，包括上述的钻井用顶部驱动组件。
14、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
15、本发明的钻井用顶部驱动组件及钻井装置通过永磁电机直驱，省去了齿轮减速箱及其配套的定期润滑、磨损监测等高维护需求组件，降低了因齿轮或轴承损坏导致的停机维修频率。整体结构紧凑，零部件数量减少，故障率显著下降。轴承箱、润滑油箱、刹车系统与永磁电机采用上下依次固定连接，形成高度集成的模块单元。这种设计使现场拆装时间缩短，维护人员无需专业工具即可完成主要部件更换；润滑油箱与轴承箱的隔绝式设计防止油液污染，延长轴承寿命。
16、本发明的钻井用顶部驱动组件及钻井装置采用永磁同步电机直接驱动主轴，摒弃了传统齿轮减速机构或液压传动环节，将机械传动效率大幅提升。永磁电机本身具有高功率密度和低损耗特性，结合主轴与电机输出轴的内外八方轴套配合设计，实现扭矩无损耗传递，避免了多级传动中的能量损失。高效率传动减少了能量浪费，同时永磁电机运行时发热量较低，配套的润滑油箱和泵送系统可针对性冷却关键轴承部位，无需复杂的外置冷却装置，进一步优化了能源配置。
17、本发明中主轴通过单列圆锥滚子轴承、圆锥滚子推力轴承和圆柱滚子轴承的多台阶布置，兼顾径向与轴向负载能力。刹车盘通过传扭销、刹车轴套与主轴传动连接，制动器可在憋钻时渐进释放扭矩，防止钻具反弹脱扣。
1.一种钻井用顶部驱动组件，其特征在于：包括由上至下依次固定连接的轴承箱、润滑油箱、刹车系统和永磁电机；所述润滑油箱用于盛放润滑油，所述润滑油箱的出油口与润滑油泵的进油口连通，所述润滑油泵的出油口与所述轴承箱的进油口连通；
2.根据权利要求1所述的钻井用顶部驱动组件，其特征在于：所述主轴位于所述轴承箱内部的部分设置有第一台阶、第二台阶和第三台阶，所述第一台阶通过单列圆锥滚子轴承与所述轴承箱转动配合，所述第二台阶通过安装圆锥滚子推力轴承与所述轴承箱转动配合，所述第三台阶通过圆柱滚子轴承与所述轴承箱转动配合；所述第二台阶位于所述圆锥滚子推力轴承上方并与所述圆锥滚子推力轴承抵接。
3.根据权利要求1所述的钻井用顶部驱动组件，其特征在于：所述刹车盘通过传扭销与刹车轴套连接，所述刹车轴套套设在所述主轴上，所述主轴与所述刹车轴套周向传动连接且轴向滑动配合。
4.根据权利要求3所述的钻井用顶部驱动组件，其特征在于：所述主轴的中间段为外八方轴，所述刹车轴套为内八方轴套，所述刹车轴套套设在所述中间段上。
5.根据权利要求1所述的钻井用顶部驱动组件，其特征在于：所述刹车系统包括第一安装座和制动器，所述第一安装座与所述永磁电机的外壳固定连接，所述制动器固定安装在所述第一安装座上，所述制动器用于对所述刹车盘进行制动。
6.根据权利要求1所述的钻井用顶部驱动组件，其特征在于：所述永磁电机的输出轴中空，所述主轴穿过所述永磁电机的输出轴，所述主轴与所述永磁电机的输出轴周向传动连接且轴向滑动配合。
7.根据权利要求6所述的钻井用顶部驱动组件，其特征在于：所述永磁电机的输出轴包括由上至下同轴固连的第一内八方轴套、光轴段和第二内八方轴段，所述永磁电机的输出轴套设在所述主轴上，所述第一内八方轴套和所述第二内八方轴段都套设在所述主轴的外八方轴部分上。
8.根据权利要求1所述的钻井用顶部驱动组件，其特征在于：还包括进水结构，所述进水结构包括鹅颈管和冲管，所述冲管一端与所述主轴的顶端密封连接、另一端与所述鹅颈管的一端连通，所述鹅颈管的另一端用于与泥浆供给管的出料端连通。
9.根据权利要求1所述的钻井用顶部驱动组件，其特征在于：所述轴承箱铰接有提环，所述提环用于与钻机大钩挂接。
10.一种钻井装置，其特征在于：包括权利要求1-9任一项所述的钻井用顶部驱动组件。