一种新型变频器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种新型变频器，包括：能够进入井道的外筒；内套于外筒，外伸于外筒的上端且能够供井道杆体贯穿的内筒；位于外筒和内筒之间的容腔内的变频器主体，变频器主体的I/O接口的接线端子外伸于外筒上端；与外筒上端密封相连的端子套筒，端子套筒外套于内筒且外罩于接线端子；分别与外筒和内筒密封相连的下端盖，下端盖具有供井道杆体穿过的下通孔；分别与端子套筒和内筒密封相连的上端盖，上端盖具有供井道杆体穿过的上通孔。上述新型变频器能够进入井道，降低了使用成本，也提高了使用可靠性；接线过程中不受外筒干涉，便于I/O接口的接线端子的接线，便于新型变频器的安装；也实现了对I/O接口的接线端子的保护。
【专利说明】一种新型变频器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及钻井设备变频驱动控制【技术领域】，更具体地说，涉及一种新型变频器。
【背景技术】
[0002]变频器是变频调速领域内的重要设备，广泛应用于传统工业(如纺织、陶瓷、机床加工等)。目前，普通常见的变频器主要包括:箱体，和位于箱体内的变频器主体；其中变频器主体主要包括功率器件IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)、与功率器件相连的驱动板、与驱动板相连的控制板、电容组件；其中，驱动板和控制板均设置有I/O (input/output)接口。不同功率等级的变频器，大小不同，通常变频器功率越大，其体积也越大。通常变频器的箱体呈长方体状。
[0003]在井下勘探和石油开采应用领域，对矿井设备的变频驱动控制有着广泛的应用前景，存在将变频器应用于矿井设备的需求。在井下勘探和石油开采应用领域，井道的横截面为圆形，矿井设备的井道杆体(例如钻杆、抽油杆、抽水杆等被电机驱动进行旋转运动或反复来回运动的杆体)需要伸入井道内进行工作。例如在石油开采行业，对于井道和井道杆体的直径存在特定标准，通常井道直径为116_，井道杆体直径为64_，现有的变频器箱体呈长方体状，变频器只能放置在井道口的上方(井道外的地面上)，然后通过控制线缆和驱动线缆接到井道内的抽油机上。但是，对于较深的井道，需要较长的控制线缆和驱动线缆接到抽油机的电机上，影响电机的及时响应，导致输出功率的消耗较大，使得变频器的使用成本较高；另外，较长的线缆较易被损坏，导致变频器的使用可靠性较低。
[0004]综上所述，如何降低对电机及时响应的影响，以降低输出功率的消耗，进而降低变频器的使用成本，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的是提供一种新型变频器，以降低对电机及时响应的影响，降低输出功率的消耗，进而降低其使用成本。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0007]一种新型变频器，包括:
[0008]能够进入井道的外筒；
[0009]内套于所述外筒且能够供井道杆体贯穿的内筒，所述内筒外伸于所述外筒的上端;
[0010]位于所述外筒和所述内筒之间的容腔内的变频器主体，所述变频器主体的I/O接口的接线端子外伸于所述外筒的上端；
[0011]与所述外筒的上端密封相连的端子套筒，所述端子套筒外套于所述内筒且外罩于所述接线端子；
[0012]分别与所述外筒和所述内筒密封相连的下端盖，所述下端盖具有供所述井道杆体穿过的下通孔；
[0013]分别与所述端子套筒和所述内筒密封相连的上端盖，所述上端盖具有供所述井道杆体穿过的上通孔。
[0014]优选的，上述新型变频器中，所述I/O接口的接线端子位于所述端子套筒的内部。
[0015]优选的，上述新型变频器中，所述上端盖的上端面与所述内筒的上端面共面，所述上通孔能够供所述内筒穿过；所述下端盖的下端面与所述内筒的下端面共面，所述下通孔能够供所述内筒穿过。
[0016]优选的，上述新型变频器中，所述端子套筒通过满焊或者密封胶与所述外筒密封相连；所述上端盖通过满焊或者密封胶与所述内筒密封相连，所述上端盖通过满焊或者密封胶与所述端子套筒密封相连；所述下端盖通过满焊或者密封胶与所述内筒密封相连，所述下端盖通过满焊或者密封胶与所述外筒密封相连。。
[0017]优选的，上述新型变频器中，所述端子套筒通过螺钉或者卡扣结构与所述外筒固定相连。
[0018]优选的，上述新型变频器中，所述端子套筒包括:周向侧板和与所述周向侧板相连的底板，所述底板上设置有第一安装孔和供所述接线端子穿过的过线孔；所述外筒与所述端子套筒相连的一端设置有与所述第一安装孔相对的第二安装孔。
[0019]优选的，上述新型变频器中，所述底板与所述内筒之间具有用于灌封的灌封间隙。
[0020]优选的，上述新型变频器中，所述底板上设置有所述接线端子的接线标识。
[0021]优选的，上述新型变频器中，所述外筒包括至少两个密封相连的分筒，相连的两个所述分筒的对接面平行于所述外筒的轴线。
[0022]优选的，上述新型变频器中，所述变频器主体包括:设置于所述外筒内壁上的功率器件，与所述功率器件相连的驱动板，电容组件，与所述驱动板相连的控制板；其中，所述驱动板和所述控制板均设置有I/o接口，所述电容板、所述驱动板和所述控制板均设置于所述外筒的内壁上。
[0023]本实用新型提供的新型变频器，具有能够进入井道的外筒以及能够供井道杆体贯穿的内筒，下端盖具有供井道杆体穿过的下通孔，上端盖具有供井道杆体穿过的上通孔，这样，井道杆体能够贯穿整个新型变频器，使得该新型变频器分布在井道杆体的四周，能够有效利用井道中的空间，从而能够避免井壁对该新型变频器产生干涉，使得该新型变频器能够随井道杆体进入井道，则缩短了新型变频器与电机的距离，从而缩短了控制线缆和驱动线缆的长度，降低了对电机及时响应的影响，降低了输出功率的消耗，进而降低了该新型变频器的使用成本；同时，也降低了控制线缆和驱动线缆被损坏的几率，进而提高了该新型变频器的使用可靠性。
[0024]同时，本实用新型提供的新型变频器，在外筒和上端盖之间设置端子套筒，该端子套筒外套于内筒且外罩于I/O接口的接线端子，则能够在连接端子套筒和外筒前进行接线，由于I/o接口的接线端子外伸于外筒，则接线过程中不受外筒干涉，从而方便了 I/O接口的接线端子的接线，进而方便了该新型变频器的安装。
[0025]同时，本实用新型提供的新型变频器，端子套筒外罩于I/O接口的接线端子，则实现了对接线端子的保护，降低了 I/o接口的接线端子被损坏的几率，从而提高了该新型变频器的可靠性。【专利附图】
【附图说明】
[0026]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用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实用新型的一些实施例，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他的附图。
[0027]图1为本实用新型实施例提供的新型变频器的部分分解示意图；
[0028]图2为本实用新型实施例提供的新型变频器中端子套筒的轴侧图；
[0029]图3为本实用新型实施例提供的新型变频器中端子套筒的俯视图。
[0030]上图1-3 中:
[0031]I为外筒、2为内筒、3为上端盖、31为上通孔、4为端子套筒、41为底板、42为过线孔、43为第一安装孔、44为周向侧板、45为灌封间隙、5为I/O接口、6为下端盖。
【具体实施方式】
[0032]本实用新型实施例提供了一种新型变频器，能够随井道杆体进入井道，降低了对电机及时响应的影响，降低了输出功率的消耗，进而降低了该新型变频器的使用成本。
[0033]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0034]本实用新型实施例提供的新型变频器，包括:能够进入井道的外筒I ;内套于外筒I且能够供井道杆体贯穿的内筒2，内筒2外伸于外筒I的上端；位于外筒I和内筒2之间的容腔内的变频器主体，变频器主体的I/o接口 5的接线端子外伸于外筒I的上端；与外筒I的上端密封相连的端子套筒4，端子套筒4外套于内筒2且外罩于I/O接口 5的接线端子；分别与外筒I和内筒2密封相连的下端盖6 ;下端盖6具有供井道杆体穿过的下通孔；分别与端子套筒4和内筒2密封相连的上端盖3 ;上端盖3具有供井道杆体穿过的上通孔31。
[0035]需要说明的是，井道杆体为钻井设备的井道杆体，井道为石油开采井道、井下勘探井道等地下井道。外筒I的上端是指外筒I设置有I/O接口 5的一端，外筒I的下端是指与上端相对的一端，其中，上端和下端不局限于空间意义上的上端和下端；端子套筒4外套于内筒2且外罩于I/O接口 5的接线端子，是指端子套筒4的长度大于I/O接口 5的接线端子外伸于外筒I的长度，端子套筒4的长度等于或者大于内筒2外伸于外筒I的长度。上端盖3设置有过线孔，用于穿过与I/O接口 5的接线端子接线的线缆。
[0036]本实用新型实施例提供的新型变频器，具有能够进入井道的外筒I以及能够供井道杆体贯穿的内筒2，下端盖6具有供井道杆体穿过的下通孔，上端盖3具有供井道杆体穿过的上通孔31，这样，井道杆体能够贯穿整个新型变频器，使得该新型变频器分布在井道杆体的四周，能够有效利用井道中的空间，从而能够避免井壁对该新型变频器产生干涉，使得该新型变频器能够随井道杆体进入井道，则缩短了新型变频器与电机的距离，从而缩短了控制线缆和驱动线缆的长度，降低了对电机及时响应的影响，降低了输出功率的消耗，进而降低了该新型变频器的使用成本；同时，也降低了控制线缆和驱动线缆被损坏的几率，进而提高了该新型变频器的使用可靠性。
[0037]本实用新型实施例提供的新型变频器的组装方法:将变频器主体安装在外筒I和内筒2之间，密封连接下端盖6和外筒I，然后在I/O接口 5的接线端子处接线，再将端子套筒4外套于内筒2上以及外罩于I/O接口 5的接线端子，最后密封连接端子套筒4与外筒1、端子套筒4与上端盖3以及上端盖3与内筒2，即完成安装。本实用新型实施例提供的新型变频器，在外筒I和上端盖3之间设置端子套筒4，该端子套筒4外套于内筒2且外罩于I/O接口 5的接线端子，则能够在连接端子套筒4和外筒I前进行接线，由于I/O接口 5的接线端子外伸于外筒1，则接线过程中不受外筒I干涉，从而方便了 I/O接口 5的接线端子的接线，进而方便了该新型变频器的安装。
[0038]同时，本实用新型实施例提供的新型变频器，端子套筒4外罩于I/O接口 5的接线端子，则实现了对接线端子的保护，降低了 I/O接口 5的接线端子被损坏的几率，从而提高了该新型变频器的可靠性。
[0039]本实用新型实施例提供的新型变频器的安装方法为:将该新型变频器套设在井道杆体的外侧，新型变频器与井道杆体固定连接。优先选择新型变频器位于电机驱动设备的上方且与电机驱动设备的电机电连接，电机驱动设备固定在井道杆体上。实现新型变频器与井道杆体固定连接，可有多种方式，例如通过新型变频器通过与电机驱动设备抵接来实现与井道杆体的间接固定连接，或者直接将新型变频器固定在井道杆体上，新型变频器与井道杆体可通过螺栓、卡扣或者捆绑绳固定连接。本实用新型实施例对此不做具体地限定。需要说明的是，电机驱动设备为钻头设备、抽油机或者潜水泵等。当电机驱动设备为潜水泵时，井道杆体主要是起支撑作用，新型变频器与潜水泵都随井道杆体上下往复，当井道杆体往下走的时候，新型变频器带动潜水泵吸油；当井道杆体把两者提起来时则控制电机转速不用吸油以起到节省能量的作用。
[0040]为了进一步优化上述技术方案，上述实施例提供的新型变频器中，I/O接口 5的接线端子位于端子套筒4的内部。这样，彻底避免了 I/O接口 5的接线端子外露被损坏，有效保证了该新型变频器的可靠性。
[0041]优选的，上述实施例提供的新型变频器中，上端盖3的上端面与内筒2的上端面共面，上通孔31能够供内筒2穿过；下端盖6的下端面与内筒2的下端面共面，下通孔能够供内筒2穿过。这样，便于实现上端盖3与内筒2的密封连接以及下端盖6与内筒2的密封连接，同时也便于节省材料。
[0042]上述实施例提供的新型变频器中，两个部件实现密封相连，有多种方式，优选的，端子套筒4通过满焊或者密封胶与外筒I密封相连；上端盖3通过满焊或者密封胶与内筒2密封相连，上端盖3通过满焊或者密封胶与端子套筒4密封相连；下端盖6通过满焊或者密封胶与内筒2密封相连，下端盖6通过满焊或者密封胶与外筒I密封相连。当然，还可通过其他方式实现密封连接，本实用新型实施例对此不做具体地限定。
[0043]为了便于安装，上述实施例提供的新型变频器中，端子套筒4通过螺钉或者卡扣结构与外筒I固定相连。当然，二者也可通过其他部件或者结构相连，本实用新型实施例对此不做具体地限定。
[0044]为了便于端子套筒4与外筒I的连接，上述实施例提供的新型变频器中，端子套筒4包括:周向侧板44和与周向侧板44相连的底板41，底板41上设置有第一安装孔43和供接线端子伸出的过线孔42 ;外筒I与端子套筒4相连的一端设置有与第一安装孔43相对的第二安装孔。
[0045]目前，变频器内部，特别是变频器主体需要灌封，通常采用灌封胶进行灌封。为了便于灌封以及避免接线端子被灌封胶淹没，上述实施例提供的新型变频器中，底板41与内筒2之间具有用于灌封的灌封间隙45。这样，安装好端子套筒4后再进行灌封，由于接线端子位于端子套筒4内且通过过线孔42穿过底板41，则在灌封过程中，可避开接线端子进行灌封，从而避免了接线端子被淹没，进而保证了该新型变频器的接线可靠性。
[0046]优选的，上述实施例提供的新型变频器中，底板41上设置有接线端子的接线标识。这样，便于接线端子与外部线缆接线，避免接错线的情况出现。优选的，该新型变频器为直流输入、交流输出，该新型变频器的接线端子为三相接线端子。具体的，底板41上设置有输出接线标识和输入接线标识，其中，输出接线标识包括:即三相接线端子代号，分别为U、V、W ;输入接线标识包括正极标识和负极标识，即一、+。
[0047]为了便于变频器主体的安装，上述实施例提供的新型变频器中，外筒I包括至少两个密封相连的分筒，相连的两个分筒的对接面平行于外筒I的轴线。这样，可先将变频器主体安装在每个分筒上，然后再对接分筒形成外筒1，从而便于变频器主体的安装。优选的，外筒I包括两个分筒，分别为第一分筒和第二分筒。优先选择，第一分筒和第二分筒关于外筒I的中心线对称。当外筒I呈圆筒状时，第一分筒和第二分筒均呈半圆筒状。当然，也可根据变频器主体的分布将外筒I分为两个或者多个大小不等的分筒，或者将外筒I分为多个大小相等的分筒，本实用新型实施例对此不做具体地限定。
[0048]优选的，上述实施例提供的新型变频器中，变频器主体包括:设置于外筒I内壁上的功率器件，与功率器件相连的驱动板，电容组件，与驱动板相连的控制板；其中，驱动板和控制板均设置有I/o接口 5，电容组件、驱动板和控制板均设置于外筒I的内壁上。需要说明的是，电容组件与功率器件电连接，二者可直接相连，也可通过驱动板相连。这样，将变频器主体主要的发热元件为功率器件，功率器件设置在外筒I的内壁上，则能够有效提高IGBT的散热效率，进而提高了该新型变频器的散热性能；同时将电容组件、驱动板和控制板设置于外筒I的内壁上，进一步提高了该该新型变频器的散热性能；同时也合理利用了该新型变频器的内部空间，使得该新型变频器的结构较紧凑。
[0049]为了使新型变频器能够进入井道，则需要尽可能地减小新型变频器的横截面积。上述实施例提供的新型变频器中，功率器件总体分为两类，一类为单管IGBT，另一类为IGBT模块，前者体积较小，后者体积较大且厚度也较大。为了便于功率器件的安装以及减小该新型变频器的横截面积，优先选择功率器件为单管IGBT。单管IGBT的具体数目，需要根据新型变频器的功率等级进行设定，功率等级较大时，增加单管IGBT的数目，功率等级较小时，减小单管IGBT的数目。
[0050]为了进一步优化上述技术方案，上述实施例提供的新型变频器中，外筒I的外壁上设置有散热结构。该散热结构可分布在整个外筒I的外壁上，也可分布在外筒I的部分外壁上，根据实际所需的散热性能而确定。当选择后者时，优先选择外筒I的外壁上对应于功率器件的位置处设置有散热结构。散热结构可为散热槽也可为散热纹理，即通过增加外筒I的外表面面积来提高外筒I的散热性能，进而提高整个新型变频器的散热性能。为了最大限度地提高散热性能，优先选择散热结构为散热槽。具体的，散热槽可为条形槽，且沿外筒I的轴向延伸；散热槽也可为环形槽，沿外筒I的周向延伸。
[0051]优选的，上述实施例提供的新型变频器中，外筒I和内筒2均为金属壳体，上端盖3和下端盖6均为金属端盖，提高外筒1、内筒2、上端盖3和下端盖6的散热性能。具体的，外筒1、内筒2、上端盖3和下端盖6选择导热率较高的金属。优选的，外筒I和内筒2均为铸铜壳体，上端盖3和下端盖6均为铸铜端盖。为了降低成本，优先选择外筒I和内筒2为压铸成型筒体，上端盖3和下端盖6均为压铸成型端盖。
[0052]为了便于新型变频器进入井道，上述实施例提供的新型变频器中，外筒I和内筒2均为等径圆筒。优先选择内筒2的内径为62-72mm，外筒I的外径为107_117mm。当然，对于不同的井道和井道杆体，内筒2和外筒I还可为其他尺寸，在实际应用过程中，根据井道和井道杆体的具体尺寸而设定。
[0053]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种新型变频器，其特征在于，包括: 能够进入井道的外筒(I); 内套于所述外筒(I)且能够供井道杆体贯穿的内筒(2 )，所述内筒(2 )外伸于所述外筒(1)的上端； 位于所述外筒(I)和所述内筒(2)之间的容腔内的变频器主体，所述变频器主体的I/O接口(5)的接线端子外伸于所述外筒(I)的上端； 与所述外筒(I)的上端密封相连的端子套筒(4)，所述端子套筒(4)外套于所述内筒(2)且外罩于所述接线端子； 分别与所述外筒(I)和所述内筒(2)密封相连的下端盖(6)，所述下端盖(6)具有供所述井道杆体穿过的下通孔； 分别与所述端子套筒(4)和所述内筒(2)密封相连的上端盖(3)，所述上端盖(3)具有供所述井道杆体穿过的上通孔(31)。
2.根据权利要求1所述的新型变频器，其特征在于，所述I/O接口(5)的接线端子位于所述端子套筒(4)的内部。
3.根据权利要求1所述的新型变频器，其特征在于，所述上端盖(3)的上端面与所述内筒(2 )的上端面共面，所述上通孔(31)能够供所述内筒(2 )穿过；所述下端盖(6 )的下端面与所述内筒(2)的下端面共面，所述下通孔能够供所述内筒(2)穿过。
4.根据权利要求1所述的新型变频器，其特征在于，所述端子套筒(4)通过满焊或者密封胶与所述外筒(I)密封相连；所述上端盖(3 )通过满焊或者密封胶与所述内筒(2 )密封相连，所述上端盖(3)通过满焊或者密封胶与所述端子套筒(4)密封相连；所述下端盖(6)通过满焊或者密封胶与所述内筒(2)密封相连，所述下端盖(6)通过满焊或者密封胶与所述外筒(I)密封相连。
5.根据权利要求1所述的新型变频器，其特征在于，所述端子套筒(4)通过螺钉或者卡扣结构与所述外筒(I)固定相连。
6.根据权利要求1所述的新型变频器，其特征在于，所述端子套筒(4)包括:周向侧板(44)和与所述周向侧板(44)相连的底板(41)，所述底板(41)上设置有第一安装孔(43)和供所述接线端子穿过的过线孔(42);所述外筒(I)与所述端子套筒(4)相连的一端设置有与所述第一安装孔(43)相对的第二安装孔。
7.根据权利要求6所述的新型变频器，其特征在于，所述底板(41)与所述内筒(2)之间具有用于灌封的灌封间隙(45 )。
8.根据权利要求6所述的新型变频器，其特征在于，所述底板(41)上设置有所述接线端子的接线标识。
9.根据权利要求1所述的新型变频器，其特征在于，所述外筒(I)包括至少两个密封相连的分筒，相连的两个所述分筒的对接面平行于所述外筒(I)的轴线。
10.根据权利要求1所述的新型变频器，其特征在于，所述变频器主体包括:设置于所述外筒(I)内壁上的功率器件，与所述功率器件相连的驱动板，电容组件，与所述驱动板相连的控制板；其中，所述驱动板和所述控制板均设置有I/o接口(5)，所述电容组件、所述驱动板和所述控制板均设置于所述外筒(I)的内壁上。
【文档编号】H02M1/00GK203423610SQ201320571009
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年9月13日 优先权日:2013年9月13日
【发明者】刘春夏, 殷江洪, 吴建安 申请人:深圳市英威腾电气股份有限公司