Погружной электродвигатель с постоянными магнитами

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и может быть использовано при производстве погружных установок для добычи пластовой жидкости, например, нефти, воды. Технический результат от использования данного изобретения состоит в повышении надежности конструкции и улучшении экономических характеристик предлагаемого погружного электродвигателя. Сущность изобретения состоит в том, что погружной электродвигатель с постоянными магнитами включает статор и секции ротора с постоянными магнитами. Согласно данному изобретению, секции ротора состоят из шихтованных модулей, в которых установлены постоянные магниты. При этом модули секций сдвинуты относительно друг друга так, что в предыдущей секции сдвиг модулей идет от минимума к максимуму, а в последующей - от максимума к минимуму, причем модули сдвинуты один относительно другого на угол α, определяемый по формуле:

где τ - величина пазового деления в градусах, n - количество модулей, шт. 2 ил.

 

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано при производстве погружных установок для добычи пластовой жидкости (нефти, воды и т.д.).

Известен погружной двигатель, выполненный на базе асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, например типа ПЭД, и предназначенный для работы в погружных установках для добычи нефти [1].

Однако асинхронные электродвигатели имеют значительно худшие характеристики по энергосбережению, чем бесконтактные электродвигатели постоянного тока с редкоземельными магнитами на роторе. У асинхронных электродвигателей КПД<0,85cosϕ<0,85 у электродвигателей с постоянными магнитами КПД>0,92cosϕ>0,95.

Наиболее близким к предложенному техническому решению является погружной электродвигатель, в котором ротор выполнен с редкоземельными постоянными магнитами [2]. Однако механическая непрочность и хрупкость редкоземельных магнитов требует применения различного рода бандажей для их крепления на роторе.

Кроме того, при работе известного двигателя происходит пульсация момента, что приводит к снижению КПД двигателя.

Задачей изобретения является повышение надежности конструкции и улучшение эксплуатационных характеристик двигателя.

Указанная задача решается тем, что в известном двигателе, включающем статор и секции ротора с постоянными магнитами, секции ротора состоят из шихтованных модулей, в которых установлены постоянные магниты, модули секций расположены так, что в каждой предыдущей ступени сдвиг модулей идет от минимума к максимуму, а в каждой последующей - от максимума к минимуму, при этом модули сдвинуты один относительно другого на угол α, определяемый по формуле

где τ - величина пазового деления;

n - количество модулей.

Выполнение модулей шихтованными обеспечивает высокую технологичность изготовления и конструктивную прочность размещения магнитов.

Расположение модулей секций так, что в каждой предыдущей ступени сдвиг модулей идет от минимума к максимуму, а в каждой последующей - от максимума к минимуму, обеспечивает снижение паразитных моментов и повышение КПД электродвигателя.

На фиг.1 представлен погружной электродвигатель с постоянными магнитами. На фиг.2 - ротор электродвигателя.

Электродвигатель включает в себя корпус 1 с запрессованным статором 2 и обмоткой 3, ротор 4, состоящий из секций 5 и 6, подшипникового узла 7, вала 8, а также верхнюю головку 9 и нижнюю головку 10.

В свою очередь ротор (фиг.2) состоит из модулей 11, собранных в шихтованные секции 12 ротора. Постоянные магниты 13 надежно закреплены в пазах конструкции шихтованной секции ротора.

Устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения на обмотку статора, ротор начинает вращаться в направлении, соответствующем взаимному расположению потока постоянных магнитов и току якоря. Из фиг.2 видно, что постоянные магниты 1 надежно закреплены в пазах шихтованной секции ротора 2.

Модули, из которых состоит секция ротора, сдвинуты относительно друг друга на угол α, равный отношению пазового деления τ к количеству модулей n,

Такой сдвиг в n раз снижает величину паразитного зубцового момента, существенно увеличивая КПД двигателя. Взаимное влияние моментов между секциями ротора уменьшается при сдвиге модулей одной секции от минимальной величины к максимальной, а в рядом расположенной секции ротора модули сдвигаются от максимальной величины к минимальной.

Проведенные промышленные испытания предлагаемого электродвигателя показали надежность его конструкции и более высокие эксплуатационные характеристики по сравнению с известными электродвигателями.

Источники информации

1. Международная инженерная энциклопедия. Серия “Нефтегазовая техника и технология”. Установки погружных центробежных насосов для добычи нефти. Москва. 1999. С.344-346.

2. Патент РФ №2161852, МПК Н 02 К 21/14, 2001 г.

Погружной электродвигатель с постоянными магнитами, включающий статор и секции ротора с постоянными магнитами, отличающийся тем, что секции ротора состоят из шихтованных модулей, в которых установлены постоянные магниты, при этом модули секций сдвинуты относительно друг друга так, что в предыдущей секции сдвиг модулей идет от минимума к максимуму, а в последующей - от максимума к минимуму, причем модули сдвинуты один относительно другого на угол α, определяемый по формуле:

где τ - величина пазового деления, град.;

n - количество модулей, шт.