Вентильный электродвигатель

Изобретение относится к области электротехники, в частности к вентильным электродвигателям, и может быть использовано, например, как электрический привод для погружных насосов. Технический результат - повышение технологичности сборки многосекционного погружного электродвигателя, долговечности и отказоустойчивости электродвигателя. Электродвигатель содержит корпус электродвигателя, многосекционный ротор с постоянными магнитами, шихтованный многосекционный статор с магнитопроводом и фазными обмотками. Для фиксации пакета пластин статора используются стержни в количестве двух и более, соединенные с гильзами-фиксаторами по торцам статора, входящими в зацепление с промежуточными опорами ротора. Для фиксации секций статора и опор в осевом направлении и от проворота в корпусе применяется концевой элемент с выдвижным фиксатором. В подшипники секций ротора принудительно подводится жидкость. 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Вентильный электродвигатель относится к области электротехники и может быть использован, например, в качестве привода для погружных насосных установок.

Из уровня техники известен электрический двигатель, имеющий цилиндрический корпус с гладким внутренним отверстием, ротор, пакет пластин статора, соосно расположенных в корпусе, канавку, простирающуюся в осевом направлении и сформированную по наружному диаметру пакета, полосу, проходящую вдоль канавки и соединяющую пластины пакета, и замковый соединительный элемент. (Патент RU 2521957 C2, кл. МПК H02K 1/18, дата публикации 20.02.2012)

Недостатками конструкции аналога являются техническая сложность в изготовлении и сборке высокооборотного электродвигателя малого наружного габарита с двумя и более секциями статора.

Также известен погружной электродвигатель, содержащий корпус электродвигателя, ротор с постоянными магнитами, статор с количеством одинаковых секций от двух и более, включающих в себя фазную обмотку и магнитопровод, на наружной поверхности которого выполнены продольные пазы, в которые установлены фиксаторы в виде полос, соединенные с концевыми пластинами, установленными с двух сторон магнитопровода секции статора. Фиксация секций статора от проворота друг относительно друга и корпуса осуществляется при помощи крышек, которые крепятся к концевым пластинам магнитопровода. Крышки статоров через штифты передают вращающий момент на опоры, установленные между секциями статора, а верхняя и нижняя опоры - на концевые фланцы электродвигателя. (Патент RU 2736877 C1, кл. МПК H02K 1/18, H02K 5/12, дата публикации 2020.11.23).

Недостатками аналога является усложнение конструкции неподвижной части статора, сложность и неудобство сборки электродвигателя при установке и фиксации статора и промежуточных опор ротора в осевом направлении и от проворота в корпусе.

Наиболее близким аналогом является вентильный электродвигатель, состоящий из корпуса, n модулей статора с уложенными в пазах фазными обмотками и n модулей ротора с постоянными магнитами, установленные в корпус на промежуточные и концевую опоры, шлицевые муфты, соединяющие и позиционирующие модули роторов относительно одноименных полюсов, концевые фланцы, стягивающие и позиционирующие модули статора относительно одноименной фазной обмотки, радиально осевые подшипники на каждом модуле ротора. (Патент RU 2733806 C1, кл. МПК H02K 5/12, H02K 5/132, H02K 5/167, H02K 5/20, дата публикации 2020.10.07)

Недостатком данного технического решения является повышенный нагрев и недолговечность подшипникового узла модуля ротора в виду слабой циркуляции смазочной жидкости, недостаточного выноса продуктов износа и примесей из пятна контакта.

Техническая проблема, решаемая посредством заявляемого изобретения, заключается в преодолении недостатков, присущих аналогам, раскрытым при описании уровня техники.

Техническим результатом изобретения является повышение технологичности сборки многосекционного погружного электродвигателя, упрощение конструкции и изготовления, повышение долговечности и отказоустойчивости электродвигателя.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

На фиг. 1 изображен общий схематичный вид изобретения, где:

1- корпус электродвигателя;

2- секция шихтованного статора;

3- секция ротора с постоянными магнитами;

4- опора секций ротора;

5- концевая опора;

6- проставка с фиксатором;

7- фиксатор;

8- фланец-концевой элемент;

9- гильза секции статора;

10- изолятор обмотки секции статора;

11- обмотка секции статора;

12- изолятор соединения обмоток секций статора;

13- муфта соединительная секций роторов;

14- подшипники секции ротора;

15- подшипник опоры секции ротора.

Вентильный электродвигатель содержит в себе корпус 1, в который устанавливаются: секции шихтованного статора 2 в собранном виде со стержнями вдоль пакета пластин, гильзами секции статора 9, изоляторами обмотки 10 и непосредственно обмоткой 11; секции ротора с постоянными магнитами 3, с установленными подшипниками для распределения радиальной и осевой нагрузки 14; опоры для секций ротора 4, с установленными радиально-осевыми подшипниками 15; концевая опора 5; проставка 6 с фиксатором 7; фланцы 8 по торцам корпуса.

Фиксация и позиционирование неподвижных частей секций статора между собой а также от проворота осуществляется посредством выполнения шип-паза на сопрягаемых поверхностях опоры секции ротора 4 и гильзы секции статора 9 а также концевой опоры 5. Фиксация опор, и секций статора относительно корпуса 1 происходит с помощью проставки с фиксатором 6, а контрение осуществляется стяжкой концевых элементов 8. Фиксатор 7 может быть выполнен как резьбовым, так и гладким для прессовой посадки.

В месте соединения фаз обмотки секций статора применяется изолятор 12.

Для передачи крутящего момента и позиционирования относительно друг друга и полюсов магнитов между секциями роторов устанавливается муфта соединительная 13. Для улучшения циркуляции смазывающе-охлаждающей жидкости в муфтах могут быть сделаны каналы, отверстия.

Подвод смазывающе-охлаждающей жидкости к узлам трения осуществляется принудительно за счет возникновения центробежных сил при вращении ротора. Для улучшения циркуляции жидкости вал секции ротора помимо центральных и радиальных каналов для подвода жидкости к узлам трения, может изготавливаться со сквозным центральным каналом, а рабочие поверхности подшипников иметь канавки для циркуляции жидкости. В теле подшипников выполняются сквозные отверстия. Также на вал может устанавливаться устройство для нагнетания жидкости в центральный канал вала, а в стенке гильзы секции статора 9 выполняться отверстия для протока жидкости.

Вентильный электродвигатель может быть использован, например, в качестве привода в составе погружной установки электрического центробежного насоса для откачки флюида из нефтяных скважин. Однако, применение изобретения не ограничивается только нефтяной промышленностью. Так, при подключении гидроизоляционного устройства с валом для передачи крутящего момента возможно применение в качестве привода погружного бытового насоса для водяных скважин. Также возможно применение в качестве компактного энергоэффективного привода различных наземных устройств и машин.

Таким образом, приведенный конструктив изобретения позволяет повысить удобство и технологичность сборки, снизить термонагруженность и улучшить циркуляцию жидкости в узлах трения и во внутреннем пространстве двигателя, вследствие чего повышается надежность и долговечность вентильного электродвигателя, а также упрощается конструкция и повышается технологичность составных узлов электродвигателя.

1. Электродвигатель, содержащий в себе корпус электродвигателя, многосекционный ротор, подшипники, опоры и концевые элементы, а также многосекционный шихтованный статор с магнитопроводом, изоляторами и фазной обмоткой, отличающийся тем, что для фиксации пакета пластин секции шихтованного статора используются стержни в количестве двух и более, которые в свою очередь по торцам соединены с гильзами, входящими в зацепление с промежуточными опорами ротора.

2. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что для фиксации секций статора и опор в осевом направлении и от проворота в корпусе применяется концевой элемент с выдвижным фиксатором.

3. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что на секциях ротора используются подшипники скольжения радиального и осевого типа с принудительным подводом жидкости в зону трения под действием сил инерции из каналов вала ротора.

4. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что подшипники, установленные на секциях ротора, имеют канавки на рабочих поверхностях для циркуляции жидкости.

5. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что вал ротора выполнен со сквозным осевым каналом.

6. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что на вал ротора устанавливается устройство для принудительного нагнетания жидкости в центральный канал вала ротора.

7. Электродвигатель по п.6, отличающийся тем, что устройство для принудительного нагнетания жидкости в центральный канал вала ротора снабжено фильтрующим элементом.

8. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что на секциях ротора используются подшипники скольжения радиально-осевого типа с принудительным подводом жидкости в зону трения через сквозное отверстие в валу и теле подшипника.

9. Электродвигатель по п.8, отличающийся тем, что подшипники на секциях ротора имеют канавки на рабочих поверхностях для циркуляции жидкости.

10. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что в соединительных муфтах секций роторов выполнены отверстия для циркуляции жидкости.