DE10359159A1 - Motor for the underwater drive of water pumps in boreholes. The bearing bushing is made from e.g. graphite or epoxy resin has rotors having coupling pins on their ends facing each other - Google Patents

Motor for the underwater drive of water pumps in boreholes. The bearing bushing is made from e.g. graphite or epoxy resin has rotors having coupling pins on their ends facing each other Download PDF

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Abstract

Motor has rotors (52', 52') having coupling pins (54', 54'') on their ends facing each other. A pressure plate is arranged between the front surfaces of the coupling pins. Preferred Features: An intermediate bearing (18) is also provided and has a sheet metal packet (24) made from non-magnetizable material. A bearing bushing for the rotors is supported by the intermediate bearing and the intermediate bushing has grooves for stator windings arranged parallel to the axis.

Description

Die Erfindung betrifft einen Asynchronmotor, insbesondere für den Unterwasserantrieb von Wasserpumpen in Brunnenbohrungen, mit einem langgestreckten zylindrischen Motorgehäuse, mit einem gehäusefesten, ein Statorblechpaket aus magnetisierbarem Material sowie in achsparallele Nuten des Statorblechpakets eingreifende, mit Wechselstrom oder Drehstrom beaufschlagte Statorwindungen aufweisenden Stator und mit einem in einen zentralen Hohlraum des Stators eingreifenden, ein Rotorblechpaket aus magnetisierbarem Material sowie einen elektrisch leitenden Käfig aufweisenden Rotor, der in gehäusefesten, in axialem Abstand voneinander angeordneten Endlagern um seine Längsachse drehbar gelagert ist.The The invention relates to an asynchronous motor, in particular for the underwater drive of water pumps in well bores, with an elongated cylindrical motor housing, with a housing-fixed, a stator core made of magnetisable material and in axially parallel Grooves of stator laminations intervening, with AC or AC acted stator windings having stator and with a in a central cavity of the stator engaging, a rotor core magnetizable material and having an electrically conductive cage Rotor, fixed in the housing, axially spaced-apart repositories about its longitudinal axis is rotatably mounted.

Es sind Unterwassermotoren dieser Art bekannt, die zum Antrieb von Pumpen in Brunnenbohrungen verwendet werden. Brunnenbohrungen, die häufig mehrere hundert Meter in das Erdreich eingebracht werden, werden wegen des hohen Bohraufwands mit möglichst kleinem Bohrungsdurchmesser ausgeführt. Dementsprechend werden hierfür Wasserpumpen und Unterwassermotoren in langgestreckter, schlanker Bauweise bevorzugt. Für die verschiedenen Standardbrunnendurchmesser von beispielsweise 8, 10 und 12 Zoll werden unterschiedliche Typen von Unterwassermotoren eingesetzt. Der Unterwassermotor befindet sich im Betrieb regelmäßig im unteren Bereich der Motor-Pumpenkombination. Der Unterwassermotor wird deshalb außenseitig von dem zu pumpenden Wasser umströmt, das im Wärmeaustausch über die Gehäusewand zugleich zur Motorkühlung verwendet wird. Der erfindungsgemäße Unterwassermotor ist als Asynchronmotor ausgebildet. Durch die Beaufschlagung der Statorwicklungen mit einem Wechsel- oder Drehstrom erzeugt der Stator ein Drehfeld, in dem sich der als Kurzschlussläufer ausgebildete Rotor dreht. Die Leistung eines Asynchronmotors ist ab hängig von der effektiven Länge des Stators und des Rotors. Diese Länge ist bei gegebenem Durchmesser aus mechanischen Gründen begrenzt.It Underwater engines of this type are known, which are used to drive Pumps are used in well bores. Well drilling, often several a hundred meters into the soil are introduced, because of the high drilling costs with as possible small bore diameter. Accordingly, become therefor Water pumps and submersible motors in elongated, slimmer Construction preferred. For the different standard fountain diameters of for example 8, 10 and 12 inches will be different types of submersible motors used. The underwater engine is regularly in operation in the lower Range of motor-pump combination. The submersible motor is therefore outside of flows around the water to be pumped, that in the heat exchange over the housing wall at the same time for engine cooling is used. The underwater engine according to the invention is as Asynchronous motor formed. By applying the stator windings with a alternating or three-phase current, the stator generates a rotating field, in which the as a squirrel cage trained rotor turns. The power of an asynchronous motor is dependent from the effective length of the stator and the rotor. This length is given a diameter for mechanical reasons limited.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Unterwassermotor der eingangs angegebenen Art zu entwickeln, der bei gegebenem Motordurchmesser eine signifikante Leistungserhöhung ohne Einbuße an mechanischer Stabilität erbringt.Of the Invention is based on the object, a submersible motor of Initially specified type to develop the given engine diameter a significant increase in performance without loss at mechanical stability he brings.

Um dies zu erreichen, wurde bereits vorgeschlagen, zwei Asynchronmotoren der genannten Art so hintereinander zu schalten, dass ihre Rotoren durch eine Kupplung miteinander verbunden sind. Dabei musste in Kauf genommen werden, dass sich am Gehäuse im Kupplungsbereich wegen des vorgeschriebenen Außendurchmessers eine Einschnürung ergibt, die zu einer Verminderung der mechanischen Stabilität führt. Weiter muss an der Trennstelle die Statorwicklung des ersten Motors mit der Statorwicklung des zweiten Motors verbunden werden, und zwar so flexibel, dass auch eine Demontage möglich ist. Im Kupplungsbereich ist daher für jede Statorwicklung eine Wicklungsschleife erforderlich. Der an der Kupplungsstelle zur Verfügung stehende Raum reicht allerdings nicht aus, um auch noch eine Materialverstärkung unterzubringen. Die Stabilität in diesem Bereich ist daher ausschließlich durch die Wandstärke des Motorgehäuses bestimmt. Insbesondere fehlen im Kupplungsbereich die Stator- und Rotorblechpakete, die beim einfachen Asynchronmotor wesentlich zur mechanischen Stabilität beitragen. Hinzu kommt, dass Mehrfachmotoren relativ lang bauen, weil an beiden Rotorenden eines jeden Einzelmotors voneinander unabhängige Endlager vorgesehen sind.Around To achieve this, it has already been proposed two induction motors the type mentioned so in succession, that their rotors through a coupling are connected together. It had to be accepted be that on the case in the coupling area because of the prescribed outside diameter a constriction results, which leads to a reduction in mechanical stability. Further At the point of separation, the stator winding of the first motor must be with the stator winding of the second motor are connected, namely so flexible that a disassembly is possible. In the coupling area is therefore for Each stator winding requires a winding loop. The at the Clutch point available However, standing space is not enough to accommodate even a material reinforcement. The stability in this area is therefore only by the wall thickness of motor housing certainly. In particular, the stator and rotor core packages are missing in the coupling region, which contribute significantly to the mechanical stability of the simple asynchronous motor. in addition comes that multiple engines build relatively long, because at both rotor ends each individual engine independent of repository are provided.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, dass der Stator mindestens zwei über ein gehäusefestes Zwischenlager axial miteinander verbundene Statorpartien und der Rotor mindestens zwei gemeinsam in dem zugehörigen Zwischenlager drehbar gelagerte Rotorpartien aufweist, wobei die Statorwicklungen sich über das mindestens eine Zwischenlager hinweg über alle Statorpartien erstrecken. Da das erfindungsgemäße Zwischenlager mit den benachbarten Statorpartien eine Einheit bildet, trägt es wesentlich zur mechanischen Festigkeit bei. Dadurch kann bei gegebenem Gehäusedurchmesser eine signifikante Erhöhung der Statorlänge ohne Einbuße an mechanischer Stabilität erzielt werden.outgoing The invention is based on the idea that the stator at least two over a housing solid Intermediate axially connected stator and the Rotor at least two rotatable together in the associated intermediate storage having stored rotor parts, wherein the stator windings on the extend at least one intermediate storage across all Statorpartien. Since the intermediate storage according to the invention It forms a unit with the adjacent stator sections for mechanical strength. This can be given a given case diameter a significant increase the stator length without loss at mechanical stability be achieved.

Eine weitere Verbesserung in dieser Hinsicht erhält man dadurch, dass das statorseitige Zwischenlager ein Blechpaket aus nicht magnetisierbarem Material aufweist, das mindestens eine Lagerbüchse für die einander benachbarten Rotorpartien trägt. Vorteilhafterweise enthält das Blechpaket achsparallele Nuten zur Aufnahme der das Zwischenlager übergreifenden Statorwicklungen.A Further improvement in this regard is obtained by the fact that the stator Interim storage a laminated core made of non-magnetizable material having, at least one bearing bush for the adjacent ones Rotor parts carries. Advantageously contains the laminated core axially parallel grooves for receiving the intermediate bearing cross Stator windings.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Rotorpartien an ihren einander zugewandten Enden jeweils einen Kupplungszapfen aufweisen, die über eine gemeinsame Schutzhülse drehfest miteinander gekuppelt sind, wobei die Schutzhülse unter Bildung eines Gleitlagers in die statorseitige Lagerbüchse eingreift. Die Kupplungszapfen sind zweckmäßig mit mindestens einer Passfeder bestückt, die in je eine achsparallele Passfedernut der Schutzhülse einrastbar ist. Zur Montageerleichterung kann einer der Kupplungszapfen in seiner eingerasteten Stellung mit der Schutzhülle verschiebefest verbunden, vorzugsweise verschraubt werden, während der andere Kupplungszapfen in Verschieberichtung lose in die Schutzhülse eingreift. Zwischen den einander zugewandten Stirnflächen der Kupplungszapfen ist zusätzlich eine Druckplatte angeordnet, über die die beim Pumpvorgang von der Pumpe auf die Motorwelle ausgeübten Axialkräfte auf ein rückwärtiges Axiallager übertragen werden.A further preferred embodiment of the invention provides that the rotor sections each have a coupling pin at their ends facing each other, which are rotatably coupled to each other via a common protective sleeve, wherein the protective sleeve engages with the formation of a sliding bearing in the stator bearing bush. The coupling pins are expediently equipped with at least one feather key, which can be latched into an axially parallel keyway of the protective sleeve. To facilitate assembly, one of the coupling pin can be connected in its locked position with the protective sleeve against displacement, preferably screwed, while the other coupling pin engages loose in the direction of displacement in the protective sleeve. Between the facing forehead surfaces of the coupling pin, a pressure plate is additionally arranged, via which the axial forces exerted by the pump on the motor shaft during the pumping operation are transmitted to a rear thrust bearing.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Lagerbüchse des Zwischenlagers aus einem nicht magnetisierbaren Material besteht, das weicher als das Material der Schutzhülse ist. Vorteilhafterweise besteht die Lagerhülse des Zwischenlagers aus Bleibronze oder Grafit. Die Schutzhülse bildet gemäß der Erfindung also eine Kupplungshülse für die benachbarten Rotorpartien. Außerdem enthält sie eine Außenlauffläche für das Gleitlager. Zu diesem Zweck besteht die Schutzhülse aus einem nicht magnetisierbarem Material und weist eine reibungsarme, vorzugsweise verchromte glatte Oberfläche auf.A Another preferred embodiment of the invention provides that the bearing bush the intermediate bearing is made of a non-magnetisable material, which is softer than the material of the protective sleeve. advantageously, consists of the bearing sleeve of Intermediate storage of lead bronze or graphite. The protective sleeve forms according to the invention So a coupling sleeve for the adjacent rotor parts. Furthermore contains they have an outer surface for the plain bearing. For this purpose, the protective sleeve consists of a non-magnetizable Material and has a low-friction, preferably chrome-plated smooth surface.

Das Blechpaket des Zwischenlagers ist zweckmäßig zwischen zwei Endscheiben eingespannt, die ebenfalls aus einem nicht magnetisierbarem Material bestehen. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass eine der Rotorpartien einen durch das eine Endlager hindurchgreifenden Antriebszapfen und die andere Rotorpartie einen durch das andere Endlager hindurchgreifenden, gegen ein Axiallager abgestützten Stützzapfen aufweist. Das Axiallager ist dabei zweckmäßig als Mitchell-Lager ausgebildet, das eine hohe Schubaufnahme gewährleistet. Andererseits ist die den endseitigen Antriebszapfen tragende Rotorpartie an einem gehäusefesten axialen Notlager abstützbar, das dafür sorgt, dass sich der Rotor nur begrenzt innerhalb des Stators axial verschieben kann.The Sheet metal package of the intermediate storage is appropriate between two end plates clamped, which also made of a non-magnetizable material consist. A further advantageous embodiment of the invention provides that one of the rotor parts one through the one repository passing through drive pin and the other rotor part a passing through the other end bearing, against a thrust bearing supported Support pin has. The thrust bearing is expedient as a Mitchell bearing formed, which ensures a high thrust absorption. On the other hand the end of the rotor bearing bearing rotor part on a fixed to the housing axial emergency bearing supportable, for that ensures that the rotor is limited within the stator axially can move.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die den endseitigen Stützzapfen tragende Rotorpartie ein in einen Umlaufkanal für eine Kühlflüssigkeit, vorzugsweise für Wasser, eingreifendes Umwälzrad trägt. Der Umlaufkanal ist dabei zweckmäßig an der Innenfläche der einen Wärmeaustauscher bildenden, außenseitig wassergekühlten Gehäusewand vorbeigeführt.A Another preferred embodiment of the invention provides that the the end support pin carrying rotor part in a circulation channel for a cooling liquid, preferably for water, engaging Umwälzrad wearing. The circulation channel is expedient at the palm the one heat exchanger forming, outside water-cooled housing wall past.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Blechpakete der Statorpartien und des Zwischenlagers miteinander kommunizierende Axialnuten aufweisen, die zumindest einen Teil der Umlaufkanäle und/oder der Wicklungsnuten bilden. Zweckmäßig weisen also die das Blechpaket des Zwischenlagers bildenden Bleche die gleiche Umrisskontur wie die Statorbleche auf. Zur Erleichterung des Kühlmitteltransports können die Bleche des Zwischenlagers innerhalb der Nuten für den Kühlmittelumlauf längs verschweigt werden. Vorteilhafterweise wird das Zwischenlager im montierten Zustand in das Motorgehäuse eingeschweißt, so dass zwischen Stator und Motorgehäuse eine unverschiebbare Verbindung entsteht.A Further advantageous embodiment of the invention provides that the laminated cores of the stator and the intermediate bearing with each other have communicating axial grooves, at least part of the circulation channels and / or the winding grooves form. Appropriately, therefore, have the laminated core the intermediate storage forming sheets the same outline contour as the stator plates on. To facilitate the coolant transport, the Sheets of the interim storage within the grooves for the coolant circulation are concealed longitudinally become. Advantageously, the intermediate storage is mounted in the Condition in the motor housing welded in, so that between stator and motor housing an immovable connection arises.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigenin the The invention will be described in greater detail below with reference to a drawing in the drawing Way illustrated embodiment explained in more detail. It demonstrate

1 einen Längsschnitt durch einen Unterwassermotor mit Zwischenlager; 1 a longitudinal section through an underwater engine with intermediate storage;

2a, b, c vergrößerte Ausschnitte aus 1. 2a , b, c enlarged excerpts 1 ,

Der in der Zeichnung dargestellte Asynchronmotor ist als Unterwassermotor für den Antrieb einer Wasserpumpe bestimmt. Er weist ein langgestrecktes zylindrisches Motorgehäuse 10 auf, dessen Gehäusewand 12 an der Außenfläche 14 von dem zu pumpenden Wasser umströmt ist und als Wärmeaustauscher gegenüber einem im Inneren des Gehäuses umgewälzten, vorzugsweise aus Wasser bestehenden Flüssigkeitsstrom fungiert. In dem Motorgehäuse 10 befindet sich ein gehäusefest angeordneter Stator 16, der über ein gehäusefestes Zwischenlager 18 aus axial miteinander verbundenen Statorpartien 16', 16'' zusammengesetzt ist. Die Statorpartien 16', 16'' weisen jeweils ein Statorblechpaket 20', 20'' aus magnetisierbarem Material, beispielsweise aus Dynamoblech auf, während das Zwischenlager 18 ein zwischen zwei Endplatten 22 eingespanntes Blechpaket 24 aus nicht magnetisierbarem Material aufweist. Die Bleche der Blechpakete 20', 20'', 24 der Statorpartien 16', 16'' und des Zwischenlagers 18 weisen die gleiche Umrissgestalt auf. Die Randausnehmungen der Bleche ergänzen sich zu Axialnuten, die sich über das Zwischenlager 18 hinweg zwischen den Statorpartien 16', 16'' erstrecken. Die Axialnuten sind zur Aufnahme von Statorwicklungen 26 bestimmt, die sich zwischen den beiden Wickelkopfräumen 28, 30 im Bereich der beiden Enden des Motorgehäuses 10 erstrecken. Die Statorwicklungen 26 werden über die an einem Ende des Motorgehäuses 10 über einen Isolatorschlauch 32 wasserdicht zugeführten Stromkabel mit Wechsel- oder Drehstrom beaufschlagt.The asynchronous motor shown in the drawing is intended as a submersible motor for driving a water pump. It has an elongated cylindrical motor housing 10 on, the housing wall 12 on the outside surface 14 is surrounded by the water to be pumped and acts as a heat exchanger to a circulated in the interior of the housing, preferably consisting of water liquid stream. In the motor housing 10 there is a stator fixed to the housing 16 , who has a house-fixed interim storage 18 from axially connected stator sections 16 ' . 16 '' is composed. The stator parts 16 ' . 16 '' each have a stator lamination 20 ' . 20 '' made of magnetizable material, for example made of dynamo sheet, while the intermediate storage 18 one between two end plates 22 clamped laminated core 24 made of non-magnetizable material. Sheets of laminated cores 20 ' . 20 '' . 24 the stator parts 16 ' . 16 '' and the interim storage 18 have the same outline shape. The marginal recesses of the plates complement each other to axial grooves extending over the intermediate storage 18 away between the stator sections 16 ' . 16 '' extend. The axial grooves are for receiving stator windings 26 That determines between the two winding head spaces 28 . 30 in the area of the two ends of the motor housing 10 extend. The stator windings 26 Be over at one end of the motor housing 10 over an insulator hose 32 waterproof supplied power cable with alternating or three-phase current applied.

Die Wickelkopfräume 28 sind als Ringräume außerhalb des beiden Endlagern 34, 36 ausgebildet und sind zur Aufnahme der Wickelköpfe 38 der durchgehenden Statorwicklungen bestimmt. Die beiden Endlager 34, 36 und das Zwischenlager 18 sind radial nach innen jeweils durch eine Lagerbüchse 40, 42, 44 begrenzt, die an je einem Lagerbüchsenträger 46, 48, 50 statorfest angeordnet sind. Die Lagerbüchsen 40, 42, 44 bestehen aus einem relativ weichen Material, beispielsweise aus Bleibronze oder aus Grafit.The winding head rooms 28 are as annuli outside the two repositories 34 . 36 trained and are to accommodate the winding heads 38 the continuous stator windings determined. The two repositories 34 . 36 and the interim storage 18 are radially inward each through a bearing bush 40 . 42 . 44 limited, each with a bearing bush carrier 46 . 48 . 50 are arranged statorfest. The bearing bushes 40 . 42 . 44 consist of a relatively soft material, such as lead bronze or graphite.

Die Statorblechpakete 20', 20'' bilden einen zentralen Hohlraum, der über einen durch die Lagerbüchse 44 des Zwischenlagers 18 begrenzten Hohlraum zwischen den beiden Endlagern 34, 36 und deren Lagerbüchsen 40, 42 durchgehend ist und für den Einsatz eines Rotors 52 bestimmt ist. Der Rotor 52 besteht aus zwei Rotorpartien 52', 52'', die an ihren einander zugewandten Enden jeweils einen axial überstehenden Kupplungszapfen 54', 54'' aufweisen, die über eine gemeinsame, durch die Lagerbüchse 44 im Bereich des Zwischenlagers 18 unter Bildung eines Gleitlagers 56 eingreifende Schutzhülse 58 drehfest miteinander gekuppelt sind. Die Kupplungszapfen 54', 54'' sind zu diesem Zweck mit mehreren, über den Umfang verteilt angeordneten Passfedern 60 bestückt, die in je eine in der Zeichnung nicht dargestellte achsparallele Passfedernut der Schutzhülse 58 einrastbar sind. Die Schutzhülse 58 erfüllt somit die Funktion einer Kupplungshülse für die beiden benachbarten Rotorpartien 52', 52''. Außerdem hat sie an ihrer Außenfläche die Funktion einer Außenlauffläche 62 des Gleitlagers 56, die zu diesem Zweck eine glatte Hartchromschicht trägt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der obere Kupplungszapfen 54' zusätzlich mit einer Arretierschraube 64 verschiebefest mit der Schutzhülse 58 verbunden. Der untere Kupplungszapfen 54'' greift dagegen frei in die Schutzhülse 58 ein und ist dort über die Passfedern 60 drehfest mit der Schutzhülse 58 und damit auch mit dem darüber befindlichen Kupplungszapfen 54' verbunden. Zwischen den Stirnseiten der beiden Kupplungszapfen 54', 54'' befindet sich zusätzlich eine Druckscheibe 66, über die beim Pumpvorgang auftretende Axialkräfte von der oberen Rotorpartie 52' zur unteren Rotorpartie 52'' und von dort aus auf das untere Axiallager 74 übertragen werden können.The stator lamination packages 20 ' . 20 '' form a central cavity, which over one through the bearing bush 44 of the interim storage 18 limited hollow space between the two repositories 34 . 36 and their bushings 40 . 42 is continuous and for the use of a rotor 52 is determined. The rotor 52 consists of two rotor parts 52 ' . 52 '' , which at their ends facing each an axially projecting coupling pin 54 ' . 54 '' have, over a common, through the bearing bush 44 in the area of the interim storage 18 forming a sliding bearing 56 engaging protective sleeve 58 rotatably coupled with each other. The coupling pins 54 ' . 54 '' are for this purpose with several, distributed over the circumference arranged feather keys 60 fitted, which in each case one not shown in the drawing axially parallel keyway of the protective sleeve 58 are latched. The protective sleeve 58 thus fulfills the function of a coupling sleeve for the two adjacent rotor sections 52 ' . 52 '' , In addition, it has on its outer surface the function of an outer tread 62 of the plain bearing 56 , which for this purpose carries a smooth hard chrome layer. In the embodiment shown, the upper coupling pin 54 ' additionally with a locking screw 64 non-slip with the protective sleeve 58 connected. The lower coupling pin 54 '' In contrast, it grips freely in the protective sleeve 58 and is there over the feather keys 60 rotatably with the protective sleeve 58 and thus also with the overlying coupling pin 54 ' connected. Between the front sides of the two coupling pins 54 ' . 54 '' There is also a pressure washer 66 , About the axial forces occurring during the pumping process from the upper rotor section 52 ' to the lower rotor section 52 '' and from there to the lower thrust bearing 74 can be transmitted.

Die Rotorpartien 52', 52'' weisen jeweils ein Rotorblechpaket 68', 68'' aus magnetisierbarem Material, beispielsweise aus Dynamoblech, auf, die von einem Käfig 70 aus elektrisch leitenden Rotorstäben 70' und Kurzschlussringen 70'' durchdrungen sind. Der Rotor ist demgemäß als Kurzschlussläufer ausgebildet. Die Gleitlager im Bereich der beiden Endlager 34,36 und des Zwischenlagers 18 sorgen dafür, dass zwischen den einander zugeordneten Stator- und Rotorpartien 16', 52' und 16'', 52'' bei rotierendem Rotor 52 ein konstanter Luftspalt 72', 72'' erhalten bleibt und sich Stator und Rotor nicht berühren.The rotor parts 52 ' . 52 '' each have a rotor core 68 ' . 68 '' made of magnetizable material, such as dynamo sheet, on, by a cage 70 from electrically conductive rotor bars 70 ' and shorting rings 70 '' are permeated. The rotor is accordingly designed as a squirrel-cage rotor. The plain bearings in the area of the two repositories 34 . 36 and the interim storage 18 ensure that between the associated stator and rotor sections 16 ' . 52 ' and 16 '' . 52 '' with rotating rotor 52 a constant air gap 72 ' . 72 '' is maintained and the stator and rotor do not touch each other.

Die axiale Abstützung des Rotors 52 im Motorgehäuse 10 erfolgt über ein als Mitchell-Lager ausgebildetes Axiallager 74, das eine hohe Schubaufnahme gewährleistet. Das Mitchell-Lager 74 umfasst eine Spurscheibe 76, beweglich gelagerte Lagersegmente 78 und einen auf einer Kalotte beweglich gelagerten Spurlagerteller 82. Außerdem befindet sich im unteren Teil des Motors ein an der Rotorwelle 84 angeordnetes Umwälzrad 86, das sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Rotor 52 dreht und für die Innenumlaufkühlung sorgt. Zur Innenumlaufkühlung wird eine vorzugsweise aus Wasser bestehende Kühlflüssigkeit umgewälzt und an der Innenfläche 88 der als Wärmeaustauscher fungierenden Gehäusewand 12 vorbeigeführt. Im unteren Bereich kommuniziert die Kühlflüssigkeit mit einem durch eine dehnbare Membran 90 begrenzten Ausgleichsraum 92, über den Axialbewegungen des Rotors 52 gegenüber dem Stator 16 und eventuelle Flüssigkeitsverluste volumenmäßig ausgeglichen werden.The axial support of the rotor 52 in the motor housing 10 via a trained as Mitchell bearing thrust bearing 74 , which ensures a high thrust intake. The Mitchell camp 74 includes a track disc 76 , movably mounted bearing segments 78 and a mounted on a dome movable track bearing plate 82 , Also located in the lower part of the engine on the rotor shaft 84 arranged Umradzrad 86 that is at the same speed as the rotor 52 turns and provides for the internal circulation cooling. For internal circulation cooling, a preferably consisting of water cooling fluid is circulated and on the inner surface 88 the housing wall acting as a heat exchanger 12 past. In the lower part of the coolant communicates with a through a stretchable membrane 90 limited compensation room 92 , about the axial movements of the rotor 52 opposite the stator 16 and any fluid losses are compensated in terms of volume.

Die obere Rotorpartie 52' ist durch eine als axiales Notlager ausgebildete Anlaufscheibe 94 im Bereich des oberen Wickelkopfraums 28 fixiert. Weiter weist die obere Rotorpartie 52' einen achszentral aus dem Motorgehäuse 10 herausragenden Wellenstumpf 96 für den Anschluss eines Rotors der nicht dargestellten Wasserpumpe auf, deren Gehäuse mit dem Motorgehäuse 10 starr verbunden wird. Die Längen der Rotor- und Statorpartien 16', 52' bzw. 16'', 52'' sind in der Zeichnung im Bereich der Trennstellen 98 stark verkürzt dargestellt. Bevorzugt sind die oberen und unteren Stator- und Rotorpartien gleich lang ausgebildet. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, die oberen und unteren Stator- und Rotorpartien mit unterschiedlichen Längen auszuführen, um so bei ansonsten gleichen Abmessungen Motoren mit stufenweise verschiedenen Ausgangsleistungen zur Verfügung stellen zu können.The upper rotor section 52 ' is by a trained as an axial emergency bearing thrust washer 94 in the region of the upper winding head space 28 fixed. Next, the upper rotor section 52 ' one axis centered out of the motor housing 10 outstanding stub shaft 96 for the connection of a rotor of the water pump, not shown, whose housing with the motor housing 10 is rigidly connected. The lengths of the rotor and stator sections 16 ' . 52 ' respectively. 16 '' . 52 '' are in the drawing in the area of the separation points 98 shown greatly shortened. Preferably, the upper and lower stator and rotor sections are formed of equal length. In principle, however, it is also possible to carry out the upper and lower stator and rotor sections with different lengths so as to be able to provide engines with stepwise different output powers with otherwise identical dimensions.

Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Der erfindungsgemäße Asynchronmotor weist ein langgestrecktes zylindrisches Motorgehäuse 10, einen gehäusefesten Stator 16 und einen in einen zentralen Hohlraum des Stators 16 eingreifenden, und in zwei gehäusefesten, in axialem Abstand voneinander angeordneten Endlagern 34, 36 drehbar gelagerten Rotor 52 auf. Der Stator enthält ein Statorblechpaket 20', 20'' aus magnetisierbarem Material sowie mit Wechselstrom oder Drehstrom beaufschlagte Statorwicklungen, die in achsparallele Nuten des Statorblechpakets eingreifen. Der Rotor 52 ist als Kurzschlussläufer ausgebildet, der ein Rotorblechpaket 68', 68'' aus magnetisierbarem Material sowie einen elektrisch leitenden Kurzschlusskäfig aufweist. Um ohne Stabilitätseinbuße bei gegebenem Durchmesser eine signifikante Leistungserhöhung durch Verlängerung des wirksamen Stators und Rotors erzielen zu können, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, dass der Stator 16 mindestens zwei über ein gehäusefestes Zwischenlager 18 axial miteinander verbundene Statorpartien 16', 16'' und der Rotor mindestens zwei gemeinsam in dem zugehörigen Zwischenlager 18 drehbar gelagerte Rotorpartien 52', 52'' aufweist. Die Statorwicklungen erstrecken sich über das Zwischenlager hinweg über alle Statorpartien 16', 16''. Zweckmäßig weist das stationäre Zwischenlager 18 ein Blechpaket 24 auf, das zur Vermeidung magnetischer Streuverluste aus nicht magnetisierbarem Material besteht und eine Lagerbüchse 44 für die einander benachbarten Rotorpartien 52', 52'' sowie Nuten für die Statorwicklungen 26 enthält.In summary, the following should be noted: The asynchronous motor according to the invention has an elongate cylindrical motor housing 10 , a housing-fixed stator 16 and one into a central cavity of the stator 16 engaging, and in two housing-fixed, axially spaced from each other repositories 34 . 36 rotatably mounted rotor 52 on. The stator contains a laminated stator core 20 ' . 20 '' made of magnetizable material as well as alternating current or three-phase current acted upon stator windings which engage in axially parallel grooves of the stator lamination stack. The rotor 52 is designed as a squirrel cage rotor, which is a rotor core 68 ' . 68 '' made of magnetizable material and having an electrically conductive short circuit cage. In order to achieve a significant increase in performance by extending the effective stator and rotor without loss of stability for a given diameter, it is proposed according to the invention that the stator 16 at least two above a fixed housing intermediate storage 18 axially connected stator 16 ' . 16 '' and the rotor at least two together in the associated intermediate storage 18 rotatably mounted rotor parts 52 ' . 52 '' having. The stator windings extend over the intermediate bearing over all stator sections 16 ' . 16 '' , Appropriately, the stationary intermediate storage 18 a laminated core 24 on, which is to avoid magnetic leakage from non-magnetizable material and a bearing bush 44 for the adjacent rotor parts 52 ' . 52 '' and grooves for the stator windings 26 contains.

Claims (20)

Asynchronmotor, insbesondere für den Unterwasserantrieb von Wasserpumpen in Erdbohrungen, mit einem langgestreckten zylindrischen Motorgehäuse (10), mit einem gehäusefesten, ein Statorblechpaket (20', 20'') aus magnetisierbarem Material sowie in achsparallelen Nuten des Statorblechpakets eingreifende, mit Wechselstrom oder Drehstrom beaufschlagte Statorwicklungen aufweisenden Stator (16), mit einem in einen zentralen Hohlraum des Stators eingreifenden, ein Rotorblechpaket (68', 68'') aus magnetisierbarem Material sowie einen elektrisch leitenden Kurzschlusskäfig (70) aufweisenden Rotor (52), der in gehäusefesten, in axialem Abstand voneinander angeordneten Endlagern (34, 36) drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (16) mindestens zwei über ein gehäusefestes Zwischenlager (18) axial miteinander verbundene Statorpartien (16', 16'') und der Rotor (52) mindestens zwei gemeinsam in dem zugehörigen Zwischenlager (18) drehbar gelagerte Rotorpartien (52', 52'') aufweist, wobei die Statorwicklungen (26) sich über das Zwischenlager hinweg über alle Statorpartien (16, 16') erstrecken.Asynchronous motor, in particular for underwater driving of water pumps in boreholes, having an elongated cylindrical motor housing ( 10 ), with a housing-fixed, a laminated stator core ( 20 ' . 20 '' ) of magnetizable material and in paraxial grooves of the laminated stator core engaging, acted upon with alternating current or three-phase current stator windings ( 16 ), with an engaging in a central cavity of the stator, a rotor core ( 68 ' . 68 '' ) made of magnetizable material and an electrically conductive short-circuit cage ( 70 ) having rotor ( 52 ), which are in housing-fixed, axially spaced-apart repositories ( 34 . 36 ) is rotatably mounted, characterized in that the stator ( 16 ) at least two via a housing-fixed intermediate storage ( 18 ) axially interconnected Statorpartien ( 16 ' . 16 '' ) and the rotor ( 52 ) at least two together in the associated intermediate storage ( 18 ) rotatably mounted rotor parts ( 52 ' . 52 '' ), wherein the stator windings ( 26 ) over the intermediate storage over all Statorpartien ( 16 . 16 ' ). Asynchronmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenlager (18) ein Blechpaket (24) aus nicht magnetisierbarem Material aufweist, das eine Lagerbüchse (44) für die einander benachbarten Rotorpartien (52', 52'') trägt und achsparallele Nuten für die Statorwicklungen (26) aufweist.Asynchronous motor according to claim 1, characterized in that the intermediate storage ( 18 ) a laminated core ( 24 ) made of non-magnetizable material comprising a bearing bush ( 44 ) for the adjacent rotor parts ( 52 ' . 52 '' ) and axially parallel grooves for the stator windings ( 26 ) having. Asynchronmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorpartien (52', 52'') an ihren einander zugewandten Enden jeweils einen Kupplungszapfen (54', 54'') aufweisen, die über eine gemeinsame, in die stationäre Lagerbüchse (44) unter Bildung eines Gleitlagers (56) eingreifende Schutzhülse (58) drehfest miteinander gekuppelt sind.Asynchronous motor according to claim 1 or 2, characterized in that the rotor parts ( 52 ' . 52 '' ) at their ends facing each a coupling pin ( 54 ' . 54 '' ), which via a common, in the stationary bearing bush ( 44 ) to form a sliding bearing ( 56 ) engaging protective sleeve ( 58 ) are coupled together rotatably. Asynchronmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungszapfen (54', 54'') jeweils mit mindestens einer Passfeder (60) bestückt sind, die in je eine Passfedernut der Schutzhülse (58) eingreifen.Asynchronous motor according to claim 3, characterized in that the coupling pins ( 54 ' . 54 '' ) each with at least one key ( 60 ) are fitted, each in a keyway of the protective sleeve ( 58 ) intervene. Asynchronmotor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Kupplungszapfen (54') in seiner gekuppelten Stellung mit der Schutzhülse (58) verschiebefest verbunden, vorzugsweise verschraubt ist.Asynchronous motor according to claim 3 or 4, characterized in that one of the coupling pins ( 54 ' ) in its coupled position with the protective sleeve ( 58 ) fixedly connected, preferably screwed. Asynchronmotor nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den einander zugewandten Stirnflächen der Kupplungszapfen (54', 54'') eine Druckscheibe (66) angeordnet ist.Asynchronous motor according to one of claims 3 to 5, characterized in that between the mutually facing end faces of the coupling pin ( 54 ' . 54 '' ) a pressure disk ( 66 ) is arranged. Asynchronmotor nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbüchse (44) des Zwischenlagers (18) aus einem nicht magnetisierbaren Material besteht, das weicher als das Material der Schutzhülse (58) ist.Asynchronous motor according to one of claims 3 to 6, characterized in that the bearing bush ( 44 ) of the interim storage facility ( 18 ) is made of a non-magnetizable material that is softer than the material of the protective sleeve ( 58 ). Asynchronmotor nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbüchse (44) des Zwischenlagers (18) aus einem Lagermaterial wie Bleibronze, Grafit oder grafithaltiges Epoxidharz besteht.Asynchronous motor according to one of claims 3 to 7, characterized in that the bearing bush ( 44 ) of the interim storage facility ( 18 ) consists of a bearing material such as lead bronze, graphite or graphite-containing epoxy resin. Asynchronmotor nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülse (58) eine Kupplungshülse für die benachbarten Rotorpartien (52', 52'') bildet und eine glatte Außenlauffläche (62) aufweist.Asynchronous motor according to one of claims 3 to 8, characterized in that the protective sleeve ( 58 ) a coupling sleeve for the adjacent rotor parts ( 52 ' . 52 '' ) and a smooth outer tread ( 62 ) having. Asynchronmotor nach eine der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülse (58) an ihrer Außenfläche eine glatte Hartchromschicht trägt.Asynchronous motor according to one of claims 3 to 9, characterized in that the protective sleeve ( 58 ) carries on its outer surface a smooth hard chrome layer. Asynchronmotor nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechpaket (24) des Zwischenlagers (18) zwischen zwei Endscheiben (22) aus nicht magnetisierbarem Material eingespannt ist.Asynchronous motor according to one of claims 2 to 10, characterized in that the laminated core ( 24 ) of the interim storage facility ( 18 ) between two end discs ( 22 ) is clamped from non-magnetizable material. Asynchronmotor nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbüchse (44) mindestens zwei auf einem Lagerbüchsenträger (50) angeordnete, axial getrennte Büchsenpartien aufweist.Asynchronous motor according to one of claims 3 to 11, characterized in that the bearing bush ( 44 ) at least two on a bearing bush carrier ( 50 ), axially separated bushing parts has. Asynchronmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Rotorpartien (52') einen durch ein Endlager (34) hindurchgreifenden Antriebszapfen (98) und die andere Rotorpartie (52'') einen durch das andere Endlager (36) hindurchgreifenden, an einem vorzugsweise als Mitchell-Lager ausgebildeten Axiallager abgestützten Stützzapfen aufweist.Asynchronous motor according to one of claims 1 to 12, characterized in that one of the rotor parts ( 52 ' ) one through a repository ( 34 ) passing through drive pin ( 98 ) and the other rotor part ( 52 '' ) one through the other repository ( 36 Having engaging, supported on a preferably designed as Mitchell bearing thrust bearing support pin. Asynchronmotor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die den endseitigen Antriebszapfen (98) tragende Rotorpartie (52'') an einem gehäusefesten axialen Notlager abstützbar ist.Asynchronous motor according to claim 13, characterized in that the end-side drive pin ( 98 ) carrying rotor section ( 52 '' ) is supported on a housing fixed axial emergency bearing. Asynchronmotor nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die den endseitigen Stützzapfen tragende Rotorpartie (52'') ein in einem Umlaufkanal für eine Kühlflüssigkeit, vorzugsweise für Wasser, eingreifendes Umwälzrad (86) trägt.Asynchronous motor according to claim 13 or 14, characterized in that the end of the support pin bearing rotor section ( 52 '' ) a in a circulation channel for a cooling liquid, preferably for water, intervening Umwälzrad ( 86 ) wearing. Asynchronmotor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlaufkanal an der Innenfläche der einen Wärmeaustauscher bil denden, außenseitig wassergekühlten Gehäusewand (12) vorbeigeführt ist.Asynchronous motor according to claim 15, characterized in that the circulation channel on the inner surface of a heat exchanger bil dividend, the outside water-cooled housing wall ( 12 ) is passed. Asynchronmotor nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechpakete (20', 20'', 24) der Statorpartien (16', 16'') und des Zwischenlagers (18) miteinander kommunizierende Axialnuten aufweisen, die zumindest einen Teil der Umlaufkanäle und/oder der Wicklungsnuten bilden.Asynchronous motor according to claim 15 or 16, characterized in that the laminated cores ( 20 ' . 20 '' . 24 ) of the stator parts ( 16 ' . 16 '' ) and the interim storage ( 18 ) have mutually communicating axial grooves which form at least part of the circulation channels and / or the winding grooves. Asynchronmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die das Blechpaket (24) des Zwischenlagers (18) bildenden Bleche die gleiche Umrisskontur wie die Statorbleche aufweisen.Asynchronous motor according to one of claims 1 to 17, characterized in that the laminated core ( 24 ) of the interim storage facility ( 18 ) forming sheets have the same outline contour as the stator laminations. Asynchronmotor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche des Blechpakets (24) des Zwischenlagers (18) innerhalb der Nuten für den Kühlmittelumlauf längsverschweißt sind.Asynchronous motor according to claim 18, characterized in that the sheets of the laminated core ( 24 ) of the interim storage facility ( 18 ) are longitudinally welded within the grooves for the coolant circulation. Asynchronmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenlager (18) in das Motorgehäuse (10) eingeschweißt ist.Asynchronous motor according to one of claims 1 to 19, characterized in that the intermediate storage ( 18 ) in the motor housing ( 10 ) is welded.
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