DE2805687A1

DE2805687A1 - Elektrische tauchmotoren

Info

Publication number: DE2805687A1
Application number: DE19782805687
Authority: DE
Inventors: John Andrew Beavers; Billy O Dillion
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1977-02-11
Filing date: 1978-02-10
Publication date: 1978-08-17
Also published as: AR213146A1; US4119874A; CA1079785A; NL7801092A

Description

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Elektrische Tauchmotoren

Die Erfindung betrifft elektrische Motoren, insbesondere elektrische Tauchmotoren für den Antrieb von Tiefbrunnen- oder Tiefbohrpumpen.

Elektrische Tauchmotoren für den Antrieb von Tiefbohrpumpen sind gewöhnlich äußerst lang gegenüber ihrem Durchmesser, wodurch es nötig wurde, die Läuferwelle solcher Motoren in regelmäßigen Abständen durch Lager abzustützen. Motoren dieser Art sind aus einer Anzahl ringförmiger Lamellen aus magnetischem Material gebaut, welches den Ständer bildet sowie aus einer Anzahl von mit der Welle verbundenen Läufersegmenten, welche im Ständer angeordnet sind. Zwischen benachbarten Motorsegmenten sind jeweils Lager angeordnet, welche die Welle umschließende Muffen und verbundene Lagerzapfen umfassen können, die in die Innenfläche des Ständers eingreifen. Diese Lagerzapfen sind gegenüber dem Ständer vorzugsweise stationär.

Eine Schwierigkeit, wie sie sich unmittelbar aus dem Gebrauch solcher Lager ergibt, ist die Möglichkeit einer Drehung des stationären Lagerteils wegen der Auswirkungen des magnetischen Drehfeldes, das durch den Stator des Motors erzeugt wird. Diese Drehung bewirkt eine überhitzung des Lagers, die ihrerseits das gesamte Motorenaggregat erheblich aufheizt und zu einem großen Wirkungsgradverlust führt. Außerdem beschädigt eine solche Drehung den Motorenständer und kann zu vorzeitiger Wartung

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- 4 oder vorzeitigem Ersatz von Motorteilen führen.

Diese Schwierigkeit wurde erkannt, und viele Versuche wurden zu ihrer Überwindung unternommen. Ein Verfahren besteht darin, einen Ständerkern zu schaffen, der in den Flächen unterbrochen ist, welche mit dem stationären Lagerzapfen in Berührung kommen. Dies wird dadurch erreicht, daß Gruppen nicht magnetischer Lamellen in das Statoraggregat des Motors eingebaut werden. Auf diese Weise wird das Magnetfeld an den Lagerstellen unterbrochen, und eine Drehung des feststehenden Lagers wird verhindert.

Weitere Versuche zur Lösung des Problemes wurden dahingehend unternommen, daß Lager aus nicht magnetischen Werkstoffen gebaut wurden; um hier jedoch eine Wirkung zu erzielen, müssen solche Werkstoffe auch gegen die Induktion interner Wirbelströme Widerstandsfest sein. Selbst diese Werkstoffe sind bestrebt,sich in einem Magnetfeld zu drehen. Somit können wenige Materialien diese Forderungen erfüllen.

Erfindungsgemäß ist das Lager eines elektrischen Langmotors mit einem Stator aus magnetischen Lamellen oder Kernblechen einer ringförmigen Umfangsnut versehen, wobei eine Feder in jeder Nut in benachbarten Ständerlamellen nebeneinanderliegend angeordnet ist. Jede Feder ist ein welliger Metallstreifen, welcher mit Teilen des Lagers und den benachbarten Statorlamellen in Reibverbindung steht. Wird ein solcher Motor erregt, dann drehen sich Motorwelle und die zugeordneten Läuferteile innerhalb des Lagers, welches sich nicht dreht, selbst wenn es innerhalb eines Magnetfeldes liegt, und die früher bei solchen Motoren angetroffenen Probleme hervorruft, die eingangs erwähnt wurde. Die Feder

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gestattet eine Axialbewegung der Welle, wenn infolge ungleichmäßiger Erwärmung der Welle und des Ständers eine Längung auftritt.

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Teilansicht, teilweise im Schnitt, eines erfindungs-

gemäßen elektrischen Langmotors. Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Teiles der Fig. 1 mit

einem Schnitt durch eines der Lager. Fig. 3 eine Ansicht längs der Linie 3-3 der Fig. 2 in Richtung der Pfeile.

In den Zeichnungen ist ein elektrischer Langmotor 11 mit einem Gehäuse 13, einem Ständer 15 und einem Läufer 17 gezeigt. Der Ständer 15 besteht aus einer Anzahl von Kernblechen 19 aus magnetischem Werkstoff. Der Ständer 19 ist am Gehäuse 13 befestigt.

Eine Drehwelle 21 ragt über beide nicht gezeigte Enden des Ständers 15 hinaus und kann mit herkömmlichen ebenfalls nicht gezeigten Radial- und Längsdrucklagern versehen sein. Die Welle ist zum Gehäuse 13 und zum Stator 15 konzentrisch angeordnet und bildet eine Montagevorrichtung für den Läufer 17.

Eine Reihe von Rotorabschnitten 23 umschließt die Welle 21 in axialen Abständen, wobei die Rotorabschnitte voneinander getrennt sind, damit genügend Raum für eine zweite Reihe von

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Lagern 25 verbleibt. Außerdem ist der Außendurchmesser der Rotorabschnitte kleiner als der Innendurchmesser des Stators 15, wodurch ein Luftspalt 27 entsteht, welcher einen Axialdurchsatz von Kühlmittel von einer nicht gezeigten Quelle gestattet. Die Länge der Welle 21 wird durch die Anzahl der Rotorabschnitte bestimmt, die erforderlich sind, einen Motor in hinreichender Stärke (kw) für das Anwendungsgebiet zu schaffen, bei welchem er eingesetzt werden soll. Motoren mit einer Länge von etwa 10 m (30 ft) sind nicht ungewöhnlich. Die Anzahl der Lager 25 und ihrer Abstände hängt von der mechanischen Stärke der Welle 21, der Luftspalttoleranz und anderer Konstruktionsparameter ab. Die Kombination von abwechselndem Rotor und Lagern verkürzt den Ständer 15.

Wie am besten aus den Fig. 2 und 3 zu ersehen ist, umfassen die einzelnen Lager 25 einen Innen- und Außenring 29 und 31,welche durch einen ringförmigen Teil 33 miteinander verbunden sind. Der innere Ringteil 29 ist eine Lagerbuchse und umschließt die Welle 21, in der diese sich vorzugsweise drehen kann.Der äußere Ringteil ist im allgemeinen kürzer und liegt an einer Ringfläche 35 des Stators 15 an. Öffnungen 37 im Ringteil 39 gestatten den Durchlauf des vorstehend beschriebenen Kühlmittels.

Am Umfang der einzelnen Ringteile 31 ist eine Nut 39 ausgeformt, und eine gewellte Feder 41 ist in jeder Nut 39 angeordnet, die sowohl auf den Boden der Nut und damit auch auf das Lager sowie auch auf die Fläche 35 des Ständers 15 Druck ausübt.

Die Lager 25 bestehen aus amagnetischem Material, da

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selbst nicht—magnetische Metalle sich unter dem Einfluß eines magnetischen Drehfeldes zu drehen bestrebt sind. Die Feder 41 dient zur Halterung der Lager gegen eine Drehung gegenüber dem Stator 15 selbst in einem Magnetfeld.

Es können auch andere Lager verwendet werden, bei welchen eine getrennte Buchse, beispielsweise aus Messing und dergleichen, zwischen dem Innenring des Lagers und der Welle angeordnet ist, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die Verwendung einer Lagerbuchse aus Mu-Metall dieser Art ist in der US-PS 3 5o6 861 gezeigt. In jedem Falle ist der Außenring mit einer Nut zur Aufnahme der vorstehend beschriebenen Feder versehen.

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Leerseite

Claims

Patentanwälte Dipl. Ing. H. Hsuck Dipl. Phys. VV. Schmitz Dipl. Ir.g. E. Crnaifs Dipl. Ir.c. V. V/ohnort Dipl. Ph: s. V. erstens Dr.-Ir.^. V,. Daring Mor-cri-streBa 23 8000 München 2 BORG-WARNER CORPORATION South Michigan Avenue Anwaltsakte M-4508 Chicago, Illinois 6o6o4 (USA) 2. Februar 1978 Elektrische Tauchmotoren

1. Elektrischer Langmotor mit einem Gehäuse, einem homogenen Ständer bestehend aus einer Anzahl von im allgemeinen ringförmigen Magnetkernblechen, der in dem Gehäuse montiert ist, ferner aus einer im Ständer drehbar gelagerten Welle,sowie einem im allgemeinen zylinderförmigen Läufer aus im Abstand angeordneten, auf der Welle montierten Rotorabsehnitten, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von Lagern (25) zwischen benachbarten Läuferabschnitten (23) angeordnet ist und die Welle (21) lagern, ferner dadurch, daß jedes Lager (25) mit dem Ständer (19) in Eingriff steht, daß die Lager zwischen ihren Enden mit einer Nut (39) versehen sind, sowie dadurch, daß der offene Teil der Nut dem Ständer (19) gegenübersteht und schließlich dadurch, daß Längsfedern (41) in der Nut (39) mit dem Ständer (15) in Be-

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ORIGINAL INSPECTED

rührung stehen und die Drehung der Lager (25) mit der Welle aufgrund des Magnetfeldes des Ständers (15) verhindern.

2. Motor nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (25) eine die Welle (21) umschließende Muffe (29) umfassen, sowie dadurch, daß ein Ringteil (31) mit dem Ständer (15) in Eingriff steht und schließlich dadurch, daß die Muffe (29) und die Ringteile (31) durch einen Radialsteg (33) verbunden sind.

3. Motor nach Anspruch 2,dadurch gekennzei chn e t , daß die Feder (41) ein gewelltes Metallteil (Fig.3) ist.

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