FR2481854A1

FR2481854A1 - Unsealed submersible electric pump motor - uses double varnishing of individual rotor and stator laminations and plastics coated tinned copper wire for coils

Info

Publication number: FR2481854A1
Application number: FR8009786A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-04-30
Filing date: 1980-04-30
Publication date: 1981-11-06

Abstract

The electric drive motor for submersible or moist environment pumps is constructed so the fluid can pass through the motor, thus avoiding the overheating and leakage problems which may arise with sealed motors. The rotor laminations are individually double varnished before being clamped and mounted on the rotor shaft. The rotor shaft runs in bearings which have a central chamber filled with mineral grease and seals at either end of the chamber to prevent grit ingress. The stator laminations are individually double varnished before being clamped and the coils are wound using PVC coated tinned copper wire brought out to a sealed connector.

Description

ELEOTROIOTEUR HUMIDE SANS ETANCHEITE
pour fonctionnement dans des conditions spé
ciales par exemple: pour entraînement des
pompes submersibles.WET WATERPROOFER WITHOUT SEALING
for operation under special conditions
cials for example: for training
submersible pumps.

L'utilisation des pompes submersibles très connue s'impose chaque fois que l'eau se trouve a une prolon- deur de plus de 7 à 8 m, hauteur maximum fixant la cassure de la colonne d'eau. The use of well-known submersible pumps is essential whenever the water is at a depth of more than 7 to 8 m, maximum height fixing the break in the water column.

Pour la mise en fonction des pompes submersibles, on se sert en général de moteurs éléctriques, moteurs hydrauliques, etc., qui sont couplés directement aux pompes qu'ils mettent en fonction et avec lesquelles les moteurs respectifs plongent dans l'eau à une profondeur détérminée d'un côté par le débit de la source d'eau et d'un autre côté, du débit de la pompe et de la capacité de la consommation demandée. In order to start up submersible pumps, electrical motors, hydraulic motors, etc. are generally used, which are directly coupled to the pumps which they operate and with which the respective motors plunge into the water to a depth. determined on one side by the flow rate of the water source and on the other side, the flow rate of the pump and the capacity of the consumption requested.

On sait de même que pour le fonctionnement des électromoteurs ordinaires, deux conditions s'imposent:
- garantir un bon refroidissement du moteur en fonction,
- fonctionnement de ce moteur dans une ambiance d'air sec.We also know that for the operation of ordinary electric motors, two conditions are necessary:
- guarantee good cooling of the engine in operation,
- operation of this engine in a dry air environment.

Dans le cas contraire, l'humidité qui pénètre l'in- térieur, ainsi que la température non coLrespondante, feraient brûler le bobinage et jetteraient le moteur hors d'usage.Otherwise, the humidity that penetrates the interior, as well as the non-corresponding temperature, will burn the winding and throw the motor out of service.

Les techniques couramment utilisées actuellement pour la fabrication des moteurs électriques qui fonctionnent dans l'eau sont:
a - le moteur enfermé dans un carter étanche,
b - le stator est se liement isolé de lthumidité. The techniques commonly used today for the manufacture of electric motors that operate in water are:
a - the motor enclosed in a sealed casing,
b - the stator is isolated from humidity.

Dans ce dernier cas, l'intérieur du moteur est partagé en deux chambres
- la chambre du stator
- la chambre du rotor
Une chemise cylindrique, généralement en acier inoxydable, sépare ces deux cnambres et assure en même temps une parfaite étanchéité entre elles.In the latter case, the interior of the engine is divided into two chambers
- the stator chamber
- the rotor chamber
A cylindrical jacket, generally made of stainless steel, separates these two chambers and at the same time ensures a perfect seal between them.

La chambre du rotor est généralement remplie d'un liquide spécial qui sert aussi au graissage des paliers du rotor tandis que lq chambre du stator est seche. The rotor chamber is generally filled with a special liquid which is also used for the lubrication of the rotor bearings while the stator chamber is dry.

Ce système impose d'une part une parfaite étanchéité afin que le liquide qui se trouve dans la chambre du rotor ne se mélange pas a' à -'eau du milieu environnant et d'autre part l'utilisation de pièces spéciales de compensation qui puissent recevoir les différences du volume du liquide.qui se trouve à l'intérieur du moteur, et qui peut etre chaud ou froid d'après l'état de fonctionnement ou d'arrêt du moteur. This system requires on the one hand a perfect seal so that the liquid which is in the chamber of the rotor does not mix with water with the surrounding medium and on the other hand the use of special compensating parts which can receive the differences in the volume of the liquid. which is inside the engine, and which can be hot or cold depending on the operating or stopping state of the engine.

Toutes ces conditions ont abouti seulement à prolonger la vie du moteur sans lui donner une totale garantie de fonctionnement jusq'à l'usure normale - car à n'importe quel moment et assez souvent, une défectuosité peut se
produire dans le système d'étanchéité.All these conditions have only resulted in extending the life of the engine without giving it a total guarantee of operation until normal wear and tear - because at any time and quite often a defect can occur.
occur in the sealing system.

La solution qui fait l'objet de notre proposition résout le problème comme suit:
- Elle suprime le système d'étanchéité qui a posé tant de problèmes tout en assurant le bon fonctionnement du moteur;
- Tuile prévoit que l'eau dans laquelle le Lteur fonctionne, peut entrer dans l'intérieur de celui-ci par des orifices spécialement prévus.The solution which is the subject of our proposal solves the problem as follows:
- It overcomes the sealing system which posed so many problems while ensuring the proper functioning of the engine;
- Tile provides that the water in which the reader operates can enter the interior thereof through specially provided orifices.

- Ce système de fabrication éloigne l'influence négative que l'eau peut avoir: - sur les bobinages - sur les espaces isolés qui se trouvent entre les tôles et - sur le système de graissage des paliers. - This manufacturing system removes the negative influence that water can have: - on the coils - on the isolated spaces between the sheets and - on the bearing lubrication system.

DESCRIPTION DE L'INVEIWW'ION
Le moteur conforme à l'invention (esquisse 1) se compose de deux éléments principaux avec les pasticularité qui s'imposent pour lui assurer un bon fonctionnement dans des conditions de maximum d'humidité - y compris à l'inté- rieur du bobinage.DESCRIPTION OF THE INVEIWW'ION
The motor according to the invention (sketch 1) is made up of two main elements with the special features which are necessary to ensure that it functions properly under conditions of maximum humidity - including inside the winding.

A.LE ROTOR.A. THE ROTOR.

Sur l'axe () fabriqué en acier traité, rectifié et chromé sur les surfaces actives, on monte le rotor (2) con fectionné à son tour en tales rotoriques d'acier de qualité (avec du silice). Ces tôles doivent être bien isolées jt par deux couches minces de vernis:
- On applique d'abord une première couche très mince de vernis,
- on laisse bien secher la première couche,
- on applique la seconde couche de vernis aussi très mince et avant que cette dernière couche soit sèche, les tôles sont assemblées sur l'axe (1) et elles sont fortement serrées par des vis spéciales (5) dont les têtes sont cachées dans les plaques de tête (4) de telle manière qu'a près avoir été bien serrées, on obtient un ensemble absolu ment unitaire.On the axis () made of treated, rectified and chrome-plated steel on the active surfaces, the rotor (2), assembled in turn, is made of high-quality steel rotor blades (with silica). These sheets must be well insulated with two thin layers of varnish:
- First apply a very thin first layer of varnish,
- let the first layer dry well,
- the second layer of varnish is also applied, also very thin, and before this last layer is dry, the sheets are assembled on the axis (1) and they are strongly tightened by special screws (5) whose heads are hidden in the head plates (4) in such a way that after having been tightened, an absolutely unitary assembly is obtained.

Ainsi conçu, cet ensemble doit être rectifié (il ne doit pas y avoir d'imperfections de surfaces, ni des ailes de ventilations aux bouts du rotor, etc... )afin de ne pas entraîner l'eau dans laquelle il tourne. Thus designed, this assembly must be rectified (there must be no imperfections of surfaces, nor of ventilation wings at the ends of the rotor, etc.) so as not to entrain the water in which it turns.

Les espaces élécoidaux (5) doivent être parfaits pour que le couple moteur soit maximum. The elecoidal spaces (5) must be perfect so that the engine torque is maximum.

L'axe (1) du rotor tourne à l'intérieur des paliers (6-7) pourvus de dépôts de graisse minérale (lubrifiants solides) (de9). The axis (1) of the rotor turns inside the bearings (6-7) provided with deposits of mineral grease (solid lubricants) (de9).

Au;nontage de l'axe, ces dépôts doivent être pleins de graisse spéciale (pour des hautes rotations) très peu sensible à l'eau avec laquelle elle ne peut pas cotre mélangée. When fitting the axle, these deposits must be full of special grease (for high rotations) which is not very sensitive to water with which it cannot be mixed.

Pour une protection supplémentaire contre l'accès de suspension abrasive (ex.sable) au dépôt de lubriliant, les paliers ont été munis de coupelles d'étanchéité (11, 12,13,13b,l-4) et d'écrous coniques (15-16) dans les parties supérieures des paliers. For additional protection against access of abrasive suspension (e.g. sand) to the lubricant deposit, the bearings have been fitted with sealing cups (11, 12,13,13b, l-4) and conical nuts ( 15-16) in the upper parts of the bearings.

le palier inférieur (6) est pourvu d'un canal d'aération (19) pour faciliter le montage de l'axe (1) du rotor (2) dans ce palier. Après-le montage de ce palier, le canal d'aération (19) est bouché avec la vis d'étanchéité (10) à fermeture conique pour interdire ltentrée de l'eau dans ce palier. the lower bearing (6) is provided with an aeration channel (19) to facilitate the mounting of the axis (1) of the rotor (2) in this bearing. After mounting this bearing, the ventilation channel (19) is plugged with the sealing screw (10) with conical closure to prevent the entry of water into this bearing.

Le bout inférieur de l'axe (1) du rotor (2) qui supporte le poids de tout le système de rotation de l'ensemble (moteur + pompe) s'appuie sur le roulement de pression (17) qui se monte au fond du porte palier (18). The lower end of the axis (1) of the rotor (2) which supports the weight of the entire rotation system of the assembly (motor + pump) rests on the pressure bearing (17) which mounts at the bottom of the bearing holder (18).

3.LE STATOR (esquisse 1 et esquisse 100)
Les tôles (100) du stator (20Y sont conectionnées en acier de qualité avec du silicium (8000-9000 G) doublement isolées ainsi que le traitement suivant:
- Application d'une couche mince de vernis,
- Séchage complet de la première couche.3 THE STATOR (sketch 1 and sketch 100)
The stator sheets (100) (20Y) are made of quality steel with silicon (8000-9000 G) doubly insulated as well as the following treatment:
- Application of a thin layer of varnish,
- Complete drying of the first layer.

- Application de la seconde couche de vernis toujours très mince et avant que cette dernière couche soit sèche, on monte le stator en superposant les tôles. Elles sont serrées à l'aide de vis (21) ainsi que les plaques (22) qui sont placées à chaque extrémité du stator. - Application of the second layer of varnish, always very thin, and before this last layer is dry, the stator is mounted by superimposing the sheets. They are tightened using screws (21) as well as the plates (22) which are placed at each end of the stator.

Les plaques d'extrémité (22) du stator (20) ainsi que les plaques en bout (4) du rotor peuvent être confectionnées en aluminium d'une épaisseur calculée pour éviter leur déformation pendant le. serrage. The end plates (22) of the stator (20) as well as the end plates (4) of the rotor can be made of aluminum of a thickness calculated to avoid their deformation during the. Tightening.

Les bobines (23) du stator (20) sont conlectionnées en fil de cuivre, de préférence étamé, isolé par du matériel plastique, de préférence polychlorure de vinyl, uniformément distribué autour du fil de cuivre, avec la section correspondante au moteur. The coils (23) of the stator (20) are connected in copper wire, preferably tinned, insulated by plastic material, preferably polyvinyl chloride, uniformly distributed around the copper wire, with the section corresponding to the motor.

La dimension des encoches (101) du stator (20) est déterminée par la grosseur des bobines (23) tandis que la largeur des fentes(106) d'accès doit etre limitée entre 1,3 1,7 mm en fonction du du fil de bobinage isolé qui est utilisé. The size of the notches (101) of the stator (20) is determined by the size of the coils (23) while the width of the access slots (106) must be limited between 1.3 1.7 mm depending on the wire. of isolated winding that is used.

Exemples: - La section du fil de cuivre
étamé .................... 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 mm - La section du fil isolé ... 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 mm - L'épaisseur d'isolation
sur le rayon , 0,2 0,25 ....... mm - La largeur de la fente d'ac
ces ....................... 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 mm
Avant de loger les bobines dans les encoches (101) du stator (20) on introduit les chemises (102) en polychlorure de vinyl de 0,5 mm qui doivent couvrir la surface totale (105) périphérique de ces encoches (lOl),laissant strictement libre la largeur des fentes d'accés (106) tandis que la longueur des chemises (102) doit dépasser la longueur des encoches (101) de 20-25 mm de chaque cô- té.Examples: - The section of copper wire
tin-plated .................... 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 mm - The cross-section of the insulated wire ... 1.1 1 , 2 1.3 1.4 1.5 mm - The insulation thickness
on the radius, 0.2 0.25 ....... mm - The width of the ac slot
these ....................... 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 mm
Before accommodating the coils in the notches (101) of the stator (20), the liners (102) made of 0.5 mm polyvinyl chloride are introduced which must cover the total peripheral surface (105) of these notches (10), leaving Strictly free, the width of the access slots (106) while the length of the liners (102) must exceed the length of the notches (101) by 20-25 mm on each side.

La fixation des bobines 23) dans les encoches (101) doit être assurée par les baguettes de fixation (107) avec la section spéciale en matériel plastique ayant une grosseur devant assurer une parfiate fixation des bobines (23) dans les encoches (101). The fixing of the coils 23) in the notches (101) must be ensured by the fixing strips (107) with the special section of plastic material having a size which must ensure perfect attachment of the coils (23) in the notches (101).

Avant que les baguettes de fixation (107) soient prés
sées dans les encoches (101), les bobines (23) doivent
être protégées par des bandes en polychlorure de vinyl
(108) de 12 à 15 mm de largeur.Before the fixing strips (107) are ready
placed in the notches (101), the coils (23) must
be protected by polyvinyl chloride tapes
(108) from 12 to 15 mm in width.

La longueur des baguettes de fixation (107) et la
longueur des bandes de polychlorure de vinyl (lO8)doit
être égale à la longueur des chemises (102).The length of the fixing strips (107) and the
length of polyvinyl chloride (lO8) strips must
be equal to the length of the shirts (102).

Auprès le pressage des baguettes (107) qui recou
vrent en même temps les fendes a'accès (106), les bo
bines se trouveront bien fixées dans les tuyaux isola-
teurs de protection supplémentaires, tuyaux formés par
les chemises (102) et les bandes (108) qui dépassent
de 20 à 25 mm la longueur du stator (20).After pressing the rods (107) which covers
at the same time the access slits (106), the bo
bines will be well fixed in the insulating pipes
additional protective agents, pipes formed by
the shirts (102) and the bands (108) that protrude
from 20 to 25 mm the length of the stator (20).

Les boucles des bobines (23) sont parfaitement
enroulées par une bande éléctro-isolantes, resistante
à l'cxtention. Cet enroulement doit recouvrir en meme
temps les extrémités des tuyaux (110) qui dépassent
la longueur du stator (20). The loops of the coils (23) are perfectly
wound by an electrically insulating tape, resistant
to the exception. This winding must cover the same
time the ends of the pipes (110) protruding
the length of the stator (20).

Quand les boucles des bobines (23) et les tettes des
tuyaux (110) sont bien serrées, on appiique par-dessus une couche de bande plastique éléctro-isolante et autoco
lante.When the loops of the coils (23) and the tettes of the
pipes (110) are tight, we apply over a layer of electrically insulating and self-adhesive plastic tape
lante.

Le moteur ainsi réalisé est introduit dans la carss-
see(25).La liaison des bobines (23) entre elles et le ra
ccordement du moteur à la so;rce d'élêctricité doivent
être faites dans la boite capsulée (24) avec la fermeture
hermétique (36) où les fils arrivent par les tuyaux de
protection (39) et (40).The engine thus produced is introduced into the carss-
See (25) .The connection of the coils (23) between them and the ra
ccording the engine to the power source;
be made in the capsule box (24) with the closure
hermetic (36) where the wires arrive through the pipes
protection (39) and (40).

La fermeture de la carcasse (25) se fait avec des couvercles (26-27) à l'aide des barres à vis (28). The carcass (25) is closed with covers (26-27) using screw bars (28).

Le couvercle inférieur (26) est pourvu d'orifices(29) par lesquels l'eau a libre accès à l'intérieur du moteur éléctrique. La protection contre les suspensions abrasives (sable, etc.) qui se trouvent dans l'eau, est assuré par les piéces de iiltrage (30) qui recouvrent les orifices (29) d'accès. The lower cover (26) is provided with orifices (29) through which water has free access to the interior of the electric motor. Protection against abrasive suspensions (sand, etc.) that are in the water is provided by the filtering parts (30) which cover the access holes (29).

la vis d'obstruction (1G) de l'origice d'aération (19) du palier inférieur (b) est protegée par l'élément de protection (31) muni d'un trou (32) qui permet de serrer la vis (10). the obstruction screw (1G) of the ventilation opening (19) of the lower bearing (b) is protected by the protective element (31) provided with a hole (32) which makes it possible to tighten the screw ( 10).

Le couvercle supérieur (27) est muni d'orifice d'aération pourvu d'un dispositif de fermeture (33) avec flotteur qui se met en fonction automatiquement et ferme l'orifice d'aération quand le moteur est plein d'eau. è but de ce dispositif (33) est de réduire la quantité d'eau qui passe par l'intérieur de l'éléctromoteur. The upper cover (27) is provided with a ventilation opening provided with a closing device (33) with float which starts automatically and closes the ventilation opening when the engine is full of water. è purpose of this device (33) is to reduce the amount of water which passes through the interior of the electric motor.

La carcasse (34) de la pompe est montée en proion- gation de la carcasse (25) de ltéléctromoteur humide et l'axe (35) de la pompe est commun avec l'axe (1) du ro tor (2). The carcass (34) of the pump is mounted in proportion to the carcass (25) of the wet electromotive motor and the axis (35) of the pump is common with the axis (1) of the rotor (2).

La paroi de liaison (37) entre la pompe et l'eléc- tromoteur est pourvu de trous (38) qui forment l'aspiration de la pompe. The connecting wall (37) between the pump and the electro-motor is provided with holes (38) which form the suction of the pump.

Le moteur fonctionne aussi dans des milieux de liliquides agressives qui peuvelLt-détruire les matériaux isolants utilisés. The engine also operates in aggressive liquid media which can destroy the insulating materials used.

Dans ce cas un orifice (29) du couvercle inférieur (26 de l'éléctromoteur doit etre raccordé par l'intermédiaire du tube de liaison (202) au recipient (203) et l'orifice (33) du couvercle supérieur z7) doit être prolongé par le tube d'aération, (204) arrivant à 150 mm au dessous du récipient (203). Tous les autres orifices doivent être fermés. In this case an orifice (29) of the lower cover (26 of the electromotive motor must be connected via the connecting tube (202) to the container (203) and the orifice (33) of the upper cover z7) must be extended by the aeration tube, (204) reaching 150 mm below the container (203). All other ports must be closed.

Par ce système l'eau propre qui est mise dans le récipient (203)decend par le tube de liaison (202) dans le moteur est l'air de l'intérieur ce l'électromoteur sort par le tube d'aération (203). By this system the clean water which is put in the container (203) decend by the connection tube (202) in the engine is the air from the inside that the electric motor exits by the aeration tube (203) .

Quand l'éléctromoteur est plein d'eau le robinet (205) doit être fermé. When the electric motor is full of water the tap (205) must be closed.

Claims

1. Electromotor without etanofleity being able to function in a liquid medium or saturated with fumes caracb se in that the coils are carried out in it of cue crane, preferably tinned, electrically insulated and re 81'stat with liquids and vapor and the connections are made by sealed devices, the metal sheet elements form sealed blocks by themselves and the bearings of the rotor are self-lubricated bearings capable of operating in liquid medium.

2. Electric motor without sealing according to revandication 1 characterized in that the stator winding is manufactured, according to the description, in copper wire, preferably tinned and insulated by plastic material, preferably PVC, additionally protected by shirts plastic material and electrically insulating strips.

3. Electric motor without sealing according to revandication 1 characterized ei1 that it is provided with a encapsulated device (24) in which the connections between the coils are made as much as the connection of the electric motor to the source of electrical energy.

4. Electric motor without sealing according to revandication.

rotor and stator is made according to the description, to ensure that these blocks are sealed by themselves.

1 characterized in that the assembly of the metal sheets

5. Electric motor without sealing according to claim 1 characterized in that the axis of the rotor (2) rotates in the self-lubricated bearings (6-7) provided with a, grease deposits (8-9) of closing elements (11, 12,13,13b, 14) and conical nuts (15-16) using the water-insensitive grease which maintains the same fluidity during the rotation of the axis in the bearings.

6. Clogged lower bearing as claimed in claim 5 characterized in that, according to the description, it is provided with ventilation anchors (9) with the conical sealing screw (10) which assures the mounting of the axis in the bearing during that the fat deposit is full.

7. Electric motor without sealing according to revandication 1 characterized in that the lower cover (26) of the motor is provided with orifices (29) through which the water has free access in the carcass of the electric motor.

8. Electric motor without seal according to claim 7 characterized in that for protection against abrasive suspensions which are in the water, the access ports (29) are protected by the filtering parts (50) and the orifice ventilation (33) of the upper cover (27) is provided with a closure device (35a) with float which reduces the amount of water which passes through the interior of the electric motor.

9. Electromotor without sealing according to Revandication 1 characterized in that to be used in mediums of liquidas a & essives which can destroy the insulation of the windings, the motor must be supplied with clean water which comes from the container (203) through the connecting tube (202), the ventilation of the motor being ensured by the ventilation tube (204).