NL8901351A - Met olie gevulde electrische onderwaterpompmotor met niet geverniste statorconstructie. - Google Patents

Met olie gevulde electrische onderwaterpompmotor met niet geverniste statorconstructie. Download PDF

Info

Publication number
NL8901351A
NL8901351A NL8901351A NL8901351A NL8901351A NL 8901351 A NL8901351 A NL 8901351A NL 8901351 A NL8901351 A NL 8901351A NL 8901351 A NL8901351 A NL 8901351A NL 8901351 A NL8901351 A NL 8901351A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
oil
motor
stator
blocks
windings
Prior art date
Application number
NL8901351A
Other languages
English (en)
Original Assignee
Camco Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Camco Inc filed Critical Camco Inc
Publication of NL8901351A publication Critical patent/NL8901351A/nl

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/32Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/46Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/50Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/32Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation
    • H02K3/38Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation around winding heads, equalising connectors, or connections thereto
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/44Protection against moisture or chemical attack; Windings specially adapted for operation in liquid or gas
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/12Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof specially adapted for operating in liquid or gas
    • H02K5/132Submersible electric motors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Description

Met 'olie gevulde electrische onderwaterpompmotor met niet geverniste statorconstructie._
Achtergrond van de uitvinding
Deze uitvinding heeft betrekking op electrische onderwaterpompmo-toren en speciaal op verbeteringen van olie gevulde motoren voor hoge temperatuur.
Bij het oppompen van olie of water uit putten worden reeds jaren lang onderwaterpompinstallaties toegepast. Voorbeelden van onderwater-pompinstallatles zijn aangegeven bijvoorbeeld In de Amerikaanse octrooi schriften nr. 1.951.919; 1.970.484; 2.001.649; 2.236.887; 2.251.816; 2.270.666; 2.315.917; 3.627.795; en 4.275.319, die allen op naam staan van de aanvrager van de onderhavige uitvinding. Een onderwa-terpomplnstal!atie omvat in hoofdzaak een electrische motor en een cen-trlfugaalpomp die door middel van een buis- of kabelleiding rechtstreeks in een put Is opgehangen. De motor is met een olie gevuld die dient voor het smeren van de bewegende delen, het isoleren van de electrische delen, het koelen van de motor en het van het inwendige van de motor weghouden van de omgevende vloeistof uit de put. Een bescher-mingsinrichting gevuld met olie neemt de thermische uitzetting en inkrimping van de olie die het gevolg is van de cyclus van lopen en stilstaan van de motor voor zijn rekening.
Electrische onderwaterpompmotoren zijn kostbaar. Als ze het tijdens het bedrijf af laten weten dan dient de pomplnstallatie uit de put naar boven te worden getrokken, hetgeen een dure handeling is. Dientengevolge worden bij de pompmotoren dure Isolatlesystemen toegepast voor het zo gering mogelijk doen zijn van electrische storingen. Het stator-isolatiesysteem van een bepaald type onderwatermotor dat door de aanvrager van de onderhavige uitvinding wordt verkocht, bevat bijvoorbeeld Isolatlemoffen en dunne Isolatieplaten aan de tegenover elkaar liggende einden van de stator, Isolerende buizen voor voering van de sleuven voor de statorwikkelingen, een aantal isolatielagen op de magneetdraad van de windingen, isolatieband op de eindwindingen van de wikkelingen, isolerende hulsen op de aansluitverbindingen naar de eindwindingen, en een Isolerende vernis voor het impregneren van de gehele inwendige statorconstructle. Dit verbeterde isolatiesysteem dat 1s aangegeven in oc-trooinr. 4.275.319 (reeds eerder genoemd) vergroot ten opzichte van de voorafgaande isolatiesystemen in hoge mate de gemiddelde tijd tot aan het moment van stuk gaan. Desalniettemin heeft zelfs dit verbeterde isolatiesysteem in de ruwe omstandigheden van putten van hoge tempera tuur niet geleid tot de gewenste gebruiksduur van onderwatermotoren.
Het is een algemeen gebruik geweest om bij olie gevulde onderwatermotoren vernis toe te passen bij het isolatiesysteem van de stator. Bij de uitvinding van het boven genoemde octrooi nr. 4.275.319 wordt er door toepassing van een verbeterd hydrolytisch stabiele vernis op vertrouwd dat de levensduur van de motor wordt verlengd. De vernis zorgt ervoor dat praktisch het gehele statorsysteem wordt geïmpregneerd en doet dienst als vochtbarriere voor het beschermen van de isolatie van de magneetdraad tegen hydrolytische aggressie. Op de gebruikelijke manier dient het vernis tevens als secondaire electrische isolatie voor de electrische geleiders van de stator, voor het ondersteunen van het gewicht van de statorwikkelingen, en voor het inkapselen van de eind-windingen van de statorwikkeling zodat die praktisch onbeweegbaar komen te liggen.
Het gebruiken van vernis in het statorisolatiesysteem is echter niet zonder meer alleen gunstig te noemen. Het impregnatieproces met de vernis is duur, en vereist veel werk en kapitaal. De vernis heeft de neiging tijdens gebruik uit elkaar te vallen, hetgeen leidt tot vervuiling van de olie die de motor vult. Bovendien komen door de herhaalde thermische cyclus van uitzetting en inkrimping die zich tijdens de cycli van in werking zijn en stilliggen van de motor voordoet scheurtjes in de vernis, hetgeen uiteindelijk leidt tot een electrisch uitvallen van de motor. Verdere problemen die met het gebruik van vernis zijn verbonden zullen nog laterworden aangegeven.
Korte beschrijving van de uitvinding
De onderhavige uitvinding is het resultaat van een intensief onderzoek, opgezet met het doel een olie gevulde electrische onderwater-motor te construeren die is voorzien van een statorconstructie zonder vernis. Ofschoon in die statorconstructie geen vernis aanwezig is, levert de motor volgens de onderhavige uitvinding een belangrijk betere werking op dan tot hiertoe mogelijk was, speciaal in een omgeving met hoge temperatuur. Verder levert de uitvinding een belangrijke verlenging van de levensduur van de motor op evenals een hogere toelaatbare bedrijfstemperatuur bij een vooraf bepaalde motorlevensduur.
In het kort gezegd, voorziet de uitvinding in een met olie gevulde electrische onderwaterpompmotor, omvattende een niet geverniste statorconstructie, voorzien van statorwikkelingen, samengesteld uit geleiders bekleedt met een laag aan de olie in de motor blootgestelde hydrolytisch stabiele, oliebestendige, slijtvaste isolatie, welke statorwikke- lingen zijn voorzien van eindwindingen, aangebracht op hydrolytisch stabiele, oliebestendige electrische Isolatiemiddelen, dienend voor het stevig onbeweegbaar vastzetten van die eindwindingen.
Korte beschrijving van de tekeningen
De uitvinding zal nader worden beschreven onder verwijzing naar de bijgaande tekeningen, die een voorkeursuitvoering (meest geschikte uitvoeringsvorm) laten zien, en waarin:
Fig. 1 een samengedrukte langsdoorsnede laat zien van een onderwa-terpompinstallatie waarbij de onderhavige uitvinding kan worden toegepast; f1g. 2 een samengedrukte langsdoorsnede van de statorconstructie van een met olie gevulde onderwater electrische pompmotor van de voorheen bekende soort; f1g. 3 een perspectivisch aanzicht is van een in langsrichting doorgesneden statortje van klein formaat zoals dat werd toegepast bij het beproeven van de uitvinding, waarbij dat statortje in samenwerking getoond wordt met een schema waarin de opstelling van de wikkelingen wordt getoond zoals die bij de beproevingen werd toegepast; fig. 4 een uit elkaar getrokken perspectivisch aanzicht laat zien waarin de blokken voor ondersteuning van de eindwindingen en andere soortgelijke delen worden getoond van het ene einde van de statorconstructie zoals die in de uitvinding wordt gebruikt; en fig. 5-7 gedeeltelijke langsdoorsneden laten zien waarin gedeelten worden getoond van het ene einde van een statorconstructie zoals die in de uitvinding wordt toegepast en zoals die kan worden waargenomen van diverse punten die ongeveer 120° over de omtrek van de statorconstructie ten opzichte van elkaar verschoven liggen.
Gedetailleerde beschrijving van de uitvinding
Voordat de uitvinding in detail zal worden beschreven is het zinvol 1n het algemeen het gebied van de uitvinding in beschouwing te nemen en de tot nu toe gebruikelijke statorconstructie in detail te bespreken.
Fig. 1 laat een typische onderwaterpompinstallatie 10 zien waarin de onderhavige uitvinding kan worden toegepast. De pompeenheid omvat een met olie gevulde electrische onderwatermotor 12, een motorbescher-mingsrichting 14, en een pomp 16, die van het eentrifugaaltype kan zijn. De motor omvat een buisvormig metalen huis 18, een statorconstructie 20 die binnen in het huis is gemonteerd, en een rotor 22 voor zien van een rotoras 24, waarbij de rotor ter draaifng coaxiaal binnen de stator wordt ondersteund door middel van legers 26 en 28. Zoals gebruikelijk, is het binnenste van de motor 12 gevuld met een olie zoals een wit water (volledig waterkoolstof) mineraal olie of een synthetische waterkoolstofolie (die bijzonder geschikt is in een geothermische of andere omgeving van hoge temperatuur). De motoras heeft een gedeelte dat uitsteekt door de beschermingsinrichting 14 en aan de venti-latoras van de pomp 16 is gekoppeld. Beschermingsinrichting 14 is eveneens gevuld met olie en staat op een op zich bekende manier in verbinding met het inwendige van de motor voor het opvangen van de uitzetting en inkrimping van de olie in de motor. Alternatief of in aanvulling daarop kan de motor zijn voorzien van een druk compenserende uitzetbare kamer. De motor is afgedicht tegen het binnendringen van de vloeistof uit de omgevende put, en een of meer mechanische afdichtingen 30 zijn aangebracht ter voorkoming van lekkage van vloeistof uit de put langs de motoras en naar de binnenkant van de motor toe. De wikkelingscon-structie 32 van de motor is enigszins schematisch aangegeven. Het type motor kan een driefasenkortsluitkooi-inductiemotor zijn, waarbij de statorwikkelingen 32 het motorveld leveren. De pompeenheid kan in de putvloei stof zijn opgehangen door middel van een buislei ding die op het bovenste einde van de pomp is vastgeschroefd, en de inhoud van de pomp kan door die bui slei di ng naar buiten worden gevoerd. Alternatief kan de pompeenheid zijn uitgevoerd voor ophanging aan een kabel, en kan de inhoud van de pomp desgewenst naar buiten worden gebracht door een aparte buis. Diverse typen pomp zijn op zich bekend en de pompeenheid 10 geeft slechts een voorbeeld van een onderwaterpompinrichting waarin de uitvinding kan worden toegepast.
Fig. 2 laat met meer details een statorconstructie van de bekende soort zien. De statorconstructie omvat een stapel dunne stalen platen 34, waarop zich aan beide tegenover elkaar liggende einden electrisch isolerende platen 36 bevinden. Op de gebruikelijke manier zijn de platen doorboord voor het leveren van langssleuven, zoals met 38 is aangegeven, die verdeeld over de omtrek van de stator zijn aangebracht. Elke sleuf bevat een sleufbekleding 40, die de vorm kan hebben van een dun-wandige buis van gefluoriseerd ethyleenpropyleencopolymeer. In de sleufbekledingen zijn geïsoleerde magneetdraadgeleiders 42 gestoken voor het vormen van de statorwikkelingen, waarbij het patroon van die wikkelingen afhangt van het type motor, zoals dat op zich bekend is. Glasband 44 is ter plaatse waar die uit de sleufbekledingen naar buiten treden om de geleiders 42 gewikkeld en heeft meestal de vorm van een geweven glasstrook die de naar buiten tredende draden samenbindt tot een sterke constructie die de electromagnetische krachten kan weerstaan die daarop tijdens het bedrijf van de motor worden uitgeoefend.
De geleiders 42 kunnen zijn uitgevoerd als een met een band omwik-kelde draad, waarin bijvoorbeeld een koperdraad is bedekt met een band van aromatische polyamide, zoals Kapton (verkocht door Dupont). Het oppervlak van de band dat naar de geleider is gericht is bekleed met een gefluoriseerde ethyleenpropyleencopolymeer, Teflon FEP, dat dienst doet als een bij toevoer van warmte smeltende lijm. Het Kaptonband wordt in een elkaar overlappende wijze schroefvormig strak gewikkeld over de koperen geleider en een tweede laag band wordt op een zelfde wijze nogmaals over de eerste laag gewikkeld. De Kaptonband wordt bij toevoer van hitte zelf en op de draad vastgesmolten.
Een spoel vormend blok 46 wordt als een mechanisch hulpmiddel gebruikt voor het verkrijgen van de gewenste kromming van de draden in de eerst gevormde eindwinding. Wiggen 48, die kunnen bestaan uit half ronde stukken plaatmateriaal van aramid (zoals Nomex), worden nadat de draden op hun plaats zijn gebracht benedenwaarts in de sleuven 38 gedrukt om de wikkelingdraden mechanisch in de sleuven vast te zetten. Electrisch isolerende moffen 50 vormen een voering aan de binnenzijde van de einden van het huis 18 en scheiden de eindwindingen van dat huis. Invoerdraden 52, die door middel van een buis 54 electrisch zijn geïsoleerd, worden door middel van solderen of op een andere wijze aan de statorwikkelingen 42 verbonden. Een aansluitpen 56 aan het einde van elk van de invoerdraden doet dienst om de statorwikkelingen aan een sterkstroomkabel (niet aangegeven} te verbinden of aan een aangrenzende statorsectie (1n het geval op elkaar gestapelde secties worden toegepast). In de statorconstructie worden zoals gebruikelijk ook binddraden toegepast, nylonkoord, aanvullende isolerende hulsen of "spaghetti" en verdere delen die op zich wel bekend zijn.
Een verder zeer belangrijk onderdeel van het isolatiesysteem van het voorheen bekende type statorconstructie is een vernis die het binnenste van de stator impregneert. Een gebruikelijk type vernis dat tot op dit moment in stators van het aangegeven type werd toegepast is een door middel van een oplosmiddel verdunde onder hitte toepasbare vernis waarin een door hitte behandelbare fenol hars, behandeld met een isofta-lische alkyde vervaardigde polyester is opgenomen, bijvoorbeeld Hi-Therm BC-325, klasse F, verhandeld door John C. Dolph Company van Monmouth Junction, New Jersey. Olie gevulde electrische onderwaterpomp-motors voorzien van stators van het type aangegeven in fig. 2 en met een dergelijke vernis geïmpregneerd werden gedurende lange jaren door de aanvrager van de onderhavige uitvinding verkocht en wordt op grote schaal toegepast. Overeenkomstige motoren, verkocht door andere fabrikanten worden eveneens algemeen gebruikt.
In meer recente jaren werden de motoren die door de aanvrager van de onderhavige uitvinding werden verkocht uitgevoerd met een verbeterde hydrolytisch stabiele vernis van het type, aangegeven in het hiervoor genoemde patent nr. 4.275.319, waardoor de levensduur van de motor in belangrijke mate werd verhoogd. Toepassing van een dergelijke vernis, die is gebaseerd op samenstellingen van polybutadiene, zorgt voor een waterbestendige barrière rond de isolatie van de stator. Water is natuurlijk op bijna alle plaatsen aanwezig waar olie wordt gebruikt, en ondanks het vullen van onderwatermotoren met olie en pogingen om het inwendige van de motor af te dichten ten opzichte van de vloeistof van de die motor omgevende put, is het lekken van water naar binnen toe in de motor .een ernstig probleem gebleven. Verbeterde afdichtingen en af-dichtingstechnieken hebben de waterlekkageproblemen enigszins afge-zwakt, doch na een enigszins langer gebruik komt onvermijdelijk water in de motor binnen.
Zolang de hydrolytisch stabiele vernis intact blijft is de isolatie van de magneetdraad die de statorspoelen vormt beschermd tegen hy-drolyses. Zoals echter eerder reeds is aangegeven veroorzaakt de aan-uitcyclus van de motor thermische uitzetting en inkrimping hetgeen op den duur leidt tot scheurtjes in de vernis, waardoor de isolatie van de magneetdraad aan de hydrolytische aggressie wordt blootgesteld, hetgeen uiteindelijk leidt tot het electrisch uitvallen van de motor.
Zou de isolatie van de magneetdraad zelf hydrolytisch stabiel zijn, dan zou het niet nodig zijn om vernis te gebruiken ter bescherming van de isolatie van de magneetdraad tegen hydrolyses. De gebruikte isolatie voor de magneetdraad (reeds hierboven beschreven) is echter niet hydrolytisch stabiel. De laatste tijd is een magneetdraad beschikbaar gekomen die is geïsoleerd met een hydrolytisch stabiele isolatie, waardoor de mogelijkheid groter wordt dat de toepassing van een dergelijke magneetdraad voor de statorwikkelingen van een met olie gevulde onderwatermotor de noodzaak zou kunnen opheffen van het toepassen van een bescherming door middel van een vernis. Zoals gebruikelijk dient de vernis echter ook voor belangrijke doeleinden in aanvulling op het beschermen van de magneetdraadisolatie tegen hydrolytische aggressie. Deze aanvullende doeleinden omvatten het ondersteunen van het gewicht van de wikkelingen van magneetdraad, het leveren van een secon daire electrfsche Isolatie en het inkapselen en onbeweeglijk maken (stabiliseren) van de eindwindingen van de wikkelingen. Verder beschermt de verbeterde vernis volgens patentnr. 4.275.319 niet alleen de magneetdraadisolatie tegen hydrolyses; hij zorgt tevens voor bescherming van andere delen van het isolatiesysteem dat gevoelig is voor hy-drolytische aggressie, waaronder de fasebarriereplaten (een dunne No-mex-Kapton-Nomex-plaat, bijvoorbeeld), isolatiehulsen (bijvoorbeeld No-mex), en eindwikkelingsband (bijvoorbeeld fiberglas). Vandaar dat toepassing van hydrolytisch stabiele magneetdraadisolatie op zich niet het weglaten mogelijk zal maken van de vernis.
De onderhavige uitvinding levert een speciaal ontwikkelde stator-constructie waarin de noodzaak voor vernis wordt vermeden. De algemene vormgeving van de statorconstructie zoals die in de uitvinding wordt toegepast is gelijk aan de statorconstructie van de bekende soort zoals die wordt getoond In fig. 2, doch de verschillen daarmee zullen uit het hierna volgende duidelijk worden.
In de eerste plaats wordt in de statorconstructie volgens de onderhavige uitvinding in tegenstelling tot de statorconstructie die tot nu toe werd gebruikt, een magneetdraadisolatie toegepast die bij bedrijf stoestand van de motor zowel hydrolytisch stabiel als oliebesten-dig is. De isolatie dient beide eigenschappen te bezitten, daar hij tijdens het bedrijf in contact zal komen met de olie die de motor vult en met water dat uiteindelijk de motor binnendringt.
Hydrolytische stabiliteit is de mogelijkheid om water en waterdampen boven het kookpunt te weerstaan zonder dat de chemische samenstelling uiteenvalt en zonder een belangrijk verlies aan fysische en elec-trische eigenschappen. Oliebestendigheid is de mogelijkheid om het blootstaan aan olie te kunnen uithouden zonder dat een belangrijke vermindering optreedt van zowel de chemische structuur als de fysische en electrische eigenschappen.
Voor de doeleinden van de uitvinding dient de magneetdraadisolatie tevens hard te zijn en slijtvast, doch soepel genoeg om in strakke "U-bochten" te worden gebogen. Slijtvastheid is de mogelijkheid om zonder merkbaar effect de wrijf- en glljwrijving te kunnen ondergaan. De magneetdraadisolatie dient slijtvast te zijn omdat zelfs ofschoon de statorwikkelingen mechanisch worden ondersteund (zoals hierna in detail zal worden beschreven), enkele mogelijkheden tot wrijving niet kunnen worden uitgesloten. De gebruikelijke magneetdraadisolatie (zoals die hiervoor is beschreven) bezit slechts een slechte slijtvastheid. De magneetdraadisolatie dient voldoende soepel te zijn om bestand te zijn tegen het herhaalde buigen en de vormingswerking tijdens het wikkelen van de statorspoelen zonder het optreden van scheurtjes, het uit elkaar trekken of verlies van de diëlectrische sterkte. De magneetdraadiso-latie dient een diëlectrische sterkte te hebben die voldoende is voor de gebruikte bedrijfsspanningen en dient geschikt te zijn voor een continu gebrulkstemperatuur die van voldoende hoogte is voor wat betreft de te verwachten temperaturen.
Materialen die geschikt zijn voor de isolatie van de magneetdraad volgens de uitvinding zijn onder andere polyetheretherketon (PEEK), po-lyetherketon (PEK) en polybenzimazool (PBI), waarvan PEEK de voorkeur verdient. Bijvoorbeeld een met een PEEK-laag bedekte magneetdraad die bij de uitvinding kan worden toegepast kan de vorm hebben van een massieve ontharde ronde koperdraadASTM B3, maten 7 tot 14, bekleed met PEEK dat in kristallijne of niet-kristallijne vorm door continu extru-sie en zonder spleten, bobbels of vreemd materiaal daarin om de koper-geleider heen is aangebracht met een laagdikte van 0.006 inch per kant, hetgeen een totale diktevergroting oplevert van ongeveer 0.012 inch. Deze isolatie bezitten diëlectrische sterkten van ongeveer 400 volt/mil (ASTM D149) en een continu gebruikstemperatuur van ongeveer 400eF. De minimum doorslagspanning is 8.000 volt. Voor de meeste situaties waarin de motor volgens de uitvinding zal komen te werken zijn een diëlectrische sterkte van ten minste ongeveer 400 volt/mil en een continue gebruikstemperatuur van ten minste ongeveer 400eF voldoende. Magneetdraad geïsoleerd met PEEK is bijvoorbeeld verkrijgbaar bij ICI Petrochemicals and Plastics Division van de Imperia! Chemical Industries PLC (onder de naam van Victrex PEEK). PEEK bezit een slijt-vastheid van 11 mg/1.000 cycli, PBI een slijtweerstand van 11 mg/1.000 cycli, en PEK een slijtweerstand van 3.0 mg/1.000 cycli. De hiervoor genoemde slijtweerstandwaarde voor PEK komt voor in Materials Engineering Materials Selector 1988, uitgegeven door Penton Publishing, Ine. De waarden voor PBI en PEEK werden verkregen in het laboratorium van aanvraagster volgens ASTM D4060, waarbij CS10 wielen en 1.000 grams gewichten werden gebruikt. De slijtweerstand van de magneetdraadisola-tie zal bij voorkeur 25 mg/1.000 cycli of minder dienen te bedragen.
Zoals uit de hier voorgaande beschrijving blijkt dient de magneetdraadi sol atie die bij de uitvinding wordt gebruikt een combinatie te bezitten van een aantal, eigenschappen. Materialen die niet de vereiste combinatie van eigenschappen blijken te bezitten en dientengevolge ongeschikt worden geacht voor de magneetdraad die bij de uitvinding wordt gebruikt, zijn onder andere polyethersulfoon (PES), polyamiden, poly- amldimiden (Torion), nylon, polyesters, PVC, epoxyharsen, perfluoroal-ko*y (PFA), tetrafluorethyleen (TFE), en gef1uoriseerd ethyleenpropy-leen (FEP).
Essentieel voor het weglaten van de vernis is het verschaffen van een ander middel voor het ondersteunen van het gewicht van de statorwikkelingen en voor het praktisch onbeweegbaar maken (stabiliseren) van de eindwindingen van de wikkelingen. Volgens de onderhavige uitvinding worden deze functies vervuld door ondersteuningsblokken en door het band dat de eindwindingen van de statorwikkelingen aan de ondersteuningsblokken vastzet.
Bij tot nu toe bekende motortypen, aangegeven in fig. 2, werd een spoelvormingsblok gebruikt voor het vormen en op zijn juiste plaats vastleggen van een eindwinding van een eerste statorwikkeling, die met een korte buigstraal dient te worden samengedrukt. Volgens de onderhavige uitvinding worden echter blokken toegepast voor het ondersteunen en stabiliseren van al de eindwindingen van de statorwikkelingen en tevens voor het bieden van een spoelvormingsblok voor de eerste eindwinding.
De blokken volgens de uitvinding ondersteunen het gewicht van de magneetdraadwikkelingen en maken de eindwindingen in hoofdzaak onbewegelijk. Ofschoon de wikkelingen toch nog wel tijdens het bedrijf van de motor zullen kunnen bewegen, is een dergelijke beweging in hoge mate beperkt. De blokken dienen hydrolytisch stabiele, oliebestendige elec-trische isolatoren te zijn die een daarbij behorende diëlectrische sterkte en continu gebrulkstemperatuur bezitten. Een diëlectrische sterkte van ten minste ongeveer 300 volt/mil (ASTM D149) en een continue gebruikstemperatuur van ten minste ongeveer 400°F zijn voldoende voor de meeste omstandigheden waarbij de uitvinding zal worden toegepast. De blokken dienen bij de bedrijfstemperaturen stijf te blijven. Geschikte materialen voor dergelijke blokken zijn onder andere polyfe-nyleensulfide (Ryton), PEEK, teflon, en PBI. Het materiaal dat de meeste voorkeur verdient is Ryton, gevolgd door PEEK, PEK en teflon. Ryton kan worden verkregen van Phillips Chemical Company van Bartlesville, Oklahoma. Enkele keramische materialen, fenolics, en epoxyharsen zouden kunnen worden gebruikt. De meeste epoxyharsen, PES, Torlon, nylon, polyamiden en de meeste andere kunststoffen bezitten niet de combinatie van de vereiste eigenschappen van hydrolytische stabiliteit, olie bestendigheid, stijfheid, diëlectrische sterkte en continue bedrijfstemperaturen.
Blokken van de soort die in de uitvinding worden gebruikt zijn aangegeven in fig. 4. Zoals getoond wordt worden drie blokken 58, 60, 62 toegepast. De blokken 58 en 60 bezitten een gebogen vorm die overeen dient te komen met de omtreksvorm van de eindplaten 36. Het blok 58 is wat zijn omtrek betreft enigszins langer dan de blokken 60 en 62. Het blok 58 bezit een paar op afstand van elkaar geplaatste uitsparingen 64 en 66, terwijl de blokken 60 en 62 slechts zijn voorzien van een enkele uitsparing, 68 of 70. De blokken 58 en 60 zijn in het algemeen rechthoekig uitgevoerd (doch enigermate gebogen zoals hierboven is aangegeven) en zijn voorzien van glad uitgevoerde gebogen hoeken 72. Blok 62 bezit een onderste gedeelte 73 dat in grote lijnen gelijk is aan het blok 60 doch van een kortere omtrekslengte, zodat het basisgedeelte 73 in plaats van de gebogen eerder vlak is te noemen. Het blok 62 bezit een verdikking 74.
Zoals in de fig. 5-7 is aangegeven, zijn de eindwindingen van de statorwikkelingen door middel van band 76 aan de steunblokken vastgezet. Het band wordt gebruikt om de geïsoleerde magneetdraadgeleiders van elke eindwinding tot een bundel samen te binden, om de windingen aan de steunblokkken vast te zetten, de eindwindingen aan elkaar te bevestigen, en fasebarrieres te vormen. Het band dient hydrolytisch stabiel en oliebestendig te zijn. Een diêlectrische sterkte van ten minste ongeveer 300 volt/mil (ASTM D149) en een continue gebruikstempera-tuur van ten minste ongeveer 400eF zijn voldoende voor de meesste bedrijfsomstandigheden die met de uitvinding worden beoogd. Het band dient voldoende treksterkte te bezitten, bij voorkeur 3.000 psi of meer, en dient evenzeer voldoende elasticiteit te bezitten om enige uitrekking van de band tijdens het bedrijf mogelijk te maken en een terugstel kracht te leveren die er voor zorgt dat de band in omwikkelde toestand onder spanning blijft. Niet plakkend Teflonband heeft de voorkeur, doch banden van PEEK, PEK of PBI kunnen worden toegepast. Het fi-berglasband dat bij de motoren van het bekende type werden gebruikt voor het vastzetten van een enkele eindwinding aan een spoel vormend blok kan niet bij de uitvinding worden gebruikt, daar een dergelijke band niet de vereiste combinatie van eigenschappen bezit. Evenmin zijn de gebruikelijke soorten rubber of PVC kunststofbanden bruikbaar.
In het algemeen worden de statorwikkelingen op dezelfde wijze gewikkeld als de statorwikkelingen van de statorconstructie van het bekende type dat is aangegeven in fig. 2. Geïsoleerde magneetdraadgeleiders 42 worden (bij voorkeur op een continue wijze) door de gleuf-voeringen 40 van paren statorsleuven 38 gewikkeld voor het vormen van bundels geleiders die de statorspoelen vormen. Een deel van een derge lijke bundel is schematisch aangegeven in fig. 4.
Bij de vervaardiging van de stator van een driefaseninductiemotor volgens de uitvinding wordt een eerste bundel geleiders schroefvormig omwikkeld met band 76 voor het vormen van een eindwinding 78 van een eerste spoel van een eerste fase om het blok 58 heen als aangegeven in fig. 5. De eindwinding 80 van een tweede spoel van de eerste fase wordt omwikkeld met band en wordt dan tezamen met de eindwinding 78 met band omwonden. De eindwinding 82 van een derde spoel van de eerste fase wordt met band omwikkeld, waarna alle drie de eindwindingen van de spoelen van de eerste fase aan het blok 58 worden vastgezet door band dat om de drie eindwindingen en door de uitsparingen 64 en 66 wordt heen gewikkeld zoals is aangegeven in fig. 5. Een overeenkomstige wijze van werken wordt uitgevoerd aan het tegenovergelegen einde van de statorconstructie, waar blokken gelijk aan die welke zijn aangegeven in fig. 5 zijn aangebracht voor het ondersteunen van de eindwindingen ter plaatse van dat einde van de statorconstructie. Als tijdens het wikkelen van de statorspoelen de geleiders van de statorspoelen vast door de voeringen van de stators!euven en om de einden van de stator heen worden gewikkeld, worden de eindwikkelingen aan de tegenover gelegen einden van de statorconstructie vast tegen de resp. blokken 58 aangetrokken, zodat de steunblokken in samenwerking met de eindplaten worden aangetrokken.
Zoals in fig. 6 valt te zien vormt een overeenkomstige procesgang van het wikkelen van de spoel en het omwikkelen daarvan eindwindingen 84, 86 en 88 van drie spoelen van de tweede fase, omwikkeld de eindwin-dingen met band en zet de eindwindingen vast aan ondersteuningsblokken 60 (door middel van band dat om de spoelen en door de uitsparingen 68 wordt geslagen). Dezelfde procedure wordt uitgevoerd aan het tegenovergelegen einde van de stator, zodat de eindwindingen dicht tegen de resp. ondersteuningsblokken 60 aan beide einden van de statorconstructie worden aangetrokken en de steunblokken vast tegen de eindplaten worden getrokken.
Tenslotte worden drie eindwindingen 90, 92 en 94 van drie spoelen van de derde fase gevormd en vastgezet op dezelfde manier, zoals fig. 7 laat zien. In dit geval vereist de grotere afstand van de eindwindingen ten opzichte van de eindplaten dat de eindwindingen op de verdikking 74 van het blok 62 worden ondersteund door middel van een band dat om de eindwindingen en door de sleuf 70 is geslagen. Wederom wordt dezelfde procedure gevolgd aan het tegenovergelegen einde van de stator, zodat de eindwindingen vast tegen de blokken 62 aan beide kanten van de sta- torconstructie worden getrokken en de blokken vast worden aangetrokken tegen de eindplaten.
Electrisch isolerende slangen 50 worden ook in de onderhavige uitvinding toegepast, maar in plaats van dat Nomex plaatmateriaal wordt toegepast, dat niet hydrolytisch stabiel is worden de isolatiebuizen gevormd van teflon, PEEK, PEK, Ryton of PBI bijvoorbeeld. Teflon wordt de voorkeur gegeven, waarna PEEK volgt. Diverse fenolyten kunnen worden toegepast. Behalve dat het hydrolytisch stabiel dient te zijn moet het materiaal oliebestendig zijn. Nomex, Kapton en de meeste epoxyharsen zijn niet geschikt. Het materiaal van de isolatiebuizen dient een geschikte diëlectrische sterkte te bezitten en een continue gebrul* ks-temperatuur. Voor de meeste gebruiksomstandigheden waarbij de uitvinding kan worden toegepast zal een diëlectrische sterkte van ten minste ongeveer 300 volt/mil (ASTM D149) en een continue gebruikstempera-tuur van ten minste 400°F voldoende zijn.
In de motor van de bekende soort, aangegeven in fig. 2, is nylonkoord (niet aangegeven) gebruikt om de motoraansluitdraden in een stand vast te zetten tijdens het in elkaar zetten van de motor zodat die niet in contact kunnen komen met de draaiende as of de askoppeling. Nylon heeft een te grote slijtage voor toepassing in de onderhavige uitvinding. De vastzetdraden voor de motoraansluitdraden die in de onderhavige uitvinding worden toegepast dienen zowel onslijtbaar als ook hydrolytisch stabiel en oliebestendig te zijn. Voor de meeste bedrijfstoe-standen die bij de onderhavige uitvinding in aanmertking komen, zijn een diëlectrische sterkte van ten minste ongeveer 300 volt/mil (ASTM D149) en een continue gebruikstemperatuur van ten minste 400eF voldoende. Eentreksterkte van ten minste 3.000 psi wordt wenselijk geacht.
Dun Teflon, PEEK of PEK banden zijn bruikbaar, waarbij Teflon de voorkeur verdient. Band verdient de voorkeur boven een draad om reden van het bredere contactgebied.
In de onderhavige uitvinding zijn de afzonderlijke fasebarrieres die bij de bekende statorconstructie volgens fig. 2 zijn toegepast niet nodig, omdat de band die om de eindwindingen is geslagen als een fase-barriere dienst doet. Evenmin zijn de wiggen 48 die bij de statorcon-structie volgens fig. 2 worden toegepast nodig, daar het gewicht van de statorwikkelingen door de ondersteuningsblokken wordt gedragen. Elke verdikkingsdraad, aanvullende isolatiebuizen of "spaghetti" of andere onderdelen die in de statorconstructie worden toegepast dienen hydrolytisch stabiel en oliebestendig te zijn en dienen een geschikte diëlectrische sterkte te bezitten en continue gebruikstemperatuur.
Voor het vergemakkelijken van de beproeving van nieuwe statoriso-latiesysternen volgens de uitvinding evenals een standaardsysteem waarnaar eerder met betrekking tot fig. 2 werd verwezen en waarin een ver-nis van het type aangegeven 1n het eerder genoemde patent nr. 4.275.319 werd gebruikt, werd een aantal gebouwd van een inrichting die "stator-tje" werd genoemd. In essentie is elk statortje een verkleinde uitvoering van de stators die in werkelijkheid in olie gevulde electrische onderwaterpompmotors worden toegepast, doch met een wikkelingspatroon dat is ontworpen voor het vergemakkelijken van de electrische beproeving. Fig. 3 laat de helft van een statortje zien dat in zijn langs-richting is doorgesneden. Het statortje omvat een stapel stalen platen 34', isolerende eindplaten 36', statorsleuven 38' en negen afzonderlijke wikkelingen of testspoelen 1/9, die elk een tweedraadswikkeling a, £ bevatten en elk acht windingen bezitten. De geleiders 42' van de wikkelingen worden in de sleufvoeringen ingestoken, en de eindwindingen worden met glasdoekband 44' omwikkeld in het geval van het standaardisola-tiesysteem én met TefTonband 44' in het geval van de uitvinding. Ace-ring van de einden van enkele geleiders doet £ van J) onderscheiden. Slechts een einde van elk paar geleiders dient toegankelijk te zijn. Enkele van de toegankelijke geleiderseinden zijn in de figuur omcirkel d. Het wikkelingspatroon is schematisch aangegeven in de bovenste helft van fig. 3, met de oversteekpunten daarvan (en enkele toegankelijke geleidereinden) overeenkomend zowel in het bovenste als onderste gedeelte van de fig. Afgezien van het wikkelingspatroon zijn de twee-draadswikkelingen in hoofdzaak hetzelfde als in een werkelijke stator. De isolatiematerialen zijn die welke in de werkelijke stators worden toegepast. Het gebruikelijke magneetdraad (voorheen reeds beschreven) werd toegepast in het geval van het standaardisolatiesysteem, en met PEEK bedekte magneetdraad werd gebruikt in het geval van de uitvinding.
Bij de speciale warmteverouderingsproeven die hierna zullen worden beschreven, werd een groep standaardstatortjes vacuöm geïmpregneerd met het standaard polybutadienevernis dat, zoals eerder werd verteld, in de bekende motors werd toegepast, en een groep statortjes volgens de uitvinding werd ongevernist gelaten. De statortjes werden aan een span-ningsbestendigheidsproef onderworpen (voor en na de impregnering in het geval van de standaardstatortjes) voor het uitsluiten van de invloed van enige mechanische beschadiging die tijdens de wikkeling zou kunnen zijn opgetreden. Daarna werden de statortjes beproefd volgens een be-proevingscyclus volgens de lijnen die naar voren zijn gebracht in IEEE
standaard 98-1972. Elk statortje werd in een 2-liter Parr chemisch drukvat (bom) geplaatst, dat dienst deed als verouderingskamer, en waarvan de temperatuur kon worden ingesteld. Verouderingstesten werden bij nominale temperaturen van 185eC, 210eC en 235eC uitgevoerd. De bommen werden ongeveer voor driekwart gevuld met standaard motorolie (juist voldoende om de top van de eindwindingen te bedekken), en een glazen testbuis die ongeveer 60 mm gedestilleerd water bevatte werd in de boring van het statortje geplaatst. Deze hoeveelheid water was voldoende om er zeker van te zijn dat het systeem ten alle tijden geheel verzadigd zou zijn met water en dat een overmaat van vloeibaar water aanwezig zou zijn, waarbij de omgevingsomstandigheden werden nagebootst in een motor waarin water was gelekt.
Een schatting was gemaakt van hoelang het zou kunnen duren voordat naar verwachting een statortje zou kunnen ophouden te functioneren, en de hitteveroudering werd onderbroken op een moment dat overeenkwam met ongeveer een tiende van de geschatte gemiddelde tijd totdat de motor defect zou raken. De bom die het statortje bevatte werd daarna tot kamertemperatuur afgekoeld en gedurende een nacht geplaatst in een vriesruimte van -40°C. Het werd daarna uit de vriesruimte genomen en in staat gesteld wederom tot kamertemperatuur op warmte te komen, waarna het statortje uit de Parr-bom werd verwijderd en onderworpen aan span-ningsbestenigheidsproeven om de betrouwbaarheid van te meten die in het diëlectrisch systeem was overgebleven.
De gebruikte electrische beproefinrichting was een Hipotronics 30KV, 60 periode diëlectrisch testapparaat. De beproevingsspanningen toegepast bij het electrisch beproeven van elke cyclus van de warmte-verouderingsproef werden ongeveer 10¾ hoger genomen dan de hoogste spanning die ooit in werkelijk gebruik van de motor zou kunnen worden verwacht. Drie typen spanningsbeproevingen werden toegepast. Bij een beproeving werd een spanning van 500 volt RMS aangebracht tussen de twee draden waaruit een tweedraadswikkeling bestond. Hierdoor werd een spanningsbelasting over de isolatielaag geplaatst van de twee draadlengten (elk ongeveer6 voet lang) die in de betreffende tweedraads-spoel zaten. Een tweede soort spanningsproef was het aanbrengen van een spanning van 3.500 volt RMS tussen de twee draden van een van de twee-draadsspoelen en de statorplaatstapels. Hierdoor werd een spanningsbelasting gelegd over de isolatielaag van de draad in serie met het materiaal van de voering van de,sleuf. Voor deze proef werden beide geleiders van de tweedraadsspoel parallel geschakeld. Een derde beproeving was het leggen van een spanning van 3.500 volt RMS tussen twee aangren zende tweedraadsspoelen. In andere woorden, werden bijvoorbeeld de twee draden in spoel 1 parallel geschakeld, de twee draden in spoel 2 bijvoorbeeld parallel geschakeld en was een spanning aangebracht tussen deze twee spoelen. Gedurende deze test was het statorijzerpakket los opgehangen en werd de spanningsbeproeving in hoofdzaak aan het einde van de windingen van de spoelen uitgevoerd. Deze beproeving zorgde voor een spannlngsbelasting tussen elndwindingen aan de oversteekpunten.
Uit de hier voorafgaande beproevingen kon een schatting worden opgemaakt van de betrouwbaarheid van de isolatie van de magneetdraad, de isolatie tegen aarde, en de isolatie aan de eindwindingen. Een lekstroom van meer dan 15 milliampere werd beschouwd als het aanwezig zijn van een defect. Het testexemplaar werd geacht onklaar te zijn bij het optreden van een defect (spanningsdoorslag) tijdens een van de drie spanningsbeproevingen.
Nadat het spanningsbeproevingsgedeelte van elke beproevingscyclus was doorlopen, werd het statortje weer teruggeplaatst in de Parr-bom, en de hltteveroudering werd voortgezet gedurende een tijdsspanne gelijk aan de eerste verouderingsperiode. Elkaar opvolgende veroudering en electrische beproevingen werden voortgezet om de werkelijke levensduur voordat een defect optrad te bepalen.
Voor het analyseren van de verkregen testgegevens werd het IEEE standaard 101-1972 voorschift voor statistische analyse van thermische levensduurtestgegevens vrij nauwkeurig gevolgd. In het kort gezegd werden de tijden tot aan het optreden van een defect bij een bepaalde temperatuur statistisch geanalyseerd en tot een daarbij behorend statistisch diagram samengevoegd. Uit de statistische analyse van de verdeling van de rijd tot aan het optredende defect bij een bepaalde temperatuur werd de tijd bepaald tot aan een 50%'s waarschijnlijkheidsgraad voor het optreden van een defect.
De laboratoriumtests laten een tijd tot 50% waarschijnlijkheidsgraad van het defect voor het isolatiesysteem met de standaardvernis en magneetdraad zien van 2.284 uur bij 235*C in het geval de druk in de bom 460 psia 1s. Na 14.458 uur verouderingstijd bij 235*C traden geen defecten op in een niet gevernist statortje waarin van met PEK beklede magneetdraad gebruik was gemaakt. Vastgesteld werd dat bij de stator-tjes volgens de uitvinding de 50% waarschijnlijkheidsgraad voor optreden van een defect bij 235*C in met water verzadigde olie tenminste 100% lag boven de 2.284 uur, d.w.z.#4.568 uur. De beproevingsresultaten geven duidelijk de hoge levensduur aan van met olie gevulde electrische onderwaterpompmotoren die volgens de uitvinding zijn geconstrueerd.
Bij een andere laboratoriumbeproeving werden een gevernist en een niet gevernist motortje (een motortje is een een-rotormotor zoals hiervoor werd beschreven doch zonder huis 18 volgens fig. 2) gebruikt die bij 330eF werden aangedreven in een toestand waarin de rotor was vastgezet. De motortjes konden 64.000 keer de cyclus doorlopen zonder dat een electrisch defect optrad. Deze beproeving leidt tot buitengewoon grote spanningen in de eindwindingen. De bekrachtiging van de stator-wikkelingen werd gedurende 10 s aangehouden en wordt dan afgezet gedurende 60 s. Een dergelijke cyclus wordt vol gehouden totdat een defect optreedt of een voldoende aantal cycli zijn doorlopen om zeker ervan te zijn dat een beweging van een eindwinding niet tot een motordefect zal leiden. Een standaard gevernist motortje werd parallel met het niet geverniste motortje getest en in beide motortjes trad gedurende hetzelfde aantal cycli geen defect op, doch in het geverniste motortje werd de temperatuur 10 tot 15°F hoger.
Een 50 paardekrachts motor van de serie 540 TRW Reda werd gefabriceerd in overeenstemming met de onderhavige uitvinding en geplaatst in een daartoe vervaardigde testput en samen in bedrijf gesteld met 540 serie motor met standaard vernis. Deze motoren werden beproefd (met vastgezette rotor) bij 200°F in water bij volledige spanning van 1.370 volt waarbij 23 ampere bij 60 Hz werd opgenomen. Temperatuurbere-keningen toonden dat de temperatuur in de windingen bij de geverniste motor 12eF hoger was dan in de niet geverniste motor. Beide motoren werden meer dan 10.000 keren aan een cyclus onderworpen zonder dat een defect optrad. Dit betekent een belangrijk groter aantal keren aanzetten en stilzetten dan de motor in het werkelijke gebruik zal tegenkomen (minder dan 100). Tenslotte werd een 160 paardekrachts 115 volt motor van de 540 serie gebouwd in overeenstemming met de onderhavige uitvinding en in een fabriekstestput geplaatst om dienst te doen als aan-drijfmotor voor testpompen. Deze motor liep 672 uur met 165 maal aanzetten en stilzetten totdat een defect in een lager een eind aan de proef maakte.
Door toepassing van de uitvinding wordt de tijd en worden de kosten voor het impregneren van de statorconstructie met vernis overbodig gemaakt. Het optreden van electrische defecten tengevolge van het optreden scheuren in de vernis worden evenzeer uitgeschakeld. Een onverwacht gunstig effect van de niet geverniste statorconstructie is dat de motor in werkelijkheid veel koeler draait, omdat de olievulling van de motor in direct contact staat met de isolatie van de magneetdraad en vrijelijk door de sleuven van de stator en rond de eindwindingen van de statorwikkelingen circuleert. De uitvinding zorgt ervoor dat de levensduur van motoren die bij dezelfde temperaturen werken als waarbij de motoren van het bekende soort worden gebruikt in grote mate wordt verlengd en maakt het mogelijk dat een goedkopere motor zelfs bij hogere temperaturen wordt toegepast dan voorheen mogelijk was.
Het weglaten van de vernis bant ook een belangrijke bron voor vervuiling van de olie uit. Daar de vernis in bedrijf aan een verouderingsproces onderhevig is heeft het de neiging fysisch uit elkaar te vallen waardoor kleine stukjes of deeltjes van de vernis in de olie terecht kunnen komen. Hierdoor worden de smeereigenschappen en electrisch isolerende eigenschappen van de olie verminderd.
Een verder voordeel van het weglaten van de vernis wordt duidelijk bij het slopen en wederom opbouwen van een stator. Een niet geverniste motor is gemakkelijk weer opnieuw te bewlkkelen zonder dat het vereist is de vernis te verwijderen en de stator door en door schoon te maken, welke bewerkingen noodzakelijk zijn voordat een geverniste stator weer opnieuw kan worden opgebouwd. Het gemak waarmee de draden uit een niet geverniste stator kunnen worden weggenomen maakt het op eenvoudige wijze moge!ijk het opgetreden defect te analyseren, daar het bewijs van dat defect niet tijdens de verwijdering van de vernis wordt vernietigd.
Het wikkelen van de geleiders van een niet geverniste stator wordt vergemakkelijkt door het afwezig zijn van de gebruikelijke isolatieom-wikkeling van de magneetdraad. De geïsoleerde magneetdraad die bij de uitvinding wordt gebruikt bezit een glad oppervlak en kan gemakkelijker worden opgewikkeld. Het uitsluiten van de omwikkelde isolatieconstruc-tie volgens de gebruikelijke magneetdraad zoals die in een geverniste stator wordt toegepast vermijdt tevens een mogelijke bron voor het optreden van electrische defecten. De beweging van de magneetdraad, die zowel electrisch als mechanisch tijdens de bedrijfscyclus van de motor wordt opgewekt, veroorzaakt het langs elkaar wrijven van het omwikkelde isolatiemateriaal tegen de eigen delen daarvan of tegen ander materiaal, hetgeen resulteert in slijtage, het afbreken van stukjes, het optreden van scheuren of een algemene verslechtering van de isolatie, hetgeen op de lange duur tot electrische defecten zal leiden. Bovendien vormen de naden in de overlapping van het isolatieband dat om de magneetdraad is gewikkeld een gebied van automatische zwakte in het isola-tiesysteem. Dit alles wordt bij de onderhavige uitvinding vermeden.
Ofschoon niet geverniste stators reeds zijn toegepast in kleinver-mogenmotoren voor lage temperaturen, bijvoorbeeld voor het oppompen van water, zijn dergelijke motoren met water gevuld, en waren de functies die door het vernis werden vervuld in olie gevulde motoren niet nodig. In olie gevulde motoren zijn geverniste stators reeds tientalle jaren toegepast en werd de vernis geacht een essentieel onderdeel te zijn van het statorisolatiesysteem. De onderhavige uitvinding, die ingaat tegen de lering van de vroegere wijze van uitvoering, heeft zeer duidelijk tot een meer hoogwaardige motor geleid.
Ofschoon een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding is getoond en beschreven zal het voor de vakman duidelijk zijn dat wijzigingen in die uitvoering kunnen worden aangebracht zonder te treden buiten het kader van de principes en geest van de uitvinding waarvan het veld wordt bestreken door de aangehechte conclusies. Bijvoorbeeld kunnen andere materialen dan die welke zijn aangegeven worden gebruikt voor de onderdelen van het isolatiesysteem volgens de uitvinding mits die de vereiste combinatie van de aangegeven eigenschappen opleveren. Opgevulde (versterkte) uitvoeringsvormen van sommige van de materialen kunnen worden toegepast mits de opvulling in overeenstemming is met de door de uitvinding gestelde eigenschappen. Ofschoon de uitvinding zich in hoofdzaak bezig houdt met motoren die bestemd zijn voor gebruik bij hoge temperaturen, zoals 400°C, kunnen er zich gelegenheden voordoen waarbij motoren geconstrueerd volgens de uitvinding bestemd zijn voor lagere temperatuursomstandigheden, zoals 215°F en daarboven. In dat geval kan de continue gebruikstemperatuur van de diverse materialen die in het isolatiesysteem worden toegepast onder de 400eF liggen. Evenzeer, ofschoon de uitvinding in hoofdzaak bestemd is om te worden gebruikt in motoren die een gebruiksspanning bezitten die hoog genoeg is om een diëlectrische sterkte van 300 tot 400 volt/mil zoals die bijvoorbeeld is aangegeven, te vereisen, kunnen er zich gelegenheden voordoen waarbij materialen van een lagere diëlectrische sterkte voldoende zullen kunnen zijn, mits de vereiste combinatie van andere eigenschappen, zoals hydrolytische stabiliteit, oliebestendigheid en slijt-vastheid bijvoorbeeld aanwezig zijn.
De uitvinding is neergelegd in de conclusies als volgt:

Claims (11)

1. Met olie gevulde electrische onderwaterpompmotor, omvattende een niet geverniste statorconstructie, voorzien van statorwikkelingen samengesteld uit geleiders bekleed met een laag aan de olie in de motor blootgestelde hydrolytisch stabiele, oliebestendige, slijtvaste isolatie, welke statorwikkelingen zijn voorzien van eindwindingen, aangebracht op hydrolyrisch stabiele, oliebestendige, electrische isolatie-middelen, dienend voor het stevig onbeweegbaar vastzetten van die eind-windingen.
2. Motor volgens conclusie 1, waarbij de isolatie van die geleiders 1s gekozen uit de groep omvattende PEEK, PEK en PBI.
3. Motor volgens conclusie 1, waarbij de isolatie van die geleiders een diëlectrische sterkte bezit van ten minste circa 400 volt/mil en een continue gebruikstemperatuur van ten minste 400eF.
4. Motor volgens conclusie 1, waarbij de electrische isolatiemid-delen uit een aantal blokken bestaan, die de daarbij behorende eindwindingen van de genoemde wikkelingen ondersteunen, en waarbij die blokken aan die bijbehorende eindwindingen zijn vastgezet door middel van hydrolytisch stabiel, oliebestendig, electrisch isolerend band, dat om de eindwindingen en de blokken is gewikkeld.
5. Motor volgens conclusie 4, waarbij de blokken praktisch stijf zijn en het band praktisch elastisch is.
6. Motor volgens conclusie 5, waarbij de blokken en het band bestand zijn tegen continue gebruikstemperaturen van ten minste circa 400*F, terwijl het band een diëlectrische sterkte bezit van ten minste 300 volt/mil.
7. Motor volgens conclusie 1, waarbij die motor een metalen huis bezit dat de genoemde statorconstructie omvat en is voorzien van electrisch isolerende moffen die als voering in het huis dienst doen ter hoogte van de betreffende eindwindingen, welke moffen hydrolytisch stabiel en oliebestendig zijn.
8. Motor volgens conclusie 1, waarbij de statorconstructie een 50¾ waarschijn!ijkheidsfactor bezit voor defecten bij ten minste 4.568 uur en 235*C in met water verzadigde olie.
9. Met olie gevulde electrische onderwaterpompmotor, omvattende een niet geverniste statorconstructie, voorzien van statorwikkelingen, samengesteld uit geleiders bekleed met een laag aan de olie in de motor blootgestelde hydrolytisch stabiele, oliebestendige, slijtvaste isolatie, welke statorwikkelingen zijn voorzien van eindwindingen, aange bracht op hydrolytisch stabiele, oliebestendige electrisch isolerende blokken en vastgezet daaraan zijn door middel van hydrolytisch stabiel, oliebestendig, electrisch isolerend band dat om de eindwindingen en de blokken is gewikkeld, waarbij die blokken praktisch stijf zijn en het band praktisch elastisch, en waarbij die statorconstructie met 50% waarschijnlijkheidsfactor bezit voor defecten bij ten minste 4.568 uur en 235°C in met water verzadigde olie.
10. Motor volgens conclusie 9, waarbij de isolatie van die geleiders een diëlectrische sterkte bezit van ten minste circa 400 volt/mil en een continue gebruikstemperatuur van ten minste circa 400°F, en waarbij die blokken en die band een continue gebruikstemperatuur bezitten van ten minste circa 400eF en die band een diëlectri-sche sterkte bezit van ten minste circa 300 volt/mil.
11. Motor volgens conclusie 10, waarbij de genoemde motor een metalen huis bezit dat de genoemde statorconstructie omvat en is voorzien van electrisch isolerende moffen, die als voering in het huis dienst doen ter hoogte van de betreffende eindwindingen, welke moffen hydrolytisch stabiel en oliebestendig zijn.
NL8901351A 1988-06-13 1989-05-29 Met olie gevulde electrische onderwaterpompmotor met niet geverniste statorconstructie. NL8901351A (nl)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/206,042 US4833354A (en) 1988-06-13 1988-06-13 Oil-filled submergible electric pump motor with unvarnished stator structure
US20604288 1988-06-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL8901351A true NL8901351A (nl) 1990-01-02

Family

ID=22764736

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL8901351A NL8901351A (nl) 1988-06-13 1989-05-29 Met olie gevulde electrische onderwaterpompmotor met niet geverniste statorconstructie.

Country Status (12)

Country Link
US (1) US4833354A (nl)
JP (1) JPH0284034A (nl)
KR (1) KR910007673B1 (nl)
CN (1) CN1014758B (nl)
BR (1) BR8902763A (nl)
CA (1) CA1312109C (nl)
DE (1) DE3916253A1 (nl)
FR (1) FR2632787A1 (nl)
GB (1) GB2220527B (nl)
IT (1) IT1231265B (nl)
MX (1) MX166346B (nl)
NL (1) NL8901351A (nl)

Families Citing this family (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4833354A (en) * 1988-06-13 1989-05-23 Trw Inc. Oil-filled submergible electric pump motor with unvarnished stator structure
DE4220833A1 (de) * 1991-06-26 1993-01-21 Licentia Gmbh Elektrischer mantelrohrheizkoerper
DK34192D0 (da) * 1992-03-13 1992-03-13 Htc As Traktor til fremfoering af bearbejdnings- og maaleudstyr i et borehul
JPH05300684A (ja) * 1992-04-21 1993-11-12 Fanuc Ltd 電動機のステータ
US5319269A (en) * 1993-04-13 1994-06-07 Camco International Inc. Stator windings for electric motor
EP0930622A1 (en) * 1997-12-04 1999-07-21 Camco International Inc. Submergible electric motor having internal corrosion protection
DE19817287A1 (de) * 1998-04-18 1999-10-21 Abb Research Ltd Wicklungsstab für die Hochspannungswicklung einer elektrischen Maschine sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Wicklungsstabes
WO2000014855A1 (en) * 1998-09-04 2000-03-16 Emerson Electric Co. Reduced size electromagnetic device
JP3464442B2 (ja) * 2000-10-26 2003-11-10 三菱電機株式会社 電磁機器
JP3515511B2 (ja) * 2000-10-30 2004-04-05 三菱電機株式会社 電磁機器
DE10324680A1 (de) * 2003-05-30 2004-12-23 Siemens Ag Elektrische Maschine mit druckfest gekapseltem Stator
US20040263020A1 (en) * 2003-06-24 2004-12-30 General Electric Company Rotor slot insulation for turbine-generators and method and system of manufacture
US7472724B2 (en) * 2003-08-18 2009-01-06 Electrolock, Inc. Method and apparatus for creating, using, and dispensing tubes
US20070086906A1 (en) * 2005-10-14 2007-04-19 Wayne Horley Surface pump assembly
US20090058221A1 (en) * 2007-08-29 2009-03-05 Schlumberger Technology Corporation System and method for protecting submersible motor winding
US7679242B2 (en) * 2007-10-03 2010-03-16 Baker Hughes Incorporated Shrink tube encapsulated magnet wire for electrical submersible motors
US20090317264A1 (en) * 2008-06-18 2009-12-24 Schlumberger Technology Corporation Esp motor windings for high temperature environments
US8604656B2 (en) * 2008-12-19 2013-12-10 Schlumberger Technology Corporation High-temperature thermosetting polymeric materials for ESP motor applications
US8084914B2 (en) * 2009-01-26 2011-12-27 Schlumberger Technology Corporation Stator coil retention system for unvarnished stators
FR2944393B1 (fr) * 2009-04-09 2014-10-17 Converteam Technology Ltd Bobine pour une machine electrique tournante
US8203250B2 (en) * 2009-07-15 2012-06-19 Baker Hughes Incorporated End coil tie downs
DE102010002721A1 (de) * 2010-03-10 2011-11-17 Siemens Aktiengesellschaft Draht und Verfahren zur Herstellung eines Drahts
CN102185439B (zh) * 2011-05-18 2012-10-03 江苏冰城电材股份有限公司 3兆瓦风力发电机定子线圈绝缘结构的制作方法
US9385570B2 (en) 2012-02-03 2016-07-05 Baker Hughes Incorporated Stator magnet wire end coil retention system
US9800110B2 (en) * 2012-04-20 2017-10-24 Summit Esp, Llc System and method for enhanced magnet wire insulation
US10672532B2 (en) 2012-04-20 2020-06-02 Halliburton Energy Services, Inc. Making an enhanced magnet wire insulation suited for an electric submersible motor application
US9634535B2 (en) * 2012-08-11 2017-04-25 Schlumberger Technology Corporation Equipment including epitaxial co-crystallized material
US20140134016A1 (en) * 2012-11-14 2014-05-15 Ge Oil & Gas Esp, Inc. Use of peek film as a wrap insulation material on magnet wire
US20140145530A1 (en) * 2012-11-28 2014-05-29 Ge Oil & Gas Esp, Inc. Use of pek and pekekk on magnet wire
US20140154113A1 (en) * 2012-12-05 2014-06-05 Ge Oil & Gas Esp, Inc. High temperature downhole motors with advanced polyimide insulation materials
US9324476B2 (en) 2014-02-05 2016-04-26 Essex Group, Inc. Insulated winding wire
US10199138B2 (en) 2014-02-05 2019-02-05 Essex Group, Inc. Insulated winding wire
WO2015130681A1 (en) 2014-02-25 2015-09-03 Essex Group, Inc. Insulated winding wire
CA2982069C (en) 2015-04-10 2020-09-22 Flowserve Management Company Methods related to valve actuators having motors with peek-insulated windings
GB201507258D0 (en) * 2015-04-28 2015-06-10 Coreteq Ltd Stator
GB201507261D0 (en) 2015-04-28 2015-06-10 Coreteq Ltd Motor and pump parts
US10260498B2 (en) * 2015-06-17 2019-04-16 Baker Hughes Incorporated Systems and methods for securing magnetic coils in downhole linear motors
DE102016105070A1 (de) 2016-03-18 2017-09-21 Maraneo Gmbh Vortriebsvorrichtung für Taucher und Schwimmer
CA2980179C (en) * 2017-09-11 2020-10-06 Summit Esp, Llc System and method for enhanced magnet wire insulation
DE102019135138A1 (de) * 2019-12-19 2021-06-24 Valeo Siemens Eautomotive Germany Gmbh Stator für eine elektrische Maschine, elektrische Maschine und Fahrzeug
WO2022103984A2 (en) 2020-11-11 2022-05-19 Baker Hughes Oilfield Operations Llc Advanced insulation and jacketing for downhole power and motor lead cables
WO2023076618A1 (en) * 2021-10-28 2023-05-04 Schlumberger Technology Corporation Terminal assembly for encapsulated stator

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1085577B (de) * 1956-02-29 1960-07-21 Bbc Brown Boveri & Cie Hochbelastbare Isolation fuer gekapselte, in Kuehlmitteln aus Kohlenwasserstoffen oder OElen liegende Motoren und Leistungswicklungen
US3014191A (en) * 1956-05-02 1961-12-19 Gen Electric Rotor assembly for induction voltage regulator
DE1047297B (de) * 1956-05-02 1958-12-24 Gen Electric Wickelkopfabstuetzung an dem Rotor fuer einen Drehtransformator
DE1025978B (de) * 1956-05-18 1958-03-13 Kleinschanzlin Pumpen A G Isolation von Hochspannung fuehrenden Leitungsdraehten zur Verwendung als allseitig von einem fluessigen Medium umspuelte Wicklung von elektrischen Maschinen bzw. Apparaten
US3226585A (en) * 1962-06-26 1965-12-28 Gen Ind Co Dynamo-electric machine coil retaining means
DE1613480A1 (de) * 1967-11-02 1971-04-15 Elektromaschinenbau Veb K Befestigung von Wickelkoepfen unvollstaendig bewickelter rotierender elektrischer Maschinen
US3780323A (en) * 1971-09-15 1973-12-18 Gen Electric Insulatingly covered dynamoelectric machine
JPS5083701A (nl) * 1973-11-28 1975-07-07
US3912957A (en) * 1973-12-27 1975-10-14 Gen Electric Dynamoelectric machine stator assembly with multi-barrel connection insulator
US3974407A (en) * 1974-01-28 1976-08-10 General Electric Company Inductive devices and termination arrangements thereof
DE2606401A1 (de) * 1975-02-19 1976-09-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd Stator fuer eine elektrische maschine sowie verfahren zu seiner herstellung
US4038573A (en) * 1975-04-21 1977-07-26 General Signal Corporation Coil terminating means
EP0001879B2 (en) * 1977-09-07 1989-11-23 Imperial Chemical Industries Plc Thermoplastic aromatic polyetherketones, a method for their preparation and their application as electrical insulants
IT1113695B (it) * 1977-11-23 1986-01-20 Olmo Emerson Spa Dispositivo per l'assestamento compatto ed il mantenimento in posizione dell'avvolgimento di uno statore per motore elettrico
US4394417A (en) * 1978-08-07 1983-07-19 Phelps Dodge Industries, Inc. Magnet wire
SE415423B (sv) * 1978-12-08 1980-09-29 Asea Ab Roterande vexelstromsmaskin med tryckslangsstagade statorhervendar
DE2919485A1 (de) * 1979-05-15 1980-12-04 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur herstellung eines kraftstoffbestaendigen kraftstoffoerderaggregats und kraftstoffoerderaggregat
US4275319A (en) * 1979-06-01 1981-06-23 Trw Inc. Oil-filled submergible electric pump motor with improved stator winding insulation
US4344006A (en) * 1980-03-28 1982-08-10 Westinghouse Electric Corp. Epoxy-elastomer low temperature curable, solventless, sprayable, stator winding adhesive-bracing compositions
US4489130A (en) * 1981-04-20 1984-12-18 Phelps Dodge Magnet Wire Co. Magnet wire
US4469967A (en) * 1982-06-07 1984-09-04 Whirlpool Corporation Electric motor coil-retaining means
US4471247A (en) * 1983-11-10 1984-09-11 General Motors Corporation Polyphenylene sulfide foam potted pole and coil assembly
JPS60184217A (ja) * 1984-03-02 1985-09-19 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光分波器
US4607181A (en) * 1984-12-06 1986-08-19 Hayward Tyler Inc. High temperature submersible electric motor
US4612246A (en) * 1985-03-21 1986-09-16 Westinghouse Electric Corp. Lubricated polyester enameled electrical conductors
US4714576A (en) * 1985-12-16 1987-12-22 General Motors Corporation Method of manufacturing a polyphenylene sulfide potted pole and coil assembly
US4833354A (en) * 1988-06-13 1989-05-23 Trw Inc. Oil-filled submergible electric pump motor with unvarnished stator structure

Also Published As

Publication number Publication date
IT1231265B (it) 1991-11-28
DE3916253C2 (nl) 1991-10-24
GB8912720D0 (en) 1989-07-19
FR2632787A1 (fr) 1989-12-15
CN1014758B (zh) 1991-11-13
CA1312109C (en) 1992-12-29
KR900001086A (ko) 1990-01-31
GB2220527A (en) 1990-01-10
DE3916253A1 (de) 1989-12-14
IT8948028A0 (it) 1989-06-01
MX166346B (es) 1992-12-30
CN1038727A (zh) 1990-01-10
JPH0284034A (ja) 1990-03-26
KR910007673B1 (ko) 1991-09-30
GB2220527B (en) 1992-10-14
BR8902763A (pt) 1990-02-01
US4833354A (en) 1989-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NL8901351A (nl) Met olie gevulde electrische onderwaterpompmotor met niet geverniste statorconstructie.
RU2442880C2 (ru) Обмотка погружного электродвигателя, инкапсулированная в термоусадочную трубку
US8664817B2 (en) Electrical submersible pump system having high temperature insulation materials and buffered lubricant
JP2000511393A (ja) 軸方向に冷却を行う回転電気機械
US20130278117A1 (en) System and method for enhanced magnet wire insulation
US20160087502A1 (en) Systems and Methods for Splicing Electrical Conductors in an ESP Motor
JPH0115717B2 (nl)
US20140210302A1 (en) Motor for use in refrigerant environment
JP2000511394A (ja) 半径方向に冷却を行う回転電気機械
CN1220048A (zh) 一种旋转电机及其制造方法
US10670310B2 (en) Motor for use in refrigerant environment
JP2000511397A (ja) 回転電気機械の固定子用装置
CA2709597C (en) End coil tie downs
Shively Submerged cryogenic motor materials development
RU2752656C2 (ru) Силовые кабели для электрического центробежного насоса
EP0729214A2 (en) Electric motor for operation in ammonia and refrigeration system including same
CN107017722B (zh) 在制冷剂环境中使用的马达
JP2019527007A (ja) 密閉型冷凍圧縮機用のアンモニア耐性を有するモータ
Alfredson et al. Assembly of generators with rated voltage higher than 100 kV
Vakser et al. Insulation problems in high voltage machines
Durham et al. Survey of electrical submersible systems design, application, and testing
Timperley et al. Reliability of operation through proper specification of rotating machinery
Gigante Rewind of large electric motors for the petroleum industry
CN115765225A (zh) 旋转电机和用于这样的电机的定子组件
Flaherty et al. Handbook of Electrical Insulating Materials for Deep Ocean Applications

Legal Events

Date Code Title Description
A1A A request for search or an international-type search has been filed
BB A search report has been drawn up
BV The patent application has lapsed