RU222322U1 - Погружной высокооборотный многофазный кольцевой электродвигатель - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при проектировании погружных кольцевых моторов в качестве прямого привода морских судов. Технический результат - повышение надежности за счет герметизации токоведущих элементов и одновременного охлаждения активных частей погружного высокооборотного многофазного кольцевого электродвигателя. Погружной электродвигатель выполнен в виде синхронного мотора с магнитоэлектрическим возбуждением и шихтованным ферромагнитным цилиндрическим сердечником статора с трехфазной обмоткой. Выполненный с возможностью вращения шихтованный ферромагнитный сердечник ротора электродвигателя имеет неодимовые постоянные магниты радиальной намагниченности и размещен с зазором внутри сердечника статора на трубчатой цилиндрической конструкции, внутри которой расположены винтовые сегментированные лопасти. Дополнительно в шихтованном ферромагнитном цилиндрическом сердечнике статора равномерно по окружности с возможностью протекания по ним воды установлены медные трубки, торцы которых выходят за габариты корпуса. 2 ил.

Description

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при проектировании погружных кольцевых моторов в качестве прямого привода морских судов.

Известно мотор-колесо для привода транспортных средств [RU №2538774 U1, МПК Н02К 21/12, опубл. 10.01.2015], которое содержит многополюсный синхронный электродвигатель с возбуждением от постоянных магнитов, на статоре с четным количеством полюсов 2р, на полюсах размещена обмотка, состоящая из одной катушки на полюс, явнополюсный ротор с четным числом полюсов, постоянные магниты с тангенциальным подмагничиванием расположены на роторе радиально между полюсами, отличающийся тем, что явнополюсный ротор с тангенциальным подмагничиванием полюсов выполнен с количеством полюсов, равным количеству полюсов на статоре, и равным шагом между полюсами, полюсные наконечники одноименных полюсов на статоре отличны по своей ширине от ширины полюсов противоположной полярности.

Недостатком аналога является невысокая энергоэффективность из-за высоких полей магнитного рассеяния, обусловленная неравномерной геометрией зубцов.

Известен кольцевой электродвигатель-маховик [патент RU №1840218 А1, МПК Н02К 7/10, опубл. 10.08.2006], который содержит статор, ротор, кольцевой маховик, сопряженный с ротором, три электромагнитные опоры, состоящие из позиционных датчиков, блоков управления и электромагнитов радиальной и осевой стабилизации, снабженных магнитопроводами с обмотками возбуждения, с целью повышения энергетических характеристик каждая электромагнитная опора выполнена в виде двух электромагнитов радиальной стабилизации, одного электромагнита осевой стабилизации и постоянного магнита, маховик снабжен кольцевым выступом, расположенным с наружной поверхности по центру маховика, а каждая электромагнитная опора снабжена ярмом, соединяющим между собой магнитопроводы электромагнитов радиальной стабилизации, которые охватывают маховик с торцов и обращены рабочими поверхностями к наружной и внутренней цилиндрической поверхности маховика, а магнитопровод электромагнита осевой стабилизации охватывает кольцевой выступ, а между его наружной поверхностью и внутренней поверхностью ярма расположен постоянный магнит, соприкасающийся с указанными поверхностями разноименными полюсами.

Недостатками этого устройства является большое потребление мощности, определяемое использованием только электромагнитов, и недостаточная жесткость, так как осевая стабилизация осуществляется пассивным способом.

Известна ротационная электрическая машина [патент RU №2664505 С1, МПК Н02К 16/02, Н02К 21/12, Н02К 1/27, Н02К 1/14, опубл. 20.08.2018], содержащая статор и внешний ротор, имеющий кольцевую форму, причем внешний ротор включает в себя внешний сердечник, расположенный вокруг внешней периферии статора и множество внешних магнитов, расположенных с интервалами в окружном направлении, при этом сердечник статора имеет кольцевое ярмо и множество внешних зубьев, выступающих радиально наружу от внешней периферии ярма, внешние магниты намагничены в окружном направлении так, что направления намагничивания внешних магнитов, смежных друг с другом в окружном направлении, противоположны друг другу в окружном направлении; и окружное расстояние зазора между внешними магнитами, смежными друг с другом, превышает в 1,5 раза или больше шаг расположения внешних зубьев в окружном направлении.

Недостатком аналога является низкая энергоэффективность, обусловленная тем, что направление магнитного поля противоположно направлению намагничивания, т.к. при подаче тока на обмотку статора происходит размагничивание магнитов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленной полезной модели является винтолопастной электромагнитный движитель глубоководного применения [патент RU №179428 U1, МПК В63Н 1/00, опубл. 15.05.2018], который содержит синхронный электродвигатель магнитоэлектрического возбуждения с шихтованным ферромагнитным цилиндрическим сердечником статора с капсулированной трехфазной обмоткой, пропитанной водостойкой от морской воды изоляцией, причем вращающийся шихтованный ферромагнитный сердечник ротора электродвигателя имеет неодимовые постоянные магниты радиальной намагниченности и короткозамкнутую пусковую (демпферную) обмотку, размещен с зазором радиального направления внутри сердечника статора на трубчатой цилиндрической конструкции, внутри которой расположены винтовые сегментированные лопасти без центральной ступицы, при этом винтолопастной электромагнитный движитель оснащен сетчатыми фильтрами грубой и тонкой очистки морской воды, охлаждающей обмотки и сердечников статора и ротора.

Недостатками ближайшего аналога являются невысокий КПД, так как из-за протекания воды через зазор между статором и ротором увеличивается гидравлическое сопротивление, а также ограниченные функциональные возможности, ввиду наличия сетчатых фильтров грубой и тонкой очистки морской воды, что требует периодического осмотра и очистки, иначе расход морской воды, охлаждающей обмотки и сердечников статора и ротора, будет снижаться, что приведет к перегреву устройства.

Основными задачами, на решение которых направлена заявляемая полезная модель, является повышение энергоэффективности и расширение функциональных возможностей, благодаря снижению потерь и эффективному охлаждению погружного высокооборотного многофазного кольцевого электродвигателя.

Техническим результатом является повышение надежности, за счет герметизации токоведущих элементов и одновременного охлаждения активных частей погружного высокооборотного многофазного кольцевого электродвигателя.

Поставленная задача решается и технический результат достигается тем, что погружной электродвигатель, выполненный в виде синхронного мотора с магнитоэлектрическим возбуждением и шихтованным ферромагнитным цилиндрическим сердечником статора с трехфазной обмоткой, при этом выполненный с возможностью вращения шихтованный ферромагнитный сердечник ротора электродвигателя имеет неодимовые постоянные магниты радиальной намагниченности и размещен с зазором радиального направления внутри сердечника статора на трубчатой цилиндрической конструкции, внутри которой расположены винтовые сегментированные лопасти, согласно полезной модели, в шихтованном ферромагнитном цилиндрическом сердечнике статора равномерно по окружности установлены с возможностью протекания по ним воды медные трубки, торцы которых выходят за габариты корпуса.

Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 и 2 изображен общий вид погружного высокооборотного многофазного кольцевого электродвигателя.

Предложенное устройство содержит (фиг. 1) шихтованный ферромагнитный цилиндрический сердечник статора 1 с намотанной трехфазной обмоткой 2. В полости шихтованного ферромагнитного цилиндрического сердечника статора 1 установлен шихтованный ферромагнитный сердечник ротора 3, в пазах которого запрессованы неодимовые постоянные магниты 4 с радиальной намагниченностью. В трубчатую цилиндрическую конструкцию 5 приварены винтовые сегментированные лопасти 6 (фиг. 2) без центральной ступицы, установленные в ротор 3, а медные трубки 7 расположены в корпусе 8.

Погружной высокооборотный многофазный кольцевой электродвигатель работает следующим образом: при подаче напряжения на трехфазную обмотку 2, расположенную на шихтованном ферромагнитном цилиндрическом сердечнике статора 1, начинает протекать ток и генерируется вращающееся магнитное поле, при взаимодействии данного поля с неодимовыми постоянными магнитами 4 радиальной намагниченности, расположенными на шихтованном ферромагнитном сердечнике ротора 3, возникает крутящий момент, который передается на трубчатую цилиндрическую конструкцию 5, внутри которой расположены винтовые сегментированные лопасти 6 без центральной ступицы.

При работе погружного высокооборотного многофазного кольцевого электродвигателя выделяются тепловые потери в трехфазной обмотке 2, шихтованном ферромагнитном цилиндрическом сердечнике статора 1, неодимовых постоянных магнитах 4 радиальной намагниченности, шихтованном ферромагнитном сердечнике ротора 3. При этом эффективный отвод данных потерь осуществляется при помощи медных трубок 7, расположенных равномерно по окружности в шихтованном ферромагнитном цилиндрическом сердечнике статора 1, а торцы медных трубок 7 выходят за габариты корпуса 8, по которым протекает вода.

Таким образом, достигается повышение надежности благодаря герметизации токоведущих элементов и одновременного охлаждения активных частей погружного высокооборотного многофазного кольцевого электродвигателя.

Также, благодаря снижению потерь и эффективному охлаждению активных частей повышается энергоэффективность и расширяются функциональные возможности погружного высокооборотного многофазного кольцевого электродвигателя.

Важным преимуществом заявляемой полезной модели является отказ от фильтров тонкой и грубой очистки.

Claims (1)

1. Погружной электродвигатель, выполненный в виде синхронного мотора с магнитоэлектрическим возбуждением и шихтованным ферромагнитным цилиндрическим сердечником статора с трехфазной обмоткой, при этом выполненный с возможностью вращения шихтованный ферромагнитный сердечник ротора электродвигателя имеет неодимовые постоянные магниты радиальной намагниченности и размещен с зазором радиального направления внутри сердечника статора на трубчатой цилиндрической конструкции, внутри которой расположены винтовые сегментированные лопасти, отличающийся тем, что в шихтованном ферромагнитном цилиндрическом сердечнике статора равномерно по окружности установлены с возможностью протекания по ним воды медные трубки, торцы которых выходят за габариты корпуса.