RU2277285C2 - Section of valve-type inductor motor and sectionalized valve-type inductor motor - Google Patents
Section of valve-type inductor motor and sectionalized valve-type inductor motor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2277285C2 RU2277285C2 RU2004119871/09A RU2004119871A RU2277285C2 RU 2277285 C2 RU2277285 C2 RU 2277285C2 RU 2004119871/09 A RU2004119871/09 A RU 2004119871/09A RU 2004119871 A RU2004119871 A RU 2004119871A RU 2277285 C2 RU2277285 C2 RU 2277285C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- section
- magnets
- shaft
- packages
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к области электротехники, а именно к бесконтактным электродвигателям с возбуждением от постоянных магнитов, и может быть использовано в любых областях техники, в частности, в качестве погружного электродвигателя, служащего приводом центробежного или винтового погружного насоса, используемого в нефтяной промышленности для добычи нефти.The invention relates to the field of electrical engineering, namely to non-contact electric motors with excitation from permanent magnets, and can be used in any technical field, in particular, as a submersible electric motor, which serves as the drive of a centrifugal or screw submersible pump used in the oil industry for oil production.
Уровень техникиState of the art
Известен погружной асинхронный электродвигатель, содержащий корпус, статор, набранный из активных пакетов, разделенных немагнитными пакетами, и короткозамкнутый ротор, также состоящий из нескольких пакетов (А.А.Богданов "Погружные центробежные электронасосы для добычи нефти", Москва, изд. "Недра", 1968, стр.131).Known submersible asynchronous electric motor, comprising a housing, a stator, composed of active packages separated by non-magnetic packages, and a squirrel-cage rotor, also consisting of several packages (A. A. Bogdanov "Submersible centrifugal electric pumps for oil production", Moscow, ed. "Nedra" , 1968, p. 131).
Недостатком данного двигателя является сложность регулирования частоты его вращения, поэтому он, как правило, используется для работы с погружным центробежным насосом с постоянной производительностью (частотой вращения) и не позволяет добиться оптимальной нефтедобычи в случае изменения дебита скважины.The disadvantage of this engine is the difficulty of regulating its speed, therefore, it is usually used to work with a submersible centrifugal pump with a constant capacity (speed) and does not allow for optimal oil production in the event of a change in the well flow rate.
Указанного недостатка не имеют вентильные электродвигатели с возбуждением от постоянных магнитов.This drawback does not have valve motors with excitation from permanent magnets.
Известен вентильный электродвигатель, содержащий статор и ротор с постоянным магнитом, намагниченным в радиальном направлении (см. патент RU 2006143 C1, МПК7 Н 02 К 29/00, публ. 15.01.1994).A known valve motor containing a stator and a rotor with a permanent magnet magnetized in the radial direction (see patent RU 2006143 C1, IPC 7 N 02 K 29/00, publ. 15.01.1994).
Недостатком данного двигателя является сложность его изготовления, обусловленная тем, что кольцевой постоянный магнит выполнен с чередующимися полюсами, а вал выполнен из немагнитного материала.The disadvantage of this engine is the complexity of its manufacture, due to the fact that the annular permanent magnet is made with alternating poles, and the shaft is made of non-magnetic material.
Известен индукторный электродвигатель, который содержит корпус, в котором расположен статор и ротор, закрепленный на валу и состоящий из двух пактов с возбуждением от кольцевого постоянного магнита, расположенного между пакетами ротора. Указанный двигатель по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату может быть принят в качестве ближайшего аналога (см. Кенио Т. "Шаговые двигатели и их микропроцессорные системы управления", Москва, изд. "Энергоатомиздат", 1987, стр.34, рис 2.33, 2.34).Known induction motor, which contains a housing in which a stator and a rotor are mounted, mounted on a shaft and consisting of two packages with excitation from an annular permanent magnet located between the packages of the rotor. The specified engine on the set of essential features and the technical result achieved can be adopted as the closest analogue (see Kenio T. "Stepper motors and their microprocessor control systems", Moscow, publ. "Energoatomizdat", 1987, p. 34, Fig. 2.33, 2.34).
Недостатками данного электродвигателя являются необходимость для эффективной работы двигателя изготовления его вала из немагнитного материала, а также его большие осевые размеры, что затрудняет создание многосекционного двигателя. При использовании более технологичного вала из магнитного материала примерно четверть магнитного потока возбуждения ответвляется в вал, что приводит к существенному уменьшению индукции в рабочем воздушном зазоре и ухудшению энергетических и массогабаритных показателей электродвигателя.The disadvantages of this electric motor are the need for efficient operation of the engine manufacturing its shaft from non-magnetic material, as well as its large axial dimensions, which makes it difficult to create a multi-section motor. When using a more technologically advanced shaft made of magnetic material, about a quarter of the magnetic field flux branches into the shaft, which leads to a significant decrease in the induction in the working air gap and the deterioration of the energy and weight and size characteristics of the electric motor.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в создании двигателя с меньшими массогабаритными показателями и повышенными энергетическими показателями.The problem to which the invention is directed, is to create an engine with lower overall dimensions and increased energy performance.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в повышении КПД, уменьшении длины и массы электродвигателя.The technical result achieved by solving the problem is to increase efficiency, reducing the length and mass of the electric motor.
Указанный технический результат достигается за счет того, что секция вентильного индукторного электродвигателя содержит корпус, в котором расположен статор и закрепленный на валу ротор, состоящий из двух пакетов с возбуждением от кольцевого постоянного магнита, причем ротор выполнен с двумя кольцевыми постоянными магнитами, которые разнонаправлено намагничены в радиальном направлении и расположены под пакетами ротора, при этом между пакетами ротора установлена немагнитная втулка, а вал выполнен из магнитного материала.The specified technical result is achieved due to the fact that the section of the induction induction electric motor contains a housing in which the stator is located and the rotor is mounted on the shaft, consisting of two packets with excitation from an annular permanent magnet, and the rotor is made with two annular permanent magnets that are bi-directional magnetized in radial direction and are located under the packages of the rotor, while a non-magnetic sleeve is installed between the packages of the rotor, and the shaft is made of magnetic material.
Отличительной особенностью заявляемого изобретения является то, что ротор выполнен с двумя кольцевыми постоянными магнитами, которые разнонаправлено намагничены в радиальном направлении и расположены под пакетами ротора, при этом между пакетами ротора установлена немагнитная втулка, а вал выполнен из магнитного материала.A distinctive feature of the claimed invention is that the rotor is made with two annular permanent magnets that are multidirectional magnetized in the radial direction and are located under the rotor packets, while a non-magnetic sleeve is installed between the rotor packets and the shaft is made of magnetic material.
Выполнение вала из магнитного материала и расположение под пакетами ротора кольцевых постоянных магнитов, радиально намагниченных в разном направлении, позволяет создать замкнутый магнитный поток возбуждения, в котором величина магнитной индукции превышает величину магнитной индукции при аксиальном намагничивании магнитов за счет минимального потока рассеивания, что улучшает энергетические показатели электродвигателя.The implementation of the shaft of magnetic material and the location under the rotor packets of ring permanent magnets radially magnetized in different directions, allows you to create a closed magnetic flux of excitation, in which the magnitude of the magnetic induction exceeds the magnitude of the magnetic induction during axial magnetization of the magnets due to the minimum dispersion flux, which improves energy performance electric motor.
Для многосекционного вентильного индукторного электродвигателя технический результат достигается за счет того, что многосекционный электродвигатель содержит корпус, в котором размещено несколько секций, каждая из которых имеет статор и закрепленный на валу ротор, состоящий из двух пакетов, между которыми установлена немагнитная втулка, причем ротор каждой секции выполнен с двумя кольцевыми постоянными магнитами, которые намагничены в радиальном направлении и расположены под пакетами ротора, при этом магниты одной секции имеют разнонаправленное намагничивание, а прилегающие друг к другу магниты смежных секций имеют однонаправленное намагничивание, а вал выполнен из магнитного материала.For a multi-section valve induction electric motor, the technical result is achieved due to the fact that the multi-section electric motor contains a housing in which several sections are located, each of which has a stator and a rotor mounted on the shaft, consisting of two packages, between which a non-magnetic sleeve is installed, and the rotor of each section made with two annular permanent magnets, which are magnetized in the radial direction and are located under the packages of the rotor, while the magnets of one section have different directional magnetization, and adjacent to each other magnets of adjacent sections have unidirectional magnetization, and the shaft is made of magnetic material.
Отличительной особенностью заявляемого изобретения является то, что многосекционный электродвигатель состоит из нескольких секций, каждая из которых имеет статор и закрепленный на валу ротор, состоящий из двух пакетов, между которыми установлена немагнитная втулка, причем ротор каждой секции выполнен с двумя кольцевыми постоянными магнитами, которые намагничены в радиальном направлении и расположены под пакетами ротора, при этом магниты одной секции имеют разнонаправленное намагничивание, а вал выполнен из магнитного материала, что как было указано выше улучшает энергетические показатели секции электродвигателя, а однонаправленное намагничивание прилегающих друг к другу магнитов смежных секций улучшает энергетические показатели многосекционного электродвигателя за счет того, что магнитный поток каждой секции проходит по свое магнитной цепи и не ответвляется в смежную секцию.A distinctive feature of the claimed invention is that a multi-section electric motor consists of several sections, each of which has a stator and a rotor mounted on the shaft, consisting of two packages, between which a non-magnetic sleeve is installed, and the rotor of each section is made with two ring permanent magnets that are magnetized in the radial direction and are located under the packages of the rotor, while the magnets of one section have multidirectional magnetization, and the shaft is made of magnetic material, which as mentioned above, it improves the energy performance of the electric motor section, and the unidirectional magnetization of adjacent section magnets adjacent to each other improves the energy performance of the multi-section electric motor due to the fact that the magnetic flux of each section passes through its own magnetic circuit and does not branch into the adjacent section.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения кольцевые постоянные магниты расположены на магнитомягкой втулке.In addition, in the particular case of the invention, the ring permanent magnets are located on the soft magnetic sleeve.
Кроме того, в частном случае реализации изобретения кольцевые постоянные магниты закрыты магнитомягкими бандажами.In addition, in the particular case of the invention, the ring permanent magnets are closed with soft magnetic bandages.
При проведении поиска по патентным и научно-техническим источникам информации не было найдено решений, содержащих всей совокупности признаков независимых пунктов формулы изобретения, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности "новизна", также не было обнаружено всей совокупности признаков отличительной части независимых пунктов формулы изобретения, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности "изобретательский уровень".When conducting a search in patent and scientific and technical sources of information, no solutions were found containing the entire set of features of the independent claims, which allows us to conclude that the proposed solution meets the patentability criterion of "novelty", and the whole set of features of the distinguishing part of the independent claims was not found claims, which allows us to conclude that the claimed technical solution meets the patentability criterion of "inventive step".
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Фиг.1 - продольный разрез секции вентильного индукторного электродвигателя.Figure 1 is a longitudinal sectional view of a valve induction motor section.
Фиг.2 - поперечное сечение вентильного индукторного электродвигателя.Figure 2 is a cross section of a valve induction motor.
Фиг.3 - продольный разрез многосекционного вентильного индукторного электродвигателя.Figure 3 is a longitudinal section of a multi-section valve induction motor.
Вентильный индукторный электродвигатель состоит из статора, который собирается из нескольких активных пакетов и немагнитных пакетов, и ротора, который также состоит из нескольких пакетов, размещенных на общем валу. Количество пакетов ротора и статора выбирается в зависимости от мощности двигателя.The induction induction electric motor consists of a stator, which is assembled from several active packages and non-magnetic packages, and a rotor, which also consists of several packages, placed on a common shaft. The number of rotor and stator packages is selected depending on engine power.
Так на фиг.1 представлена конструкция одной секции вентильного индукторного электродвигателя, которая состоит из двух активных пакетов (4) статора, разделенных немагнитным пакетом (6), и двух пакетов (3) ротора, разделенных немагнитной втулкой (7). Пакеты (4) и (3) статора и ротора набраны из листовой электротехнической стали. Пакеты (4) статора запрессовывают в корпус (1), который является одновременно и частью магнитопровода. Пакеты (3) ротора выполнены с открытыми пазами (9), а пакеты (4) статора выполнены с закрытыми пазами (10). Пазы (9) заполнены немагнитным и неэлектропроводным материалом, а в пазы (10) уложена выполненная в протяжку обмотка (11) из специального обмоточного провода.So figure 1 shows the design of one section of a valve induction motor, which consists of two active packages (4) of the stator, separated by a non-magnetic package (6), and two packages (3) of the rotor, separated by a non-magnetic sleeve (7). Packages (4) and (3) of the stator and rotor are made of sheet electrical steel. The stator packets (4) are pressed into the housing (1), which is also part of the magnetic circuit. Packages (3) of the rotor are made with open grooves (9), and packages (4) of the stator are made with closed grooves (10). The grooves (9) are filled with non-magnetic and non-conductive material, and the grooves made in the broach (11) from a special winding wire are laid in the grooves (10).
Пакеты (3) ротора закреплены на общем валу (2) из магнитного материала. Для погружного маслонаполненного электродвигателя вал выполняется с осевым отверстием для обеспечения циркуляции масла и улучшения охлаждения электродвигателя.Packages (3) of the rotor are fixed on a common shaft (2) of magnetic material. For a submersible oil-filled electric motor, the shaft is made with an axial bore to ensure oil circulation and improve cooling of the electric motor.
Под каждым активным пакетом (3) ротора располагают намагниченный в радиальном направлении кольцевой постоянный магнит (5), обеспечивающий возбуждение электродвигателя, причем намагничивание магнитов (5) выполнено разнонаправленным. Кольцевые постоянные магниты (5) устанавливают на магнитомягкой втулке (8), которая упрощает сборку ротора и обеспечивает прохождение магнитного потока в вал (2). Между кольцевыми магнитами (5) и пакетами (3) ротора установлены магнитомягкие бандажи (12), которые предотвращают повреждение магнитов (5) при закреплении на них пакетов (3).Under each active package (3) of the rotor there is a radially magnetized annular permanent magnet (5) that provides excitation of the electric motor, and the magnetization of the magnets (5) is multidirectional. Ring permanent magnets (5) are mounted on a soft magnetic sleeve (8), which simplifies the assembly of the rotor and ensures the passage of magnetic flux into the shaft (2). Between the ring magnets (5) and the packages (3) of the rotor, soft magnetic bandages (12) are installed, which prevent damage to the magnets (5) when the packages (3) are attached to them.
На фиг.2 представлен многосекционный вентильный индукторный электродвигатель, который состоит из нескольких секций, представленных на фиг.1, причем секции устанавливаются на валу (2) таким образом, что прилегающие друг к другу кольцевые постоянные магниты (5) смежных секций имеют однонаправленное намагничивание.Figure 2 shows a multi-section valve induction electric motor, which consists of several sections, shown in figure 1, and the sections are mounted on the shaft (2) in such a way that the annular permanent magnets (5) adjacent to each other adjacent sections have unidirectional magnetization.
Внутренняя полость двигателя выполняется герметичной и заполняется диэлектрическим маслом с целью защиты двигателя от проникновения в его полость пластовой жидкости, охлаждения обмоток и смазывания подшипников.The internal cavity of the engine is sealed and filled with dielectric oil in order to protect the engine from penetration of formation fluid into its cavity, cooling the windings and lubricating the bearings.
Работа вентильного индукторного электродвигателя осуществляется следующим образом.The operation of the valve induction motor is as follows.
Кольцевые разнонаправлено радиально намагниченные постоянные магниты (5), установленные под пакетами (3) ротора, создают магнитный поток, который проходит через пакет (4) статора, обмотку (11), корпус (1), магнитомягкую втулку (8) и вал (2) из магнитного материала, тем самым создается замкнутая магнитная цепь для прохождения магнитного потока, в которой рассеивание магнитного потока в воздушных зазорах не приводит к существенному уменьшению индукции магнитного поля.The annular multidirectional radially magnetized permanent magnets (5) mounted under the rotor packages (3) create a magnetic flux that passes through the stator package (4), the winding (11), the housing (1), the soft magnetic sleeve (8) and the shaft (2) ) of magnetic material, thereby creating a closed magnetic circuit for the passage of magnetic flux, in which the dispersion of the magnetic flux in the air gaps does not significantly reduce the induction of the magnetic field.
При однонаправленном намагничивании прилегающих друг к другу магнитов (5) смежных секций многосекционного вентильного электродвигателя в этих секциях создаются магнитные потоки противоположного направления, что улучшает энергетические показатели многосекционного электродвигателя, поскольку магнитный поток в каждой секции проходит по магнитной цепи своей секции и не ответвляется в смежную секцию, что происходило бы, если прилегающие друг к другу постоянные магниты (5) смежных секций имели разнонаправленное намагничивание.When magnetizing adjacent to each other magnets (5) adjacent sections of a multi-section valve electric motor, magnetic fluxes of the opposite direction are created in these sections, which improves the energy performance of a multi-section electric motor, since the magnetic flux in each section passes through the magnetic circuit of its section and does not branch into the adjacent section , what would happen if the permanent magnets (5) of adjacent sections adjacent to each other had multidirectional magnetization.
Применение радиально намагниченных постоянных магнитов (5) и расположение их под пакетами (3) ротора позволяет уменьшить расстояние между пакетами (3) ротора в каждой секции электродвигателя, которое определяется размерами немагнитной втулки (7), что обеспечивает уменьшение длины электродвигателя и тем самым уменьшение расхода активных материалов, например обмоточной меди, и постоянных магнитов, что, в свою очередь, приводит к уменьшению массы электродвигателя. Кроме того, более технологичное выполнение конструкции электродвигателя приведет к существенному снижению его себестоимости и эксплутационных расходов. Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить КПД электродвигателя, а также значительно уменьшить его длину и массу, а также повысить технологичность изготовления и сборки электродвигателя за счет применения стандартного вала из магнитного материала. Заявляемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности "промышленная применимость", поскольку его реализацию можно осуществить с использованием известных средств и методов.The use of radially magnetized permanent magnets (5) and their location under the packages (3) of the rotor can reduce the distance between the packages (3) of the rotor in each section of the motor, which is determined by the size of the non-magnetic sleeve (7), which reduces the length of the motor and thereby reduce consumption active materials, such as winding copper, and permanent magnets, which, in turn, leads to a decrease in the mass of the electric motor. In addition, a more technologically advanced construction of the electric motor will lead to a significant reduction in its cost and operating costs. Thus, the proposed technical solution allows to increase the efficiency of the electric motor, as well as significantly reduce its length and weight, as well as to increase the manufacturability of the manufacture and assembly of the electric motor through the use of a standard shaft made of magnetic material. The claimed technical solution meets the patentability criterion of "industrial applicability", since its implementation can be carried out using known means and methods.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004119871/09A RU2277285C2 (en) | 2004-06-30 | 2004-06-30 | Section of valve-type inductor motor and sectionalized valve-type inductor motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004119871/09A RU2277285C2 (en) | 2004-06-30 | 2004-06-30 | Section of valve-type inductor motor and sectionalized valve-type inductor motor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004119871A RU2004119871A (en) | 2006-01-10 |
RU2277285C2 true RU2277285C2 (en) | 2006-05-27 |
Family
ID=35871815
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004119871/09A RU2277285C2 (en) | 2004-06-30 | 2004-06-30 | Section of valve-type inductor motor and sectionalized valve-type inductor motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2277285C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2465708C1 (en) * | 2011-05-03 | 2012-10-27 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Submersible valve-inductor electric motor of open design |
RU2574609C1 (en) * | 2015-01-12 | 2016-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Multisection synchronous motor |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2454776C1 (en) * | 2011-01-11 | 2012-06-27 | Государственное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Thyratron motor |
-
2004
- 2004-06-30 RU RU2004119871/09A patent/RU2277285C2/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КЕНИО Т. Шаговые двигатели и их микропроцессорные системы управления. - М.: Энергоатомиздат, 1987, с.34 рис.2.33, 2.34. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2465708C1 (en) * | 2011-05-03 | 2012-10-27 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Submersible valve-inductor electric motor of open design |
RU2574609C1 (en) * | 2015-01-12 | 2016-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Multisection synchronous motor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004119871A (en) | 2006-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100807853B1 (en) | A dynamoelectric machine | |
EP2961042B1 (en) | Permanent magnet machine | |
CN104638863B (en) | A kind of permagnetic synchronous motor | |
US4733118A (en) | Low damping torque brushless D.C. motor | |
US5334898A (en) | Polyphase brushless DC and AC synchronous machines | |
CN102460905B (en) | Axial motor | |
KR101440624B1 (en) | Electric machine and rotor for the same | |
CN109565195B (en) | Commutating pole rotor, motor, and air conditioner | |
CN110112846B (en) | Self-starting synchronous reluctance motor rotor structure, motor and compressor | |
KR20180136524A (en) | Consecutive pole type rotors, motors and air conditioners | |
US20200274433A1 (en) | Method and apparatus for power generation | |
KR20010106270A (en) | Electric motor and generator | |
JP2007071201A (en) | Improved structure of integrated electric-fluid pressure power unit | |
BR112013009476B1 (en) | ELECTRIC MOTOR PAIRING AND METHOD FOR PRODUCING A MOTOR MECHANISM COURSE CYCLE | |
CN107437856A (en) | Rotor, motor and electric automobile | |
EP2003766A9 (en) | Magnetic motor | |
EP1564872A2 (en) | Magnetic circuits of electrical machines | |
CA2347608C (en) | Actuator capable of revolving | |
CN1044178C (en) | Electric motor with combined magnetic pole of Nd-Fe-B permanent magnet and soft magnet | |
CA2285415C (en) | Electric motor of a submersible pump | |
RU2277285C2 (en) | Section of valve-type inductor motor and sectionalized valve-type inductor motor | |
RU2241296C1 (en) | Stack for shaping rotor magnetic system | |
CN107437851A (en) | Permagnetic synchronous motor and electric automobile | |
CN107437879A (en) | Two pairs of pole permanent-magnet synchronous machines and electric automobile | |
CN209805523U (en) | self-starting synchronous reluctance motor rotor structure, motor and compressor |