RU2574609C1

RU2574609C1 - Multisection synchronous motor

Info

Publication number: RU2574609C1
Application number: RU2015100603/07A
Authority: RU
Inventors: Флюр Рашитович Исмагилов; Ирек Ханифович Хайруллин; Вячеслав Евгеньевич Вавилов; Владимир Игоревич Бекузин; Айнур Махмутович Якупов
Filing date: 2015-01-12
Publication date: 2016-02-10

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: multisection synchronous motor comprises a body with several sections inside, each of them having stator and rotor fixed at the shaft. Phase windings of the stator in each section are made as rods, interconnected as per U-shape pattern. Between sectional rotors on the shaft there are radial bearings. At that winding of the U-shaped stator is in-built into slots and connected so that the windings are closed.

EFFECT: improved strength of design for the multisection synchronous motor.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, а именно к бесконтактным электродвигателям с возбуждением от постоянных магнитов, и может быть использовано 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 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.

Известен погружной асинхронный двигатель открытого исполнения (патент РФ №94082, H02K 5/12 от 18.01.2010), состоящий из корпуса, статора, колец протекторов статора, вала с насаженным на него ротором, на котором выполнены канавки винтовой многозаходной нарезки, колец протекторов ротора и подшипниковых щитов, выполненный таким образом, что на нерабочий конец вала ротора насажен импеллер, представляющий собой цилиндрический диск, в котором выполняется 6-8 радиальных цилиндрических отверстий до пересечения с осевым отверстием вала, в одном из подшипниковых щитов выполнены отверстия, обеспечивающие свободный доступ к зазору между статором и ротором, а другой подшипниковый щит представляет собой глухую крышку.Known submersible induction motor of open design (RF patent No. 94082, H02K 5/12 of 01/18/2010), consisting of a housing, a stator, stator protectors rings, a shaft with a rotor mounted on it, on which grooves of multi-thread helical threads are made, rotor protectors rings and bearing shields, made in such a way that an impeller is mounted on the non-working end of the rotor shaft, which is a cylindrical disk in which 6-8 radial cylindrical holes are made before intersecting with the axial shaft hole in one of the bearings O boards are provided with holes which provide free access to the gap between the stator and the rotor, and the other endshield is a blind cover.

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.

Известен погружной синхронный электродвигатель (патент РФ №2321141, H02K 19/10 от 27.03.2008), содержащий статор, в корпусе которого установлен шихтованный магнитопровод с радиальными зубцами на внутренней поверхности, внутри статора установлен ротор, на внешней поверхности которого также расположены зубцы, а между ротором и статором имеется гарантированный зазор, выполненный таким образом, что рабочие поверхности радиальных зубцов статора и ротора смещены относительно друг друга вдоль оси электродвигателя в направлении, противоположном направлению смещения рабочей поверхности зубцов ротора под действием крутящего момента.Known submersible synchronous electric motor (RF patent No. 2321141, H02K 19/10 from 03/27/2008), containing a stator, in the housing of which is mounted a charged magnetic circuit with radial teeth on the inner surface, a rotor is installed inside the stator, on the outer surface of which there are also teeth between the rotor and the stator there is a guaranteed gap, made in such a way that the working surfaces of the radial teeth of the stator and rotor are offset relative to each other along the axis of the electric motor in the direction opposite to NIJ working surface displacement of the rotor teeth under the action of torque.

Недостатками данного электродвигателя являются изготовление 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 manufacture of its shaft from a 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 flux of the excitation 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.

Известен погружной синхронный электродвигатель (патент РФ №2145460, H02K 19/00 от 10.02.2000), содержащий статор, в корпусе которого установлен шихтованный магнитопровод с радиальными зубцами на внутренней поверхности, внутри статора установлен ротор, на внешней поверхности которого также расположены зубцы, а между ротором и статором имеется гарантированный зазор, выполненный таким образом, что рабочие поверхности радиальных зубцов статора и ротора смещены относительно друг друга вдоль оси электродвигателя в направлении, противоположном направлению смещения рабочей поверхности зубцов ротора под действием крутящего момента.Known submersible synchronous electric motor (RF patent No. 2145460, H02K 19/00 of 02/10/2000), containing a stator, in the housing of which is mounted a charged magnetic circuit with radial teeth on the inner surface, a rotor is installed inside the stator, on the outer surface of which there are also teeth between the rotor and the stator there is a guaranteed gap, made in such a way that the working surfaces of the radial teeth of the stator and rotor are offset relative to each other along the axis of the electric motor in the direction opposite to NIJ working surface displacement of the rotor teeth under the action of torque.

Недостатками данного изобретения являются сложность конструкции и сборки из-за большой длины, увеличенная нагрузка на вал, ограниченная мощность.The disadvantages of this invention are the complexity of the design and assembly due to the large length, increased load on the shaft, limited power.

Известен вентильный электродвигатель (патент РФ №2484573, H02K29 от 20.04.2012), состоящий из n одинаковых модулей, каждый из которых содержит корпус, статор с фазными обмотками, ротор с постоянными магнитами, которые намагничены в радиальном направлении, одноименные фазные обмотки каждого модуля соединены последовательно, корпусы и роторы модулей механически соединены между собой, а каждый модуль содержит элементы круговой ориентации статора с фазными обмотками и ротора, и в каждом роторе одна половина магнитов смещена относительно другой половины в окружном направлении на половину зубцового деления статора tzs, а в смежных модулях одноименные магниты ротора смещены в окружном направлении на величину t zs/(2n).Known valve motor (RF patent No. 2484573, H02K29 from 04/20/2012), consisting of n identical modules, each of which contains a housing, a stator with phase windings, a rotor with permanent magnets that are magnetized in the radial direction, the same phase windings of each module are connected sequentially, the cases and rotors of the modules are mechanically interconnected, and each module contains elements of circular orientation of the stator with phase windings and the rotor, and in each rotor one half of the magnets is offset relative to the other half s in the circumferential direction by half the tooth pitch of the stator tzs, and the same name modules in adjacent magnets of the rotor are offset in the circumferential direction by an amount t zs / (2n).

Недостатками данного электродвигателя является сложность конструкции и соотвественно удорожание его сборки.The disadvantages of this electric motor is the complexity of the design and, accordingly, the cost of its assembly.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному изобретению является многосекционный вентильный индукторный электродвигатель (патент РФ №2277285, H02K 16/00 от 27.05.2006), содержащий корпус, в котором расположены секции статора и закрепленный на валу ротор, состоящий из двух пакетов с возбуждением от кольцевого постоянного магнита и ротора, выполненного с двумя кольцевыми постоянными магнитами, которые разнонаправленно намагничены в радиальном направлении и расположены под пакетами ротора, при этом между пакетами ротора установлена немагнитная втулка, а вал выполнен из магнитного материала.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed invention is a multi-section valve induction electric motor (RF patent No. 2277285, H02K 16/00 from 05/27/2006), comprising a housing in which stator sections are located and a rotor consisting of two packets mounted on the shaft with excitation from an annular permanent magnet and a rotor made with two annular permanent magnets that are multidirectional magnetized in the radial direction and are located under the packages of the rotor, while between the package and a rotor mounted nonmagnetic sleeve and the shaft made of magnetic material.

Недостатком аналога является сложность конструкции.The disadvantage of an analogue is the complexity of the design.

Задача изобретения - улучшение процесса сборки и обслуживания погружных синхронных электродвигателей, обеспечение надежного соединения модулей.The objective of the invention is to improve the assembly and maintenance of submersible synchronous motors, ensuring reliable connection of the modules.

Техническим результатом, достигаемым в заявленном изобретении, являются повышение прочности конструкции многосекционного синхронного двигателя и простота в сборке и обслуживании. The technical result achieved in the claimed invention is to increase the structural strength of a multi-section synchronous motor and ease of assembly and maintenance.

Поставленная задача решается и технический результат достигается тем, что в многосекционном синхронном двигателе, содержащим корпус, в котором размещено несколько секций, каждая из которых имеет статор и закрепленный на валу ротор, согласно изобретению фазные обмотки каждой секции выполнены цельными в виде стержней, которые соединены в П-образной форме, между роторами секций на валу установлены радиальные подшипники, при этом обмотка статора П-образной формы вмонтирована в пазы и соединена так, чтобы обмотка была замкнутаThe problem is solved and the technical result is achieved by the fact that in a multi-section synchronous motor containing a housing in which several sections are located, each of which has a stator and a rotor fixed to the shaft, according to the invention, the phase windings of each section are made integral in the form of rods that are connected in U-shaped, radial bearings are installed on the shaft between the rotors of the sections, while the stator winding of the U-shaped is mounted in the grooves and connected so that the winding is closed

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен поперечный разрез многосекционного синхронного двигателя, на фиг. 2 изображен продольный разрез кольца, на фиг. 3 изображена схема способа укладки обмотки статора.The invention is illustrated by drawings. In FIG. 1 is a cross-sectional view of a multi-section synchronous motor; FIG. 2 shows a longitudinal section of the ring, in FIG. 3 shows a diagram of a method for laying a stator winding.

Предложенное устройство (фиг. 1) содержит: секции ротора 1, состоящие из постоянных магнитов 2; секции магнитопровода статора 3, в котором имеются пазы 4, в котором укладывают обмотку статора 5; радиальные подшипники 6. Отдельные секции магнитопровода статора 3 и колец 7 для соединения секций статора выполнены таким образом, что в них имеются пазы 4 для стержней обмотки статора 5. Обмотки статора 5 выполнены в виде стержней в П-образной форме, которая пронизывает все секции статора синхронного двигателя. При монтаже отдельных частей секций статора в пазы укладываются П-образные стержни обмотки, при этом обмотка замыкается с обратной стороны.The proposed device (Fig. 1) contains: sections of the rotor 1, consisting of permanent magnets 2; sections of the stator magnetic circuit 3, in which there are grooves 4, in which the stator winding 5 is laid; radial bearings 6. Separate sections of the stator magnetic circuit 3 and rings 7 for connecting the stator sections are made in such a way that they have grooves 4 for the stator winding rods 5. The stator windings 5 are made in the form of rods in a U-shape that permeates all stator sections synchronous motor. When mounting the individual parts of the stator sections, U-shaped rods of the winding are placed in the grooves, while the winding closes on the reverse side.

Еще одной особенностью заявляемого изобретения является то, что на стыке отдельных секций ротора вмонтированы радиальные подшипники путем насадки подшипника на вал отдельных секций. Тем самым компенсируется нагрузка вала на прогиб, обеспечивается жесткость конструкции и простота сборки.Another feature of the claimed invention is that at the junction of the individual sections of the rotor mounted radial bearings by fitting the bearing on the shaft of the individual sections. This compensates for the shaft load on the deflection, ensures rigidity and ease of assembly.

Работа многосекционного синхронного двигателя осуществляется следующим образом.The multi-section synchronous motor is as follows.

Кольцевые разнонаправленно радиально намагниченные постоянные магниты 2, установленные под пакетами ротора 1, создают магнитный поток, который проходит через пакет статора, обмотку 5, корпус, 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 2 installed under the packages of the rotor 1 create a magnetic flux that passes through the stator package, the winding 5, the housing, 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 lead to a significant decrease in the induction of the magnetic field.

Итак, заявляемое изобретение многосекционного синхронного двигателя позволяет повысить надежность электроустановок подобного типа и при этом упрощает процесс сборки и повышает прочность конструкции, тем самым снижая стоимость электроустановки.So, the claimed invention of a multi-section synchronous motor allows to increase the reliability of electrical installations of this type and at the same time simplifies the assembly process and increases the structural strength, thereby reducing the cost of electrical installation.

Claims

A multi-section synchronous motor containing a housing in which several sections are placed, each of which has a stator and a rotor fixed to the shaft, characterized in that the phase windings of the stator of each section are made in the form of rods that are connected in a U-shape between the rotors of the sections radial bearings are installed on the shaft, while the stator winding of the U-shaped is mounted in the grooves and connected so that the winding is closed.