ЭЛЕКТРОПРИВОД Российский патент 1997 года по МПК H02K7/10 

Изобретение относится к электромеханическим линейным исполнительным механизмам с периодическим изменением направления движения штока и может быть использовано, например, в качестве привода штанговых насосов для откачки нефти из скважин при непосредственном сочленении электромеханизмов с обсадными трубами.

Известен электропривод (патент США N 3161074, кл. H 02 K 7/10, 1968), содержащий электродвигатель с полым ротором, винтовой преобразователь вращательного движения в поступательное, защитный кожух винта. Однако известный электропривод обладает повышенными габаритами, обусловленными наличием жесткого защитного кожуха у конца винта.

Известен также электропривод (а. с. СССР N 1667198, кл. H 02 K 7/10, 1987), являющийся прототипом предлагаемого изобретения, содержащий электродвигатель с полым ступенчатым валом ротора, установленным в подшипниковых щитах, винтовой преобразователь вращательного движения в поступательное, состоящий из гайки, жестко сочлененной с малым валом ротора, и винта, проходящего внутри этого вала, а также складывающийся герметичный защитный кожух винта (например, телескопический). Однако известное устройство характеризуется недостаточно высоким уровнем удельных энергетических показателей вследствие неэффективности вентиляционных процессов внутри устройства.

Задачей изобретения является создание электропривода закрытого исполнения с повышенными удельными энергетическими показателями за счет обеспечения более эффективной вентиляции.

Для этого в электроприводе, содержащем электродвигатель с полым ступенчатым валом, на участке меньшего диаметра которого размещен ротор, а с участком большего диаметра сочленена гайка винтового преобразователя вращательного движения в поступательное, винт которого проходит внутри указанного полого вала, установленного в подшипниковых щитах, а также герметичный, складывающийся в осевом направлении защитный кожух винта, вышеуказанная гайка снабжена сквозными аксиальными каналами.

Также в предложенном электроприводе участок ступенчатого полого вала с большим диаметром может быть выполнен с аксиальными сквозными каналами, участок ступенчатого полого вала меньшего диаметра может быть выполнен с радиальными сквозными каналами, аксиально расположенными по обе стороны от ротора, подшипниковый щит, расположенный со стороны защитного кожуха винта, может быть снабжен осевыми сквозными каналами, при этом все вышеуказанные каналы могут быть снабжены обратными пневмоклапанами, причем обратные пневмоклапаны в каналах полого ступенчатого вала открыты внутрь объема двигателя, а обратные пневмоклапаны в каналах подшипникового щита открыты в направлении от двигателя к защитному кожуху винта.

На чертеже изображен предлагаемый электропривод закрытого исполнения (продольный разрез).

Электропривод представляет собой совмещенную конструкцию электродвигателя, винтового преобразователя вращательного движения в поступательное и складывающегося герметично защитного кожуха винта (например, телескопического).

Электродвигатель состоит из статора 1 и ротора 2, размещенного на участке меньшего диаметра ступенчатого полого вала 3, установленного в подшипниковых щитах 4, 5. Ступенчатый полый вал на участке большего диаметра жестко сочленен с гайкой 6, образующей совместно с винтом 7 винтовой преобразователь вращательного движения в поступательное. К корпусу 8 электропривода со стороны, обращенной к выходному концу винта 7, присоединен щит 9 с телескопическим кожухом 10, состоящим из нескольких расположенных один в другом стаканов с заплечиками. Меньший по диаметру стакан защитного кожуха соединен с выходным концом винта 7, а больший сочленен с щитом 9. Гайка 6 винтового преобразователя имеет сквозные осевые каналы 11. Подшипниковый щит 5, расположенный со стороны защитного кожуха 10, снабжен сквозными аксиальными каналами со встроенными в них обратными пневмоклапанами 12, открытыми а направлении от электродвигателя к защитному кожуху 10. Ступенчатый полый вал 3 имеет сквозные аксиальные каналы на участке большего диаметра и радиальные сквозные каналы, аксиально расположенные по обе стороны от ротора 2, на участке меньшего диаметра. Причем все каналы полого ступенчатого вала снабжены встроенными в них обратными пневмоклапанами 13 15, открытыми внутрь электродвигателя.

Электропривод работает следующим образом.

При подаче напряжения на электродвигатель его ротор 2 совместно с полым ступенчатым валом 3 и гайкой 6 начинает вращаться. Винт 7 при этом перемещается в ту или другую сторону в зависимости от направления вращения ротора. При перемещении винта 7 в направлении его выхода из корпуса 8 стаканы телескопического защитного кожуха вытягиваются один из другого.

На чертеже изображен электропривод с предельным растяжением защитного кожуха 10, соответствующим максимальному выходу винта 7 из корпуса 8 электропривода.

При перемещении винта 7 в противоположную сторону стаканы кожуха 10 входят один в другой, приводя к осевому сжатию кожуха 10. При наличии сквозных осевых каналов 11 в гайке 6 винтового преобразователя периодически осевые сжатия и растяжения защитного герметического кожуха 10 приводят к периодическому перемещению воздуха из области, ограниченной полым валом 3, через каналы 11 гайки 6 внутрь защитного кожуха 10 и обратно. При этом тепло, выделяемое при работе винтового преобразователя вращательного движения в поступательное, отводится в менее нагретую область внутри защитного кожуха 10 и рассеивается через его теплоотдающую поверхность. В результате улучшается температурный режим винтового преобразователя, повышается его надежность, увеличивается ресурс.

Периодические осевые сжатия и растяжения защитного кожуха приводят также к периодическому перемещению воздуха внутри электропривода путем перемещения его из высокотемпературной области внутри электродвигателя в менее нагретую область внутри защитного кожуха. При растяжении кожуха 10 нагретый воздух из высокотемпературной области лобовых частей обмотки статора через открытые пневмоклапаны 12 сквозных каналов в подшипниковом щите 5 отсасывается в объем внутри защитного кожуха, где нагретый воздух охлаждается за счет развитой поверхности кожуха 10. При осевом сжатии защитного кожуха охлажденный воздух через открытый пневмоклапан 13, а также через канал 11 гайки 6 и открытые пневмоклапаны 14 и 15 полого вала 3 нагнетается внутрь электродвигателя, охлаждая гайку 6 винтового преобразователя, обмотку электродвигателя, магнитопроводы ротора и статора.

Таким образом, наличие осевых каналов в гайке преобразователя, а также сквозных каналов со встроенными обратными пневмоклапанами в подшипниковом щите и ступенчатом полом валу позволяет увеличить теплоотвод от наиболее нагруженных в тепловом отношении элементов электропривода.

Снижение температуры активных элементов электропривода за счет более эффективной вентиляции позволяет увеличить уровень электромагнитных нагрузок в электродвигателе и, как результат, улучшить удельные энергетические показатели электропривода.

Использование: в электромеханических линейных исполнительных механизмах закрытого типа. Сущность изобретения: электропривод представляет собой совмещенную конструкцию электродвигателя винтового преобразователя вращательного движения в поступательное (ВП) и складывающегося герметичного защитного кожуха 10 винта 7. Для повышения удельных энергетических показателей за счет более эффективной вентиляции гайка 6 ВП выполнена со сквозным аксиальным каналом 11. Полый вал 3 электродвигателя может быть также выполнен с аксиальными сквозными каналами в части его примыкания к гайке и радиальными сквозными каналами по обе стороны от ротора. Эти каналы снабжены обратными пневмоклапанами 13, 14, 15, открытыми внутрь электродвигателя. Подшипниковый щит 5 со стороны защитного кожуха 10 может быть выполнен с аксиальными сквозными каналами, снабженными обратными пневмоклапанами, открытыми в направлении электродвигателя к защитному кожуху. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Электропривод, содержащий электродвигатель с полым ступенчатым валом, на участке меньшего диаметра которого размещен ротор, а с участком большего диаметра сочленена гайка винтового преобразователя вращательного движения в поступательное, винт которого проходит внутри указанного полого вала, установленного в подшипниковых щитах, а также герметичный складывающийся в осевом направлении защитный кожух винта, отличающийся тем, что указанная гайка снабжена сквозными аксиальными каналами. 2. Электропривод по п.1, отличающийся тем, что участок большего диаметра ступенчатого полого вала выполнен с аксиальными сквозными каналами, участок вала меньшего диаметра выполнен с радиальными сквозными каналами, аксиально расположенными по обе стороны от ротора, подшипниковый щит, расположенный со стороны защитного кожуха винта, выполнен с аксиальными каналами, при этом все указанные каналы снабжены обратными пневмоклапанами, причем обратные пневмоклапаны в каналах ступенчатого полого вала открыты внутрь объема электродвигателя, а обратные пневмоклапаны в каналах подшипникового щита открыты в направлении от электродвигателя к защитному кожуху винта.