ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПОГРУЖНОГО НАСОСА Российский патент 2000 года по МПК H02K3/12 F04D13/08 F04B47/00 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к конструкциям электродвигателей с большим отношением длины к диаметру, и может быть, в частности использовано в качестве привода для погружных насосных установок, используемых в нефтяных скважинах.

Известен электродвигатель, содержащий корпус с установленным в нем шихтованным магнитопроводом статора, в пазах зубцовой зоны которого размещены многовитковые секции двухслойной обмотки с лобовыми частями и отделенный от статора зазором ротор. В этой конструкции секции двухслойной обмотки размещены в пазах открытых со стороны зазора, причем секции могут быть выполнены как круглым, так и прямоугольным проводом в зависимости от мощности машины (Домбровский В.В., Хуторевский Г.М. "Основы проектирования электрических машин переменного тока", -Л.:, Энергия, 1974, с. 349, рис. 8-29).

Недостатком известного технического решения является то, что при большом отношении длины электродвигателя к диаметру (L/d ≥ 10) выполнение обмотки из секций, укладываемых в пазы со стороны зазора, становится практически невозможным.

Известен также погружной электродвигатель, включающий корпус с установленным в нем шихтованным магнитопроводом статора, в пазах зубцовой зоны которого размещены многовитковые секции обмотки с лобовыми частями и отделенный от статора зазором ротор ("Нефтепромысловое оборудование", спр., -М.: ,"Недра", 1990 г., с. 131, рис.4.4).

Упомянутый двигатель имеет большое отношение длины к диаметру, что исключает размещение в пазах зубцовой зоны шихтованного магнитопровода двухслойной обмотки с предварительно отформованными многовитковыми секциями. В таком двигателе секции обмотки выполнены из круглого провода методом протяжки через паз. Такая конструкция имеет следующие недостатки:
- малый коэффициент заполнения паза (отношение сечения меди к сечению паза), что увеличивает массу и габариты;
- относительно большая толщина слоя пропиточного компаунда, что увеличивает тепловое сопротивление для потерь в меди по отношению к охлаждающей среде;
- формирование секций обмотки непосредственно в пазу, что приводит к необходимости перемотки в случае недостаточной электрической прочности или повреждения изоляции;
- трудность укладки пазовой изоляции.

Задача, решаемая предложенным техническим решением, - уменьшение массы и габаритов электродвигателя погружных насосов.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения - повышение производительности погружных электронасосов в скважинах малого диаметра.

Поставленная задача достигается тем, что в известном электродвигателе, включающем корпус с установленным в нем шихтованным магнитопроводом статора, в пазах зубцовой зоны которого размещены многовитковые секции обмотки с лобовыми частями и отделенный от статора зазором ротор, обмотка выполнена двухслойной, статор содержит внутреннюю зубцовую зону и охватывающее кольцевое ярмо, причем зубцовая зона имеет перемычки со стороны зазора, а ее пазы выполнены открытыми и ориентированы к охватывающему ярму открытой частью, при этом многовитковые секции двухслойной обмотки, размещенные в пазах зубцовой зоны, имеют сечение, размеры которого определяются из соотношения
h = (0,9-1,1)b,
где h - высота сечения секции;
b - ширина сечения секции,
выполнены из провода прямоугольного сечения, витки одного слоя секции размещены в пазах параллельно продольной оси паза, витки второго слоя перпендикулярно этой же оси, а высота лобовой части обмотки не превышает высоту паза.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлен частичный продольный разрез электродвигателя, на фиг. 2 - разрез по линии I-I фиг. 1, на фиг. 3 - лобовая часть секции, изометрия.

Электродвигатель погружного насоса включает корпус 1 с установленным в нем шихтованным магнитопроводом статора 2 и отделенный от статора зазором ротор 3. Статор выполнен составным из внутренней зубцовой зоны 4 и охватывающего кольцевого ярма 5. Зубцовая зона имеет перемычки 6 со стороны зазора и открытые в сторону охватывающего ярма пазы 7. В пазах 7 зубцовой зоны размещены многовитковые секции двухслойной обмотки 8 с лобовыми частями 9. Витки одного слоя обмотки 10 размещены в пазах 7 параллельно продольной оси паза, а витки второго слоя 11 - перпендикулярно этой же оси.

Монтаж электродвигателя осуществляется следующим образом. Секции обмотки 8 выполняются отдельно из прямоугольного провода, размеры сечения секции выбираются из соотношения h = (0,9 -1,1)b, где h - высота сечения секции, b - ширина сечения секции, что позволяет обеспечить максимальный коэффициент заполнения паза. Секции предварительно формуются и укладываются в пазы 7 пакета листов зубцовой зоны 4, имеющей технологические перемычки 6. После чего снаружи надевается пакет листов кольцевого ярма 5, который фиксируется от проворота любым известным способом (например, склейкой). Готовый статор 2 с обмоткой устанавливается в корпус 1. Для обеспечения сборки зубцовой зоны 4 с обмоткой 8 и наружного пакета кольцевого ярма 5 необходимо, чтобы высота лобовой части 9 не превышала высоту паза 7. Это достигается тем, что лобовые части 9 секций в зоне перехода из слоя в слой имеют разворот вдоль оси многовитковой секции, так что витки одной стороны каждой секции, образующие один из двух слоев обмотки расположены параллельно продольной оси паза, а витки второй стороны каждой секции расположены перпендикулярно этой же оси. Выполнение обмотки 8 из провода прямоугольного сечения позволяет существенно повысить коэффициент заполнения паза.

Работа электродвигателя погружного насоса осуществляется следующим образом. При подаче рабочего тока в обмотку 8 статора 2 взаимодействие магнитного поля ротора 3, созданного либо постоянными магнитами либо токами в короткозамкнутой обмотке ротора (в зависимости от типа электродвигателя) с токами в обмотке статора создает рабочий момент и приводит выходной вал электродвигателя во вращение.

Предложенная конструкция позволит снизить массу и габариты электродвигателей погружных насосов, расширит область их применения, а также позволит повысить производительность погружных электронасосов в скважинах малого диаметра.

Предназначен для использования в качестве привода для погружных насосных установок, используемых в нефтяных скважинах. Включает корпус 1 с установленным в нем шихтованным магнитопроводом статора 2 и отделенный от статора зазором ротор 3. Статор 2 выполнен составным, содержащим внутреннюю зубцовую зону 4 и охватывающее кольцевое ярмо 5. Зубцовая зона имеет перемычки 6 со стороны зазора и открытые в сторону охватывающего ярма пазы 7. В пазах 7 зубцовой зоны размещены многовитковые секции двухслойной обмотки с лобовыми частями. Секции обмотки выполняются из прямоугольного провода, а размеры сечения секции выбираются из соотношения h = (0,9 - 1,1)b, где h - высота сечения секции, b - ширина сечения секции. Витки одного слоя обмотки 10 размещены в пазах 7 параллельно продольной оси паза, а витки второго слоя 11 перпендикулярно этой же оси. Позволит снизить массу и габариты электродвигателей погружных насосов, расширит область их применения, а также позволит повысить производительность погружных электронасосов в скважинах малого диаметра. 3 ил.

Электродвигатель погружного насоса, включающий корпус с установленным в нем шихтованным магнитопроводом статора, в пазах зубцовой зоны которого размещены многовитковые секции обмотки с лобовыми частями и отделенный от статора зазором ротор, отличающийся тем, что обмотка выполнена двухслойной, а статор содержит внутреннюю зубцовую зону и охватывающее кольцевое ярмо, причем зубцовая зона имеет перемычки со стороны зазора, а ее пазы выполнены открытыми и ориентированы к охватывающему ярму открытой частью, при этом многовитковые секции двухслойной обмотки, размещенные в пазах зубцовой зоны, имеют сечение, размеры которого определяются из соотношения
h = (0,9 - 1,1) b,
где h - высота сечения секции;
b - ширина сечения секции,
и выполнены из провода прямоугольного сечения, витки одного слоя секции размещены в пазах параллельно продольной оси паза, витки второго слоя - перпендикулярно этой же оси, а высота лобовой части обмотки не превышает высоту паза.