Погружной электродвигатель Советский патент 1983 года по МПК H02K9/19 

(54) ПОГРУЖНОЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

1

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к погружным электродвигателям, -предназначеннын например, для привода погружных насосов.

Известны электродвигатели, статорная oftvJOTKa которых залита герметизирукнцей массой. Такая герметизация обмотки повышает надежность работы электродвигателя и улучшает его энергетические характеристики.

Однако герметизация обмотки статора изолирующей массой приводит к перегреву ее лобовых частей, а в мощных электродвигателях с большим о1 ношением длины к диаметру (5-10) и к перегреву пазовых частей обмотки статора и ротора. Опасным следствием перегревов являются ускоренное старение и износ иэоля1ши обмотки статора, размягчение и расплав герметика, и его попадание Ь зазор между ротором и статором, что может привести к заклиниванию ротора в расточке статора..

Известен электродвигатель, в котором снижение перегревов достигается с помощью специальных теплопроводных вставок, размещенных в статоре и ох,лаждаемых жидкостью.

При этом теплопроводные вставки с радиальными каналами охлаждения расположены в центральной части сердечника статора. Данный электродвигатель снижает нагрев пазовой части охотки, од-

10 шко не устраняет недопустимые перегре-. вы в лобовой части. Кроме того, наличие автономного тракта охлаждения и дополнительного напорного элемента для подачи охлаждакнцего агента в радиальные

15 каналы теплопроводных вставок статора увеличивает габариты, металлоемкость и энергозатраты двигателя.

Наиболее к предлагаемому . по технической сущности является элек20тродвигатель, заполненный жидкостью, содержащий статор, включающий сердечник с оСфдоткой герметизированной иэолирукнцей массой, и корпус, в котором 3.1.0 распо/ю кеп ротор, ieiiJiojip B(:)/w iuifH sKfia) в зоне лоб(лзьгх частей с акс1шль)1ыми каналами охлаЯодпния и ToiuioiipoBOAJiLie вставки. Однако в электродвигателях с большим отношением длитг, к диаметру и высокой степенью использова}1ия активных материалов не устранен перегрев пазовой части обмотки. Цель изобретения- повьпление фективности охлаждения и снижение мате риалоемкости конструкции электродвигате ля с обмоткой статора, герметизированно изолирующей массой. Указашия дель дост11гается тем, что на периферии стдтора расположены аксиальные каналы соединенные с одной сто роны с апсиальными гсаналами экрана, а с друтюй - с радиальными каналами теплопроводных вставок сердечника, выход которьк соединен с зазором между ротором и статором. Циркуляция жидкости в дополнительной цепи охлаждения происходит под действием разности давлений, возникающей .по мере удаления от оси вращающегося ротора. Вставки сердечника статора изготовлены из теплопроводного материала (например, алюминия или его сплавов) и представляют собой диски, имеющие форму листов статорного железа. Вставки разделяют активное железо сердечника на пакеты, плотно к ним прилегающие, В дисках вьшоянены радиаяьныь каналы, соединяющие край ярма с зазором. Охлаждающая жидкость на вход радиальных каналов подается из аксиа-льных каналов, которые. выполнены в корпусе статора или представляют собой трубопроводы, закрепленные на наружной поверхности двигателя. Аксиальные каналы корпуса являются продолжением аксиальных: каналов теплопроводного экрана лобовых частей и вьшолняют функцию теплообменн ков, имея развитую поверхность контакта с жидкостью, смывающей корпус двиг теля снаружи. На фиг. 1 представлен предлагаемый электродвигатель, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1 (конфигурация и радйальные каналы теплопрово ных дисков); на фиг. 3 - вариант исполн ния аксиальных каналов корпуса; на фиг. 4 - то же, (электродвигатель выпол нен с несколькими теплопроводными вставками по длине сердечника), Электродвигатель имеет корпус 1 с аксиальными каналами 2, сердечник ста24тора ;i, (Kxroj 4, обм(.)тку о c-T.-rrof);, гч.1)MeTHGsqxjtianJiyK) изсишрующой Mar.coii (J и тешюпрюводлый экран 7 лоСювых частой с аксиальными ка}га.1ами 8 о.хлаждоиия. D сердечлико расположена толлопроводлая вставка 9 с радиал1лплми каналами 10 охлаждения. Радиальные каналы .10 сердешпка, аксиальные каналы корпуса 2 н эк|:1ала лобовых частей образуют контур охлаждения, направле; ио движения охлаяшающей жидкости в котором показано стрелками. Для улучщеиия условий циркуляции охлаждающей среды на выходе 11 радиальных каналов сердечника выполнены эжекторные барьеры 12, выступающие в зазор на величину, не превьппающую величину зазора. Выходной yjacTOK радиального канала изогнут в сторону враию(ния ротора под некоторым углом ctк оси симметрии зубца. Аксиальные каналы 2 могут быть выполнены в корпусе статора или в виде трубопроводов 13, установленных и закрепленных на наружной поверхности 14 корпуса. При вьшолнении аксиальных кшгалов они приобретают дополнительную функцию - могут служить направляющш ш ребрами при погружении электродвигателя в скважину. Кроме того, аксиальные каналы 15 могут быть вьшолнены в ярме активной стали сердечника. При больщих отношениях дл1сны сердечника статора к его диаметру (5-10) одной теплопроводной вставки 9 может оказаться недостаточно для устранения перегревов по всей плине сердечника. В этом случае в сердечнике можно разместить несколько вставок (фиг. 4). Число теплопроводных вставок на половину двигателя И можно определить из соотнощения, описывающего условие обеспечения равномерного нагрева по длине двигателя бин.и ГДе QQ , © , ,,. , Q. средние температуры пазовой части обмотки статора на участках, разделенных вставками: между радиальной осью симметрии двгп ателя 16 и местом установки первой вставки 17, между вставками 17 и 18 и т.д., между .последней вставкой я торцом сердечника. Циркуляция жидкости, указанная на всех фигурах стрелками, в дополнительном тракте охлаждения, включающем ка51налы 2, 8 и 10, происходит в результат того, что при пращонш ротора 4 в полостях двшателя, заполнешюго жидкость давление по мере удаления от оси вр ащеиия возрастает, следовательно, по каналам 1О происходит переток жидкости из полости повышенного давления (аксиальных каналов корпуса) в зо1гу более низкого давления (зазор между ротором и статором). Увеличению интенсивности циркуляции способствует выполнение эжекторных барьеров 12 на выходе радиальных кана лов теплопроводных вставок (фиг. 2) и изгиб выходного участка канала но направлению вращения ротора. Эффективность охлаждения и равномерность нагрева сердечника увеличивае ся за счет выполнения вставок из материала с высокой теплопроводностью. Предлагаемое устройство решает проб лему охлаждения двигателя, статор которого герметизирован изолирующей массо Предлагаемый электродвигатель выгодно отличается от известных, так как повышается его надежность и увеличивается нагрузочная способность. Формула изобретении 1. Погружной электродвигатель, заполненный жидкостью, содержащий статор включающий сердечник с обмоткой, герметизированной изолирующей массой, и корпус, в котором расположен ротор, имеющие радиальные каналы, теплопровод

фигЛ 22. Л1ле вставки, у аслоложеппью между пакетами сердечника, теплопроводящий экран в зоне лобовььх частей с аксиальными каналами охлаждения, отличаю - щ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения и сн гжения материалоемкости, на периферии статора расположены аксиальные каналы, соеди- не}Ц1ые с од)ой стороны с аксиальными каналами экрана лобовых частей, а с другой - с радиатьными каналами теплопроводных вставок сердечник., выход которых соединен с зазором между ротором и статором, 2.Электродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что аксиальные каналы статора расположены в серд ершике, 3.Электродвигатель по п. 1, о т л и чающийся тем, что аксиальные каналы статора расположены в трубопроводах, установле1шых и закрепленных на внешней поверхности корпуса. 4.Электродвигатель по п. 1, о т личаюшийся тем, что аксиальные каналы статора расположены в корпусе. 5.Электродвигатель по пп. 1-5, отличающийся тем, что на выходе радиальных каналов теплопроводных вставок вьшолнены создающие зоны пониженного давления эжекторные барьеры высотой, не превышающей величину зазора между ротором и статором, и длиной равной шир1ше вставки.

12 10 /J -Ш

А -А

11

Фиг. 2 фиг.З