Погружной электродвигатель Советский патент 1984 года по МПК H02K5/12 H02K9/19 

I Изобретение относится к электротехнике, а именно к герметичным жидкостнозапопненньм электродвигателям погружного типа. Известна закрытая электрическая м шина с обмоткой статора, охлаждаемой жидкостью, содержащая герметичную пе регородку, отделяющую ротор от статора и образующую в зоне ротора замкнутую полость, заполненную ферромаг нитной жидкостью 1 . Однако герметичная перегородка личивает зазор между статором и рото ром и снижает КПД машины на 5-15% в зависимости от толщины герметичной перегородки. Известен также погружной электродвигатель, заполненный жидкостью, со держащий корпус, пакет статора, имею щий аксиальные каналы и- ротор с короткозамкнутой обмоткой 2 . Недостатком этого электродвигателя является низкий К1Щ,связанный с необходимостью напорного элемента для циркуляции жидкости. Кроме того, обмотка статора, ра ботая в водной среде, должна иметь водостойкую изоляцию, обладающую повьшенными электроизоляционными свойствами. Провод с водостойкой из ляцией очень дефицитен и имеет низкую температуру плавления, что ограничивает номинальный тепловой режим обмотки статора температурой . При намотке обмоток этим проводом не допускается прилагать меха нические нагрузки, разрушающие водостойкую ИЗОЛЯЩ1Ю, а место укладки не должно иметь острых элементов (за усенцы острых краев деталей и т.д.) При изготовлении и ремонте обмоток требования к нагрузкам и острьм эле ментам не соблкщаются, что приводит к нарушению изоляционного покрытия и быстрому сгоранию обмотки. Кроме того, процент заполнения паза проводом с водостойкой изоляцие значительно ниже, чем проводом с дру гими типами изоляции, что снижает энергетические параметры машины. Упорные и радиальные подшипники ввиду работы в водной среде выполне резинометалпическими, Резинометаллические подшипники имеют малый ресурс и повышенные зазоры, резко уве личивающие радиальные нагрузки в опорах и зазорах между статором и 38 ротором, что также снижает энергетические параметры машин. Уплотнение выходного конца вала ротора выполняется торцового или манжетного типа. Торцовые уплотнения вьшолняются с уплотнительными элементами из силицированного графита, который отличается повьшгенной хрупкостью, сложностью в изготовлении и высокой стоимостью. Высокая хрупкость силицированного графита приводит к растрескиванию уплотнительных элементов как при транспортировке, так и при ремонте, в результате чего уплотнения не выполняют своих функций и электродвигатели разгерметизируются. Манжетные резиновые уплотнения согласно большинству исследований работают лишь при биениях вращающегося вала, не превьш1ающих 0,05 мм. Биение вала с резинометаллическими подшипниками как правило выше 0,2 мм и нередко достигают 1 мм, т.е. манжетные уплотнения также не выполняют своих функций. Разгерметизация способствует попаданию песка и минерализованной воды внутрь электродвигателя. Песок интенсифицирует износ подшипников, а минерализованная вода - коррозионные процессы. . В результате коррозионных процессов, имеющих электрохимический механизм, разрушаются короткозамкнутые кольца ротора и активное железо статора. Элементы уплотнений.и упорных подшипников из сили1 рованного графита усиливают электрохимическую реакцию, которая протекает с выделением водорода, солей алюминия и жел« за, являющимися хорошим абразивом и способствующим разрушению трущихся пар и активного железа. Водород, скапливаясь в верхней полости электродвигателя, отжимает охлаждающую воду от подшипников и лобовых частей обмотки, ускоряя процесс их разрушения. Цель изобретения - г овышение КПД. Поставленная цель достигается тем, что в погружном электродвигателе, заполненном охлаждающей жидкостью, содержащем пакет статора, имеющий аксиальные каналы и ротор, с короткозамкнутой обмоткой, статор в зоне входа в каналы снабжен лопатками,направляющими охлаждаюп1ую жидкость в 3 а в качестве охлаждающей жид каналы. кости применена магнитопроводящая жидкость. На фиг. 1 представлен погружной электродвигатель, разрез; на фиг. 2 узел 1 на фиг. 1. Погружной электродвигатель имеет корпус 1, в котором расположен ротор 2 с выходным концом вала 3, уста новленный в подшипниках 4 ка;чения, статор 5, кольцевой постоянный магни 6. Корпус 1 заполнен магнитопроводящей жидкостью 7,выполненной на основе масла. К корпусу прикреплен сил фон 8, наполненный жидкостью 7 и сообщакщийся с внутренней полостью кор пуса посредством каналов, внешняя поверхность сильфона 8 сообщается с окружающей средой посредством отверстия 9. Между выходным концом вала 3 ротора и внутренней поверхностью пос тоянного кольцевого магнита 6 образо вана магнитожидкостная пробка 10. В сердечнике статора 5 просверлены сквозные каналы 11. На одном из концов канала 11 установлены лопатки 12 Магш1топроводящая жидкость представляет собой коллоидный раствор мельчайших частиц тверпого Феооома - нита в жидкости-носителе. Броуновско движение и наличие в жидкости диспергирующего агента препятствуют слипанию частиц. Размеры частиц ферромагнетика составляют 50-100 А, а их объемная концентрация достигает 20%, что обеспечивает возникновение в жидкости значительного магнитного момента единицы объемаi Для герметизации полости электродвигателя вместо торцовых уплотнений применяется- мйгнитсжидкостное уплотнение, состоящее иа кольцевого постоянного магнита, установленного с зазором на конце вала и закрепленного в корпусе. Градиент напряженности поля создаваемый постоянным магнитом, налравлен в зазор между валом ротора и магнитом. Жидкость удерживается в этом зазоре с силой, пропорциональной jMvH ( где juj- магнитная проницаемость вакуума, М - намаг.ниченность жидкости, vH - градиент напряженности магнитного поля), образуя пробку из жидкости. Эта пробка, не позволяет вытекать жидкости из полости электродвигателя, а скважинной воде проникать внутрь. 58 Кроме того, удельный вес жидкости больше удельного веса воды, что уменьшает возможность вытекания жидкости из полости электродвигателя. У основания зуба сердечника статора выполняется один ряд сквозных каналов 11 для лучшей циркуляции намагничивающей жидкости из верхней полости электродвигателя в нижнюю. Один из концов канала сна&кен лопатками 12 для создания принудительной циркулящ1и магнитопроводящей жидкости, причем на половине количества каналов лопатки устанавливаются в верхней части каналов, а на другой половине - в нижней. Верхний радиальный резинометаллический подшипник трения заменяется радиальным шарикоподшипником, а нижний упорный подшипник из силищйюграфита заменяется на радиально упорный роликоподшипник, которые смазываются магнитопроводящей жидкостью, выполненной на основе масла. Применение подшипников качения уменьшит радиальные биения ротора чтo.в свою очередь, позволит уменьпшть зазор между активным железом ротора и сердечником статора. Кроме того, наличие магнитопроводящей жидкости в зазоре приводит к уменьшению магнитного сопротивления, и, следовательно, потерь в магнитной цепи. Предлагаемый электродвигатель работает следукяцим образом. Генерируемое статором 5 вращающееся пагнитное поле заставляет интенсивно вращаться охлаждающую магнитопроводящую жидкость 7 вокруг оси ротора 2. Жидкость 7, встречая на . пути лопатки 12, устремляется из верхней части полости корпуса в нижнюю по каналам 11, на которых лопатки 12 установлены в верхней части статора, и из нижней части полости корпуса - в верхнюю по каналам 11, на которых ло- патки 12 установлены в нижней части статора, что обеспечивает интенсивное охлаждение обмоток статора. Магнитопроводящая жидкость, выполненная на основе масла, одновременно служит смазкой подшипников 4 качения, так как частицы магнитопроводящей жидкости имеют размеры в пределах 50-100 А и не производят абразивного действия. Между концом вала ротора 3 и внутренней поверхностью постоянного кояь

ПОГРУЖНОЙ ЭЛЕКТРОДШГАТЕЛЬ заполненный охлаждающей жидкостью, содержащий корпус, пакет статора, имеющий аксиальные каналы, и ротор с короткозамкнутой обмоткой, отличающийся тем, что, с целью повьшения его КПД, статор в зоне входа в каналы снабжен лспатками, направляющими охлаждающую жидкость в каналы, a в качестве охлаждающей жидкости применена магнитопроводящая жидкость.