Погружной электродвигатель

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(23) П риорнтет Гвсудлрстеелльм кемлтет СССР Опубликовано 28,02.83 Бюллетень Рй 8 пе делам лзебретенлй н еткрмткй(088,8) Дата опублнковання описания 28.02.83 фч Ъ(72) Автор Г. М, Федоренко зобретення Институт электродинамики АНи,Специальное конструкторско-тепри Институте электродинамики(5 2 1Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к погружным электродвигателям,предназначенным.,например, для привода погружных насосов.Известны электродвигатели, статорная обмотка которых залита герметизирующей 5 массой. Такая герметизация обмотки повышает надежность работы электродвигателя и улучшает его энергетические характеристики.10 Однако герметизация обмотки статора изолирующей массой приводит к перегреву ее лобовых частей, а в мощных электродвигателях с большим отношением длины к диаметру (5-10) и к перегреву пазовых частей обмотки статора и ротора. Опасным следствием перегревов являют ся ускоренное старение и износ изоляции обмотки статора, размягчение и расплав герметика и его попадание в зазор между ротором и статором, что может щжвести к заклиниванию ротора в расточке статора Известен электродвигатель, в котором снижение перегревов достигается спомощью специальных теплопроводныхвставок, размещенных в статоре и охлаждаемых жидкостью.При этом теплопроводные вставкис радиальными каналами охлаждения расположены в центральной части сердечникастатора. Данный электродвигатель снижает нагрев пазовой части обмотки, однако не устраняет недопустимые перегревы в лобовой части. Кроме того, наличиеавтономного тракта охлаждения и дополнительного напорного элемента для подачи охлаждающего агента в радиальныеканалы теплопроводных вставок статораувеличивает габариты, металлоемкостьи энергозатраты двигателя,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является электродвигатель, заполненный жидкостью,содержащий статор, включающий сердечник с обмоткой, герметизированной изолирующей массой, и корпус, в котором3 1(М 13распОЛОжен ротОр, 1 сПлОпм)ежду)1)Й эк)а)в зоне поб)1)ых частей е а)сеап)ныликаналами Охлаждения и тсИЛОпроводнысвставки,Однако в электродвигателях с большим отношением дпигп к диаметру и высокой степенью использования активныхматериалов не устранен перегрев пазовой части обмотки.Бель изобретения- повышение эф Офективности охлаждения и снижение материалоемкости конструкции электродвигателя с обмоткойстатора, герметизированнойизолирующей массой.Указанная цель достигается тем, что )5на периферии статора расположены аксиальные каналы, соединенные с одной стороны с а- сиальными каналами экрана, ас другой - с радиальными каналами теплопроводных вставок сердечника, выход щкоторых соединен с зазором между ротором и статором.Биркуляция жидкости в дополнительной цепи охлаждения происходит под дейс твием разности давлений, возникающей 25по мере удаления от оси вращающегосяротораВставки сердечника статора изготов-лены из теплопроводного материала (например, алюминия или его сплавов) ипредставляют собой диски, имеющие форму листов статорного железа. Вставкиразделяют активное железо сердечникана пакеты, плотно к ним прилегающие,В дисках выполнены радиальные каналы,соединяющие край ярма с зазором. Охлаждающая жидкость на вход радиальныхканалов подается из аксиапъцых каналов,которые. выполнены в корпусе статораили представляют собой трубопроводы,закрепченные на наружной поверхностидвигателя. Аксиальные каналы корпусаявляются продолжением аксиальных . каналов теплопроводного экрана лобовыхчастей и выполняют функцию теплообменников, имея развитую поверхность контахта с жидкостью, смывающей корпус двигателя снаружи.На фиг. 1 представлен предлагаемыйэлектродвигатель, продольный разрез; на50фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1 (конфигурация и радиальныеканалы теплопроводных дисков); на фиг. 3 - вариант исполнения аксиальных каналов корпуса; нафиг. 4 - то же, (электродвигатель выполнен с несколькими теплонроводными55вставками по длине сердечника),Электродвигатель имеет корпус 1 саксиальными каналами 2, сердечник стаГ) ,) 4тОра)р ю)04 р Облтсу ) сттОН 1 1- летцзроац)у). ПзсмпруОе лаеео) 6 ц теплопроводпый экран 7 лобовых частсй с )кс 1 льп)л 11 испинал8 Охлажлепцяе В сердечнике распопожсца те)Ло)роводная вставка 9 с рад 1 алы 1.)м кацапами 10 охлаждеция. Радиальные каналы 10 серде шика, аксиапьпые каналы корпуса 2 и экрана лобовх частей образуют контур охлаждения, направление движения охлаждающей жидкости в котором показано стрелками,Для улучшения условий циркуляции охлаждающей среды на выходе 11 радиальных каналов сердечника выполнены эжекторные барьеры 12, выступающие в зазор на величину, не превышаюшую вс. - личину зазора, Выходной участок радиального канала изогнут в стороцу враще)ния ротора под некоторым углом ск Оси симметрии зубца.Аксиальные каналы 2 могут быть выполнены в корпусе статора ипи в виде трубопроводов 13, установленных и закрепленных на наружной поверхности 14 корпуса. При выполнении аксиапьных каналов они приобретают дополнительную функцию - могут служить направляющими ребрами при погружении электродвигателя в скважину, Кроме того, аксиапьные каналы 15 могут быть выполнены в ярме активной стали сердечника.При больших отношениях длины сердечника статора к его диаметру (5-10) одной теплопроводной вставки 9 может оказаться недостаточно для устранения перегревов по всей длине сердечника. В этом случае в сердечнике можно разместить несколько вставок (фиг, 4). Число теппопроводных вставок на половину двигателя И можно определить из соотношения, описывающего условие обеспечения равномерного нагрева по длине двигателя9 1 6)т ОИ ИЯ) 3. 25 ) )И).1О.);., ВИ - средние температуры пазовой части обмотки статора на участках, ра зделенных вставками: между радиальной осью симметрии двигателя 16 и местом установки первой вставки 17, между вставками 17 и 18 и т,д., между последней вставкой и торцом сердечника.Биркуляция жидкости указанная навсех фигурах стрелками, в дополнительном тракте охлаждения, включающем капалы 2, 8 и 10, происходит в результате того, что при врацении ротора 4 в полостях двигателя, заполненного жидкостью. давление по мере удаления от оси врашеция возрастает, следовательно, по ка налам 10 происходит переток жидкости из полости повышенного давления (аксиальных каналов корпуса) в зону более низкого давления (зазор между ротором и статором).Увеличению интенсивности циркуляции способствует выполнение эжекторных барьеров 12 на выходе радиальных каналов теплопроводных вставок (фиг, 2) и изгиб выходного участка канала по на 15 правлению врашения ротора.Эффективность охлаждения и равномерность нагрева сердечника увеличивается за счет выполнения вставок из материала с высокой теплопроводностью, 20Предлагаемое устройство решает цроблему охлаждения двигателя, статор которого герметизирован изолируюшей массой.Предлагаемый электродвигатель выгодно отличается от известных, так как повышается его надежность и увели ивается нагрузочная способность. Формула изобретения1. Погружной электродвигатель, заполненный жидкостью, содержаший статор, ЗО включаюший сердечник с обмоткой, герметизированной изолируюшей массой, и корпус, в котором расположен ротор, имеюшие радиальные каналы, теплопроводцые вставки, расположенные между пакетами сердечника, теплопроводяший экран в зоне лобовых частей с аксиальнымиканалами охлаждения, о т л и ч а ю - ш и й с я тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения и снижения материалоемкости, на периферии статора расположены аксиальные каналы, соединенные с одной стороны с аксиальнымн каналами экрана лобовых частей, а с другой - с радиальными каналами теплопроводных вставок сердечнике., выход которых соединен с зазором между ротором и статором.2, Электродвигатель по и. 1, о т - л и ч а ю ш и й с я тем, что аксиальные каналы. статора расположены в сердечнике.3, Электродвигатель по и. 1, о т - л и ч а ю ш и й с я тем, что аксиальные каналы статора расположены в трубопроводах, установленных и закрепленных на внешней поверхности корпуса.4. Электродвигатель по п, 1, о тл и ч а ю ш и й с я тем, что аксиальные каналы статора расположены в корпусе.5. Электродвигатель по цп. 1-5, о т л и ч а ю ш и й с я тем, что на выходе радиальных каналов теплопроводных вставок выполнены создаюшие зоны пониженного давленияэжекторные барьеры высотой, не превышающей величину зазора между ротором и статором, и длиной равной ширине вс тавки., Кар мМ.тепе р КоРРектоР О. Билак Подписноемитета ССС 7 Тираж 685НИИПИ Государственнопо делам изобретен13035, Москва, ЖЗаказ . 1433 фПатент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 филиал ПП Сосдактор Ю. Ковач Те ий и открытий