Вентильный электродвигатель
BRUSHLESS MOTOR

Вентильный электродвигатель относится к области электротехники и может быть использован, например, в качестве привода для погружных насосных установок.
Из уровня техники известен электрический двигатель, имеющий цилиндрический корпус с гладким внутренним отверстием, ротор, пакет пластин статора, соосно расположенных в корпусе, канавку, простирающуюся в осевом направлении и сформированную по наружному диаметру пакета, полосу, проходящую вдоль канавки и соединяющую пластины пакета, и замковый соединительный элемент. (Патент RU 2521957 C2, кл. МПК H02K 1/18, дата публикации 20.02.2012)
Недостатками конструкции аналога являются техническая сложность в изготовлении и сборке высокооборотного электродвигателя малого наружного габарита с двумя и более секциями статора.
Также известен погружной электродвигатель, содержащий корпус электродвигателя, ротор с постоянными магнитами, статор с количеством одинаковых секций от двух и более, включающих в себя фазную обмотку и магнитопровод, на наружной поверхности которого выполнены продольные пазы, в которые установлены фиксаторы в виде полос, соединенные с концевыми пластинами, установленными с двух сторон магнитопровода секции статора. Фиксация секций статора от проворота друг относительно друга и корпуса осуществляется при помощи крышек, которые крепятся к концевым пластинам магнитопровода. Крышки статоров через штифты передают вращающий момент на опоры, установленные между секциями статора, а верхняя и нижняя опоры - на концевые фланцы электродвигателя. (Патент RU 2736877 C1, кл. МПК H02K 1/18, H02K 5/12, дата публикации 2020.11.23).
Недостатками аналога является усложнение конструкции неподвижной части статора, сложность и неудобство сборки электродвигателя при установке и фиксации статора и промежуточных опор ротора в осевом направлении и от проворота в корпусе.
Наиболее близким аналогом является вентильный электродвигатель, состоящий из корпуса, n модулей статора с уложенными в пазах фазными обмотками и n модулей ротора с постоянными магнитами, установленные в корпус на промежуточные и концевую опоры, шлицевые муфты, соединяющие и позиционирующие модули роторов относительно одноименных полюсов, концевые фланцы, стягивающие и позиционирующие модули статора относительно одноименной фазной обмотки, радиально осевые подшипники на каждом модуле ротора. (Патент RU 2733806 C1, кл. МПК H02K 5/12, H02K 5/132, H02K 5/167, H02K 5/20, дата публикации 2020.10.07)
Недостатком данного технического решения является повышенный нагрев и недолговечность подшипникового узла модуля ротора в виду слабой циркуляции смазочной жидкости, недостаточного выноса продуктов износа и примесей из пятна контакта.
Техническая проблема, решаемая посредством заявляемого изобретения, заключается в преодолении недостатков, присущих аналогам, раскрытым при описании уровня техники.
Техническим результатом изобретения является повышение технологичности сборки многосекционного погружного электродвигателя, упрощение конструкции и изготовления, повышение долговечности и отказоустойчивости электродвигателя.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
На фиг. 1 изображен общий схематичный вид изобретения, где:
1- корпус электродвигателя;
2- секция шихтованного статора;
3- секция ротора с постоянными магнитами;
4- опора секций ротора;
5- концевая опора;
6- проставка с фиксатором;
7- фиксатор;
8- фланец-концевой элемент;
9- гильза секции статора;
10- изолятор обмотки секции статора;
11- обмотка секции статора;
12- изолятор соединения обмоток секций статора;
13- муфта соединительная секций роторов;
14- подшипники секции ротора;
15- подшипник опоры секции ротора.
Вентильный электродвигатель содержит в себе корпус 1, в который устанавливаются: секции шихтованного статора 2 в собранном виде со стержнями вдоль пакета пластин, гильзами секции статора 9, изоляторами обмотки 10 и непосредственно  обмоткой 11; секции ротора с постоянными магнитами 3, с установленными подшипниками для распределения радиальной и осевой нагрузки 14; опоры для секций ротора 4, с установленными радиально-осевыми подшипниками 15; концевая опора 5; проставка 6 с фиксатором 7; фланцы 8 по торцам корпуса.
Фиксация и позиционирование неподвижных частей секций статора между собой а также от проворота осуществляется посредством выполнения шип-паза на сопрягаемых поверхностях опоры секции ротора 4 и гильзы секции статора 9 а также концевой опоры 5. Фиксация опор, и секций статора относительно корпуса 1 происходит с помощью проставки с фиксатором 6, а контрение осуществляется стяжкой концевых элементов 8. Фиксатор 7 может быть выполнен как резьбовым, так и гладким для прессовой посадки.
В месте соединения фаз обмотки секций статора применяется изолятор 12.
Для передачи крутящего момента и позиционирования относительно друг друга и полюсов магнитов между секциями роторов устанавливается муфта соединительная 13. Для улучшения циркуляции смазывающе-охлаждающей жидкости в муфтах могут быть сделаны каналы, отверстия.
Подвод смазывающе-охлаждающей жидкости к узлам трения осуществляется принудительно за счет возникновения центробежных сил при вращении ротора. Для улучшения циркуляции жидкости вал секции ротора помимо центральных и радиальных каналов для подвода жидкости к узлам трения, может изготавливаться со сквозным центральным каналом, а рабочие поверхности подшипников иметь канавки для циркуляции жидкости. В теле подшипников выполняются сквозные отверстия. Также на вал может устанавливаться устройство для нагнетания жидкости в центральный канал вала, а в стенке гильзы секции статора 9 выполняться отверстия для протока жидкости.
Вентильный электродвигатель может быть использован, например, в качестве привода в составе погружной установки электрического центробежного насоса для откачки флюида из нефтяных скважин. Однако, применение изобретения не ограничивается только нефтяной промышленностью. Так, при подключении гидроизоляционного устройства с валом для передачи крутящего момента возможно применение в качестве привода погружного бытового насоса для водяных скважин. Также возможно применение в качестве компактного энергоэффективного привода различных наземных устройств и машин.
Таким образом, приведенный конструктив изобретения позволяет повысить удобство и технологичность сборки, снизить термонагруженность и улучшить циркуляцию жидкости в узлах трения и во внутреннем пространстве двигателя, вследствие чего повышается надежность и долговечность вентильного электродвигателя, а также упрощается конструкция и повышается технологичность составных узлов электродвигателя.