Погружной асинхронный дисковый электродвигатель

Полезная модель относится к области электротехники и может использоваться при проектировании и изготовлении электродвигателей, применяемых в качестве приводов механизмов повышенной мощности, в частности погружных насосов, предназначенных для поднятия из скважин на поверхность пластовых жидкостей: нефти, рассолов, воды.
Широко известны асинхронные электродвигатели, содержащие статор и ротор, в которых ротор выполнен с прикрепленными к нему постоянными магнитами. Подобные технические решения известны, например, из патентов RU 2287721, RU 2571139.
Известные электродвигатели имеют следующие недостатки:
- значительные электромагнитные потери в постоянных магнитах ротора, сопровождающиеся значительным тепловыделением;
- пониженный крутящий момент на валу ротора электродвигателя.
Известен погружной электродвигатель по патенту RU 40824, выбранный в качестве прототипа. Прототип состоит из короткозамкнутого многоопорного ротора с промежуточными подшипниками, статора, магнитопровод которого набран из листов электротехнической стали, сердечника, имеющего двенадцать закрытых трапецеидальных пазов, в которые уложена трехфазная однослойная обмотка.
Прототип имеет следующие недостатки:
- недостаточно высокий крутящий момент;
- сложность регулирования скорости вращения ротора с валом;
- большой пусковой ток;
- низкий коэффициент скольжения.
Задачей и техническим результатом полезной модели является создание погружного асинхронного дискового электродвигателя с повышенным крутящим моментом и обладающего повышенными возможностями регулирования рабочих характеристик электродвигателя.
Технический результат достигается тем, что в погружном асинхронном дисковом электродвигателе, содержащем корпус, статор, прикрепленный к корпусу, и ротор, прикрепленный к валу двигателя, согласно полезной модели, статор и ротор выполнены в виде чередующихся блоков статоров и роторов, последовательно расположенных вдоль вала двигателя, статоры выполнены дисковыми и установлены с зазором относительно вала двигателя, между дисками статоров по окружностям расположены сердечники, на которых размещены фазные обмотки статоров, роторы выполнены дисковыми и установлены с зазорами относительно корпуса двигателя, между дисками роторов по окружностям установлены сердечники, на которых размещены обмотки возбуждения, между дисками роторов и статоров предусмотрены зазоры в интервале 0,2-0,5 мм.
Сердечники роторов, на которых размещены обмотки возбуждения, расположены равномерно в радиальных рядах.
Между дисками роторов в радиальном направлении расположены по крайней мере два сердечника с обмотками возбуждения.
Диски электродвигателя выполнены из алюминиевых немагнитных сплавов.
Сердечники электродвигателя выполнены из электромагнитной стали.
В предложенной конструкции электродвигателя увеличение крутящего момента достигается за счет использования в конструкции роторов рядов электромагнитов, каждый из которых создает свое дискретное электромагнитное поле. В результате сложения дискретных электромагнитных полей, результирующее электромагнитное поле роторов, взаимодействуя с магнитными полями статоров, обеспечивает получение на валу электродвигателя повышение крутящего момента.
Выполнение зазоров между дисками статора и ротора в пределах 0,2-0,5 мм позволяет снизить значение пускового тока.
Повышение точности регулирования, скорости вращения роторов с валом обеспечивается наличием значительного количества обмоток возбуждения роторов, так как в присоединенных параллельно друг к другу обмотках роторов любые изменения характеристик управляющего тока распределяются на все обмотки возбуждения роторов, растягивая во времени изменение скорости вращения роторов с валом.
За счет множества обмоток возбуждения роторов, следствием которого является повышение напряженности магнитного поля роторов, повышается коэффициент скольжения роторов относительно статоров.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фигуре 1 изображена блочная система предложенного электродвигателя.
На фигуре 2 изображен вид сбоку на элементы: статор-ротор-статор с четвертным продольным разрезом.
На фигуре 3 изображен вид А-А сбоку на ротор.
На фигуре 4 изображен вид сбоку на статор.
Погружной асинхронный дисковый электродвигатель содержит корпус 1, роторы 2, жестко скрепленные с валом 4, и статоры 3, жестко скрепленные с корпусом 1. Дисковые роторы 2 каждый выполнены из двух закрепленных на валу 4 параллельных друг другу дисков 5, выполненных из немагнитных алюминиевых сплавов. Между дисками 5 роторов 2 закреплены радиальные ряды электромагнитов 6 с сердечниками 7 из электротехнической стали. Диски 5 роторов 2 скреплены между собой стяжками 8 и крепятся к полукольцам 9. Полукольца 9 с помощью резьбового соединения 10 прикреплены к валу 4 электродвигателя. Дисковые роторы 2 расположены по длине вала между блоками обмоток статоров 3. Диски 5 роторов 2 соединены между собой стяжками 11. Статоры 3 каждый содержит два диска 12, выполненных из немагнитных алюминиевых сплавов и прикрепленных к корпусу 1. Между дисками 12 статоров 3 закреплены электромагниты 13. Количество электромагнитов 13 является четным, равным количеству радиальных рядов электромагнитов 6 роторов 2. Диски 12 статоров 3 стянуты между собой с помощью стяжек 14. Позицией 15 обозначены стяжки статоров 3, позициями 16,17 обозначены тоководы.
Особенностью предлагаемой конструкции асинхронного дискового электродвигателя является следующее. При подаче электротока на обмотки возбуждения статоров, в обмотках электомагнитов роторов вырабатываются вихревые первичные токи, которые создают в сердечниках электромагнитные поля.
Указанные магнитные поля суммируются и, сцепляясь с магнитными полями статоров, обеспечивают заявленному электродвигателю повышение электромагнитных характеристик.
Другой особенностью предлагаемой конструкции является то, что в зависимости от типа подводимого тока к обмоткам статоров, а также наличия постоянного тока или его отсутствия в обмотках роторов, двигатель становится асинхронным или синхронным, с подводом переменного или постоянного тока.