МНОГОСЕКЦИОННЫЙ СИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
MULTISECTION SYNCHRONOUS MOTOR

Изобретение относится к области электротехники, а именно к бесконтактным электродвигателям с возбуждением от постоянных магнитов, и может быть использовано в качестве погружного электродвигателя, служащего приводом центробежного или винтового погружного насоса, используемого в нефтяной промышленности для добычи нефти.
Известен погружной асинхронный двигатель открытого исполнения (патент РФ №94082, H02K 5/12 от 18.01.2010), состоящий из корпуса, статора, колец протекторов статора, вала с насаженным на него ротором, на котором выполнены канавки винтовой многозаходной нарезки, колец протекторов ротора и подшипниковых щитов, выполненный таким образом, что на нерабочий конец вала ротора насажен импеллер, представляющий собой цилиндрический диск, в котором выполняется 6-8 радиальных цилиндрических отверстий до пересечения с осевым отверстием вала, в одном из подшипниковых щитов выполнены отверстия, обеспечивающие свободный доступ к зазору между статором и ротором, а другой подшипниковый щит представляет собой глухую крышку.
Недостатком данного двигателя является сложность регулирования частоты его вращения, поэтому он, как правило, используется для работы с погружным центробежным насосом с постоянной производительностью (частотой вращения) и не позволяет добиться оптимальной нефтедобычи в случае изменения дебита скважины.
Известен погружной синхронный электродвигатель (патент РФ №2321141, H02K 19/10 от 27.03.2008), содержащий статор, в корпусе которого установлен шихтованный магнитопровод с радиальными зубцами на внутренней поверхности, внутри статора установлен ротор, на внешней поверхности которого также расположены зубцы, а между ротором и статором имеется гарантированный зазор, выполненный таким образом, что рабочие поверхности радиальных зубцов статора и ротора смещены относительно друг друга вдоль оси электродвигателя в направлении, противоположном направлению смещения рабочей поверхности зубцов ротора под действием крутящего момента.
Недостатками данного электродвигателя являются изготовление его вала из немагнитного материала, а также его большие осевые размеры, что затрудняет создание многосекционного двигателя. При использовании более технологичного вала из магнитного материала примерно четверть магнитного потока возбуждения ответвляется в вал, что приводит к существенному уменьшению индукции в рабочем воздушном зазоре и ухудшению энергетических и массогабаритных показателей электродвигателя.
Известен погружной синхронный электродвигатель (патент РФ №2145460, H02K 19/00 от 10.02.2000), содержащий статор, в корпусе которого установлен шихтованный магнитопровод с радиальными зубцами на внутренней поверхности, внутри статора установлен ротор, на внешней поверхности которого также расположены зубцы, а между ротором и статором имеется гарантированный зазор, выполненный таким образом, что рабочие поверхности радиальных зубцов статора и ротора смещены относительно друг друга вдоль оси электродвигателя в направлении, противоположном направлению смещения рабочей поверхности зубцов ротора под действием крутящего момента.
Недостатками данного изобретения являются сложность конструкции и сборки из-за большой длины, увеличенная нагрузка на вал, ограниченная мощность.
Известен вентильный электродвигатель (патент РФ №2484573, H02K29 от 20.04.2012), состоящий из n одинаковых модулей, каждый из которых содержит корпус, статор с фазными обмотками, ротор с постоянными магнитами, которые намагничены в радиальном направлении, одноименные фазные обмотки каждого модуля соединены последовательно, корпусы и роторы модулей механически соединены между собой, а каждый модуль содержит элементы круговой ориентации статора с фазными обмотками и ротора, и в каждом роторе одна половина магнитов смещена относительно другой половины в окружном направлении на половину зубцового деления статора tzs, а в смежных модулях одноименные магниты ротора смещены в окружном направлении на величину t zs/(2n).
Недостатками данного электродвигателя является сложность конструкции и соотвественно удорожание его сборки.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному изобретению является многосекционный вентильный индукторный электродвигатель (патент РФ №2277285, H02K 16/00 от 27.05.2006), содержащий корпус, в котором расположены секции статора и закрепленный на валу ротор, состоящий из двух пакетов с возбуждением от кольцевого постоянного магнита и ротора, выполненного с двумя кольцевыми постоянными магнитами, которые разнонаправленно намагничены в радиальном направлении и расположены под пакетами ротора, при этом между пакетами ротора установлена немагнитная втулка, а вал выполнен из магнитного материала.
Недостатком аналога является сложность конструкции.
Задача изобретения - улучшение процесса сборки и обслуживания погружных синхронных электродвигателей, обеспечение надежного соединения модулей.
Техническим результатом, достигаемым в заявленном изобретении, являются повышение прочности конструкции многосекционного синхронного двигателя и простота в сборке и обслуживании.
Поставленная задача решается и технический результат достигается тем, что в многосекционном синхронном двигателе, содержащим корпус, в котором размещено несколько секций, каждая из которых имеет статор и закрепленный на валу ротор, согласно изобретению фазные обмотки каждой секции выполнены цельными в виде стержней, которые соединены в П-образной форме, между роторами секций на валу установлены радиальные подшипники, при этом обмотка статора П-образной формы вмонтирована в пазы и соединена так, чтобы обмотка была замкнута
Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен поперечный разрез многосекционного синхронного двигателя, на фиг. 2 изображен продольный разрез кольца, на фиг. 3 изображена схема способа укладки обмотки статора.
Предложенное устройство (фиг. 1) содержит: секции ротора 1, состоящие из постоянных магнитов 2; секции магнитопровода статора 3, в котором имеются пазы 4, в котором укладывают обмотку статора 5; радиальные подшипники 6. Отдельные секции магнитопровода статора 3 и колец 7 для соединения секций статора выполнены таким образом, что в них имеются пазы 4 для стержней обмотки статора 5. Обмотки статора 5 выполнены в виде стержней в П-образной форме, которая пронизывает все секции статора синхронного двигателя. При монтаже отдельных частей секций статора в пазы укладываются П-образные стержни обмотки, при этом обмотка замыкается с обратной стороны.
Еще одной особенностью заявляемого изобретения является то, что на стыке отдельных секций ротора вмонтированы радиальные подшипники путем насадки подшипника на вал отдельных секций. Тем самым компенсируется нагрузка вала на прогиб, обеспечивается жесткость конструкции и простота сборки.
Работа многосекционного синхронного двигателя осуществляется следующим образом.
Кольцевые разнонаправленно радиально намагниченные постоянные магниты 2, установленные под пакетами ротора 1, создают магнитный поток, который проходит через пакет статора, обмотку 5, корпус, тем самым создается замкнутая магнитная цепь для прохождения магнитного потока, в которой рассеивание магнитного потока в воздушных зазорах не приводит к существенному уменьшению индукции магнитного поля.
Итак, заявляемое изобретение многосекционного синхронного двигателя позволяет повысить надежность электроустановок подобного типа и при этом упрощает процесс сборки и повышает прочность конструкции, тем самым снижая стоимость электроустановки.