Погружной вентильный электродвигатель

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при проектировании электродвигателей, предназначенных для работы в погруженном состоянии в качестве приводов погружных нефтяных насосов.
Известен электродвигатель для погружных электронасосов (RU №2487273, МПК Н02К 9/193, от 26.10.2011), содержащий статор в виде трубы с запрессованным магнитопроводом, трехфазной обмоткой и размещенным внутри ротором в виде пакетов из листовой электротехнической стали, разделенных между собой как минимум одним промежуточным подшипником и надетых на пустотелый вал, в пазы пакетов ротора вставлены медные стержни, сваренные по торцам с короткозамыкающими медными кольцами, верхний конец статора соединен с головкой, в которой размещен узел упорного подшипника.
Недостатком аналога являются высокие потери на вихревые токи за счет применения электромагнитного возбуждения и короткозамкнутого ротора.
Известен синхронный электродвигатель (RU №2047936, МПК 6 Н02К 21/00, от 02.01.86), содержащий ротор с чередующимися по полярности полюсами и статор с m-фазной обмоткой. Каждая катушка обмотки охватывает один зубец, при этом в каждом пазу расположены две стороны катушек, охватывающих соседние зубцы.
Недостатком аналога являются высокие потери, вызванные гармониками при исполнении данной конструкции с большим отношением длины к диаметру, что характерно для погружных электроприводов. Кроме того, недостатками являются снижение вращающего момента электрической машины и неравномерность вращения ротора, обусловленные появлением зубцовых пульсаций.
П
Известна синхронная вращающаяся электрическая машина (RU №2331150, МПК Н02К 21/14 от 10.08.2008), содержащая ротор с постоянными магнитами, статор с Ζ равномерно расположенными зубцами, на которых размещена обмотка из n катушек в каждой фазе, при этом обмотка выполнена зубцовой, и каждая из катушек повторяет форму паза и занимает, по существу, весь объем двух пазов, примыкающих к данному зубцу, при этом отношение ширины паза b к зубцовому делению tz имеет величину приблизительно от 0,3 до 0,35.
Недостатком аналога являются высокие потери, вызванные гармониками, а также технологическая сложность установки постоянных магнитов.
Известен синхронный двигатель для скважинного погружного насоса [патент CN102005883A, МПК Н02К 21/14 от 15.11.2010], содержащий ротор с постоянными магнитами, статор, блок передних подшипников, блок задних подшипников, корпус, причем ротор состоит из не менее двух секций постоянных магнитов; при этом постоянные магниты, формирующие полюс в одном направлении, имеют осевой сдвиг на угол от 1 до 10 градусов.
Недостатком аналога являются высокие потери в постоянных магнитах и бандажной оболочке, вызванные вихревыми токами. Также недостатком данной конструкции являются высокие массогабаритные параметры из-за применения распределенной обмотки, а также технологическая сложность установки постоянных магнитов в пакеты ротора.
zs
zs
Известен вентильный электродвигатель (RU №2484573, МПК Н02К 9/193, от 10.06.2013), состоящий из n одинаковых модулей, каждый из которых содержит корпус, статор с фазными обмотками, ротор с постоянными магнитами, которые намагничены в радиальном направлении, в аксиальном направлении магниты поджимаются кольцами из немагнитного материала и в каждом роторе одна половина магнитов смещена относительно другой половины в окружном направлении на половину зубцового деления t статора, а в смежных модулях одноименные магниты ротора смещены в окружном направлении на величину t/(2n).
Недостатком аналога является рассеяние магнитного поля в торцевых частях ротора электродвигателя. Также недостатком данного устройство является технологическая сложность установки постоянных магнитов в пакеты ротора.
Известна вращающаяся электрическая машина (JP №2013132116 А, МПК Н02К 1/27, от 04.07.2013), содержащая ротор со вставками из неэлектропроводящего материала и множеством постоянных магнитов, причем между постоянными магнитами нанесен клеевой состав.
Недостатком ближайшего аналога является повышенное тепловыделение в постоянных магнитах вследствие высоких удельных потерь и сложность технологии сборки из-за наличия вставок из неэлектропроводящего материала и необходимость дополнительной проклейки постоянных магнитов и этих вставок.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является погружной высокоскоростной вентильный электродвигатель (заявка на полезную модель RU №2019111758 от 17.09.2019 г.), содержащий n одинаковых модулей, каждый из которых содержит корпус, статор с фазными обмотками, ротор с постоянными магнитами, между магнитами имеется прослойка из неэлектропроводящего материала, поверх магнитов установлен бандаж.
Недостатком ближайшего аналога является технологическая сложность установки постоянных магнитов в пакеты ротора и повышенные габаритные размеры ротора из-за прослойки из неэлектропроводящего материала между постоянными магнитами ротора.
Задача полезной модели - упрощение сборки.
Технический результат - упрощение технологии сборки ротора.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что погружной вентильный электродвигатель, содержащий n одинаковых модулей, каждый из которых содержит корпус, статор с фазными обмотками, ротор с постоянными магнитами, состоящий из вала и постоянных магнитов, бандажа, согласно полезной модели, вал выполнен монолитно с одним торцевым упором, а второй торцевой упор выполнен съемным с возможностью запрессовки на вал, на котором нарезана направляющая канавка, а на съемном торцевом упоре имеется выступ, который входит в направляющую канавку с запрессовкой, а между постоянными магнитами ротора нанесен неэлектропроводящий клеевой состав.
Существо полезной модели поясняется чертежами. На фиг.1 изображен общий вид электродвигателя в осевом разрезе. На фиг.2 - общий вид электродвигателя в поперечном разрезе.
Погружной вентильный электродвигатель (фиг.1) содержит корпус 1, статор 2 и ротор 3, вал с одним монолитным торцевым упором 4 на котором расположены постоянные магниты 5 и направляющая канавка 6 (фиг.2), закрепленные в осевом направлении съемным торцевым упором 7 с выступом 8, поверх постоянных магнитов 5, а также съемного торцевого упора 7 установлен бандаж 9, выполненный из прочного материала (например, титана).
При сборке пакетов ротора погружного вентильного электродвигателя сектора постоянных магнитов 5, ввиду наличия сил отталкивания и притяжения между ними, требуют для сборки наличия либо оснастки, либо намагничиваются в собранном пакете ротора. Использование технологии намагничивания в собранном пакете или изготовление оснастки приводит к значительным материальным издержкам. В предлагаемом погружном вентильном электродвигателе в качестве оснастки выступает съемный торцевой упор 7 с выступом 8. Использование одной и той же детали как конструктивного, так и технологического элемента позволяет минимизировать материальные издержки при сборке и упростить технологию сборки. При установке секторов постоянных магнитов в пакет ротора они упираются в монолитной торцевой упор вала 4, между ними, для упрощения технологической сборки наносится неэлектропроводящий клеевой состав, а после этого они поджимаются разъемным торцевым упором 7, выступ 8 которого входит в канавку 6 вала 4. При поджатии постоянных магнитов 5 разъемным торцевым упором 7 происходит сдавливание клеевого слоя и тем самым минимизируется осевая длина пакета ротора 3 и габаритные размеры погружного вентильного электродвигателя.
Таким образом, заявленная полезная модель обеспечивает упрощение технологии сборки ротора за счет использования съемного торцевого упора с выступом в качестве оснастки и отсутствия между постоянными магнитами дополнительных вставок из неэлектропроводящего материала.