Погружной электродвигатель

 

ПОГРУЖНОЙ ЭЛЕКТРОДШГАТЕЛЬ заполненный охлаждающей жидкостью, содержащий корпус, пакет статора, имеющий аксиальные каналы, и ротор с короткозамкнутой обмоткой, отличающийся тем, что, с целью повьшения его КПД, статор в зоне входа в каналы снабжен лспатками, направляющими охлаждающую жидкость в каналы, a в качестве охлаждающей жидкости применена магнитопроводящая жидкость .

СОКИ COBKTCHHX

CONLNO 3

РЕСГ1УБЛИН

ГООУДАРСТЕЕННЦЙ НОМИТЕТ CCCP

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ опислния иэоьретения н автаюсновм сввдателытви

4 эваиюевд е я

I (4

L

Я (21) 3256673/24-07 (22) 05.03.81 (46) 23.12.84. Бюл. У 47 (72) А.Н.Вислович, С.В.Исаев, В.К. Рабуха, В.Б.Самойлов, В.Е.Фертман, Г.Г.Тютьков, Ю.К.Иелькумов, А.С.Чумаченко, Г.К.Сусин и И.Н.Тюгаев (71) Среднеазиатский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института гидромаияностроения и Институт тепло- и массообмена им. А.В.Лыкова (53) 621.313.713(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 983909, кл. Н 02 К 9/10, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

М 900372, кл. Н 02 К 9/19, 1980.,.SU. 958 А

ЗСЮ Н 02 К 5 2 Н 02 К 9 19. (54) (57) ПОГРУЖНОЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, заполненный охлаждающей жидкостью, содержащий корпус, пакет статора, имеющий аксиальные каналы, и ротор с короткозамкнутой обмоткой, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повьнпения его КПЛ, статор в soне входа в каналы снабжен лопатками, направляющими охлаждакицую жидкость в каналы, а в качестве охлаждающей жщдкости применена магнитопроводящая жидкость

11309.>8

Изобретение относится к электротехнике, а именно к герметичным жидкостнозаполненным электродвигателям погружного типа.

Известна закрытая электрическая ма-5 шина с обмоткой статора, охлаждаемой жидкостью, содержащая герметичную пер ег ородку, отдел я ющую р от ор от с татора и образующую в зоне ротора замкнутую полость, заполненную ферромаг-1О нитной жидкостью (1 g.

Однако герметичная перегородка трудно выполнима, и, кроме того, увеличивает зазор между статором и ротором и снижает КПД машины íà S-15X. в 15 зависимости от толщины герметичной перегородки.

Известен также погружной электродвигатель, заполненный жидкостью, содержащий корпус, пакет статора, имею-20 щий аксиальные каналы и. ротор с короткозамкнутой обмоткой (2 1.

Недостатком этого электродвигателя является низкий КПЛ,связанный с необходимостью напорного элемента 25 для циркуляции жидкости.

Кроме того, обмотка статора, работая в водной среде, должна иметь водостойкую изоляцию, обладающую повьппенными электроизоляционными свойствами. Провод с водостойкой изоляцией очень дефицитен и имеет низкую температуру плавления, что ограниччвает номинальный тепловой режим обмотки статора температурой

60 С. При намотке обмоток этим проO 35 водом не допускается прилагать механические нагрузки, разрушающие водостойкую изоляцию, а место укладки не должно иметь острых элементов (за-4О усенцы острых краев деталей и т.д.) .

При изготовлении и ремонте обмоток требования к нагрузкам и острйм эле-. ментам не соблюдаются, что приводит к нарушению изоляционного покрытия и 4 быстрому сгоранию обмотки.

Кроме того, процент заполнения паза проводом е водостойкой изоляцией значительно ниже, чем проводом с другими типами изоляции, что снижает энергетические параметры машины.

Упорные и радиальные подшипники ввиду работы в водной среде выполнены резинометаллическими. Резинометаллические подшипники имеют малый ре55 сурс и повышенные зазоры, резко увеличивающие радиальные нагрузки в опорах и sasopax между статором и ротором, что также снижает энерге- тические параметры машин. Уплотнение выходного конца вала ротора выполняется торцового или манжетного типа.

Торцовые уплотнения выполняются с уплотнительными элементами из силицированного графита, который отличается повьппенной хрупкостью, сложкостью в изготовлении и высокой стоимостью. Высокая хрупкость силицированного графита приводит к растрескиванию уплотнительных элементов как при транспортировке, так и при ремонте, в результате чего уплотнения не выполняют своих функций и электродвигатели разгерметизируются.

Ианжетные резиновые уплотнения с оглас но 6ол ьшинст ву исследований работают лишь при биениях вращающегося вала, не превышающих 0,05 мм.

Биение вала с резинометаллическими подшипниками как правило выше

0,2 мм и нередко достигают 1 мм, т.е. манжетные уплотнения также не выполняют своих функций. Разгерметизация способствует попаданию песка и минерапизованной воды внутрь электродвигателя. Песок интенсифицирует износ подшипников, а минерализованная вода — коррозионные процессы.

В результате коррозионных процессов, имеющих электрохимический механизм, разрушаются короткозамкнутые кольца ротора и активное железо статора. Элементы уплотнений,и упорных подшипников из силицированного графита усиливают электрохимическую реакцию, которая протекает с выделением водорода. солей алюминия и жела за, являющимися хорошим абразивом и способствующим разрушению трущихся пар и активного железа.

Водород, скапливаясь в верхней полости электродвигателя, отжимает охлаждающую воду от подшипников и лобовых частей обмотки, ускоряя процесс их разрушения.

Цель изобретения — повышение КПД.

Поставленная цель достигается тем, что в погружном электродвигателе, заполненном охлаждающей жидкостью, содержащем пакет статора, имеющий аксиальные каналы и ротор, с короткозамкнутой обмоткой, статор в зоне входа в каналы снабжен лопатками,направляющими охлаждающую жидкость в

1130958 каналы, а в качестве охлаждающей жидкости применена магнитопроводящая жидкость.

На фиг. 1 представлен погружной электродвигатель, разрез, на фиг. 2 узел 1 на фиг.

Погружной электродвигатель имеет корпус 1, в котором расположен ротор 2 с выходным концом вала 3, установленный в подшипниках 4 качения, статор 5, кольцевой постоянный магнит

6. Корпус 1 заполнен магнитопроводящей жидкостью 7,выполненной на основе масла. К корпусу прикреплен сильфон 8, наполненный жидкостью 7 и со- 15 общающийся с внутренней полостью корпуса посредством каналов, внешняя поверхность сильфона 8 сообщается с окружающей средой посредством отверстия 9. Между выходным концом вала 3 20 ротора и внутренней поверхностью постоянного кольцевого магнита 6 образована магнитажидкостная пробка 10. В сердечнике статора 5 просверлены сквозные каналы 11. На одном из кон- 25 цов канала 11 установлены лопатки 12.

Иагнитопроводящая жидкость представляет собой коллоидный раствор мельчайших частиц тверпого Ферромаг- щ нита в жипкости-носителе. Брочновское пвижение и наличие в жидкости диспергнрующего агента препятствуют слипанию частиц. Размеры частиц ферромагнетика составляют 50-100 А а

3 35 их объемная концентрация достигает

20Х, что обеспечивает возникновение в жидкости значительного магнитного момента единицы объема; Для герметизации полости электродвига40 теля вместо торцовых уплотнений применяется. магнитожидкостное уплотнение,состоящее иэ кольцевого постоянного магнита, установленного с зазоРом на конце вала н закрепленного в 45 корпусе. Градиент напряженности ноля, создаваемый постоянным магнитом, направлен в зазор между валом ротора и магнитом. Жидкость удерживается в этом зазоре с силой пропорцнональФ 50 ной к Ит Н (где мр- магнитная проницаемость вакуума, И. — намагниченность жидкости, чН - градиент напряженности магнитного поля) образуя пробку иэ жидкости. Эта

55 пробка. не позволяет вытекать жидкости из полости электродвигателя, а скважинкой воде проникать внутрь.

Кроме того, удельный вес жидкости больше удельного веса воды, что уменьшает возможность вытекания жидкости из полости электродвигателя.

У основания зуба сердечника статора выполняется один ряд сквозных каналов 11 для лучшей циркуляции намагничивающей жидкости as верхней полости электродвигателя в нижнюю. Один из концов канала снабжен лопатками

12 дпя создания принудительной циркуляции магнитопроводящей жидкости, причем на половине количества каналов лопатки устанавливаются в верхней части каналов, а на другой половине — в нижней.

Верхний радиальный резинометаллический подшипник трения заменяется радиальным шарикоподшипником, а нижний упорный подшипник иэ силицилографита заменяется на радиальноупорный роликоподшипник, которые смазываются магнитопроводящей жидкостью

Э выполненной на основе масла. Применение подшипников качения уменьшит радиальные биения ротора что .в свою

У очередь, позволит уменьшить зазор между активным железом ротора и сердечником статора.

Кроме того, наличие магнитопроводящей жидкости в зазоре приводит к уменьшению магнитного сопротивления, и, следовательно, потерь в магнитной цепи.

Предлагаемый электродвигатель работает следующим образом.

Генерируемое статором 5 вращающееся магнитное поле заставляет интенсивно вращаться охлаждающую магнитопроводящую жидкость 7 вокруг оси ротора 2. Жидкость 7, встречая на пути лопатки 12, устремляется из верхней части полости корпуса в нижнюю по каналам 11, на которых лопатки 12 установлены в верхней части статора, и из нижней части полости корпуса — в верхнюю по каналам 11, на которьйс лопатки 12 установлены в нижней части статора, что обеспечивает интенсивное охлаждение обмоток статора. Магнитопроводящая жидкость, выполненная на основе масла, одновременно служит смазкой подшипников 4 качения, так как частицы магнитонроводящей жидкости имеют размеры в пределах 50-100 А и не производят абразивного действия.

Между концом вала ротора 3 и внутренней поверхностью постоянного коль;

1 130958 . дд щуто

Заказ 9622/39

Подписное

ВНИКПИ

Тираж 666 е2

1 левого магнита 6 образуется пробка

10 из магнитопроводящей жидкости, которая не позволяет вытекать жидкости из полости корпуса, а внешней среде протекать внутрь корпуса. Снльфон 5

8 используется в качестве радиатора для охлаждения магнитопроводящей жидкости, а также для компенсации изменения объема жидкости при изменении температурных режимов и для подпитки магнитожидкостного уплотнения при вымывании из него жидкости.

Кроме того сильфон выравнивает давление наружной среды и давление внутри электродвигателя. По этой при- 15 чине магнитожидкостное уплотнение работает в наиболеее благоприятном .режиме, т.е. при отсутствии перепада давления между изолируемыми объемами.

Предлагаемая .конструкция погружного. электродвигателя, наполненного магнитопроводящей жидкостью, обладает большей долговечностью в сравнении с известной, т.е. металлические детали в электродвигателе, будучи погружены в масло, не корродируют за счет пробки из намагничивающейся жидкости образуется надежное уплотнение, изоли- 30 рующее внутреннюю полость корпуса от внешней среды, улучшены условия смазки подшипников. Наличие в статоре сквозных каналов с отражателями интенсифицирует охлаждение обмоток ста-д тора, а намагничивающая жидкость в зазоре между статором и ротором уменьшает магнитное сопротивление в .зазоре.за счет того,. что магнитная проницаемость намагничивающейся жид- 4О кости гораздо больше, чем у воздуха или любой другой жидкости, а это приводит к повышению КПД электродвигателя.

Наличие в полости корпуса электродвигателя масла позволяет заменить дорогой и дефицитный провод с водостойкой изоляцией в обмотках статора на более дешевый и менее дефицитный провод с маслостойкой изоляцией. Так как маслостойкая изоляция тоньше чем водостойкая, то появляется возможность увеличить коэффициент заполнения пазов статора.

Таким образом, заполнение внутреннего объема погружного электродвигателя магнитопроводящей жидкостью и установление на валу магнитожидкостного уплотнения позволяет получить в сочетании новое качество: увеличение КПД, уменьшение коррозии, удешевление, увеличение надежности и долговечности электродвигателя. Магнитопроводящая жидкость служит одновременно и хладагентом, и уплотняю им веществом, что позволяет осуществлять подпитку уплотнения без специальных приспособлений. В случае попаданий внутрь двигателя некоторого количества воды, жидкость будет предохранять провода обмотки статора от контакта с водой вследствие электромагнитного притяжения магнитопроводящей жидкости к источни.ку магнитного поля, каковым являются обмотки работающего электродвигателя. Этот же механизм препятствует вытеканию жидкости из корпуса электродвигателя. Изготовление и ремонт предлагаемого погружного электродвигателя не вызовет больших изменений в технологическом процессе изготовления и ремонта существующих электродвигателей.

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4