Электрический погружной насос(эпн) с двигателем, содержащим механически фиксируемые пластины статора

Авторы патента:


Электрический погружной насос(эпн) с двигателем, содержащим механически фиксируемые пластины статора
Электрический погружной насос(эпн) с двигателем, содержащим механически фиксируемые пластины статора
Электрический погружной насос(эпн) с двигателем, содержащим механически фиксируемые пластины статора
Электрический погружной насос(эпн) с двигателем, содержащим механически фиксируемые пластины статора
Электрический погружной насос(эпн) с двигателем, содержащим механически фиксируемые пластины статора

 


Владельцы патента RU 2521957:

БЕЙКЕР ХЬЮЗ ИНКОРПОРЕЙТЕД (US)

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в погружных насосных системах для использования в скважине для привода насоса. Технический результат состоит в повышении осевой фиксации пластин статора. Двигатель насоса содержит корпус с соответствующими пакетами пластин статора и ротора, расположенными внутри корпуса. В двигателе насоса также предусмотрена система фиксации для осевой стабилизации пакета пластин статора внутри корпуса двигателя. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Область техники

Настоящее изобретение относится к скважинным насосным системам с возможностью погружения в скважинные флюиды. Более конкретно, настоящее изобретение относится к осевой стабилизации статоров погружных насосов посредством механической фиксации.

Уровень техники

Погружные насосные системы часто используются в процессе добычи углеводородов для подачи флюидов из скважины на поверхность. Как правило, эти флюиды представляют собой жидкости, содержащие добываемые углеводороды, а также воду. В одной из систем такого типа, представленной в настоящем описании, используется электрический погружной насос (ЭПН). ЭПНы обычно располагаются на конце лифтовых колонн насосно-компрессорных труб (НКТ) и содержат двигатель с электропитанием. Подача электрической энергии для двигателя насоса часто осуществляется через кабель. Как правило, насосная установка располагается внутри скважины непосредственно над участком перфорации продуктивной зоны. Такое расположение обеспечивает прохождение потока добываемого флюида вдоль наружной поверхности двигателя насоса и создание эффекта охлаждения.

На фиг.1 представлен вид сбоку системы электрического погружного насоса (ЭПН), используемой для подачи скважинных флюидов из продуктивной скважины. ЭПН-система 20 расположена здесь в стволе скважины 5, содержащем обсадную колонну 11. Ствол скважины 5 проходит сквозь пласт 7, вскрывая продуктивный интервал. В обсадной колонне 11 выполнены перфорационные отверстия 9, открывающиеся в окружающий пласт 7 и обеспечивающие попадание содержащихся в нем углеводородов в ствол скважины 5. Углеводороды, выходящие из перфорационных отверстий 9 и попадающие в ствол скважины 5, показаны в виде стрелок А. ЭПН-система 20 содержит в своей самой нижней секции двигатель 22 насоса. К двигателю 22 насоса примыкает секция гидрозащиты 24. Секция гидрозащиты 24 чувствительна к давлению окружающей среды и осуществляет передачу последнего во внутренние секции насосной системы, благодаря чему внутреннее давление насосной системы в значительной степени уравнивается с давлением окружающей среды, а перепад давления на уплотнениях насосной системы сводится к минимуму. В газосепараторе 28 предусмотрено отверстие 26 для впуска флюида, обеспечивающее попадание скважинного флюида внутрь системы и его перемещение к насосу 29. Поток скважинного флюида выходит под давлением из насоса 29 в лифтовую колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) 30, по которой он доставляется на поверхность и транспортируется для дальнейшей переработки. Газ, отделенный в сепараторе, обычно выпускается из насосной системы и возвращается обратно в ствол скважины, где он движется в направлении устья.

Двигатели электрических погружных насосных систем обычно содержат пакет пластин статора, расположенных внутри корпуса двигателя. У верхнего и нижнего выводов пакета пластин внутри корпуса выполняются канавки. Эти канавки предназначены для установки стопорного кольца, простирающегося внутрь двигателя от внутренней поверхности корпуса. Сборка двигателя обычно включает установку стопорного кольца в нижней части корпуса и последовательное добавление пластин пакета внутрь корпуса. Затем пластины сжимаются посредством пресса или другого механического устройства, после чего устанавливается верхнее стопорное кольцо, пока пластины находятся в сжатом состоянии. После снятия давления на пакет пластин последний слегка разжимается, в результате чего к верхнему и нижнему стопорным кольцам прикладывается осевое усилие, причем в противоположных направлениях. Это усилие, прикладываемое к стопорным кольцам, немного увеличивает длину пакета. Остаточное усилие в пакете пластин и стопорных кольцах фиксирует пластины, благодаря чему предотвращается их вращение при работе двигателя.

Двигатели ЭПН содержат, кроме того, ротор, соединенный с валом двигателя. Ротор также состоит из соответствующих пластин. В пакетах пластин статора и ротора имеются отверстия, проходящие в осевом направлении вдоль длины двигателя и содержащие провода или другие электропроводящие элементы, образующие соответствующие обмотки пакетов пластин ротора и статора. Как правило, питание подается на обмотку пакета пластин статора, в результате чего образуется электрическое поле, в котором электромагнитные силы приводят во вращение пакет ротора и, следовательно, вал двигателя насоса.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение относится к электрическому двигателю, имеющему корпус, пакет пластин статора, соосно расположенных в корпусе, канавку, простирающуюся в осевом направлении и сформированную в наружной поверхности (по наружному диаметру) пакета, полосу, проходящую вдоль канавки и соединяющую пластины пакета, и замковый соединительный элемент, крепящийся к корпусу и находящийся в контакте с полосой. Замковый соединительный элемент может включать кольцо, расположенное в корпусе соосно с ним и имеющее выступ, перпендикулярный оси кольца и находящийся в фиксирующем зацеплении с канавкой. В альтернативном варианте кольцо может крепиться к корпусу. Замковый соединительный элемент может содержать сборные замковые кольца, расположенные соответственно на верхнем и нижнем концах пакета пластин, с выступами, простирающимися от сборных замковых колец и находящимися в фиксирующем зацеплении с канавкой, и полосой, проходящей между соответствующими концами выступов.

В настоящем описании также представлен способ конструктивной сборки двигателя для погружной насосной системы, включающий подготовку цилиндрического корпуса с отверстием, крепление противовращательного стопорного приспособления внутри отверстия корпуса и размещение пакета пластин статора внутри корпуса с образованием фиксирующего зацепления со стопорным приспособлением, где зацепление пакета пластин статора и стопорного приспособления обеспечивает осевую фиксацию пластин статора внутри корпуса.

Кроме того, настоящее изобретение относится к электрическому двигателю для погружной насосной системы, содержащему цилиндрический корпус с отверстием, пакет пластин статора, расположенный внутри корпуса, канавку, простирающуюся в продольном направлении и выполненную в пакете пластин статора, полосу, вставляемую в отверстие через канавку, и замковые кольца, которые закреплены внутри отверстия корпуса для предотвращения вращения и каждое из которых имеет выступ, находящийся в зацеплении с канавкой, причем полоса проходит между выступами.

Краткое описание чертежей

Некоторые особенности и преимущества настоящего изобретения были упомянуты выше, а другие станут ясны из нижеследующего описания, иллюстрируемого приложенными чертежами, на которых представлено:

фиг.1 - вид сбоку скважинной погружной системы в соответствии с настоящим изобретением,

фиг.2 - вид сбоку в поперечном разрезе участка двигателя электрического погружного насоса,

фиг.3 - вид сбоку в поперечном разрезе участка двигателя электрического погружного насоса с замковым кольцом в одном из вариантов осуществления,

фиг.4 - вид сверху пластины статора в одном из примеров осуществления,

фиг.5 - вид с пространственным разделением деталей участка двигателя электрического погружного насоса в одном из вариантов осуществления с замковым кольцом статора.

Хотя настоящее изобретение будет описано применительно к предпочтительным вариантам осуществления, ясно, что изобретение не ограничивается этими вариантами. Напротив, оно охватывает все альтернативные, модифицированные и эквивалентные варианты, находящиеся в пределах сущности и объема изобретения, определяемых прилагаемой формулой изобретения.

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение более подробно описано ниже со ссылкой на приложенные чертежи, на которых показаны варианты осуществления изобретения. Возможны, однако, и многие другие варианты осуществления данного изобретения, которое не должно толковаться как ограниченное вариантами осуществления, изложенными и проиллюстрированными в настоящем описании; эти варианты осуществления представлены для того, чтобы данное описание в полной мере раскрывало объем и возможность осуществления изобретения для специалистов в данной области. Одинаковые элементы на чертежах и в описании обозначены одинаковыми номерами.

На фиг.2 представлен вид сбоку с частичным разрезом участка двигателя насоса в соответствии с настоящим изобретением. Двигатель 22 насоса содержит обычно цилиндрический корпус 32 с пакетом пластин статора 34, размещенным вдоль участка внутренней поверхности корпуса 32. Этот пакет пластин 34 обычно представляет собой кольцеобразный элемент, а его наружная поверхность находится в контакте с внутренней поверхностью корпуса 32. Во внутреннем пространстве пакета пластин 34 находятся соединенные друг с другом пакет ротора 36 и вал 38 насоса. Вал 38 проходит через двигатель 32 и в целом располагается на одной прямой с осью Ax корпуса 22. В показанном варианте осуществления внутренняя поверхность корпуса 22 является в целом гладкой и не имеет канавок или выпуклых участков. Пакет пластин ротора 36 прикреплен к валу 38, так что вращение пакета ротора 36 обязательно вызывает вращение вала 38. Подшипники 40, имеющие в целом кольцеобразную обойму, своей наружной поверхностью контактируют с внутренней поверхностью пакета пластин статора 34, а внутренней поверхностью - с наружной поверхностью вала 38. Подшипники 40 уменьшают трение при вращении вала 38 и, кроме того, центрируют вал 38 внутри корпуса 22. Внутри пакета пластин статора 34 выполнены соответствующие обмотки, которые при поданном питании вызывают вращение вала 38, обеспечивающее приведение в действие связанного с ним насоса.

На чертеже показано сборное замковое кольцо 42, обеспечивающее фиксацию пакета пластин статора 34 внутри корпуса 32. В показанном варианте осуществления сборное замковое кольцо 42 предусмотрено и в верхней, и в нижней части пакета пластин 34. Тем не менее, объем настоящего изобретения включает насосные системы, имеющие только одно сборное замковое кольцо. Сборное замковое кольцо 42 механически связано с одной или более пластин 44, образующих пакет пластин статора 34. Это механическое соединение препятствует осевому вращению некоторых этих пластин относительно сборного замкового кольца 42. Как показано на фиг.3, на внешней кромке пакета 34 расположена полоса 58, проходящая вдоль длины пакета 34. В данном варианте осуществления полоса 58 представляет собой тонкую ленту, помещенную в канавку, образованную отдельными вырезами, расположенными в конкретном радиальном положении на кромке отдельных пластин 44. Сборное замковое кольцо 42 прикреплено к корпусу 32, благодаря чему предотвращается его осевое вращение внутри корпуса и, следовательно, вращение уплотнительного элемента пакета 34.

На фиг.3 представлен вид в вертикальном поперечном разрезе длинного сборного замкового кольца 42 в одном из вариантов осуществления. Сборное замковое кольцо 42 содержит собственно замковое кольцо 46, представляющее собой кольцеобразную деталь, внешняя кромка которой контактирует с внутренней поверхностью корпуса 32. На чертеже показано стопорное кольцо 52, расположенное в соответствующих выемках (48, 50), выполненных во внутренней поверхности корпуса 32 и внешней поверхности замкового кольца 46. Установка стопорного кольца 52 внутри выемок (48, 50) обеспечивает фиксацию замкового кольца 46 в заданном продольном положении относительно корпуса 32.

На фиг.4 показан вид сверху отдельной пластины статора 44, содержащую вырез 60, выполненный на участке ее внешней окружности. Замковое кольцо 46 имеет выступ 54, простирающийся от основной части кольца 46 вдоль внутренней поверхности корпуса 32 и образующий фиксирующее зацепление с вырезом 60. Как указывалось выше, сборное замковое кольцо 42 может крепиться к корпусу 32. В варианте осуществления, представленном на фиг.3, крепление выполнено посредством сварного шва 56 между замковым кольцом 46 и корпусом 32. Возможно, однако, использование и других средств для крепления сборного замкового кольца 42 внутри корпуса 32 насосного узла.

На фиг.4 также показаны прорези 62, выполненные в осевом направлении сквозь каждую пластину 34. Через совмещенные прорези 62 в пакете пластин 34 протянуты электрические проводники, например провода 64. Провода 64 образуют обмотку внутри пакета пластин статора 34.

На фиг.5 представлено перспективное изображение с пространственным разделением деталей участков двигателя электрического погружного насоса в соответствии с настоящим изобретением. Видно, что в данном варианте осуществления компоненты двигателя насоса расположены в основном на одной прямой с осью корпуса Ax. Здесь показан в перспективном изображении пакет ротора 36, содержащий отдельные пластины ротора 37 и расположенный соосно с пакетом пластин статора 34 с целью размещения внутри последнего. Вместо обмоток пластины ротора 36 содержат электропроводящие стержни (не показаны), расположенные в соответствующих прорезях 39.

В одном из вариантов осуществления замкового кольца 46 его соответствующие выступы 54 простираются перпендикулярно плоскости замкового кольца 46 и в целом параллельно оси корпуса Ax. Длина выступов 54 может варьироваться от 0,25 дюйма до более чем 1 дюйма, в одном варианте осуществления эта длина составляет приблизительно 0,5 дюйма. Выступы 54 на замковом кольце 46 могут располагаться ступенчатым образом и, следовательно, отличаться размером друг от друга. Эта ступенчатость расположения выступов 54 обеспечивает возможность того, что по меньшей мере один из выступов 54 будет находиться в полном зацеплении с соответствующей пластиной статора 44.

Полоса 58 проходит через удлиненный паз, образованный отдельными вырезами 60 на внешней окружности пластин, образующих пакет 34. В предпочтительном варианте полоса 58 простирается вдоль всей длины пакета пластин 34 и заканчивается у верхнего и нижнего сборных замковых колец (42, 43). Тем не менее, существуют другие варианты осуществления, в которых полоса 58 проходит вдоль только части пакета пластин 34. Полоса 58 может состоять из одного или нескольких элементов, расположенных в пазу на внешней окружности пакета пластин 34. Хотя показанная на чертеже полоса 58 имеет в целом прямоугольное сечение, возможна и другая форма поперечного сечения, например квадратная, круглая и т.д.

В альтернативном варианте осуществления верхняя и самая нижняя пластины пакета 34 могут представлять собой концевые пластины 68, усиленные посредством добавления массы в поперечнике либо упрочнения материала путем выбора последнего. Одно из преимуществ усиленной концевой пластины 68 реализуется при сжатии пакета пластин, когда под действием сил сжатия, формирующих пакет пластин, имеет место меньшая деформация концевой пластины. В альтернативном варианте к наружной секции пакета пластин может быть прикреплена торцевая крышка 66, обеспечивающая защиту элементов обмотки, остающихся открытыми на соответствующих внешних концах пакета. Крышка 66 в предпочтительном варианте изготавливается из эластомерного материала и может быть легко установлена и снята.

В одном из примеров осуществления узла двигателя насоса в соответствии с настоящим изобретением замковое кольцо 46 соединяется с нижним концом корпуса 32 посредством стопорного кольца 52. До установки замкового кольца 46 в корпусе 32 осуществляется размещение и сжатие стопорного кольца 52 в выемке 50, сформированной на наружной окружности замкового кольца 46. Затем замковое кольцо 46 соосно вдвигается в корпус 32 до совмещения соответствующих выемок (48, 50), после чего стопорное кольцо 52 получает возможность расширения в выемке 48, сформированной в корпусе 32. Размеры стопорного кольца 52 обеспечивают его одновременное расширение в обеих выемках (48, 50), благодаря чему осуществляется осевая фиксация замкового кольца 46 внутри корпуса 32. Затем пакет пластин 34 вставляется в верхний конец корпуса 32, а вырезы 60 совмещаются и входят в зацепление с выступами 54, направленными вверх от замкового кольца 46. Полосы 58 могут быть вставлены в паз до или после размещения пакета пластин 34 в корпусе 32. Полосы 58 могут состоять из одного элемента, проходящего вдоль пакета пластин 34, или из нескольких коротких полос, последовательно расположенных в канавке. В альтернативном варианте полосы 58 приклеиваются в канавках до размещения пакета 34 в корпусе 32.

Верхнее замковое кольцо 47 с соответствующим стопорным кольцом 53 вставляется в корпус 32 с его верхнего конца. Затем пакет пластин 34 сжимается до тех пор, пока стопорное кольцо 53 не войдет в зацепление с выемкой 49, сформированной в верхней части корпуса 32, благодаря чему осуществляется осевая фиксация верхнего замкового кольца 47 в корпусе 32. В результате вхождения стопорного кольца 53 в зацепление происходит снятие давления сжатия, что позволяет пакету пластин 34 слегка раздвинуться, тем самым оказывая усилие растяжения на корпус 32 в местах осевого соединения последнего со стопорными кольцами (52, 53) и пакетом пластин 34. Стопорные кольца (52, 53), однако, не препятствуют вращению замковых колец (46, 47), осевую фиксацию которых можно осуществить посредством сварных швов (56, 57), крепящих замковые кольца (46, 47) к корпусу 32. Для осевой фиксации замковых колец могут быть использованы и другие средства, например простирающиеся наружу выступы (не показаны), привинчиваемые к корпусу 32. Таким образом, осевое вращение пакета пластин статора внутри корпуса предотвращается посредством комбинации сборных замковых колец, привариваемых к корпусу, и простирающихся внутрь выступов, сопряженных с вырезами, выполненными в пластинах.

Пакеты пластин, используемые в соответствии с настоящим изобретением, могут иметь длину в диапазоне приблизительно 5-35 футов. Диаметр такого пакета пластин может находиться в диапазоне приблизительно 3,00-9,00 дюймов. Настоящее изобретение может применяться в двигателях насосов, мощность которых находится в диапазоне приблизительно 150-4000 л.с., но мощность двигателя насоса может также находиться в диапазоне приблизительно 200-3000 л.с.

Следует иметь в виду, что настоящее изобретение не ограничивается показанными и описанными в подробностях элементами конструкции, режимами работы, конкретными материалами и вариантами осуществления, поскольку их модифицированные и эквивалентные формы будут очевидны для специалистов в данной области. На чертежах и в описании раскрыты иллюстративные варианты осуществления изобретения, и хотя там используются специальные термины, они приводятся лишь в типологическом и описательном смыслах, но не в целях ограничения. Например, вырезы могут быть предусмотрены не только на внешней окружности пластин статора, но и в других частях этих пластин. Поэтому настоящее изобретение ограничено лишь объемом прилагаемой формулы изобретения.

1. Электрический двигатель, имеющий корпус двигателя, 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, прикрепленный к корпусу и находящийся в контакте с полосой, и представляющий собой кольцо, расположенное в корпусе соосно с ним и имеющее выступ, перпендикулярный оси кольца и находящийся в фиксирующем зацеплении с канавкой.

2. Двигатель по п.1, в котором кольцо прикреплено к корпусу.

3. Двигатель по п.1, в котором внутренняя поверхность выполнена в целом гладкой.

4. Двигатель по п.1, в котором полоса проходит по существу вдоль всей длины пакета пластин.

5. Двигатель по п.1, в котором замковый соединительный элемент включает сборные замковые кольца, расположенные соответственно на верхнем и нижнем концах пакета пластин, с выступами, простирающимися от сборных замковых колец и находящимися в фиксирующем зацеплении с канавкой, а полоса проходит между соответствующими концами выступов.

6. Двигатель по п.1, имеющий торцевую крышку, обеспечивающую уплотнение верхней и нижней пластин.

7. Двигатель по п.1, содержащий ротор, прикрепленный к валу, причем вал и ротор соосно расположены внутри статора.

8. Способ сборки двигателя для погружной насосной системы, в котором: обеспечивают цилиндрический корпус с отверстием, закрепляют противовращательное стопорное приспособление внутри отверстия корпуса и размещают пакет пластин статора внутри корпуса с образованием фиксирующего зацепления со стопорным приспособлением, так что сцепление пакета пластин статора и стопорного приспособления обеспечивает осевую фиксацию пластин статора внутри корпуса.

9. Способ по п.8, в котором стопорное устройство содержит выступ, простирающийся от кольцеобразного элемента, закрепленного внутри отверстия корпуса, и предназначенный для вхождения в зацепление с пластиной статора.

10. Способ по п.8, в котором закрепляют внутри корпуса верхнее и нижнее стопорные устройства, каждое из которых предназначено для обеспечения фиксирующего зацепления с пластиной статора на конце пакета.

11. Способ по п.8, в котором формируют продольно простирающуюся канавку, а пакет пластин статора и стопорное устройство содержат кольцо с продольно простирающимся выступом, входящим в зацепление с упомянутой канавкой.

12. Способ по п.8, в котором дополнительно устанавливают торцевые крышки на концах пакета.

13. Электрический двигатель для погружной насосной системы, имеющий цилиндрический корпус с отверстием, пакет пластин статора, размещенный внутри корпуса, канавку, сформированную в пакете пластин статора и простирающуюся в продольном направлении, полосу, вставляемую в отверстие через канавку, и замковые кольца, закрепленные внутри отверстия корпуса для предотвращения вращения, каждое из которых имеет выступ, находящийся в зацеплении с канавкой, причем полоса проходит между выступами.

14. Электрический двигатель для погружной насосной системы по п.13, включающая уплотнительные крышки на концах пакета пластин статора.

15. Электрический двигатель для погружной насосной системы по п.13, в которой упомянутая полоса имеет возможность скольжения относительно корпуса.

16. Электрический двигатель для погружной насосной системы по п.13, в которой упомянутое отверстие в корпусе выполнено целом гладким.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники, а именно к низкооборотным электрическим генераторам, и может быть использовано, в частности, в ветроэнергетических установках.

Изобретение относится к ветроэлектрическому генератору (1) с замкнутым внутренним охлаждающим контуром со статором (4), выполненным из листового металла, который имеет систему обмоток, которая на торцевых сторонах статора образует лобовые части (10) обмоток, причем статор (4) по меньшей мере в зоне своего листового пакета окружен охлаждающей оболочкой (3), причем постоянные магниты (18) ротора (5) размещены на выполненной как полый вал оболочке (6) явнополюсного ротора, причем оболочка (6) явнополюсного ротора через несущие элементы (28) на своих торцевых сторонах с валом (7) или хвостовиками вала соединена без возможности проворачивания, причем полый вал в своей внутренности имеет по меньшей мере одну трубу (29, 33), боковая поверхность которой проходит на эквидистантном расстоянии от оболочки (6) явнополюсного ротора, и причем на торцевых сторонах ротора (5) размещены вентиляторы (24, 25).

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрическим машинам с возбуждением от постоянных магнитов, и может быть использовано в электромашиностроении.

Изобретение относится к области электротехники и ветроэнергетики. Предлагаемый статор ветроэлектроагрегата содержит магнитопроводы, систему возбуждения, стяжные элементы и обмотку, при этом согласно изобретению статор выполнен в виде П-образной скобы и пакета пластин, на которых установлены сердечники с рабочей катушкой и катушкой возбуждения, а средняя часть указанного пакета жестко связана со средней частью указанной П-образной скобы.

Изобретение относится к области электротехники и машиностроения, в частности, к погружным электродвигателям для подъема пластовой жидкости. Предлагаемый погружной электродвигатель содержит статор с зубчатым магнитопроводом и размещенный внутри него ротор.

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и может быть использовано в высокооборотных электрических машинах различного назначения.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам, и касается особенностей конструктивного выполнения однофазных двигателей переменного тока.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении кпд устройства и обеспечении максимальной рабочей гибкости за счет регулировки и оптимизации положения статора и ротора.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам, и касается особенностей конструктивного выполнения статоров вращающихся электрических машин, возбуждаемых постоянными магнитами.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам, и касается выполнения синхронного микродвигателя (СД) с электромагнитным униполярным возбуждением.

Изобретение относится к бесщеточному двигателю (1) постоянного тока и включает в себя статор (2), вращающийся вокруг статора (2) стакан (30) ротора, снабженный несколькими полюсами (N, S) постоянных магнитов, и соединенную со статором (2) пластину (4), обеспечивающую момент фиксации, снабженную несколькими полюсными башмаками (41), служащими для создания момента фиксации, приводящего вращающийся стакан (30) ротора в фиксированное положение. Полюсные башмаки (41) расположены в фиксированном положении между каждыми двумя соседними полюсами (N, S) вращающегося стакана (30) ротора, образуя магнитное замыкание. Пластина (4), обеспечивающая момент фиксации, расположена по существу вне вращающегося магнитного поля, создаваемого статором (2) при эксплуатации. Техническим результатом является обеспечивание торможения в обесточенном состоянии. 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании электрических машин с интенсивным охлаждением статора. Предлагаемое устройство содержит корпус (1), внутри которого сформирована герметизированная полость с циркулирующим внутри нее нагнетаемым через переходники хладагентом, в которой установлен магнитопровод (2) и обмотки (3). В полости, ограниченной внутренними поверхностями головок секций лобовых частей обмоток (3) установлен формирователь потока (4), представляющий собой замкнутый сплошной тор, поперечное сечение которого имеет форму, максимально повторяющую форму поперечного сечения данной полости. В процессе работы электрической машины в образованных внутри корпуса статора полостях циркулирует хладагент. Формирователь потока (4) хладагента, заполняющий пространство внутри головок секций лобовых частей обмоток, направляет поток хладагента вдоль их боковых поверхностей, улучшая условия охлаждения. Технический результат, достигаемый при использовании данного изобретения, состоит в том, что благодаря введению формирователя потока (4) обеспечивается увеличение скорости движения потока хладагента вдоль боковых поверхностей секций лобовых частей обмоток статора и, следовательно, улучшаются условия теплообмена элементов статора и повышается надежность их работы и электрической машины в целом. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и ветроэнергетики и может быть использовано в устройствах для выработки электроэнергии. Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом ветроэлектрогенераторе сегментного типа, содержащем вал, зубчатый ротор и модульный статор, согласно изобретению, каждый модуль статора выполнен двухпакетным, при этом в состав первого пакета входят ферромагнитные перемычки с двумя источниками возбуждения, установленными с обратной полярностью, а в состав второго пакета входят U-образные перемычки с катушками. Технический результат - улучшение эксплуатационных характеристик ветроэлектрогенератора сегментного типа за счет уменьшения его массы. Технико-экономическим преимуществом данного генератора является простота конструкции нижнего статора, что обеспечивает технологичность и высокие массогабаритные показатели ветроэлектрогенератора в целом. 2 ил.

Группа изобретений относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам, и касается особенностей выполнения их с газовым охлаждением, преимущественно турбогенераторов с замкнутым циклом вентиляции. Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемой группы изобретений, состоит в обеспечении эффективного охлаждения активных частей электрической машины. Предложены способ газового охлаждения электрической машины и электрическая машина с газовым охлаждением, осуществляемым согласно данному способу, содержащая корпус (1) с размещенными в нем статором (2) и ротором (3), установленным с зазором (4). Выходы охладителей (5) статора сообщаются с камерой сбора холодного газа (8), а входы - с вытяжными вентиляторами (7). Входы охладителей (6) ротора сообщаются с камерой сбора подогретого газа (9), а выходы - с каналами (14) ротора. Входы и выходы каналов ротора расположены на разных радиусах вращения, при этом выходы каналов отсутствуют в центральной части ротора напротив центральной зоны сердечника статора. Входы каналов (11) U-образной формы в основных зонах, радиальных каналов (12) в торцевой зонах и радиальных каналов (13) в центральной зоне сердечника статора сообщаются с камерой сбора холодного газа. Выходы каналов основной зоны через газосборные воздуховоды (15) и канал (16) между внутренним и наружным кольцами нажимной плиты, выходы каналов центральной зоны через зазор и выходы каналов торцевой зоны сообщаются с камерой сбора подогретого газа. 2 н. и 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и электромеханики, касается особенностей конструктивного выполнения индукторных машин и может быть использовано, в частности и особенно, в специальном электромашиностроении, ориентированном на изготовление электрических машин для систем электроснабжения и электропривода автономных объектов. Технический результат, достигаемый при использовании данного изобретения, состоит в уменьшении потерь в корпусах индукторных машин и повышении их КПД, а также в уменьшении времени переходных процессов. Предлагаемая индукторная машина содержит установленный в магнитомягком корпусе (1) статор в виде двух шихтованных пакетов (2) и (3) из магнитомягкого материала с зубцами (4) на внутренней их поверхности, рабочую обмотку (5), витки которой расположены в пазах между зубцами (4), ограниченными по высоте спинками (6) этих пакетов, два пакета ротора (7) и (8), установленные внутри расточек пакетов статора (2) и (3), и обмотку возбуждения (9), установленную между пакетами ротора (7) и (8). При этом согласно изобретению на наружной поверхности каждого пакета статора (2) и (3) выполнены ориентированные вдоль оси машины наружные зубцы (10), число которых равно числу зубцов статора на внутренней его поверхности, наружные зубцы (10) расположены над участками спинок (6) каждого пакета статора, участки спинок (6) под наружными зубцами (10) расположены между внутренними зубцами пакетов статора (2) и (3), а с внутренней стороны корпуса (1) выполнены пазы для размещения наружных зубцов (10) пакетов статора (2) и (3). 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Группа изобретений относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам с газовым охлаждением, преимущественно к турбогенераторам с полным водородным охлаждением. Технический результат, достигаемый при использовании изобретений предлагаемой группы изобретений, состоит в обеспечении эффективного охлаждения обмотки и зубцовой зоны сердечника статора электрической машины. Предлагаемая электрическая машина, в частности турбогенератор, охлаждаемая в соответствии с предлагаемым способом охлаждения, содержит корпус (1) с размещенными в нем статором (2), ротором (3), установленным с зазором (4) и газоохладителями (5). Выходы вентиляторов (6) сообщаются с зазором, входами в радиальные каналы (8) торцевых зон, зонами (15) расположения лобовых частей обмотки статора, входами в вентиляционные каналы в обмотке ротора (13) и каналы (14), выполненные в больших зубцах ротора. Выходы каналов (13) сообщаются с зазором, а выходы каналов (14) сообщаются только со средней зоной зазора. В радиальных каналах зубцовой зоны сердечника статора установлены распорки, которые обеспечивают смещение охлаждающего газа из нечетных (10) радиальных каналов сердечника статора через группу отверстий (11) в соседние четные (9) радиальные каналы, а из четных радиальных каналов через группу отверстий (12) в соседние нечетные радиальные каналы. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники. Предлагаемый синхронный генератор рассчитан на характеристики по мощности до 1.5 кВт/кг, повышенный К.П.Д до 95%, выходное напряжение 220/380 в и выходную частоту f = 700 Гц . Разделение генерирующих обмоток вдоль вала в каждой секции в предлагаемом генераторе дает возможность наращивать число полюсов у статора и ротора. Предлагаемый синхронный генератор содержит явнополюсный статор с якорной обмоткой и ротор с чередующимися по направлению магнитного поля полюсами. При этом, согласно первому варианту осуществления, генератор состоит из N-секций, расположенных вдоль вала, в каждой из которых есть свой участок ротора и статора с якорной обмоткой, каждая обмотка секции охватывает все полюса статора своей секции, ротор каждой секции смещен относительно соседнего на 1/N периода чередования магнитных полюсов ротора. Согласно второму варианту осуществления, в предлагаемом синхронном генераторе активные участки якорной обмотки, уложенные в пазах между полюсами сделаны из железных пластин, концы которых соединены отдельными проводами с концами пластин соседнего паза зеркально - симметрично относительно полюса между ними. Технический результат - повышение выходной мощности синхронного генератора при сохранении его габаритов. 2 н. п. ф - лы, 3 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетике, известны статоры ветроэлектрогенераторов сегментного типа. Технический результат, заключающийся в упрощении и удешевлении конструкции, а также возможности обеспечения крутки, достигается за счет того, что статор ветроэлектроагрегата, содержащий магнитопроводы, систему возбуждения, стяжные элементы и обмотку, согласно изобретению статор выполнен в виде Ш-образного магнитопровода, к боковым стенкам которого прикреплены источники возбуждения внешними уголками с помощью стяжных элементов, а обмотка установлена на среднем стержне Ш-образного магнитопровода. 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники к электрическим машинам с магнитами на статоре и может быть использовано в электрических приводах машин и механизмов, а также в генераторах электрической энергии. Бесщеточная машина содержит ротор, включающий вал и не менее одного зубчатого венца на нем с зубцами, расположенными вдоль окружности зазора. Статор включает зубчатый магнитопровод, обмотку, катушки которой уложены в пазы магнитопровода статора. Многополюсная магнитная система выполнена из магнитотвердого материала, расположена между ротором и магнитопроводом статора, зафиксирована на статоре и намагничена таким образом, что на поверхностях зубцов статора, обращенных к зазору, вдоль направления вращения ротора размещено одинаковое количество чередующихся разноименных полюсов. Статор выполнен в виде тела вращения с несколькими зубцами, расположенными вдоль оси вращения ротора. Каждая катушка обмотки уложена в один паз статора. Над каждым зубцом статора расположены только зубцы одного зубчатого фрагмента ротора. Число зубцов на каждом из зубчатых венцов равно половине полюсов, находящихся на одном зубце статора. Технический результат состоит в увеличении удельной мощности электрической машины и уменьшении массы активных материалов. 17 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромагнитным двигателям, и может быть использовано для импульсных устройств с возвратно-поступательным движением рабочих органов. Предлагаемый электромагнитный двигатель содержит цилиндрический магнитопровод, состоящий из корпуса, сердечника и соединяющего их фланца, расположенную на сердечнике обмотку и плоский внешний прямоходовой якорь с кольцеобразным ферромагнитным шунтом. В указанном продольном канале сердечника расположена пружина, внутри которой с возможностью осевого перемещения размещен направляющий стержень, жестко связанный с плоским прямоходовым якорем. Согласно первому варианту осуществления данного изобретения, по длине наружного и внутреннего диаметра кольцеобразного ферромагнитного шунта выполнены кольцевые выступы с шагом, равным шагу сопряженных по диаметру ответных кольцевых выступов, образованных по наружному диаметру сердечника и по внутреннему диаметру корпуса, соответственно. Согласно второму варианту, в предлагаемом электромагнитном двигателе кольцевые выступы выполнены по длине внутреннего диаметра кольцеобразного ферромагнитного шунта и сопряжены по диаметру ответных кольцевых выступов, образованных по наружному диаметру сердечника. Согласно третьему варианту, в предлагаемом электромагнитном двигателе кольцевые выступы выполнены по длине наружного диаметра кольцеобразного ферромагнитного шунта и сопряжены по диаметру ответных кольцевых выступов, образованных по внутреннему диаметру корпуса. В электромагнитном двигателе по любому из вариантов указанные кольцевые выступы образуют зубцовую зону магнитной системы. Технический результат, достигаемый при использовании данных изобретений, состоит в повышении их надежности, что обеспечивается путем устранения соударений в конце рабочего хода между плоским прямоходовым якорем и корпусом магнитопровода, независимо от длительности подачи импульса напряжения на обмотку и времени движения якоря. 3 н.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх