Погружной линейный электродвигатель



Погружной линейный электродвигатель
Погружной линейный электродвигатель
Погружной линейный электродвигатель
Погружной линейный электродвигатель
Погружной линейный электродвигатель
Погружной линейный электродвигатель
Погружной линейный электродвигатель

 


Владельцы патента RU 2538377:

Санталов Анатолий Михайлович (RU)
Стенин Сергей Леонидович (RU)
Хоцянова Ольга Николаевна (RU)
Хоцянов Иван Дмитриевич (RU)
Струнин Дмитрий Вячеславович (RU)

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в уменьшении потерь. Погружной линейный электродвигатель содержит расположенный внутри корпуса статор с магнитопроводом, опорными элементами и обмоткой. Подвижная часть - бегун размещен внутри статора и выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения в осевом направлении. Обмотка связана с цепью питания и выполнена в виде кольцевых катушек, плоскость которых перпендикулярна оси электродвигателя. Катушки расположены между элементами магнитопровода. По крайней мере часть внешней цилиндрической поверхности опорных элементов механически контактирует с внутренней поверхностью корпуса. Магнитопровод выполнен в виде набора пакетов, собранных каждый в тангенциальном направлении из листов электротехнической стали, имеющих в осевом направлении гребенчатую форму. Пакеты в поперечном сечении расположены внутри корпуса звездообразно так, что внешняя поверхность спинки пакета механически контактирует с внутренней поверхностью корпуса. Внутренняя поверхность спинки пакетов между частью зубцов контактирует с одним из опорных элементов. В объеме статора, примыкающем к корпусу, выполнены продольные каналы, по которым циркулирует жидкость при возвратно-поступательном движении бегуна. В результате электродвигатель имеет постоянный внутренний объем, не происходит обмена жидкости внутри электродвигателя с пластовой жидкостью. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и направлено на повышение энергетических показателей погружных линейных электродвигателей.

Известен погружной линейный электродвигатель, содержащий неподвижную часть (статор) с обмоткой и расположенную внутри статора подвижную часть (бегун), выполненные с возможностью возвратно-поступательного движения бегуна относительно статора. Электродвигатель содержит чередующиеся в осевом направлении кольцевые катушки обмотки якоря, охватываемые массивным магнитопроводом (патент США №5252043 В2, класс МКИ F04B 17/04, U.S. Cl. 417/417, от 1993 года).

Известный электродвигатель имеет низкие энергетические показатели из-за потерь мощности в массивном магнитопроводе якоря.

Известен также погружной линейный электродвигатель, содержащий неподвижную часть (статор) с магнитопроводом, опорными элементами и обмоткой, расположенную внутри корпуса, и подвижную часть (бегун), размещенную внутри статора, и выполненный с возможностью возвратно-поступательного перемещения в осевом направлении, обмотка связана с цепью питания и выполнена в виде кольцевых катушек, плоскость которых перпендикулярна оси электродвигателя, катушки расположены в осевом направлении между элементами магнитопровода, опорные элементы, по крайней мере частью внешней цилиндрической поверхности механически контактирует с внутренней поверхностью корпуса. Магнитопровод статора содержит кольцевые магнитопроводящие участки, выполненные из пластин, имеющих форму плоских дисков с центральным отверстием для размещения бегуна, и массивные участки, являющиеся частью корпуса (евразийский патент №009268 В1, класс F04B 47/06, приоритет 17.10.2004).

По совокупности признаков данное устройство можно считать наиболее близким к изобретению.

Этот электродвигатель тоже имеет низкий КПД из-за потерь в массивных участках магнитопровода.

Настоящее изобретение направлено на повышении энергетических показателей погружного линейного электродвигателя за счет снижения потерь в магнитопроводе.

Указанный технический результат достигается тем, что в погружном линейном электродвигателе, содержащем неподвижную часть (статор) с магнитопроводом, опорными элементами и обмоткой, расположенную внутри корпуса, и подвижную часть (бегун), размещенную внутри статора, и выполненном с возможностью возвратно-поступательного перемещения в осевом направлении, обмотка связана с цепью питания и выполнена в виде кольцевых катушек, плоскость которых перпендикулярна оси электродвигателя, катушки расположены в осевом направлении между элементами магнитопровода, опорные элементы, по крайней мере, частью внешней цилиндрической поверхности механически контактируют с внутренней поверхностью корпуса, согласно изобретению магнитопровод выполнен в виде набора пакетов, собранных каждый в тангенциальном направлении из листов электротехнической стали, имеющих в осевом направлении гребенчатую форму, опорные элементы выполнены с сегментными выемками на внешней поверхности, ориентированными по оси двигателя, число выемок равно, по крайней мере, числу пакетов, пакеты в поперечном сечении электродвигателя расположены внутри корпуса звездообразно так, что внешняя поверхность спинки пакета механически контактирует с внутренней поверхностью корпуса, внутренняя поверхность спинки пакетов между частью зубцов контактирует с одним из опорных элементов.

Таким образом, магнитопровод статора не имеет массивных участков и, как следствие, потерь в них. Эти потери, как показывают расчеты, уже при частоте 50 Гц превышают основные потери в меди обмотки якоря.

В объеме опорных элементов, примыкающем к внутренней поверхности корпуса, выполнены сквозные по осевой длине выемки, число которых, по крайней мере, больше равно единице.

Полость статора может быть герметизирована за счет того, что электродвигатель снабжен тонкостенными цилиндрическими гильзами, статор снабжен торцевыми элементами, гильзы размещены на внутренней поверхности магнитопровода. Гильза, торцевые элементы, опорные элементы и корпус герметично соединены между собой.

Для улучшения охлаждения внутри, по крайней мере в части каналов, образованных выемками в опорных элементах, размещены трубки из теплопроводящего материала.

Для сохранения герметичности полости статора, в торцевых элементах выполнены отверстия, число которых равно числу трубок, концы трубок размещены в отверстиях, внешние поверхности трубок герметично соединены с торцевыми элементами.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1. представлен осевой разрез погружного линейного электродвигателя; на фиг.2 - поперечный разрез А-А по зубцу шихтованного магнитопровода, на фиг.3 - поперечный разрез А-А по зубцу шихтованного магнитопровода электродвигателя, в котором в выемках опорных элементов размещены трубки из теплопроводящего материала; на фиг.4 - поперечный разрез Б-Б по катушке статора электродвигателя, в котором в выемках опорных элементов размещены трубки из теплопроводящего материала; на фиг.5 - поперечный разрез В-В по опорному элементу, в котором в выемках размещены трубки из теплопроводящего материала; на фиг.6 - поперечный разрез Г-Г по торцевому элементу с отверстиями, в которых размещены концы трубок из теплопроводящего материала; на фиг.7 - фрагмент осевого разреза погружного линейного электродвигателя, иллюстрирующий один из вариантов размещения опорного элемента.

Погружной линейный электродвигатель содержит корпус 1, в котором закреплен статор двигателя. Магнитопровод 2 статора выполнен в виде пакетов, набранных в тангенциальном направлении из листов электротехнической стали, имеющих в осевом направлении гребенчатую форму (в данном примере число пакетов равно двенадцати). В поперечном сечении электродвигателя пакеты расположены внутри корпуса звездообразно, то есть оси пакетов расположены как исходящие из одной точки и лежащие в одной плоскости лучи. Внешняя поверхность спинки пакетов контактирует механически с внутренней поверхностью корпуса 1. Внутренняя полость 3 электродвигателя в случае, если полость статора не герметизирована, заполнена маслом, обладающим высокими электроизоляционными и смазывающими свойствами. В пазах магнитопровода размещены кольцевые катушки 4. Катушки 4 электрически соединены между собой, образуя многофазную, например, трехфазную обмотки якоря. Выводы обмотки якоря электрически соединяются с контактами кабельного ввода (не показаны) для связи с цепью питания. Во внешнем объеме опорных элементов 5 выполнены сегментообразные сплошные выемки, ориентированные по оси электродвигателя. Число выемок равно, по крайней мере, числу пакетов. Опорные элементы 5 расположены (фиг.1, 7) в части пазов магнитопровода между группами кольцевых катушек 4. Таким образом, внутренняя поверхность спинки пакетов между частью зубцов контактирует с соответствующим опорным диском 5. Расположение гребенчатых пакетов магнитопровода 2 в выемках опорных дисков 5 звездообразное (фиг.5). Поперечное сечение спинки полюса гребенчатого магнитопровода и выемок в опорных дисках могут отличаться. Остальные выемки служат для прохождения жидкости при работе электродвигателя. Опорные элементы могут быть выполнены с осевым размером, кратным полюсному делению подвижной части (фиг.7).

Электродвигатель может быть выполнен с герметизированным статором. Для герметизации служат тонкостенные цилиндрические гильзы 6 и торцевые элементы 7. Гильзы размещены на внутренней поверхности магнитопровода статора и так же герметично соединены с опорными элементами 5. Внутри, по крайней мере, части каналов, образованных выемками в опорных элементах 5, размещены трубки 8 из теплопроводящего материала, например, из меди. В торцевых элементах 7 выполнены соответствующие по размеру трубкам отверстия 9, число которых равно числу трубок (фиг.6). На фиг.3-6 число трубок и отверстий равно числу пакетов. Концы трубок 8 размещены в отверстиях 9 торцовых элементов 7, внешние поверхности трубок 8 герметично соединены с торцевыми элементами 7. Трубки, гильзы, торцевые элементы, опорные диски и корпус герметично соединены между собой, образуя герметичную полость статора. Дополнительно полость статора может быть заполнена компаундом.

Защита полости двигателя от попадания пластовой жидкости в случае, если полость статора не герметизирована, осуществляется с помощью сальника 10. В реальном двигателе конструкция гидрозащиты может быть любой.

Если статор погружного линейного двигателя герметизирован, его внутренняя полость может быть заполнена пластовой жидкостью. В этом случае гидрозащита может отсутствовать, а роль сальника сводится к защите от попадания твердых примесей в полость двигателя.

Подвижная часть (бегун) электродвигателя содержит чередующиеся (северный - южный) в осевом направлении полюса 11, между которыми расположены постоянные магниты 12. В данном примере (фиг.1) приведена конструкция, в которой полюса выполнены из магнитопроводящего материала, а кольцевые магниты намагничены в осевом направлении. Возможны другие конструкции магнитных систем, например, с радиально намагниченными постоянными магнитами, а также магнитные системы индукторного либо реактивного типа, т.е. без постоянных магнитов. Магнитная система бегуна механически связана с валом 13 через втулку 14, выполненную в данном случае из немагнитного материала. В валу выполнены отверстия 15, служащие для прохода масла.

Работа электродвигателя происходит следующим образом.

При подаче напряжения на обмотку якоря по катушкам обмотки якоря протекают токи, которые, взаимодействуя с магнитным потоком, созданным постоянными магнитами, создают усилие, действующее на бегун в осевом направлении. При соответствующем алгоритме управления к источнику подключаются те обмотки статора, ток в которых обеспечивает максимальное движущее усилие на бегуне. Бегун совершает возвратно-поступательные движения.

При движении бегуна влево масло из левой полуполости статора через каналы статора либо через трубки 8, а также через отверстия 15 поступает в правую полуполость. При этом за счет перемещения масла выравнивается температура внутри полости статора. Таким образом, в заявляемом погружном линейном электродвигателе достигается повышенный коэффициент полезного действия при сохранении постоянства внутреннего объема, т.е. при отсутствии обмена жидкости внутри двигателя с внешней пластовой жидкостью.

1. Погружной линейный электродвигатель, содержащий неподвижную часть (статор) с магнитопроводом, опорными элементами и обмоткой, расположенную внутри корпуса, и подвижную часть (бегун), размещенную внутри статора, и выполненный с возможностью возвратно- поступательного перемещения в осевом направлении, обмотка связана с цепью питания и выполнена в виде кольцевых катушек, плоскость которых перпендикулярна оси электродвигателя и расположенных в осевом направлении между элементами магнитопровода, опорные элементы, по крайней мере частью внешней цилиндрической поверхности механически контактирует с внутренней поверхностью корпуса, отличающийся тем, что магнитопровод выполнен в виде набора пакетов, собранных каждый в тангенциальном направлении из листов электротехнической стали, имеющих в осевом направлении гребенчатую форму, опорные элементы выполнены с сегментными выемками на внешней поверхности, число выемок равно, по крайней мере, числу пакетов, пакеты в поперечном сечении расположены внутри корпуса звездообразно так, что внешняя поверхность спинки пакета механически контактирует с внутренней поверхностью корпуса, внутренняя поверхность спинки пакетов части зубцов контактирует с одним из опорных элементов.

2. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что в объеме опорных элементов, примыкающем к внутренней поверхности корпуса, выполнены сквозные по осевой длине выемки, число которых по крайней мере больше равно единице.

3. Электродвигатель по любому из пп.1, 2, отличающийся тем, что он снабжен тонкостенными цилиндрическими гильзами, статор снабжен торцевыми элементами, гильзы размещены на внутренней поверхности магнитопровода статора, внутри, по крайней мере, части каналов, образованных сквозными выемками в опорных элементах, размещены трубки из теплопроводящего материала, в торцевых элементах выполнены отверстия, число которых равно числу трубок, концы трубок размещены в отверстиях, внешние поверхности трубок герметично соединены с торцевыми элементами, трубки, гильзы, торцевые элементы, опорные элементы и корпус соединены между собой, образуя герметичную полость статора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электромеханике и может быть использовано в ударных приводах машин и механизмов. Технический результат заключается в повышении эффективности ударного электромеханического преобразователя.

Изобретение относится к электромеханике и может быть использовано в ударных приводах машин и механизмов, которые предназначены для создания циклических ударных импульсов, например, при деформации объектов в технологическом процессе.

Предложенная группа изобретений относится к нефтедобывающей технике, в частности к средствам управления скважинной насосной установкой. Техническим результатом является повышение надежности работы насосной установки в скважинах малого диаметра.

Изобретение относится к линейным двигателям. Технический результат состоит в исключении влияния блока детектирования на рабочий ход якоря.

Изобретение относится к электротехнике, к линейным асинхронным двигателям, и может быть использовано в высокоскоростном транспорте. Технический результат состоит в облечении прохождения криволинейных участков экипажем криволинейного транспорта.

Изобретение относится к электротехнике, к линейным двигателям, преобразующим электрическую энергию непосредственно в поступательное перемещение, и может быть использовано в приводе электрического транспорта.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в приводах линейного перемещения, например, в железнодорожном транспорте. Технический результат состоит в упрощении конструкции и повышении эффективности работы.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах с нелинейным или возвратно-поступательным движением рабочих органов. Технический результат состоит в повышении к.п.д.

Изобретение относится к электротехнике, к электрическим машинам возвратно-поступательного движения. Технический результат состоит в снижении затрат за счет повышении эффективности использования материалов.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в дискретных электроприводах. Технический результат состоит в повышении кпд в режиме фиксации якоря после совершения шага.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электромагнитным двигателям, и может быть использовано для линейного перемещения подвижных объектов, например линейных манипуляторов технологического или производственного оборудования. Технический результат заключается в обеспечении непрерывного движения подвижного элемента. Двигатель содержит корпус с тяговыми электромагнитами и двумя подвижными фиксаторами с фиксирующими электромагнитами, примыкающими к металлической рейке. Якори тяговых электромагнитов и фиксаторы объединены пантографом. Между металлической рейкой и фиксирующими электромагнитами расположены фрикционные колодки с ферромагнитной накладкой. Пантограф обеспечивает сложение усилий тяговых электромагнитов, что приводит к увеличению тягового усилия двигателя. Применение фрикционных колодок обеспечивает надежную фиксацию металлической рейки фиксаторами. 3 ил.

Изобретение относится к электрическим машинам, в частности к линейным шаговым электродвигателям, и может быть использовано в дискретном электроприводе. Техническим результатом является повышение усилия на якоре линейного электродвигателя с нагрузкой. Линейный электродвигатель содержит статор, состоящий из магнитного корпуса, внутри которого между левым и правым магнитными полюсами установлены намагничивающие катушки; промежуточные полюса закреплены немагнитными вставками на резьбе. Между правым магнитным полюсом одной катушки и левым магнитным полюсом другой катушки располагаются немагнитные кольца, закрепленные штифтами. Торцевой магнитный полюс крепится к магнитному корпусу болтом. Якорь линейного электродвигателя состоит из магнитных и немагнитных колец, насаженных в чередующейся последовательности на немагнитный стержень. Форма сечения торцов правых магнитных полюсов и левой части промежуточных полюсов, а также торцевого полюса имеет вид неправильной трапеции. Форма сечения торцов левых магнитных полюсов и правой части промежуточного полюса имеет вид прямоугольного треугольника. Форма сечения левых торцов магнитных колец якоря имеет вид неправильного прямоугольника, а правых торцов - прямоугольного треугольника. 3 ил.

Изобретение относится к приводу, оснащённому изогнутым линейным асинхронным электродвигателем. Технический результат заключается в повышении надёжности конструкции системы привода для работы при повышенном весе и инерции вращающейся рамы, а также в возможности увеличения центрального отверстия гентри. Предлагается прямой привод с изогнутым линейным асинхронным двигателем. Ротор двигателя механически прикреплен к вращающейся раме и может содержать два слоя: алюминиевое кольцо и стальное кольцо. Статор двигателя содержит один или несколько сегментов, выполненных изогнутыми и управляемых приводным блоком. Изогнутые сегменты статора расположены внутри окружности кольца ротора, причём внешняя кривая изогнутых сегментов статора близко совпадает с внутренней кривой кольца ротора. 14 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к конструкциям погружных линейных магнитоэлектрических двигателей, используемых в бесштанговых глубинных насосно-скважинных установках возвратно-поступательного движения для добычи пластовых жидкостей в нефтедобыче. Электродвигатель содержит герметичный статор с установленными в нем сердечниками с катушками, токовводом и головкой для соединения с насосом. В статоре расположен подвижный шток, включающий соединительную штангу с резьбой для соединения штока с плунжером насоса и активный герметичный слайдер, соединенный со штоком резьбовым соединением, выполненным в соединительной муфте. Слайдер содержит последовательно установленные на трубе аксиально намагниченные магниты и полюсы из конструкционной стали. Магниты и полюсы разделены на технологические пакеты, которые соединены между собой муфтами. Шток расположен во внутренней трубе, выполненной из нержавеющей стали с хонингованной поверхностью, между которой и поверхностью штока образован зазор. Головка соединена с корпусом статора резьбовым соединением через герметичные проставки, имеющие каналы. К основанию статора прикреплен компенсатор с упругой диафрагмой, которая выполнена в виде пузыря, имеющего диаметр в средней части больше диаметра каждой его концевой части, причем один конец диафрагмы связан с основанием статора, а ее другой конец соединен с муфтой, соединяющей электродвигатель с компенсатором. Повышается надежность работы погружного линейного электродвигателя в среде пластовой жидкости с повышенной температурой. 3 ил.

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для ускорения макротел, моделирования микрометеоритов и техногенных частиц, применяться в физике высокоскоростного удара. Технический результат состоит в обеспечении больших скоростей метаемого якоря, повышении долговечности рельсовых электродов. Импульсный рельсовый ускоритель содержит проводящий якорь, рельсовые электроды, подмагничивающие катушки, датчик тока, неуправляемые разрядники, конденсаторы импульсного накопителя, управляемые разрядники, разделительные резисторы импульсного накопителя, блоки питания, драйверы управляемых разрядников, систему управления. Он обладает гибкой модульной конструкцией, позволяющей наращивать число ступеней для достижения необходимых скоростей. Все модули имеют одинаковую конструкцию, что упрощает разработку реального образца. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, точнее к шаговым электродвигателям, предназначенным для дискретных электроприводов. Технический результат состоит в обеспечении шагового и продольного перемещения гладкого ротора. Шаговый электродвигатель содержит статор, на внутренней расточке которого выполнены зубцы и пазы, чередующиеся по окружности и осевом направлении. На зубцах размещены фазные катушки, начала которых соединены с нулевым проводом источника питания, а концы фазных катушек подключены к коммутирующему устройству для подключения соответствующих фаз источника питания. Управляющий блок коммутирующего устройства выполнен с возможностью одновременного подключения для фиксации ротора пяти фазных катушек, образующих или дугообразный ряд, или продольный ряд, у которого до середины ряда один, а после середины - противоположный порядок следования фаз. Ротор шагового электродвигателя содержит электропроводящую часть, выполненную в виде цилиндра с прорезью по всей длине. 10 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к линейным асинхронным электродвигателям, и может быть использовано в высокоскоростном наземном транспорте. Технический результат состоит в облегчении прохождения криволинейного участка высокоскоростным транспортным экипажем. Вторичный элемент линейного асинхронного электродвигателя содержит электропроводящую 1 и магнитопроводящую части. Электропроводящая часть 1 включает в себя стержни 2, замкнутые с обеих сторон шинами 3, к которым стержни 2 перпендикулярны. Стержни 2, перпендикулярные шинам 3, снабжены дополнительными стержнями 4, электрически соединяющими стержни 2 с участками шины 3, образующими внешнюю дугу в криволинейном участке. Дополнительные стержни 4 расположены по отношению к участкам шины под углом, отличным от прямого, и имеют дугообразную форму, причем выпуклые части этих дуг обращены к участкам шины, образующим внешнюю дугу в криволинейном участке. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, к линейным асинхронным двигателям и может использоваться в высокоскоростном транспорте. Технический результат состоит в повышении плавности прохождения криволинейных участков высокоскоростным транспортным экипажем. Электропроводящая часть 1 вторичного элемента содержит стержни 2, замкнутые с обеих сторон шинами 3. Стержни 2 перпендикулярны шинам 3 и снабжены дополнительными стержнями, электрически соединенными с шиной 3, образующей внешнюю дугу в криволинейном участке. Самый длинный дополнительный стержень 4 расположен в центре шины 3, образующей внешнюю дугу в криволинейном участке, а длины дополнительных стержней 5 и 6, расположенных слева и справа от дополнительного стержня 4, равномерно уменьшаются по мере удаления от самого длинного дополнительного стержня 4 и становятся равными нулю в прямолинейных участках. 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к насосному оборудованию нефтедобычи. Установка содержит корпус (1), линейный электродвигатель (2), вторичный элемент (7), плунжеры (8, 9), цилиндры (10, 11), две пары входных и выходных клапанов (14, 15) и (17, 18). Также в состав установки входят сливной электромагнитный клапан (22), соединенный с насосно-компрессорными трубами (16). Дополнительно установлены диафрагмы (13, 20), выполненные в виде сплюснутых цилиндров. Диафрагмы жестко установлены между каждым из цилиндров (10, 11) и парами клапанов. Достигается увеличение межремонтного периода. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для электроприводов с прямолинейным движением рабочих органов. Цилиндрический линейный асинхронный двигатель содержит индуктор с трехфазной обмоткой, выполненной в виде катушечных модулей, якорь в виде ферромагнитного стержня с чередующимися ферромагнитными и электропроводящими кольцами. Катушечные модули помещены в разъемные ферромагнитные шпули, которые расположены на одной оси и подключены пакетами на каждую фазу источника трехфазного напряжения при условии nф=1÷n/3, где: nф - количество катушечных модулей, подключенных пакетами, n - общее количество катушечных модулей. Ферромагнитные шпули имеют радиальный разрез и профильное стыкующее соединение. Ферромагнитный стержень выполнен в виде трубы. Разъемные ферромагнитные шпули зафиксированы с торцов крышками, удерживаемыми штангами, которые оснащены подшипниками скольжения. Технический результат заключается в увеличении точности регулирования диапазона скоростей и тягового усилия. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх