ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПОГРУЖНОГО НАСОСА

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПОГРУЖНОГО НАСОСА


RU (11) 2145142 (13) C1

(51) 7 H02K3/12, F04D13/08, F04B47/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 98101537/06 
(22) Дата подачи заявки: 1998.01.30 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1998.01.30 
(45) Опубликовано: 2000.01.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Е.И.Бухаленко. Нефтепромысловое оборудование. Справочник. - М.: Недра, 1990, с.131, рис.4.4. Домбровский В.В., Хуторевский Г.М. Основы проектирования электрических машин переменного тока. - Л.: Энергия, 1974, с. 349, рис. 8-29. GB 1070344 А, 1967. RU 2030058 С1, 1995. RU 2083047 С1, 1997. GB 2140629 А, 1984. DE 4234129 А1, 1994. CH 679173 А5, 1991. 
(71) Заявитель(и): Открытое акционерное общество Нефтяная компания "Лукойл"; Общество с ограниченной ответственностью "Аэроэлектрик-1" 
(72) Автор(ы): Алекперов В.Ю.; Маганов Р.У.; Овчинников В.Ф.; Лесничий В.Ф.; Беззубов А.В.; Грайфер В.И.; Павленко В.И.; Сагаловский В.И.; Клочков О.Г. 
(73) Патентообладатель(и): Открытое акционерное общество Нефтяная компания "Лукойл"; Общество с ограниченной ответственностью "Аэроэлектрик-1" 
Адрес для переписки: 101000, Москва, Сретенский б-р, д.11, ОАО "Лукойл", Патентный отдел 

(54) ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПОГРУЖНОГО НАСОСА 

Предназначен для использования в качестве привода для погружных насосных установок, используемых в нефтяных скважинах. Включает корпус 1 с установленным в нем шихтованным магнитопроводом статора 2 и отделенный от статора зазором ротор 3. Статор 2 выполнен составным, содержащим внутреннюю зубцовую зону 4 и охватывающее кольцевое ярмо 5. Зубцовая зона имеет перемычки 6 со стороны зазора и открытые в сторону охватывающего ярма пазы 7. В пазах 7 зубцовой зоны размещены многовитковые секции двухслойной обмотки с лобовыми частями. Секции обмотки выполняются из прямоугольного провода, а размеры сечения секции выбираются из соотношения h = (0,9 - 1,1)b, где h - высота сечения секции, b - ширина сечения секции. Витки одного слоя обмотки 10 размещены в пазах 7 параллельно продольной оси паза, а витки второго слоя 11 перпендикулярно этой же оси. Позволит снизить массу и габариты электродвигателей погружных насосов, расширит область их применения, а также позволит повысить производительность погружных электронасосов в скважинах малого диаметра. 3 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области электротехники, а именно к конструкциям электродвигателей с большим отношением длины к диаметру, и может быть, в частности использовано в качестве привода для погружных насосных установок, используемых в нефтяных скважинах.

Известен электродвигатель, содержащий корпус с установленным в нем шихтованным магнитопроводом статора, в пазах зубцовой зоны которого размещены многовитковые секции двухслойной обмотки с лобовыми частями и отделенный от статора зазором ротор. В этой конструкции секции двухслойной обмотки размещены в пазах открытых со стороны зазора, причем секции могут быть выполнены как круглым, так и прямоугольным проводом в зависимости от мощности машины (Домбровский В.В., Хуторевский Г.М. "Основы проектирования электрических машин переменного тока", -Л.:, Энергия, 1974, с. 349, рис. 8-29).

Недостатком известного технического решения является то, что при большом отношении длины электродвигателя к диаметру (L/d 10) выполнение обмотки из секций, укладываемых в пазы со стороны зазора, становится практически невозможным.

Известен также погружной электродвигатель, включающий корпус с установленным в нем шихтованным магнитопроводом статора, в пазах зубцовой зоны которого размещены многовитковые секции обмотки с лобовыми частями и отделенный от статора зазором ротор ("Нефтепромысловое оборудование", спр., -М.: ,"Недра", 1990 г., с. 131, рис.4.4).

Упомянутый двигатель имеет большое отношение длины к диаметру, что исключает размещение в пазах зубцовой зоны шихтованного магнитопровода двухслойной обмотки с предварительно отформованными многовитковыми секциями. В таком двигателе секции обмотки выполнены из круглого провода методом протяжки через паз. Такая конструкция имеет следующие недостатки:

- малый коэффициент заполнения паза (отношение сечения меди к сечению паза), что увеличивает массу и габариты;

- относительно большая толщина слоя пропиточного компаунда, что увеличивает тепловое сопротивление для потерь в меди по отношению к охлаждающей среде;

- формирование секций обмотки непосредственно в пазу, что приводит к необходимости перемотки в случае недостаточной электрической прочности или повреждения изоляции;

- трудность укладки пазовой изоляции.

Задача, решаемая предложенным техническим решением, - уменьшение массы и габаритов электродвигателя погружных насосов.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения - повышение производительности погружных электронасосов в скважинах малого диаметра.

Поставленная задача достигается тем, что в известном электродвигателе, включающем корпус с установленным в нем шихтованным магнитопроводом статора, в пазах зубцовой зоны которого размещены многовитковые секции обмотки с лобовыми частями и отделенный от статора зазором ротор, обмотка выполнена двухслойной, статор содержит внутреннюю зубцовую зону и охватывающее кольцевое ярмо, причем зубцовая зона имеет перемычки со стороны зазора, а ее пазы выполнены открытыми и ориентированы к охватывающему ярму открытой частью, при этом многовитковые секции двухслойной обмотки, размещенные в пазах зубцовой зоны, имеют сечение, размеры которого определяются из соотношения

h = (0,9-1,1)b,

где h - высота сечения секции;

b - ширина сечения секции,

выполнены из провода прямоугольного сечения, витки одного слоя секции размещены в пазах параллельно продольной оси паза, витки второго слоя перпендикулярно этой же оси, а высота лобовой части обмотки не превышает высоту паза.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлен частичный продольный разрез электродвигателя, на фиг. 2 - разрез по линии I-I фиг. 1, на фиг. 3 - лобовая часть секции, изометрия.

Электродвигатель погружного насоса включает корпус 1 с установленным в нем шихтованным магнитопроводом статора 2 и отделенный от статора зазором ротор 3. Статор выполнен составным из внутренней зубцовой зоны 4 и охватывающего кольцевого ярма 5. Зубцовая зона имеет перемычки 6 со стороны зазора и открытые в сторону охватывающего ярма пазы 7. В пазах 7 зубцовой зоны размещены многовитковые секции двухслойной обмотки 8 с лобовыми частями 9. Витки одного слоя обмотки 10 размещены в пазах 7 параллельно продольной оси паза, а витки второго слоя 11 - перпендикулярно этой же оси.

Монтаж электродвигателя осуществляется следующим образом. Секции обмотки 8 выполняются отдельно из прямоугольного провода, размеры сечения секции выбираются из соотношения h = (0,9 -1,1)b, где h - высота сечения секции, b - ширина сечения секции, что позволяет обеспечить максимальный коэффициент заполнения паза. Секции предварительно формуются и укладываются в пазы 7 пакета листов зубцовой зоны 4, имеющей технологические перемычки 6. После чего снаружи надевается пакет листов кольцевого ярма 5, который фиксируется от проворота любым известным способом (например, склейкой). Готовый статор 2 с обмоткой устанавливается в корпус 1. Для обеспечения сборки зубцовой зоны 4 с обмоткой 8 и наружного пакета кольцевого ярма 5 необходимо, чтобы высота лобовой части 9 не превышала высоту паза 7. Это достигается тем, что лобовые части 9 секций в зоне перехода из слоя в слой имеют разворот вдоль оси многовитковой секции, так что витки одной стороны каждой секции, образующие один из двух слоев обмотки расположены параллельно продольной оси паза, а витки второй стороны каждой секции расположены перпендикулярно этой же оси. Выполнение обмотки 8 из провода прямоугольного сечения позволяет существенно повысить коэффициент заполнения паза.

Работа электродвигателя погружного насоса осуществляется следующим образом. При подаче рабочего тока в обмотку 8 статора 2 взаимодействие магнитного поля ротора 3, созданного либо постоянными магнитами либо токами в короткозамкнутой обмотке ротора (в зависимости от типа электродвигателя) с токами в обмотке статора создает рабочий момент и приводит выходной вал электродвигателя во вращение.

Предложенная конструкция позволит снизить массу и габариты электродвигателей погружных насосов, расширит область их применения, а также позволит повысить производительность погружных электронасосов в скважинах малого диаметра. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Электродвигатель погружного насоса, включающий корпус с установленным в нем шихтованным магнитопроводом статора, в пазах зубцовой зоны которого размещены многовитковые секции обмотки с лобовыми частями и отделенный от статора зазором ротор, отличающийся тем, что обмотка выполнена двухслойной, а статор содержит внутреннюю зубцовую зону и охватывающее кольцевое ярмо, причем зубцовая зона имеет перемычки со стороны зазора, а ее пазы выполнены открытыми и ориентированы к охватывающему ярму открытой частью, при этом многовитковые секции двухслойной обмотки, размещенные в пазах зубцовой зоны, имеют сечение, размеры которого определяются из соотношения

h = (0,9 - 1,1) b,

где h - высота сечения секции;

b - ширина сечения секции,

и выполнены из провода прямоугольного сечения, витки одного слоя секции размещены в пазах параллельно продольной оси паза, витки второго слоя - перпендикулярно этой же оси, а высота лобовой части обмотки не превышает высоту паза.