CN101088208A - 用于潜水式电机的电涌抑制系统 - Google Patents

Abstract

具有电涌保护的潜水式电机。该潜水式电机包括由导电材料形成的电机壳体；设置在该电机壳体内并且与该电机壳体电绝缘的定子线圈组件；将由外部电源传递的电能传送到该壳体内的定子线圈组件的电源线；以及由导电材料形成的端环。该潜水式电机还包括具有电涌保护器的电涌保护组件，该电涌保护器包括由绝缘体保持分隔开一定距离的两个相对的电极表面；以及由电绝缘材料形成的连接构件。该连接构件使该电源线抵靠在该电涌保护组件上，以在该电源线和实质上缺少电线的电涌保护之间建立导电通道。

Description

用于潜水式电机的电涌抑制系统

技术领域

本发明一般地涉及有害电能的消散，更特别地涉及电涌抑制组件，以及具有这种电涌抑制组件的潜水式电机，该电涌抑制组件用于使潜水式电机结构设计的复杂性最小化，并且用于消散传送到潜水式电机的电能中的电涌。

背景技术

电机用在泵的设计和操作中，该泵放置在地下的井中，并且浸在水中。这种电机像所有的电机一样需要保护不受突然的高电压电涌的影响；该高电压电涌是由不可预知的事件如附近的雷击造成的。通常，因为将这种泵安装在地下井中，因此维修这种设备单元将非常困难而且昂贵。

本领域中公知的是，为这种系统提供电涌保护系统，该电涌保护系统保护该系统不受到导入泵电机中的电源线所遇到的电压增加的影响。

一些公知的电涌保护系统在电机壳体的外部操作，如在美国专利No.4538200中公开的系统。典型地，在地上提供这种外部系统。然而，由于它们远离电机，因而它们不能对在该电涌保护系统和电机之间感应的电涌提供保护。

可选地，在靠近该电机但仍然在其外部的位置将电涌保护系统设置在电源线内。由于该电机和电涌保护系统之间的距离减少，因而通常增加了保护。然而，这种电涌保护系统具有这样的问题，即，在井或者其它潜水应用中其使用并不令人瞩目。还有，这种系统需要以非常昂贵的费用来实现，而使其成为没有吸引力的解决方案。

还已知的是在该电机壳体内直接提供电涌抑制系统，如美国专利No.4967303和No.4437027所公开的那样。例如，美国专利No.4437027公开了一种模制在电机壳体中的电涌吸收单元。然而，这种结构设计需要在电机壳体单元中嵌入配线，以将电涌保护器电连接到电机的部件上。这种配线使得电机的装配费时，并且在电机壳体内需要更多的空间。由于该电涌保护器在电机壳体内时间密集型的人工安置，该电涌保护单元的维护和/或维修将非常困难而且昂贵。

因此，本领域中需要一种电涌抑制装置和系统，以及具有这种电涌抑制装置和系统的潜水式电机。该电涌抑制装置和系统应使意外的电流电涌得以消散，而不会对提供了电涌保护的潜水式电机造成重大损坏。而且，该电涌抑制装置和系统应当使该潜水式电机组件的复杂性最小化。

发明内容

本发明通过如下方式来实现这些和其它目的，即，提供一种具有电涌保护的潜水式电机，该潜水式电机包括由导电材料形成的电机壳体；设置在该电机壳体内并且与该电机壳体电绝缘的定子线圈组件；用于将由外部电源传递的电能传送到该壳体内的定子线圈组件的电源线；以及由导电材料形成的端环。该电机还包括电涌保护组件，该电涌保护组件包括电涌保护器，该电涌保护器包括由绝缘体保持分隔开一定距离的两个相对的电极表面；以及由电绝缘材料形成的连接构件。该连接构件使该电源线抵靠该电涌保护组件，以便在该电源线与实质上缺少电线的电涌保护之间建立导电通道。

根据一个方面，本发明提供一种具有电涌保护的潜水式电机，该电机包括由导电材料形成的电机壳体；设置在电机壳体内并且与该电机壳体电绝缘的定子线圈组件；以及由导电材料形成的端环。该电机还包括电涌保护组件，该电涌保护组件包括电涌保护器，该电涌保护器具有由绝缘体保持分隔开一定距离的两个相对的电极表面；以及由电绝缘材料形成的连接构件。该连接构件设置有第一孔，一导电元件可以穿过该第一孔延伸，以在外部电能源和该定子线圈组件之间提供电气连通，并且该连接构件设置有第二孔，用于将该电涌保护组件定位在该端环和该电源线之间。

根据另一个方面，本发明还提供一种具有电涌保护的潜水式电机，该电机包括由导电材料形成的电机壳体；设置在该电机壳体内并且与该电机壳体电绝缘的定子线圈；以及由导电材料形成的端环，该端环限定出一孔，电源线可以穿过该孔延伸，以便在外部电能源和该定子线圈组件之间提供电气连通。设置电绝缘的连接构件，以将所述电源线保持在邻近所述端环中的孔的位置。该电机还包括电涌保护组件，该电涌保护组件包括电涌保护器，该电涌保护器具有由绝缘体保持分隔开一定距离的两个相对的电极表面，其中，该连接构件将所述电涌保护组件支撑在使该电涌保护组件抵靠电源线的位置。

根据又一个方面，本发明还提供一种具有电涌保护的潜水式电机，该电机包括由导电材料形成的电机壳体；设置在该电机壳体内并且通过灌注混合物与该电机壳体电绝缘的定子线圈组件；由导电材料形成的端环，该端环限定出一孔，导电元件穿过该孔延伸，以便在外部电能源和该定子线圈组件之间提供电气连通；支撑与所述端环中的孔邻近的电线的电绝缘连接构件；以及电涌保护组件，该电涌保护组件包括一纵轴和由绝缘体沿该纵轴保持分隔开一定距离的两个相对的电极表面。通过连接构件将该电涌保护组件的位置保持在相对于该端环的固定位置，以便在该电源线和端环之间沿该电涌保护装置的纵轴建立电涌放电通道。

附图说明

在阅读了根据附图的以下描述之后，对本领域的技术人员来说，本发明的前述和其它特征以及优点将会非常清楚，其中：

图1是根据本发明实施方式的记录系统的方框图；以及

图2是根据本发明的记录系统在医疗环境中使用的说明性实施方式。

具体实施方式

在此使用的某些术语仅是为了方便，而不能理解为对本发明进行限制。而且，在附图中，有些特征是以某种示意性的形式表示的。

如图1所示，根据本发明的具有电涌保护的潜水式电机10包括由导电材料形成的电机壳体12；布置在该电机壳体12内、并且通过灌注混合物16与该电机壳体12电绝缘的定子线圈组件14；以及由导电材料形成的端环18。电涌保护装置22(图2)在此还称作电涌保护器，其包括两个相对的电极表面24、26，绝缘体28将该两个电极表面保持分隔开一定距离，该电涌保护装置设置成在电源线32和端环18之间电气连通。将电绝缘连接构件34安装在该潜水式电机10内，以便在该电源线32和端环18之间的导电性通道上支撑该电涌保护器22，从而允许将电能的潜在损坏性电涌传送到该电机壳体12，其可以从该电机壳体安全地传动到电气接地，而不会对该潜水式电机10造成重大损坏。

再参照图1，将定子线圈组件14与该电机壳体12以同轴的关系布置，并且由该电机壳体12封装。第一和第二端壁36、38连接到该电机壳体12的相对端。将该上和下端壁36、38以彼此同轴并且与该壳体12同轴的关系布置。在该第一和第二端壁36、38中的每一个与该壳体12之间通常形成流体密封连接。

第一端壁36具有适于封装壳体12的一端的形状，并且包括驱动轴44可以穿过其中延伸的孔42，以及另一个孔46，该另一个孔允许外部电源与该潜水式电机10之间的电气连通，以便将要传送的电能传递给该定子线圈组件14。该第一端壁36还包括座46，该座适于将端环18接纳并且保持在固定的位置。可选的实施方式包括整体地形成为该第一端壁36的部分的端环18。

虽然下面将本发明描述成包括连接到端环18的电涌保护器22，用以将电能的潜在损坏性的电涌传送到地面，但是应当理解，可以将该电涌保护器22连接到任何与该电机壳体12电气连通的导电部分，乃至该电机壳体12本身上，当安装该潜水式电机10时该电机壳体接地。当安装在潜水应用中时，将该壳体12的至少一个部分接地，以便消散在操作期间传送到该壳体12的电能。在此将该电机壳体12要接地的部分称作该电机壳体12的可接地部分。这可以包括整个电机壳体12，其包括第一和第二端壁36、38。

定子线圈布置在该电机10的定子室48内，并且形成沿着该电机的纵轴52的一部分延伸的大致柱形的定子线圈组件14。转子54可旋转地支撑在该定子线圈组件14的内径向上，并且与该定子线圈组件14同轴，以便该定子线圈组件14在该转子54周围延伸。将驱动轴44连接到该电机壳体12内的转子54上，并且延伸出该电机壳体12，以便可操作地连接到潜水式泵(未示出)上。将该转子54的旋转传送到驱动轴44，该驱动轴又使得该驱动轴连接在其上的泵内的叶轮组件旋转。可以将泵与该潜水式电机10一起整体地形成为一个单元，或者，可以在该潜水式电机10待安装的位置将该泵连接到该潜水式电机10上。

该定子室48内的空隙填充有灌注混合物16。该灌注混合物可以是任何电绝缘的材料如塑料、绝缘液体、压缩空气等等。该灌注混合物16提供对该管状壳体12的支持，以便在该电机10所浸入的流体在其上给予压力的情况下，使该电机壳体12的挠曲或破坏最小化。合适的灌注混合物的一个例子是环氧树脂。可以用作灌注混合物16的合适的环氧树脂可从声音设计判断操作中的许多树脂中选取，但是在所有的情况下，其应具有足够刚性，以便在预定的使用环境下，能经受住在该电机壳体12的外部表面上施加的流体压力。

该灌注混合物16填充该定子线圈组件14和该电机壳体12的部分之间的空间，因而使该定子线圈与该电机壳体12电绝缘，该电机壳体在安装后接地。单独的定子线圈之间的至少一些空隙也可以填充有该灌注混合物16。

该电源线32可以是任何类型的导电元件，其可以将电能从外部电源传送到该定子线圈。如图2中所示，该电源线32是与兼容的连接部件配合的刚性销，例如属于外部电源的插头56，以便将来自外部电源的电能传送到该潜水式电机10的定子线圈组件14。然而，该电源线32可以是任何通常为刚性的导电构件，其将来自外部电源的电能传送到该潜水式电机10的内部电部件上。例如，该电源线可以是可变形的电线，其形状由邻近的部件如连接构件34或灌注混合物16来保持。

根据本发明的电涌保护组件58包括电涌保护器22，和可选的导电的间隔件(未示出)，该间隔件可用于将该电涌保护器22与该电机壳体12的一部分、电源线32或者与二者都分隔开。该间隔件可以是例如传统的垫圈等的圆盘形式的金属片。该间隔件与用于在电极24、26中的每一个和该电源线32和/或端环18之间建立电气连通的电线的不同之处在于：电线是细长的、挠性的导体，此导体的长度通常大于其直径。在该电涌保护器22和相邻部件之间的电线的安装需要复杂的制造步骤，以将金属固定到金属上，如软焊或焊接，这增加了制造过程的复杂性，并且是费时和昂贵的。与此相反，间隔件可以被看作是固体的、通常为刚性的导电构件，其抵靠或者定位在电涌保护器22的电极24、26与另一导电表面如端环18、电源线32、端壁36、壳体12或者任何其它导电部件以及任何它们的组合之间。间隔件还典型地具有大于或者相当于其长度的直径。

根据图2中所示的一个实施方式，将该电涌保护组件58通过在每个电源线32和端环18之间产生刚性固定的电连接而配设在该电机壳体12内。这种刚性固定的电连接可以通过将该电机壳体12内的连接构件34刚性地紧固到该端环18上来建立。通过螺栓、螺钉、铆钉、粘合剂、焊接或者其它紧固件59将该连接构件34保持在相对于端环18的固定位置，该紧固件可以将该连接构件34固定地紧固到该端环18或该电机壳体12的其它部分。可选地，通过布置在该电机壳体12内的灌注混合物16将该连接构件保持在相对于该端环18的固定位置。根据又一个实施方式，连接构件34可以是灌注混合物16本身，形成该灌注混合物以便在该电涌保护器22和每个电源线32以及端环18或该电机10的其它接地部分之间保持电气连通。

根据一个实施方式的连接构件34在安装在该电机壳体12中时具有邻近于该电机壳体12的表面和/或端环18设置的第一表面，以及第二表面，在附图1所示的实施方式中，该第二表面邻近于灌注混合物16。该连接构件34包括用于接纳电源线32的孔62，并且将该电源线32支撑在相对于该端环18的固定位置，所述电源线从与该端环18相邻的位置延伸，进入电机壳体12的内部。

根据图1和2所示的实施方式，连接构件34还包括孔64，该孔的大小适于在没有电源线32的情况下允许电涌保护器22通过。该孔64的大小允许该电涌保护器22的电极24、26在孔64中延伸适当的距离，以便在该电涌保护器22的电极24、26和电源线32之间建立电气连通。连接构件34由电绝缘材料制成，以便通过该连接构件34防止在该电涌保护器22的电极24、26之间形成电短路。类似地，当通过紧固件59将连接构件34固定到该电机壳体12时，该电涌保护器22的其它电极26未与该电源线32电气连通，而是保持与该端环18或者该壳体12的其它接地部分电气连通。该电涌保护器22的布置允许其安装在该电机壳体12内，而不需要电线在该电源线32和端环18中的至少一个与该电涌保护器22之间延伸。相反，在装配该潜水式电机10时该电涌保护器22同时抵靠电源线32和端环18，由此在这些部件之间形成无电线的电连接。

根据使用一个或多个间隔件的实施方式，至少一个间隔件在电源线32和电涌保护器22之间延伸，或者在端环18和电涌保护器22之间延伸，或者这两种情况都包括。因此，该电涌保护器22的电极24、26可以直接抵靠电源线32和端环18，或者可以使用一个或多个间隔件将该电涌保护器22与该电源线32和端环18中的一个或两个分隔开，而不会破坏其间的电气连通。

本发明的不同实施方式包括该电涌保护组件58中的不同电涌保护器22。一个实施方式使用气体放电管类型的电涌保护器，其具有两个电极24、26，各自位于由绝缘材料或绝缘体28如玻璃限定的气体填充室66的每个相对端上。这种电涌保护器22是公知的，并且可以从Products，Inc购得。然而，可以理解，任何传统的如下所述的电涌保护器22都可以包括在本发明的电涌保护组件58中，该电涌保护器具有两个或多个电极，每个电极抵靠电源线32和电机壳体12的导电部分如端环18中的至少一个。

虽然如上所述，潜水式电机10具有单个电源线32和单个电涌保护器22，但是本发明的范围包括这样的潜水式电机10：该潜水式电机具有多个电源线32，以便将来自外部电源的电能传送到该电机壳体12内的各内部电子部件。这些可选的实施方式进一步包括多个电涌保护器22，至少一个电涌保护器设置在每个电源线32和该电机壳体12内的各内部电子部件之间的传导通道上。特别地，将每个电涌保护器22布置在该电源线32和该定子线圈组件14之间的导电通道内。可选实施方式的至少一个电涌保护器22通过如下方式在该电源线32和该电机壳体12的待接地部分之间形成电涌消散通道，即，将每个电涌保护器22的至少一个电极抵靠在电机壳体12端环18和电源线32中的每一个上。

通过对本发明的以上描述，本领域普通技术人员从中可以想得到一些改进、变化和变型。这种在本领域普通技术范围内的改进、变化和变型应被覆盖于后附的权利要求。

Claims (13)

1.一种具有电涌保护的潜水式电机，包括：

由导电材料形成的电机壳体；

设置在所述电机壳体内并且与所述电机壳体电绝缘的定子线圈组件；

电源线，用于将由外部电源传递的电能传送到所述壳体内的定子线圈组件；

由导电材料形成的端环；

电涌保护组件，其包括电涌保护器，所述电涌保护器包括由绝缘体保持分隔开一定距离的两个相对的电极表面；以及

由电绝缘材料形成的连接构件，

其中，所述连接构件使所述电源线抵靠在所述电涌保护组件上，以在所述电源线和实质上缺少电线的所述电涌保护之间建立导电通道。

2.根据权利要求1所述的潜水式电机，其特征在于，一种灌注混合物将所述定子线圈组件与所述电机壳体电绝缘。

3.根据权利要求2所述的潜水式电机，其特征在于，所述灌注混合物形成所述连接构件。

4.根据权利要求1所述的潜水式电机，其特征在于，所述电源线是通常刚性的销，在连接构件中设置电涌保护器，所述销穿过连接构件中的孔延伸，以抵靠所述电涌保护器，并且将所述电涌保护器保持在相对于所述端环的固定位置。

5.根据权利要求1所述的潜水式电机，其特征在于，所述电源线是销，所述销向外延伸离开所述壳体，以与设置在所述外部电源终端的插头配合作用。

6.一种具有电涌保护的潜水式电机，包括：

由导电材料形成的电机壳体；

设置在所述电机壳体内并且与所述电机壳体电绝缘的定子线圈组件；

由导电材料形成的端环；

电涌保护组件，其包括电涌保护器，所述电涌保护器具有由绝缘体保持分隔开一定距离的两个相对的电极表面；以及

由电绝缘材料形成的连接构件，

其中

所述连接构件设置有第一孔，一导电构件可穿过所述第一孔延伸，以在外部电能源和所述定子线圈组件之间提供电气连通，以及

所述连接构件设置有第二孔，用于将所述电涌保护组件定位在所述端环和电源线之间。

7.根据权利要求6所述的潜水式电机，其特征在于，所述连接构件由灌注混合物形成，所述灌注混合物将所述定子线圈组件与所述电机壳体绝缘。

8.一种具有电涌保护的潜水式电机，包括：

由导电材料形成的电机壳体；

设置在所述电机壳体内并且与所述电机壳体电绝缘的定子线圈组件；

由导电材料形成的端环，所述端环限定出一孔，电源线可穿过所述孔延伸，以在外部电能源和所述定子线圈组件之间提供电气连通；

电绝缘的连接构件，以将所述电源线保持在邻近所述端环中的孔的位置；以及

电涌保护组件，其包括电涌保护器，所述电涌保护器具有由绝缘体保持分隔开一定距离的两个相对的电极表面，其中

所述连接构件将所述电涌保护组件支撑在使所述电涌保护组件抵靠电源线的位置。

9.根据权利要求8所述的潜水式电机，其特征在于，所述端环形成封装所述电机壳体一端的端壁的部分。

10.根据权利要求9所述的潜水式电机，其特征在于，所述端壁包括孔，一驱动轴可穿过所述孔延伸，以便可操作地连接到一流体泵。

11.根据权利要求9所述的潜水式电机，其特征在于，所述电涌保护器是气体放电管类型的电涌保护器。

12.根据权利要求9所述的潜水式电机，其特征在于，所述电涌保护组件还包括一个或多个与至少一个电极表面邻近的导电的间隔件。

13.一种具有电涌保护的潜水式电机，包括：

由导电材料形成的电机壳体；

设置在所述电机壳体内并且通过灌注混合物与所述电机壳体电绝缘的定子线圈组件；

由导电材料形成的端环，所述端环限定出一孔，一导电构件可穿过所述孔延伸，以在外部电能源和所述定子线圈组件之间提供电气连通；

电绝缘的连接构件，以支撑与所述端环中的孔邻近的电线；以及

电涌保护组件，所述电涌保护组件包括一纵轴和由绝缘体沿所述纵轴保持分隔开一定距离的两个相对的电极表面，

其中

通过所述连接构件将所述电涌保护组件的位置保持在相对于所述端环的固定位置，以在所述电源线和端环之间沿所述电涌保护装置的纵轴建立电涌放电通道。

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