CN102297141B - 一种内转子电动机直接驱动叶轮的小型离心式水泵 - Google Patents

Abstract

一种内转子电动机直接驱动叶轮的小型离心式水泵，包括电动机和泵结构，电动机包括转子、环绕转子的定子铁芯和定子铁芯上安装的绕组；泵结构包括在同一轴线上与转子旋转耦合的叶轮和包围该叶轮的涡壳，还包括一与定子铁芯紧密接触且具有内腔的金属体；金属体朝向涡壳一侧的端面与所述轴线垂直并具有至少2个贯通所述内腔的接口；涡壳朝向电动机一侧的端面与所述轴线垂直，并具有贯通涡壳内腔的开口；所述开口的数量与接口数量相同；金属体朝向涡壳一侧的端面与涡壳朝向电动机一侧的端面对接，并且所述接口和开口一对一贯通。该设计免除传统技术的导管连接，降低结构和加工安装的复杂性，可消除导管老化和接头松动以至漏水的问题，可靠性提高。

Description

一种内转子电动机直接驱动叶轮的小型离心式水泵

技术领域

本发明涉及一种离心式水泵，尤其涉及一种内转子电动机直接驱动叶轮的小型离心式水泵，在国际专利分类表中，分类可属于F04D29/58。

背景技术

为降低驱动水泵的电动机的温升，中国实用新型专利ZL90207417.2、ZL00253552.1和ZL200420114447.3提出了对电动机装设水冷式散热器通入其传动的水泵输出的水流进行冷却的技术方案。具体做法是从水泵的输出(高压)、输入(低压)端把足够压力差的水流引往位于电动机机壳的水冷散热器。由于水泵的输出(高压)、输入(低压)端与水冷散热器通常有相当的距离，这就需要使用导管进行连接。该方案有如下值得改进之处。

1、导管的连接结构和加工安装比较复杂；

2、导管存在老化和接头松动因而容易发生漏水的问题，降低运行的可靠性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提出一种内转子电动机直接驱动叶轮的小型离心式水泵，可以避免使用导管，因而简化结构和加工安装，并提高运行的可靠性。

本发明解决技术问题的技术方案是，一种内转子电动机直接驱动叶轮的小型离心式水泵，包括电动机和泵结构，电动机包括转子、环绕转子的定子铁芯和定子铁芯上所安装的绕组；泵结构包括在同一轴线上与所述电动机转子旋转耦合的叶轮和包围该叶轮的涡壳，其特征在于：

——还包括一与定子铁芯紧密接触的金属体，该金属体具有内腔，其朝向涡壳一侧的端面与所述轴线垂直，并具有至少2个贯通所述内腔的接口；

——所述涡壳朝向电动机一侧的端面与所述轴线垂直，并具有贯通涡壳内腔的开口，开口的数量与所述接口数量相同；

——所述金属体朝向涡壳一侧的端面与所述涡壳朝向电动机一侧的端面对接，并且所述接口和所述开口一对一贯通。

所述二个端面由于均与轴线垂直而相互平行，便于二者紧贴对接及所述接口与开口的顺畅贯通，使涡壳内的水直接引入金属体的内腔对其冷却，并进而导出与金属体紧密接触的定子铁芯的热量而降低电动机的温升。该紧凑的设计，免除了传统技术所需的导管连接，大大降低了结构和加工安装的复杂性，尤其是消除了导管老化和接头松动因而容易发生漏水的问题，提高运行的可靠性。

小型离心式水泵电动机的发热量小，所需冷却量也小，通常只须有水进出与定子铁芯紧密接触的金属体即可。因为，即使其所连接涡壳的开口原先并无压力差，金属体内腔的水在受热后也会发生自然对流，因而和涡壳内的水发生交换，提高换热效率。本技术方案正是巧妙地利用该特点，从而避免现有技术刻意从水泵的输出(高压)、输入(低压)端引入有足够压力差的水流进入水冷散热器而不得不使用导管连接的问题。

当然，对于发热量较大的情况，引入有一定压力差的水流进入水冷散热器也是有好处的。为此，本技术方案可以有进一步的设计。

本技术方案关于所述开口的进一步设计是，所述开口部分位于距离所述轴线较远的位置而部分位于距离所述轴线较近的位置。由于涡壳内旋转液流的离心力作用，距离所述轴线较远的位置比距离所述轴线较近的位置有更高的水压，该压力差将增强经这些位置的开口进出金属体内腔的水流速度，提高换热系数。

本技术方案关于所述开口更进一步的设计是，沿涡壳内液流旋转方向，所述位于距离所述轴线较远的位置的开口下游边沿具有一阻挡凸起或/和位于距离所述轴线较近的位置的开口上游边沿具有一阻挡凸起；或/和沿涡壳内液流旋转方向，所述位于距离所述轴线较远的位置的开口上游成形为凹下斜坡流道或/和位于距离所述轴线较近的位置的开口上游成形为凹下斜坡流道。借助于流道的改变，该进一步的设计可提高位于距离所述轴线较远的位置的开口的水压或/和降低位于距离所述轴线较近的位置的开口的水压，该进一步增加的压力差进一步增强经这些位置的开口进出金属体内腔的水流速度，提高换热系数。

本发明的技术方案和效果将在具体实施方式中结合附图作进一步的说明。

附图说明

图1是本发明第1实施例小型离心式水泵整体结构示意图；

图2是本发明第1实施例小型离心式水泵装配过程示意图；

图3是本发明第1实施例小型离心式水泵转子、叶轮和涡壳端面组件示意图；

图4是本发明第2实施例小型离心式水泵转子、叶轮和涡壳端面组件示意图；

图5是图3中H-H剖视示意图；

图6是图5中B-B剖视示意图；

图7是图5中A-A剖视示意图；

图8是图4中K-K剖视示意图；

图9是图8中D-D剖视示意图；

图10是图8中C-C剖视示意图；

图11是图1局部放大E示意图；

图12是图2局部放大F示意图。

具体实施方式

本发明实施例主要是对本申请人在先技术产品的改进。这些在先技术产品的有关设计可见于本申请人的在先申请实用新型专利说明书CN 200420047013、CN 200620054699和CN 200720148584。本发明实施例中所需应用的现有技术有关内容，在本申请文件中未有记述的，均可参考上述说明书。

本发明第1实施例小型离心式水泵的结构如图1、图2、图3、图5、图6、图7、图11和图12所示，主要由电动机、泵结构和水冷结构三大部分组成。

电动机包括：

——永磁转子1；

——定子铁芯2，其内孔环绕转子1，外形大致为长方体；

——定子铁芯2上所安装的绕组(图中未示出)。

泵结构包括：

——叶轮3，固定于转子1的轴101上；

——包围叶轮3的涡壳4。叶轮3在涡壳4的内腔旋转，涡壳4朝向电动机一侧的端面41与轴101垂直，并具有贯通涡壳4的内腔的开口9和开口10；该二开口位于图示直径与轴101的距离相等，且朝向电动机一侧均成形为凸嘴，各紧密地套入一倒“T”字形弹性体衬套11、12；于涡壳4的内腔表面，沿同一液流旋转方向，开口9的上游边沿具有阻挡凸起13，开口10的下游边沿具有阻挡凸起14。

水冷结构：

——主要是一“U”形的铝金属体5，其内表面紧贴定子铁芯2外表长方体如图1所示3个侧面：右侧面、上侧面和下侧面。该金属体具有“U”形的内腔6，其朝向涡壳4的端面51与轴101垂直，并开有贯通内腔6的接口7和接口8。接口7、接口8位于前述直径与轴101的距离相等，且与开口9、开口10与轴101的距离相等。接口7和接口8的内孔朝向涡壳的一小段用于容纳所述凸嘴连同弹性体衬套紧密插入而内径稍有扩大；

安装过程参见图2和图12，图1和图11为安装完成后的示意图：

在已安装好电动机和泵结构的总成上，以螺钉(图中未示出)把“U”形的铝金属体5压住套往定子铁芯2的外表面长方体，使金属体5朝向涡壳4一侧的端面51与涡壳4朝向电动机一侧的端面41对接，接口7和开口9对接贯通，接口8和开口10对接贯通。接口和开口之间的倒“T”字形弹性体衬套11、12由于在所有表面均受挤压，可长时间保持满意的防漏效果，且安装方便。

水泵充水后，涡壳4内腔的水经对接贯通的开口9和接口7与接口8和开口10充入金属体5内腔，起冷却作用。当水泵运行时，旋转水流在阻挡凸起13、14分别形成有所升高和有所降低的水压，因而增加的压力差进一步增强经这些位置的开口进出金属体5内腔的水流速度，提高换热系数。

不限于如上设计，还可以有如下设计：

——改为4个开口和4个接口，从而构成4对开口和接口，金属体5内相应构成2个“U”形的内腔；

——金属体改为倒“L”形铝压铸件，仅紧贴定子铁芯2外表长方体如图1所示的右侧面和下侧面，内嵌“W”形的铜管，铜管二端于金属体5下半部朝向涡壳4的端面形成2个接口；

——叶轮也可以以本申请人在先申请实用新型专利说明书CN 200420047013等所述摆动片方式偶合于定轴旋转的永磁转子上；

——开口9和开口10与轴101的距离可以不相等，接口7和接口8与轴101的距离也可以不相等，但仍分别与所对应装配的开口9和开口10与轴101的距离相等；并且，最好沿涡壳内液流旋转方向，所述位于距离轴101较远的位置的开口下游边沿具有阻挡凸起或/和位于距离轴101较近的位置的开口上游边沿具有阻挡凸起。

本发明第2实施例小型离心式水泵的基本部分与第1实施例相同，主要差异在于涡壳端面开口壳内部分的形状有所改进，所改进的结构如图4、图8、图9和图10所示。主要的差异在于：

——开口19与轴101的距离小于开口20与轴101的距离，参见图4、图8。该距离导致的水压差将增强经这些位置的开口进出金属体内腔的水流速度，提高换热系数；

——于涡壳4的内腔表面，沿同一液流旋转方向，开口19的上游边沿成形为凹下斜坡流道15，开口20的下游边沿成形为凹下斜坡流道16，参见图8、图9和图10。该流道的设计进一步增加水压差而增强经这些位置的开口进出金属体内腔的水流速度，提高换热系数。

Claims (1)

1.一种内转子电动机直接驱动叶轮的小型离心式水泵，包括电动机和泵结构，电动机包括转子、环绕转子的定子铁芯和定子铁芯上所安装的绕组；泵结构包括在同一轴线上与所述电动机转子旋转耦合的叶轮和包围该叶轮的涡壳，其特征在于： 

——还包括一与定子铁芯紧密接触的金属体，该金属体具有内腔，其朝向涡壳一侧的端面与所述轴线垂直，并具有至少2个贯通所述内腔的接口； 

——所述涡壳朝向电动机一侧的端面与所述轴线垂直，并具有贯通涡壳内腔的开口，开口的数量与所述接口数量相同； 

——所述金属体朝向涡壳一侧的端面与所述涡壳朝向电动机一侧的端面对接，并且所述接口和所述开口一对一贯通；

——所述开口部分位于距离所述轴线较远的位置而部分位于距离所述轴线较近的位置； 

——沿涡壳内液流旋转方向，所述位于距离所述轴线较远的位置的开口下游边沿具有一阻挡凸起或/和位于距离所述轴线较近的位置的开口上游边沿具有一阻挡凸起； 

——沿涡壳内液流旋转方向，所述位于距离所述轴线较远的位置的开口上游成形为凹下斜坡流道或/和位于距离所述轴线较近的位置的开口下游成形为凹下斜坡流道； 

——所述接口和所述开口一对一贯通是这样的结构： 

——所述开口朝向电动机一侧成形为凸嘴； 

——所述凸嘴紧密地套以倒“T”字形的弹性体衬套； 

——所述接口内孔朝向涡壳一侧具有容纳所述凸嘴连同弹性体衬套紧密地插入的内径扩大段。 

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