CN102654128A - 磁悬浮水下电动泵 - Google Patents

Abstract

一种磁悬浮水下电动泵，可应用于水下用于抽水或排水，其包括转子支架及与转子支架相连通的叶轮室，转子支架内容置有永磁转子总成，所述永磁转子总成上形成有动力轴，该动力轴延伸至叶轮室内部，永磁转子总成形成电机部分，露在叶轮室中的动力轴上安装有叶轮以形成水泵部分。当形成电机部分的永磁转子总成旋转时，吸入叶轮室内的流体部分流入转子支架的内部，在固定的转子支架与旋转的永磁转子总成之间形成水膜。

Description

磁悬浮水下电动泵

技术领域

本发明涉及一种应用于水下用于抽水或排水的磁悬浮水下电动泵。 

背景技术

一般来说，水下电动泵是一种利用将泵体沉到水中进行抽水作业或排水作业的工具，主要应用于将水(或其他流体)转移地点、药水供给等场合。 

关于水下电动泵，可参考韩国专利申请公开第20-1985-5036号，以及韩国专利第10-137657等。 

上述专利申请及专利所揭示的水下电动泵一般包括电机与泵体，且电机与泵体一体或分体构成，由于电机的起动，带动泵体中旋转叶轮的转动，该转动导致叶轮附近的流体向外喷出，进一步导致真空，使得电动泵外部的水或其他流体源源不断被吸入泵体中再被喷出。 

这些电动泵的电机的转子(一般是线圈)和定子(一般是磁体)设置在电机内部，电机和泵体被相互密封分离，因此泵体抽出的水或其他流体不会进入电机内。为了使得电机运转顺畅，一般会要在电机的转子和定子之间添加润滑油。然而，在修理电动泵的电机时，会出现润滑油外漏造成污染的问题。另外，润滑油的泄漏，会使转子与支撑转子的轴承间产生磨损，导致转子与轴承之间的同心度产生变差，并且会产生非正常的振动和噪音。而且，电机运行时产生的热量一般是向电机外壳传导并利用电机外壳周边的水或其他流体间接冷却，但是这种冷却方式的效率比较低。冷却效果的不佳导致电机运行时的温度上升，引起性能下降，从而出现电动泵效率下降的问题。甚至，传统的水下电动泵的一个电机只配合一个泵体，存在只能单一操作而不能他用的问题。 

本发明则提供一种新的方式用以改善或解决上述的问题。 

发明内容

本发明要解决的问题之一是提供一种能够在电动泵的电机的定子与转子之间形成润滑并能够保证转子同心度的磁悬浮水下电动泵。 

本发明要解决的问题之二是提供一种能够消除电动泵的电机非正常振动和噪声的磁悬浮水下电动泵。 

本发明要解决的问题之三是提供一种能够提升电动泵冷却效率的磁悬浮水下电动泵。 

本发明要解决的问题之四是提供一种可实现不同用途的磁悬浮水下电动泵。 

本发明通过这样的技术方案解决上述的技术问题： 

一种磁悬浮水下电动泵，其包括转子支架及与转子支架相连通的叶轮室，转子支架内容置有永磁转子总成，所述永磁转子总成上形成有动力轴，该动力轴延伸至叶轮室内部，永磁转子总成形成电机部分，露在叶轮室中的动力轴上安装有叶轮以形成水泵部分。当形成电机部分的永磁转子总成旋转时，吸入叶轮室内的流体部分流入转子支架的内部，在固定的转子支架与旋转的永磁转子总成之间形成水膜。 

作为本发明的一种改进，该永磁转子总成与内部安装电机部分的转子支架形成吸入管与排出管，与安装叶轮的水泵部分的叶轮室相连通，转子支架的内部与外部的动力轴上夹上永磁转子总成与带有磁芯的线圈组内外分离安装；动力轴的两侧各夹有悬浮固定磁场及悬浮旋转磁场，所述悬浮固定磁场呈负角梯形，而所述悬浮旋转磁场呈圆锥形。 

作为本发明的一种改进，该磁悬浮水下电动泵包括电机壳及与电机壳相连接的叶轮盖，所述转子支架设置于该电机壳内，该转子支架上形成有用于收容该永磁转子总成的转子腔。 

作为本发明的一种改进，所述电机壳包括第一电机壳及与第一电机壳组合的第二电机壳，所述转子支架形成在第一电机壳上，所述叶轮室包括第一叶轮室及第二叶轮室；所述第一叶轮室形成在第一电机壳上，第二叶轮室形成在第二电机壳上，第一叶轮室、第二叶轮室均与所述转子腔相连通并与所述转子腔同轴设置，动力轴的两端分别延伸入第一叶轮室与第二叶轮室内且其两端分别装设有一叶轮。 

作为本发明的一种改进，所述悬浮固定磁场的中心部分设有圆盘形槽 及与该圆盘形槽同轴设置且相连通的第一通孔，而悬浮旋转磁场的外角呈反向设置，所述悬浮旋转磁场中间位置设有圆柱状的第二通孔，所述悬浮旋转磁场的外轮廓容置在所述悬浮固定磁场的圆盘形槽中；该动力轴从该第一通孔，第二通孔中穿过，且第一通孔的孔径大于第二通孔的孔径，而悬浮固定磁场的外径等于转子支架的转子腔的内径。 

作为本发明的一种改进，第一电机壳还包括围绕转子支架周围设置的固定磁场室，所述固定磁场室围绕所述永磁转子总成依次设置有固定磁场磁芯，及容置在所述固定磁场磁芯中的固定磁极磁芯与线圈组，所述固定磁极磁芯从所述线圈组中穿过，其一端容置在所述固定磁场磁芯的对应开槽中，另一相对端从所述线圈组中露出并面向永磁转子总成。 

作为本发明的一种改进，所述固定磁场磁芯呈圆柱状结构，其中间开设有一大致呈圆柱形的凹槽，在凹槽的内侧壁上开设有多个呈半圆柱形的所述开槽，该开槽用于容置所述固定磁极磁芯的对应侧部，所述线圈组包括六个线圈，该六个线圈组成三对，并呈三对对称排列在所述凹槽内。 

作为本发明的一种改进，所述叶轮包括圆柱状基部及由该基部的外圆周侧对称向外延伸出的四个叶片，所述四个叶片呈两两对称分别在所述基部的外周侧，形成了风车形状。 

作为本发明的一种改进，所述叶轮的高度略低于所述第一，第二叶轮室的高度，所述第一、第二叶轮室上分别向其右侧延伸有第一出口及第二出口，所述第一、第二出口分别与其对应的第一叶轮室，第二叶轮室相连通。 

作为本发明的一种改进，所述叶轮室盖包括与第一电机壳相组合并盖设在第一叶轮室上的第一叶轮室盖，及与第二电机壳相组合并盖设在第二叶轮室上的第二叶轮室盖，第一、第二叶轮室盖上分别设有第一吸水口及第二吸水口，第一叶轮室的主体底部中央与第一吸水口相连接部位形成一倾斜角，第二叶轮室的主体底部中央与第二吸水口相连接部位也形成一倾斜角。 

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：转子支架与旋转的永磁转子之间形成的水膜，可有效进行润滑，也因悬浮作用消除摩擦，维持转子同心，消除振动，获得水冷效果。同时，为实现磁悬浮，固定磁场即悬浮固定磁场与 悬浮旋转磁场形成阴阳菱形，减少中心部分的磁场，磁悬浮变得容易，消除旋转引起的摩擦与噪音，电机可以单独使用。另外，磁悬浮采用永磁磁场，不消耗电力，从而将能耗降至最低。而且，动力轴的两端可同时连接叶轮，可实现一电机带动多泵部的功能。 

附图说明

图1是本发明提供的磁悬浮水下电动泵的剖视图。 

图2是图1的磁悬浮水下电动泵的悬浮固定磁场与悬浮旋转磁场形成的磁悬浮原理示意图。 

图3是图1的磁悬浮水下电动泵的永磁转子总成的示意图。 

图4是图1的磁悬浮水下电动泵的固定磁场总成的示意图。 

图5是图1的磁悬浮水下电动泵的旋转原理示意图。 

图6a、6b、6c是图1的磁悬浮水下电动泵的固定磁场的固定磁场磁芯、固定磁极磁芯及线圈组的示意图。 

图7是图1的磁悬浮水下电动泵的叶轮的示意图。 

图8a、8b是图1的磁悬浮水下电动泵的叶轮室盖的示意图。 

图9a、9b是图1的磁悬浮水下电动泵的悬浮固定磁场的示意图。 

图10a、10b是图1的磁悬浮水下电动泵的悬浮旋转磁场的示意图。 

图11a、11b是图1的磁悬浮水下电动泵的第一叶轮室的示意图。 

图12a、12b是图1的磁悬浮水下电动泵的第二叶轮室的示意图。 

主要元件符号说明 

磁悬浮水下电动泵1-1，电机壳A，第一电机壳A1，第二电机壳A2，固定磁场室B，转子支架1，转子腔10，永磁转子总成2，永磁转子20，动力轴21，悬浮固定磁场22，悬浮旋转磁场23，第一通孔220，第二通孔230，固定磁场磁芯B1，开槽B10，固定磁极磁芯B2，第一端B20，第二端B21，线圈组B3，线圈孔B30，第一叶轮室30，第二叶轮室31，第一排水管301，第一出口300，第二排水管311，第二出口310，叶轮4，基部40，叶片41，轴孔400，第一叶轮室盖50，第一吸水管500，第二叶轮盖51， 第二吸水管510，第一吸水口60，第二吸水口61。 

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。 

请参图1至图12b，本发明提供的磁悬浮水下电动泵1-1包括电机壳A及与电机壳A相连接的叶轮盖，所述电机壳A包括转子支架1及与转子支架1相连通的叶轮室。转子支架1形成有转子腔10，收容于转子腔10中的永磁转子总成2。所述永磁转子总成2包括永磁转子20，动力轴21，悬浮固定磁场22及悬浮旋转磁场23，该动力轴21延伸至叶轮室内部，永磁转子总成2形成电机部分，露在叶轮室中的动力轴21上安装有叶轮4以形成水泵部分。所述电机壳A包括第一电机壳A1及与第一电机壳A相组合的第二电机壳A2，所述转子支架1形成在第一电机壳A1，所述叶轮室包括第一叶轮室30及第二叶轮室31。所述第一叶轮室30形成在第一电机壳A1上，第二叶轮室31形成在第二电机壳A2上。第一叶轮室30、第二叶轮室31均与所述转子腔10相连通并与所述转子腔10同轴设置，动力轴21的两端分别延伸入第一叶轮室30与第二叶轮室31内且其两端分别装设有一叶轮4。 

形成电机部分的永磁转子总成2通过其动力轴21转动起来，产生动力，依靠永磁转子总成2产生的动力产生排水的动力。且通过动力轴21的转动带动叶轮4转动，形成吸引外部的水或其他流体的吸引力。 

叶轮室与转子支架1的转子腔10连通，依靠永磁转子总成2的起动，向叶轮室内部吸引的水或其他流体，会流入转子支架1的转子腔10的内部，水或其他流体进入永磁转子总成2及转子支架1内后，产生水膜。 

请参阅图2、图3、图9a，图9b，图10a及图10b所示，所述永磁转子总成2进一步包括悬浮固定磁场22及悬浮旋转磁场23，所述悬浮固定磁场22固定在转子支架1的转子腔10中，所述悬浮旋转磁场23连接至所述动力轴21上并与所述悬浮固定磁场22相组合。所述悬浮固定磁场22呈一负角梯形结构，其中心部分设有呈圆盘型槽(未标号)及与该圆盘形槽同轴设置且相连通的第一通 孔220。而悬浮旋转磁场23呈圆椎形结构，其外角呈反向设置。所述悬浮旋转磁场23中间位置设有圆柱状的第二通孔230，所述悬浮旋转磁场23的外轮廓容置在所述悬浮固定磁场22的圆盘形槽中。从而可减少悬浮固定磁场22，悬浮旋转磁场23的中心部位的磁场强度，使之向中心部位浮扬，更有效的形成磁悬浮作用。动力轴21从第一通孔220，第二通孔230中穿过，且第一通孔220的孔径大于第二通孔230的孔径。悬浮固定磁场22的外径等于转子支架1的转子腔10的内径。而且，动力轴21的上下方平睥固定悬浮固定磁场22及悬浮旋转磁场23，并留有悬浮磁场的空间，从而使水能够流通，悬浮固定磁场22与动力轴上固定的悬浮旋转磁场23使之悬浮。 

请参阅图1，图4，图5及图6所示，第一电机壳A1还包括围绕转子支架1周围设置的固定磁场室B，所述固定磁场室B围绕所述永磁转子总成2依次设置有固定磁场磁芯B1及容置在所述固定磁场磁芯B1中的固定磁极磁芯B2与线圈组B3，所述固定磁极磁芯B2从所述线圈组B3的线圈孔B30中穿过，其第一端B20容置在所述固定磁场磁芯B1的对应开槽B10中，另一相对端B21从所述线圈组B3的线圈孔B30中露出并面向永磁转子总成2。所述固定磁场磁芯B1呈圆柱状结构，其中间开设有一大致呈圆柱形的凹槽(未标号)，在凹槽的内侧壁上开设有多个呈半圆柱形的所述开槽B10，用于容置所述固定磁极磁芯B2的对应侧部。所述线圈组B3包括六个线圈，分别为线圈1，线圈2，线圈3，线圈4，线圈5及线圈6，该六个线圈组成三对，并呈三对对称排列在所述凹槽内。其中，线圈1与线圈4连接，线圈2与线圈5连接，线圈3与线圈6连接。当线圈1中通入正向电流时，线圈2及线圈3中能入的则是逆向电流，接着线圈2中通入正向电流，线圈1与线圈3中则是逆向电流，然后线圈3中通入正向电流，线圈1与线圈2中的则是逆向电流，依次周期进行，从而使电机部分得以旋转。另外，动力轴21上夹上永磁转子20和固定磁场磁芯B1、固定磁极磁芯B2及线圈组B3内外分开安装。 

请参阅图1，图7，图11a，图11b，图12a及图12b所示，所述叶轮室设置于第一电机壳A1内并包括位于所述转子腔10上端的第一叶轮室30及设置于第二电机壳A2内并位于转子腔10下端的第二叶轮室31。第一、第二叶轮室30， 31中分别容置有一个叶轮4。所述叶轮4包括圆柱状基部40及由该基部40的外圆周侧对称向外延伸出的四个叶片41，所述四个叶片41呈两两对称分别在所述基部40的外周侧，形成了风车形状。所述基部40的中间位置设有轴孔400以供动力轴21穿过，所述叶轮4的高度H略低于所述第一，第二叶轮室30，31的高度H1，以方便将叶轮4固定于对应的叶轮室的内部并使撰述叶轮4能在对应的叶轮室内部旋转自如。所述第一、第二叶轮室30，31上分别向其右侧延伸有第一排水管301及第二排水管311，所述第一、第二排水管301，311上分别开设有第一出口300及第二出口310。所述第一、第二出口300，310分别与其对应的第一叶轮室30，第二叶轮室31相连通。 

请参阅图1，图8a及8b所示，所述叶轮盖包括与第一电机壳A1相组合并盖设在第一叶轮室30上的第一叶轮室盖50，及与第二电机壳A2相组合并盖设在第二叶轮室31上的第二叶轮室盖51。第一、第二叶轮室盖50，51上分别设有第一吸水管500及第二吸水管510，所述第一吸水管500及第二吸水管510上分别开设有第一吸水口60及第二吸水口61。第一叶轮室30的主体底部中央与第一吸水口60相连接部位形成一倾斜角，从而使第一吸水口60，第一叶轮室30及第一出口300相连通。第二叶轮室31的主体底部中央与第二吸水口61相连接部位也形成一倾斜角，从而使第二吸水口61，第二叶轮室31及第二出口310相连通。 

采用本发明的磁悬浮水下电动泵1-1，因包括固定磁场磁芯B1，固定磁极磁芯B2在内的线圈组B3因磁路而搅拌，传输磁场，因密封手段维持密封状态，连接电线进而可以传输电源，也可在水中潜水使用。 

请参图1至图12b所示，本发明磁悬浮水下电动泵1-1是如下所述般运作的。 

在包括固定磁场磁芯B1，固定磁极磁芯B2在内的线圈组B3中电源相互搅拌供电时，因永磁转子总成2旋转，与由悬浮固定磁场22固定、悬浮旋转磁场23支撑的动力轴21一起转动，从而带动支撑在动力轴21上的叶轮4一并旋转。 

叶轮4转动起来后，外部的水分别通过第一、第二叶轮室盖50，51上的第一、第二吸水口60，61分别强制吸引到第一、第二叶轮室30，31，强制吸入到第一、 第二叶轮室30，31内的水，通过第一、第二出口300，310排出，通过结合在第一、第二出口300，310上的排管(未标号)的软管供给外部使用。 

和上述一样，因叶轮4旋转得以抽水并排出时，进入叶轮室的水的一部分，进入转子支架1的转子腔10内，通过悬浮固定磁场22的第一通孔220，流入转子腔10的内部，流入转子腔10内部的水，通过后半部安装的悬浮固定磁场22的第一通孔220，最深流入到转子容腔10的内部下端。 

流入转子腔10内部的水，渗透到动力轴21上固定的悬浮旋转磁场23和悬浮固定磁场22内部，形成水膜。渗入转子腔10内部周围和永磁转子20的外围之间形成水膜，起到磁场悬浮和永磁转子旋转所需的润滑作用。维持永磁转子20在精确的中心线上旋转。 

此外，流入转子腔10的内部的水，通过叶轮4的转动而循环，将线圈组B3和永磁转子总成2产生的热量进行水冷处理，有效提高转子腔10的内部冷却效果。 

而形成水膜、构成磁悬浮，消除转轴摩擦和转子的摩擦，提供润滑、提升冷却效果，消除旋转引起的摩擦与噪音的实现机制及效果与上述各实施方式相同。 

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。 

Claims (10)

1.一种磁悬浮水下电动泵，其包括转子支架及与转子支架相连通的叶轮室，转子支架内容置有永磁转子总成，所述永磁转子总成上形成有动力轴，该动力轴延伸至叶轮室内部，永磁转子总成形成电机部分，露在叶轮室中的动力轴上安装有叶轮以形成水泵部分，其特征在于：当形成电机部分的永磁转子总成旋转时，吸入叶轮室内的流体部分流入转子支架的内部，在固定的转子支架与旋转的永磁转子总成之间形成水膜。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮水下电动泵，其特征在于：该永磁转子总成与内部安装电机部分的转子支架形成吸入管与排出管，与安装叶轮的水泵部分的叶轮室相连通，转子支架的内部与外部的动力轴上夹上永磁转子总成与带有磁芯的线圈组内外分离安装；动力轴的两侧各夹有悬浮固定磁场及悬浮旋转磁场，所述悬浮固定磁场呈负角梯形，而所述悬浮旋转磁场呈圆锥形。

3.根据权利要求2所述的磁悬浮水下电动泵，其特征在于：该磁悬浮水下电动泵包括电机壳及与电机壳相连接的叶轮盖，所述转子支架设置于该电机壳内，该转子支架上形成有用于收容该永磁转子总成的转子腔。

4.根据权利要求3所述的磁悬浮水下电动泵，其特征在于：所述电机壳包括第一电机壳及与第一电机壳组合的第二电机壳，所述转子支架形成在第一电机壳上，所述叶轮室包括第一叶轮室及第二叶轮室；所述第一叶轮室形成在第一电机壳上，第二叶轮室形成在第二电机壳上，第一叶轮室、第二叶轮室均与所述转子腔相连通并与所述转子腔同轴设置，动力轴的两端分别延伸入第一叶轮室与第二叶轮室内且其两端分别装设有一叶轮。

5.根据权利要求4所述的磁悬浮水下电动泵，其特征在于：所述悬浮固定磁场的中心部分设有圆盘形槽及与该圆盘形槽同轴设置且相连通的第一通孔，而悬浮旋转磁场的外角呈反向设置，所述悬浮旋转磁场中间位置设有圆柱状的第二通孔，所述悬浮旋转磁场的外轮廓容置在所述悬浮固定磁场的圆盘形槽中；该动力轴从该第一通孔，第二通孔中穿过，且第一通孔的孔径大于第二通孔的孔径，而悬浮固定磁场的外径等于转子支架的转子腔的内径。

6.根据权利要求5所述的磁悬浮水下电动泵，其特征在于：第一电机壳还包括围绕转子支架周围设置的固定磁场室，所述固定磁场室围绕所述永磁转子总成依次设置有固定磁场磁芯，及容置在所述固定磁场磁芯中的固定磁极磁芯与线圈组，所述固定磁极磁芯从所述线圈组中穿过，其一端容置在所述固定磁场磁芯的对应开槽中，另一相对端从所述线圈组中露出并面向永磁转子总成。

7.根据权利要求6所述的磁悬浮水下电动泵，其特征在于：所述固定磁场磁芯呈圆柱状结构，其中间开设有一大致呈圆柱形的凹槽，在凹槽的内侧壁上开设有多个呈半圆柱形的所述开槽，该开槽用于容置所述固定磁极磁芯的对应侧部，所述线圈组包括六个线圈，该六个线圈组成三对，并呈三对对称排列在所述凹槽内。

8.根据权利要求7所述的磁悬浮水下电动泵，其特征在于：所述叶轮包括圆柱状基部及由该基部的外圆周侧对称向外延伸出的四个叶片，所述四个叶片呈两两对称分别在所述基部的外周侧，形成了风车形状。

9.根据权利要求8所述的磁悬浮水下电动泵，其特征在于：所述叶轮的高度略低于所述第一，第二叶轮室的高度，所述第一、第二叶轮室上分别向其右侧延伸有第一出口及第二出口，所述第一、第二出口分别与其对应的第一叶轮室，第二叶轮室相连通。

10.根据权利要求9所述的磁悬浮水下电动泵，其特征在于：所述叶轮室盖包括与第一电机壳相组合并盖设在第一叶轮室上的第一叶轮室盖，及与第二电机壳相组合并盖设在第二叶轮室上的第二叶轮室盖，第一、第二叶轮室盖上分别设有第一吸水口及第二吸水口，第一叶轮室的主体底部中央与第一吸水口相连接部位形成一倾斜角，第二叶轮室的主体底部中央与第二吸水口相连接部位也形成一倾斜角。

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