CN104153998A - 直筒轴式水泵 - Google Patents

Abstract

一种直筒轴式水泵，它是一种机电一体的新型水泵，电动机定子采用了的定子铁芯骨架固定铁芯磁极的设计，实现了绕组外嵌磁极内置、定子内腔和定子绕组在空间上完全独立，具有对定子绕组的防水功能，定子铁芯骨架与水泵端盖组成了泵体和转子的托架，转子采用了直筒轴式设计，水泵以转子直筒轴为机轴，在其中安装了叶片，使他将转子、机轴、叶轮于一身。它具有体积小、重量轻、结构简单、机械能耗小。它即可作为普通水泵使用，也可经过对电动机盖去掉散热孔、加上防水胶圈和对接线盒做防水密封处理后，成为潜水泵和船舶、舰艇的推进器。当水泵直径较小时，可采用漏斗式叶轮，作为潜水泵。它有效的简化掉了现有水泵的机械泵体，适应性较广。

Description

直筒轴式水泵

技术领域

本发明是一种结构简单的新型水泵，它是一种机电一体的水泵，直筒轴式的设计，使他省掉了泵体，定子铁芯骨架的设计，使得定子绕组与定子内腔在空间上完全独立，转子空心轴式的设计使得电动机与水泵成为了一体。它具有辅助机械少，体积小、重量轻、结构简单、机械能耗小的特点。可作为潜水泵使用，也可作为船舶、舰艇的推进器。是目前一些水泵理想的替代品。

 

背景技术

目前，我们使用的以电动机为动力的各种水泵，一般都是在电动机实芯轴上安装泵体或螺旋桨，动力装置与功能装置相互独立，定子内腔与定子绕组空间不完全独立，防水性能差，与本发明相比存在着配套机械复杂、防水性能差、动能损失大和效率较低等缺点。中国专利公开的CN200810196523一种无动密封潜水泵，它与传统的潜水泵相比，具有结构简单的优点，但它仍然将叶片安装在机轴上，定子内腔与定子绕组在空间上不完全独立，只能作潜水泵，与本发明相比结构仍然复杂，适用范围有限。

 

发明内容

为了克服现有以电动机为动力水泵的不足，本发明提供一种直筒轴式水泵，它具有体积小、重量轻、结构简单、防水性能好、机械能耗小的特点。它是一种机电一体的新型水泵，电动机定子采用定子铁芯骨架固定磁极的设计方式，实现了磁极内置绕组外嵌，定子铁芯骨架和水泵端盖的巧妙结合使得电动机定子内腔与定子绕组在空间上完全独立，具备了防水功能，定子铁芯骨架与水泵端盖的结合使他即是泵体又是叶轮（转子）的托架，转子采用了直筒轴式的设计，当直筒轴式水泵直径较大时，可将叶片直接安装在电动机转子内腔中，叶轮内置，使得转子即是泵轴、也是泵的叶轮；当直筒轴式水泵直径较小时，采用漏斗式叶轮，他即是泵轴、又是叶轮、也是泵体、可将漏斗式叶轮的叶轮轴安装在转子内腔中，叶轮外置，确保叶轮功能的有效性，如果将电动机端盖去掉散热孔、电动机端盖与定子铁芯骨架和电动机壳间加上防水胶圈，再对接线盒做防水密封处理后，即成为了潜水泵。温度调节孔的设计，能有效调节定子的温度。它即可作为普通水泵使用，也可作为潜水泵和船舶、舰艇的推进器使用。它有效的简化掉了现有水泵的机械泵体，适应性较广。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是（以三项鼠笼异步电动机和叶轮内置水泵为模型，叙述本发明的基本原理）：选一厚壁钢筒作为水泵的直筒轴，将叶片安装在直筒轴的内壁上,组成了水泵的泵轴和叶轮，此直筒轴再做为电动机的转子轴，在直筒轴外壁安装上用硅钢片叠成的转子铁芯，再安装上转子绕组，铜鼠笼或铸铝鼠笼都可以，然后对其进行机加工，做防水、防锈处理，使其达到技术要求，其制造工艺可参照现行鼠笼转子制作安装工艺制订，这样就构成了电动机的转子即水泵的叶轮。电动机转子也可采用永磁式转子。电动机的定子采用了定子铁芯骨架固定磁极的设计方式，实现了绕组外嵌磁极内置，定子主要由定子铁芯磁极、定子铁芯骨架、定子线槽、定子线槽铁盖、定子绕组组成，定子铁芯磁极制作是将硅钢片按本设计定子铁芯磁极形状进行冲片，然后将他们叠压固定在一起，达到技术要求，再按本设计的定子铁芯磁极和定子铁芯骨架形状制造一套卡具和模具，将定子铁芯磁极放到卡具上固定好，放到模具上，然后用不是磁导体的材料进行浇铸，如铜、铝合金、不锈钢等，更换注塑模具也可采用工程塑料，再对其进行机加工，做防锈、防水处理，使其精度、性能达到设计要求，在定子线槽嵌装上定子绕组，盖上定子线槽铁盖，构成了电动机定子，其制造工艺可参照普通三相电动机定子和转子铁芯制造工艺制订。将定子放入定子外壳内，用铁销钉固定，将防水轴承安装在两个水泵端盖的轴承瓦合上，先将转子的一端安装在一个端盖的轴承上，端盖与定子铁芯骨架之间应加防水密封胶圈，然后将转子放入定子空腔内，转子的另一端再安装在另一个端盖的轴承上，调整好转子和定子铁芯磁极之间的间隙，再将两个水泵端盖安装固定在定子铁芯骨架的法兰上。安装好电动机定子两个端盖，这样就组成了直筒轴式水体泵。如果将其电动机定子端盖与接口法兰处和端盖与电动机外壳间加防水胶圈，去掉电动机端盖散热孔，再对接线盒做密闭防水处理，就可作为潜水泵或水下推进器使用。当直筒轴式水泵直径较小时，电动机定子仍然采用原设计，只是将水泵直筒式叶轮改为漏斗式叶轮，将漏斗式叶轮的叶轮轴直接安装在电动机转子内腔中，叶轮外置，确保叶轮功能的有效性，对水泵另一个端盖从新设计，再将电动机定子端盖去掉散热孔、将其电动机定子端盖与接口法兰处和端盖与电动机外壳间加防水胶圈，再对接线盒做密闭防水处理，就可作为潜水泵使用。直筒轴式水泵其基本工作原理是：当在三相异步电动机定子绕组上加上三相交流电时，在电机机中产生了旋转磁场，位于该旋转磁场中的转子绕组将切割磁力线，产生相应的感应电流，而此感应电流受旋转磁场作用产生电磁力，使得转子跟随旋转磁场转动，电动机转子即水泵的叶轮，当叶轮旋转时，其中的水也随叶轮一起旋转，在离心力的作用下飞离叶轮向外射出，由出口流出，在叶轮入口方向由于形成真空，在大气压的作用下，水经入口处又流入叶轮，这样水就会不断在入口处被吸入，在出口处流出。其水流方向由叶片的角度和叶轮旋转方向而定。电动机定子温度调节系统，是在转子直筒轴上转子铁芯两侧各开一对对称的温度调节孔，孔的直径视电动机功率大小而定，工作时叶片两侧的压力不同，再加上电动机定子温度也会升高，由于压差和温差的作用，在两孔之间就会形成一个循环的小水流。从而调节了定子的温度。做为潜水泵时不需此孔。

 

本发明的有益效果是，结构简单，效率高。

 

附图说明

    下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明直筒轴式水泵叶轮（电动机转子）结构和转子铁芯、绕组结构示意图。

图2是直筒轴式水泵叶片实际形状投影示意图（上图）和叶片安装位置展开示意图（下图）。图中只画了一组由三个叶片构成的叶轮，在实际中可根据需要依据水泵功率安装若干组叶片和对其形状、大小、角度和位置的进行调整。

图3是直筒轴式水泵电动机定子结构示意图。

图4是图3的局部放大剖面示意图。

图5是图3C-C的剖面图和定子绕组展开示意图。

图6是图3定子铁芯磁极的卡具示意图。

图7是图3定子铁芯骨架的模具示意图。

图8是电动机定子外壳（水泵外壳）示意图。

图9是直筒式水泵端盖（水泵进、出水口）结构示意图。

图10是电动机定子端盖（上图）和定子铁芯骨架水泵接口法兰胶圈（下图）示意图

图11是直筒轴式水泵简易装配示意图。

图12是电动机接法示意图。

图13是漏斗式叶轮结构示意图。

图14是直筒轴式潜水泵下端盖结构示意图。

图15是直筒轴式潜水泵简易装配图。

图中1.叶轮（电动机转子），2.直筒轴，3.叶片，4.转子铁芯，5。转子线槽，6.温度调节孔，7.铜导条,8.铜端环，9.转子绕组，10.叶片位置,11.定子，12.定子铁芯磁极，13.定子铁芯骨架，14.定子线槽，15.线槽铁盖，16.销钉槽，17.磁极间隙,18.定子铁芯骨架水泵端盖接口法兰，19.电动机定子端盖接口法兰。20.定子绕组，21.定子磁极卡具，22.定子铁芯骨架模具下座，23.砂型，24.型腔，25.定子铁芯骨架模具上盖，26.浇铸孔，27.排气孔，28.电动机定子外壳（水泵外壳），29.水泵吊装环，30.水泵接线盒，31.水泵端盖（水泵进、出水口），32.端盖法兰，33.轴承瓦合，34.电动机定子端盖，35.散热孔，36.定子骨架水泵接口法兰胶圈，37.防水轴承，38.直筒轴式水泵，39.电动机△型接法，40.电动机星型接法,41.漏斗式叶轮，42.叶轮轴，43.管螺纹，44，直筒轴式潜水泵水泵下端盖，45。水笼，46.电动机定子端盖接口法兰密封胶圈，47。电动机机壳密封胶圈，48.螺母，49.直筒轴式潜水泵电动机转子。

具体实施方式

在图1中，将三个形状大小相同的叶片（3）按（10）所示位置安装在直筒轴（2）的内壁上，再将用硅钢片叠成的转子铁芯（4）安装在直筒轴（2）的外壁上，在转子线槽（5）中安装上转子绕组（9）的铜导条（7），在转子铁芯（4）的两端安装上铜端环（8）与铜导条（7）相连，在转子直筒轴（2）上转子铁芯（4）两侧各开一对对称温度调节孔（6），构成电动机转子（叶轮）（1）。

在图3所示实施例中，将硅钢片按定子铁芯磁极（12）形状冲片，进行叠压固定成型为定子铁芯磁极(12)，并安装在定子铁芯卡具（21）内，内径磁极间要留一定的间隙（17），然后将定子卡具(21)放在定子模具下座（22）上，再将定子模具上盖（25）放在定子铁芯卡具（21）上，浇铸孔（26）和排气孔应（27）与型腔（24）对齐，进行浇铸，浇铸材料可选用如铜、铝合金、不锈钢等不导磁的材料，这样就将定子铁芯磁极（12）与定子铁芯骨架（13）浇铸在一起了，对其进行机加工艺处理，再对其做防锈、防水处理，使其工艺达到设计要求。在定子线槽(14)嵌装上定子绕组(20)，盖上定子线槽铁盖(15)，构成了电动机定子（11）。其制造工艺可参照普通三相电动机定子和转子铁芯制造工艺制订。

在图11所示实施例中，先将电动机定子（11）放入定子外壳（28）内，用铁销钉插入销钉槽（16）内固定好定子（11），将防水轴承（37）分别安装在两个水泵端盖（31）的轴承瓦合（33）中，先将电动机转子（1）的一端安装在一个端盖（31）的防水轴承(37)上，水泵端盖（31）与定子铁芯骨架水泵接口法兰（18）间两端应加密封胶圈（36），再将转子（1）放入定子（11）的空腔内，再将电动机转子（1）的另一端安装在另一个端盖（31）的防水轴承（37）上，然后调整好转子铁芯（4）与定子铁芯磁极（12）之间的间隙，再将端盖(31)与定子铁芯骨架水泵接口法兰(18)固定在一起，然后安装上两个电动机定子端盖(34)，构成了直筒轴式水泵（38）。电动机接线方式可采用△形（39）接法或星形（40）接法。

在图15所示实施例中，先将电动机定子（11）放入定子外壳（28）内，用铁销钉插入销钉槽（16）内固定好定子（11），将电动机定子端盖接口法兰密封胶圈（46）和电动机机壳密封胶圈（47）分别安装在上下两端，然后安装上两个电动机端盖（34）（应去掉散热孔（35）），将防水轴承（37）分别安装在水泵端盖（31）和水泵下端盖（44）上，先将直筒轴式潜水泵电动机转子（49）的一端安装在一个端盖（31）的防水轴承(37)上，放入定子（11）内腔中，水泵端盖（31）和水泵下端盖（44）与定子铁芯骨架水泵接口法兰（18）两端应加密封胶圈（36），再将直筒轴式潜水泵电动机转子（49）的另一端安装在水泵下端盖（44）的防水轴承（37）上，然后调整好转子铁芯（49）与定子铁芯磁极（12）之间的间隙，再将端盖(31)和水泵下端盖（44）与定子铁芯骨架水泵接口法兰(18)固定在一起，然后将漏斗式叶轮（41）放入直筒轴式潜水泵电动机转子（49）空腔内，在用螺母（48）拧在管螺纹（43）上固定好，再将水笼（45）安装在水泵下端盖（44）上，再将接线盒（30）做防水密闭处理，这样就组成了直筒轴式潜水泵。

Claims (5)

1.一种直筒轴式水泵，它是一种机电一体的装置，电动机定子采用了定子铁芯骨架设计，转子采用了空心轴设计，又将电动机转子的空心轴做为了水泵的机轴和叶轮，其特征是，它包括:

——动力装置，电动机定子铁芯是由定子铁芯骨架浇铸在定子铁芯磁极上形成，实现了定子绕组外嵌和磁极内置，定子内腔与定子绕组在空间上完全独立，具有对定子绕组的防水功能，它与水泵端盖结合即是泵体也是转子（叶轮）的托架，电动机转子是以直钢筒为机轴，在直钢筒外壁安装上转子铁芯和绕组；

——功能装置，水泵的机轴为直钢筒，在内壁上安装上叶片又成为水泵的叶轮。

2.根据权利要求1所述的直筒轴式水泵，其特征是：电动机是定子采用了以定子铁芯骨架固定独立铁芯磁极、定子绕组和定子内腔空间上完全独立，绕组外嵌磁极内置，定子铁芯骨架与水泵端盖组成了泵体和转子托架，转子轴为空心轴。

3.根据权利要求1所述的直筒轴式水泵，其特征是：转子和水泵共用空心轴，并在轴内安装了叶片。

4.根据权利要求1所述的直筒轴式水泵，其特征是：水泵的泵轴和叶轮是同为一个在直筒轴内壁安装上叶片的装置，

根据权利要求1所述的直筒轴式水泵，其特征是：如图13所示，水泵的泵体、机轴、叶轮是一个漏斗式的装置。

5.根据权利要求1所述的直筒轴式水泵，其特征是：水泵直筒轴内可安装若干组叶片。