CN105811609B - 潜没式深冷永磁电泵 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种潜没式深冷永磁电泵。所述潜没式深冷永磁电泵包括泵本体和永磁电机，所述泵本体包括泵壳和传动轴，所述永磁电机包括电机壳体、电机轴、设于所述电机壳体内的转子及定子，所述电机壳体与所述泵壳密封连接，所述电机轴与所述传动轴连接，所述转子套设于所述电机轴，所述定子套设于所述转子且与所述电机壳体固定连接，所述转子包括多个叠压设置的硅钢片及电磁线，所述电磁线绕所述硅钢片外周设置。本发明提供的潜没式深冷永磁电泵具有能耗低、体积小、运行成本低的特点。

Description

潜没式深冷永磁电泵
技术领域
本发明涉及低温泵技术领域，具体涉及一种潜没式深冷永磁电泵。
背景技术
低温液化气体(简称为低温液体)的温度通常在-100℃以下，温度远远低于环境温度，而且通常都处于饱和状态。在环境条件的加热作用下，使低温液体产生汽化，汽化的数量与热量传递的数量成正比。因此，在低温液体输送过程中形成气、液两相流，影响输送效率，严重时影响输送的正常进行。
低温液体的输送通常采用低温泵输送的方法，利用机械功来输送低温流体，具有启动便捷、输送速度快等优点。由于低温液体的特殊性能，对输送泵的性能要求较高。
相关技术中，低温泵的主要动力组成部分是电机，传统的低温泵采用异步三相作为驱动动力，电机与泵体通过长轴连接，低温泵具有功耗高、体积大的缺点，且电机工作时需要进行冷却和润滑处理，从而使电机的运行成本较高。
因此，有必要提供一种新的低温泵解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能耗低、体积小、运行成本低的潜没式深冷永磁电泵。
本发明提供的技术方案如下：
一种潜没式深冷永磁电泵，包括泵本体及永磁电机，所述泵本体包括泵壳和传动轴，所述永磁电机包括电机壳体、电机轴、设于所述电机壳体内的转子及定子，所述电机壳体与所述泵壳密封连接，所述电机轴与所述传动轴连接，所述转子套设于所述电机轴，所述定子套设于所述转子且与所述电机壳体固定连接，所述转子包括多个叠压设置的硅钢片及电磁线，所述电磁线绕所述硅钢片外周设置。
优选的，所述硅钢片的厚度为0.4-0.6mm。
优选的，所述硅钢片为冷轧片。
优选的，所述永磁电机的空载反电势与端电压的比值为0.8-0.88。
优选的，所述永磁电机的气隙磁密为0.65-0.72T，线负荷为300-330A/cm。
优选的，所述永磁电机采用耐低温树脂进行绝缘处理。
优选的，所述泵本体还包括进口管、出口管以及设于所述泵壳内的诱导轮、首级叶轮、首级导叶、次级叶轮和次级导叶，所述诱导轮、所述首级叶轮、所述首级导叶、所述次级叶轮及所述次级导叶自所述进口管向所述出口管方向依次连接于所述传动轴。
优选的，所述出口管包括第一出口管和第二出口管，所述第二出口管与所述电机壳体一体成型，所述第一出口管的两端分别与所述泵壳及所述第二出口管密封连接。
优选的，所述电机轴与所述传动轴一体成型。
优选的，所述潜没式深冷永磁电泵还包括无极调速装置，所述无极调速装置与所述永磁电机电连接。
与相关技术相比，本发明提供的潜没式深冷永磁电泵，具有如下优点：
一、所述潜没式深冷永磁电泵采用永磁电机作为驱动装置，使其具有体积小，安装方便的特点；同时，所述永磁电机的电机壳体与泵壳密封连接，所述永磁电机的转子采用硅钢片作为导磁材料，使电机在-190℃的条件下保持性能稳定，且电机运行时无需额外增加冷却和润滑材料，节约运行成本。
二、通过优化电机的设计参数，将所述永磁电机的的空载反电势与端电压的比值限定为0.8-0.88，且限定所述永磁电机的气隙磁密为0.65-0.72T，线负荷为300-330A/cm，减小永磁电机的体积，提高电机的工作效率。
三、将所述永磁电机采用耐低温树脂进行绝缘处理，使电机在低温条件下的绝缘效果良好，防止发生短路、火灾等事故，提高所述潜没式深冷永磁电泵的使用寿命。
四、所述永磁电机的电机轴与泵本体的传动轴为一体成型，动力传输效率高，进一步提高了所述潜没式深冷永磁电泵的工作效率，同时因轴长度的减小，可进一步缩小所述潜没式深冷永磁电泵的体积。
附图说明
图1为本发明潜没式深冷永磁电泵的结构示意图；
图2为本发明潜没式深冷永磁电泵中转子的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
请参照图1，为本发明潜没式深冷永磁电泵的结构示意图。所述潜没式深冷永磁电泵1包括泵本体11、永磁电机12及无极调速装置(未图示)，所述泵本体11和所述永磁电机12连接，所述无极调速装置用于控制所述永磁电机12的工作状态。
所述泵本体11包括泵壳111、传动轴112、进口管113、出口管114、诱导轮115、首级叶轮116、首级导叶117、次级叶轮118及次级导叶119。
其中，所述进口管113及所述出口管114分别设于所述泵壳111的两端，且所述进口管113与所述出口管114连通。所述泵壳111具有一容纳空间，所述诱导轮115、所述首级叶轮116、所述首级导叶117、所述次级叶轮118及所述次级导叶119均设于所述泵壳111的容纳空间内，且所述诱导轮115、所述首级叶轮116、所述首级导叶117、所述次级叶轮118及所述次级导叶119自所述进口管113向所述出口管114方向依次连接于所述传动轴112，所述传动轴112转动，带动所述首级导叶117、所述次级叶轮118及所述次级导叶119转动。
所述进口管113包括管体1131、喇叭口1132及滤网1133，所述管体1131与所述泵壳111一体成型，设于所述泵壳111的一端面，所述喇叭口1132的一端套设于所述管体1131，另一端与所述滤网1133连接，所述喇叭口1132的设计使进入泵本体11内的流体流速增加，从而在泵壳111内形成负压，提高所述潜没式低温用磁电泵1的工作效率；所述滤网1133的设计用于防止大颗粒物进入所述泵本体11内，从而保证所述泵本体11内的流体通道畅通，且防止大颗粒物磨损其他部件，保证所述潜没式低温用磁电泵1的使用寿命。
所述出口管114包括第一出口管1141及第二出口管1142，所述第一出口管1141的两端分别与所述泵壳111和所述第二出口管1142密封连接，密封件采用O形橡胶圈，密封效果好，且使用成本低；所述第二出口管1142用于连接外管道。
所述诱导轮115设于所述传动轴112的端部，所述诱导轮115与所述传动轴112通过开口销(未标号)连接。
所述永磁电机12包括电机壳体121、角接触轴承122、电机轴123、转子124、定子125及漏液嘴126。
所述电机壳体121为一筒体结构，所述角接触轴承122设于所述电机壳体121的底壁，所述电机轴123与所述电机壳体121通过所述角接触轴承122连接；所述电机壳体121与所述角接触轴承122相对的一端与所述泵壳111密封连接。
所述电机壳体121位于所述第一出口管1141的一侧且与所述第一出口管1141抵接，所述第二出口管1142与所述电机壳体121一体成型。
所述电机轴123与所述传动轴112为一体成型结构，动力传输效率高，进一步提高了所述潜没式深冷永磁电泵1的工作效率，同时因轴长度的减小，可进一步缩小所述潜没式深冷永磁电泵1的体积。
所述转子124、所述定子125设于所述电机壳体121内，所述转子124套设于所述电机轴123，所述定子125套设于所述转子124且与所述电机壳体121固定连接。具体的，所述定子125与所述电机壳体121可通过紧定螺钉(未标号)固定。
请参阅图2，为本发明潜没式深冷永磁电泵中转子的结构示意图。所述转子124包括多个叠压设置的硅钢片1241及电磁线1242，所述电磁线1242绕所述硅钢片1241外周设置。所述硅钢片1241为导磁材料，选用厚度为0.4-0.6mm的高性能冷轧片，本实施方式中优选为0.5mm，具体牌号为50WW350；所述电磁线1242的匝间采用耐低温树脂进行绝缘处理，优选采用聚酯亚胺/聚酰胺亚胺复合绝缘漆包线；所述硅钢片1241层间采用聚酰亚胺薄膜聚芳酰胺纤维复合材料进行绝缘处理。
所述定子125为永磁材料，优选低温磁性能稳定、高性能永磁材料制成。且所述永磁电机12的其他零部件采用不锈钢材料制成，以防止受环境条件影响而损坏。所述定子125与所述电机壳体121的接触处、所述永磁电机12的线槽(未图示)均采用聚酰亚胺薄膜聚芳酰胺纤维复合材料配合聚酰亚胺薄膜进行绝缘处理。且所述永磁电机12的电缆引接线(未图示)采用特氟龙绝缘电缆。所述永磁电机12处理的浸渍漆采用耐低温无溶剂环氧增韧树脂浸渍漆，且经VPI工艺处理两次。
所述永磁电机12采用上述绝缘处理后，在低温条件下的绝缘效果良好，提高所述潜没式深冷永磁电泵1的使用寿命。
所述漏液嘴126贯穿所述电机壳体121设有所述角接触轴承122的底壁，用于排出所述电机壳体121内的液体或/和气体，使所述电机壳体121内保持洁净。所述漏液嘴126端部设有一排气阀(未图示)，用于自动控制废物的排放，且所述漏液嘴126与所述第二出口管1142连通，即由所述电机壳体121内的废物排至所述第二出口管1142后排出。
本实施方式中，所述永磁电机12的设计参数如下：
所述永磁电机12的空载反电势与端电压的比值为0.8-0.88，优选为0.85。合理的空载反电势与端电压的比值，可以降低电枢电流，提高电机的效率和降低温升。
所述永磁电机12的气隙磁密为0.65-0.72T，线负荷为300-330A/cm，其中，气隙磁密优选为0.70T，线负荷优选为320A/cm。通过合理设计电机气隙磁密及线负荷，以减小电机体积，提高电机效率。因电机电磁负荷(气隙磁密和线负荷)的大小决定了电机的体积，电磁符合越大，电机体积越小，反之则越大；但过大的电磁负荷会造成电机效率降低，甚至性能恶化。
所述永磁电机12的电机极对数为两对级，对应的基本频率为200Hz。电机的极对数对电机的轴向尺寸有重要影响，极对数越多，电机绕组端部越短，电机轴向越短，同时铜耗可减小；但极对数过多，会使电机的基频率增加，不仅会引起电机铁耗的增大，而且会使控制更加困难。因此，本实施方式中所述永磁电机12的极对数采用两对级。
经检测，本发明提供的潜没式深冷永磁电泵1的所述永磁电机12工作效率为≥96％，电机升温幅度为≤5K。
所述无极调速装置为变频器，用于根据工况调整所述永磁电机12的转速，进一步实现降低能耗的目的。
与相关技术相比，本发明提供的潜没式深冷永磁电泵，具有如下优点：
一、所述潜没式深冷永磁电泵1采用永磁电机12作为驱动装置，使其具有体积小，安装方便的特点；同时，所述永磁电机12的电机壳体121与泵壳111密封连接，且所述永磁电机12的转子124采用硅钢片1241作为导磁材料，使电机在-190℃的条件下性能优，从而使低温泵为潜没式设计，电机运行时无需额外增加冷却和润滑材料，节约运行成本。
二、通过优化电机的设计参数，将所述永磁电机12的空载反电势与端电压的比值限定为0.8-0.88，且限定所述永磁电机12的气隙磁密为0.65-0.72T，线负荷为300-330A/cm，减小永磁电机的体积，提高电机的工作效率。
三、将所述永磁电机12采用耐低温树脂进行绝缘处理，使电机在低温条件下的绝缘效果良好，防止发生短路、火灾等事故，提高所述潜没式深冷永磁电泵的使用寿命。
四、所述永磁电机12的电机轴123与泵本体11的传动轴112为一体成型，动力传输效率高，进一步提高了所述潜没式深冷永磁电泵1的工作效率，同时因轴长度的减小，可进一步缩小所述潜没式深冷永磁电泵1的体积。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种潜没式深冷永磁电泵，包括泵本体，所述泵本体包括泵壳和传动轴，其特征在于，所述泵本体还包括进口管、出口管以及设于所述泵壳内的诱导轮、首级叶轮、首级导叶、次级叶轮和次级导叶，所述诱导轮、所述首级叶轮、所述首级导叶、所述次级叶轮及所述次级导叶自所述进口管向所述出口管方向依次连接于所述传动轴，所述出口管包括第一出口管和第二出口管，所述第二出口管与电机壳体一体成型，所述第一出口管的两端分别与所述泵壳及所述第二出口管密封连接；所述潜没式深冷永磁电泵还包括永磁电机，所述永磁电机包括电机壳体、电机轴、设于所述电机壳体内的转子、定子及漏液嘴，所述漏液嘴贯穿所述电机壳体设置，所述漏液嘴的端部设有一排气阀，所述漏液嘴与所述第二出口管连通，所述电机壳体与所述泵壳密封连接，所述电机轴与所述传动轴连接，所述转子套设于所述电机轴，所述定子套设于所述转子且与所述电机壳体固定连接，所述转子包括多个叠压设置的硅钢片及电磁线，所述电磁线绕所述硅钢片外周设置，所述硅钢片为冷轧片，所述硅钢片的厚度为0.4-0.6mm，所述电磁线的匝间采用耐低温树脂进行绝缘处理，所述定子为永磁材料；所述永磁电机的空载反电势与端电压的比值为0.8-0.88；所述永磁电机的气隙磁密为0.65-0.72T，线负荷为300-330A/cm，所述永磁电机的电机极对数为两对级，对应的基本频率为200Hz。
2.根据权利要求1所述的潜没式深冷永磁电泵，其特征在于，所述电机轴与所述传动轴一体成型。
3.根据权利要求1所述的潜没式深冷永磁电泵，其特征在于，所述潜没式深冷永磁电泵还包括无极调速装置，所述无极调速装置与所述永磁电机电连接。
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