CN107040075A - 一种液浸式泵 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液浸式泵，采用开关磁阻电机驱动，能够实现高倍数过载，起动转矩大，变速控制下运行效率高、容错性能好，适用于经常启停的工况。在驱动泵体叶片的电动机的定子内径上安装定子屏蔽套、在转子外径上安装转子屏蔽套。泵所抽取的液体能够进入电机本体，而不会进入定、转子槽，保证定子绕组及定、转子铁心不被侵蚀。液体从两个屏蔽套间穿过，带走屏蔽套自身产生的涡流损耗，控制电机运行时的温升，保证液泵系统长期稳定地在液面下运行。

Description

一种液浸式泵
技术领域
本发明属于电机及装备制造技术领域，特别涉及一种能够工作在液面下的浸液式泵用屏蔽开关磁阻电动机。
背景技术
液泵动力采用电动机带动推力桨旋转的方式，将电能转化为液体的动能。将泵体与驱动电机连接起来构成驱动系统，该系统长期浸泡在液面下。传统结构将电机轴与推力桨轴通过中间传动机构相连，能量传递效率低下；电机的密封通过转轴与机壳上的机械密封装置实现，可靠性低、维护繁琐、通用性差。现有改进后泵体与驱动电机集成，省去了传动机构及机械密封装置，该结构能够提高系统可靠性，降低维护成本。
集成后的系统采用屏蔽电机：该电机驱动液泵，输送无固体颗粒的液体，在船舶推动、化工液体输送、矿山冶金、深海开采、农业水利灌溉、特殊医疗设备等领域有重要应用。目前作为驱动结构多采用屏蔽鼠笼式感应电动机，该电机起动转矩小，容错性能不佳，驱动粘滞性液体时效率低，不利于变速运行。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术，提出一种液浸式泵，能够提供大起动转矩、频繁起动、容错性好，且能够很好的控制运行时电动机的温升。
技术方案：一种液浸式泵，包括泵体机壳、泵体叶片以及屏蔽开关磁阻电动机，所述屏蔽开关磁阻电动机包括电机机壳、后端盖、定子、转子以及转轴，所述泵体叶片位于泵体机壳中，所述泵体机壳连接在电机机壳前端，所述转轴通过固定在后端盖上的轴承安装，转轴一端连接所述泵体叶片，所述转子设置在转轴上；所述定子上设有将整个定子密封的定子屏蔽套，所述转子上设有将整个转子密封的转子屏蔽套。
进一步的，所述定子包括定子铁芯以及定子绕组，所述转子包括套在所述转轴上的转子铁芯，所述定子铁芯和转子铁芯之间形成1.1-1.5毫米的空气隙；所述定子屏蔽套为壁厚在0.3-0.45毫米镍合金圆筒，定子屏蔽套与电机机壳形成密封结构，并与所述定子铁芯的内侧面接触；所述转子屏蔽套包括镍合金的轴向套筒和端环，所述轴向套筒的壁厚为0.3-0.45毫米，所述端环的厚度为0.8-1.0毫米，所述轴向套筒包裹在所述转子铁芯的外侧面上，所述端环与所述转轴过渡配合并与转子铁芯的两端面接触，所述轴向套筒和端环密封连接，在转轴上还设有固定密封装置。
进一步的，还包括液体动力装置，所述后端盖上设有通孔，所述液体动力装置安装在后端盖上并连通所述通孔。
进一步的，所述屏蔽开关磁阻电动机采用定子6个凸极齿、转子4个凸极齿的6/4型结构，定子齿宽St与转子齿宽Rt之比为0.75-0.9。
进一步的，所述屏蔽开关磁阻电动机的D/L比为1.05-1.25，其中D为定子铁芯外径，L为电机本体的有效长度。
有益效果：本发明的一种液浸式泵，采用开关磁阻电机驱动，能够实现高倍数过载，起动转矩大，变速控制下运行效率高、容错性能好，适用于经常启停的工况。分别在驱动泵体叶片的电动机的定子内径上安装定子屏蔽套、在转子外径上安装转子屏蔽套，整个泵系统工作在液面下时，定子和转子具有良好的密封性，泵所抽取的液体能够进入电机本体，而不会进入定、转子槽，保证定子绕组及定、转子铁心不被侵蚀。液体从两个屏蔽套间穿过，带走屏蔽套自身产生的涡流损耗，控制电动机运行时的温升，保证液泵系统长期稳定地在液面下运行。
附图说明
图1是本发明液浸式泵的结构示意图；
图2是驱动泵体的屏蔽开关磁阻电动机定、转子齿平面示意图；
图3是定子屏蔽套的结构示意图；
图4(a)是转子屏蔽套的分体结构图，4(b)是转子屏蔽套的整体结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
如图1所示，一种液浸式泵，包括泵体机壳1、泵体叶片2、屏蔽开关磁阻电动机以及液体动力装置14。屏蔽开关磁阻电动机包括电机机壳3、后端盖9、定子、转子以及转轴11。泵体叶片2位于泵体机壳1中，泵体机壳1连接在电机机壳3前端。转轴11通过固定在后端盖9上的轴承10及前端盖16上的轴承17安装，转轴11一端连接泵体叶片2，转子设置在转轴11上。定子上设有将整个定子密封的定子屏蔽套6，转子上设有将整个转子密封的转子屏蔽套7。后端盖9上设有通孔，液体动力装置14安装在后端盖9上并连通通孔。泵所抽取的液体可以穿过前端盖16进入电机的空气隙13。
其中，定子包括定子铁芯4以及定子绕组5，转子包括套在转轴11上的转子铁芯12，定子铁芯4和转子铁芯12之间形成1.1-1.5毫米的空气隙13。定子屏蔽套6为壁厚在0.3-0.45毫米镍合金圆筒，定子屏蔽套6与电机机壳3形成密封结构，并与定子铁芯4的内侧面接触。转子屏蔽套7包括镍合金的轴向套筒和端环，轴向套筒的壁厚为0.3-0.45毫米，端环的厚度为0.8-1.0毫米，轴向套筒包裹在转子铁芯12的外侧面上，端环与转轴11过渡配合并与转子铁芯12的两端面接触；轴向套筒和端环密封连接，在转轴11上还设有固定密封装置8，该密封装置为钢质圆环，固定在转子轴上，紧贴转子屏蔽套7的端环部分，定密封装置8避免转子套轴向平移及液体进入转子内部。定子绕组5与电机控制器15相连。
电动机驱动泵体叶片2转动，液体介质从泵体机壳1的入口进入，并主要从泵体机壳1的出口排出，由于泵体机壳1与电机机壳3直接连接，连接处并未如传统技术中设置静环压盖以及机械密封，泵所抽取的部分液体能够进入电动机本体，该部分液体能够穿过定子屏蔽套6和转子屏蔽套7之间的空气隙13，经过后端盖9的通孔经动力装置14排出。定子屏蔽套隔绝定子绕组5，避免浸液造成侵蚀。转子屏蔽套隔绝转子槽，减小电动机高速运行下的流体摩擦损耗及转子的惯性转矩。同时，液体在定、转子屏蔽套之间流过，带走屏蔽套上由于产生感应涡流而引起的欧姆损耗，控制电机温升。动力装置14能够控制电动机内部液体的流量，起到控制散热的速度。
如图2所示，屏蔽开关磁阻电动机采用定子6个凸极齿、转子4个凸极齿的6/4型结构，利用磁阻较大的变化范围提供大起动转矩。定、转子之间的气隙13距离较大，约1.1-1.5毫米，不仅为安装定子屏蔽套6及转子屏蔽套7提供足够的空间，而且能够减小液体流过空气隙带来的摩擦损耗。定子齿宽St与转子齿宽Rt之比较小，控制为0.75-0.9，使相电流的上升及下降有足够的时间。这有利于电机在中高速运行下，相电流开断时机及上升/下降速度的控制，该控制决定了定、转子屏蔽套上的感应涡流强度，即欧姆损耗的大小。同时较大的转子齿宽Rt有助于提高转子屏蔽套的机械强度。
图2所示的屏蔽开关磁阻电动机采用较大的D/L比，其中D为定子铁芯外径，L为电机本体的有效长度。这使得图3、图4所示的定、转子屏蔽套同样具有较大的外径与轴向长度比。该结构有利于缩短屏蔽套上的感应涡流的路径，抑制涡流强度，减小欧姆损耗，提升电动机运行效率。
图3所示的定子屏蔽套6呈薄壁圆筒状，采用电阻率较高的镍合金制成，其厚度约0.3-0.45毫米，有助于减小感应涡流强度及损耗。转子屏蔽套7分为套筒71及端环72两部分，如图4a所示。所用材料与定子屏蔽套相同，套筒部分厚度约0.3-0.45毫米，有助于减小感应涡流强度及损耗。端环部分厚度约0.8-1.0毫米，有利于增强机械强度。端环与套筒连接为整体形成转子屏蔽套，如图4b所示。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种液浸式泵，其特征在于：包括泵体机壳(1)、泵体叶片(2)以及屏蔽开关磁阻电动机，所述屏蔽开关磁阻电动机包括电机机壳(3)、后端盖(9)、定子、转子以及转轴(11)，所述泵体叶片(2)位于泵体机壳(1)中，所述泵体机壳(1)连接在电机机壳(3)前端，所述转轴(11)通过固定在后端盖(9)上的轴承(10)安装，转轴(11)一端连接所述泵体叶片(2)，所述转子设置在转轴(11)上；所述定子上设有将整个定子密封的定子屏蔽套(6)，所述转子上设有将整个转子密封的转子屏蔽套(7)。
2.根据权利要求1所述的一种液浸式泵，其特征在于：所述定子包括定子铁芯(4)以及定子绕组(5)，所述转子包括套在所述转轴(11)上的转子铁芯(12)，所述定子铁芯(4)和转子铁芯(12)之间形成1.1-1.5毫米的空气隙(13)；所述定子屏蔽套(6)为壁厚在0.3-0.45毫米镍合金圆筒，定子屏蔽套(6)与电机机壳(3)形成密封结构，并与所述定子铁芯(4)的内侧面接触；所述转子屏蔽套(7)包括镍合金的轴向套筒和端环，所述轴向套筒的壁厚为0.3-0.45毫米，所述端环的厚度为0.8-1.0毫米，所述轴向套筒包裹在所述转子铁芯(12)的外侧面上，所述端环与所述转轴(11)过渡配合并与转子铁芯(12)的两端面接触，所述轴向套筒和端环密封连接，在转轴(11)上还设有固定密封装置(8)。
3.根据权利要求1或2所述的一种液浸式泵，其特征在于：还包括液体动力装置(14)，所述后端盖(9)上设有通孔，所述液体动力装置(14)安装在后端盖(9)上并连通所述通孔。
4.根据权利要求3所述的一种液浸式泵，其特征在于：所述屏蔽开关磁阻电动机采用定子6个凸极齿、转子4个凸极齿的6/4型结构，定子齿宽St与转子齿宽Rt之比为0.75-0.9。
5.根据权利要求3所述的一种液浸式泵，其特征在于：所述屏蔽开关磁阻电动机的D/L比为1.05-1.25，其中D为定子铁芯外径，L为电机本体的有效长度。
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