CN107681822A - 用于潜液式lng泵的低温高效电机 - Google Patents

用于潜液式lng泵的低温高效电机 Download PDF

Info

Publication number
CN107681822A
CN107681822A CN201710876419.7A CN201710876419A CN107681822A CN 107681822 A CN107681822 A CN 107681822A CN 201710876419 A CN201710876419 A CN 201710876419A CN 107681822 A CN107681822 A CN 107681822A
Authority
CN
China
Prior art keywords
rotating shaft
support
rotor
lng pump
stator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710876419.7A
Other languages
English (en)
Inventor
黄守道
郭超
王家堡
冯垚径
高剑
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hunan University
Original Assignee
Hunan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hunan University filed Critical Hunan University
Priority to CN201710876419.7A priority Critical patent/CN107681822A/zh
Publication of CN107681822A publication Critical patent/CN107681822A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D13/08—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use
    • F04D13/086—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use the pump and drive motor are both submerged
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于潜液式LNG泵的低温高效电机，包括叶轮、机座、转轴、带绕组的定子和永磁转子，机座嵌设在LNG泵的内腔，转轴穿设在机座内腔、且转轴一端伸出至机座外部，永磁转子固装在转轴位于在机座内腔的位置，带绕组的定子固装在机座内腔并围于永磁转子外部，叶轮装设在转轴的伸出端，转轴和机座与LNG泵的内壁之间形成流体通道。本发明具有转矩密度高、可靠性好、适应于低温且高效等优点。

Description

用于潜液式LNG泵的低温高效电机
技术领域
本发明主要涉及液化天然气（LNG）领域，尤其涉及一种用于潜液式LNG泵的低温高效电机。
背景技术
液化天然气（liquefied natural gas，简称：LNG）主要成分是甲烷。LNG具有无味、无色、无毒和无腐蚀性等优势，近年来得到了快速的发展，所以潜液式LNG泵在输出、加注、利用等整个产业链中扮演了举足轻重的角色。 而潜液式LNG 泵主要动力是电机，是将一种泵和驱动电机一体浸没在-161℃低温LNG 中输送的动力装置。但是LNG 存在-161℃低温和易燃的特性, 所以这种潜液式LNG 泵用低温驱动电机材料不仅要能承受在-161℃低温、阻燃等要求, 还要到达高效节能、发热量小和轻量化的目的。
潜液式LNG泵的动力来自于电机，而传统LNG泵选用的是三异步相电机作为动力驱动，然而三异步相电机具有效率低、体积大、发热量大等的缺点，造成LNG气化量过多影响潜液式LNG泵的效率，还不能达到轻量化、高效节能等性能要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种转矩密度高、可靠性好、适应于低温且高效的用于潜液式LNG泵的低温高效电机。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种用于潜液式LNG泵的低温高效电机，包括叶轮、机座、转轴、带绕组的定子和永磁转子，所述机座嵌设在LNG泵的内腔，所述转轴穿设在机座内腔、且转轴一端伸出至机座外部，所述永磁转子固装在转轴位于在机座内腔的位置，所述带绕组的定子固装在机座内腔并围于永磁转子外部，所述叶轮装设在转轴的伸出端，所述转轴和机座与LNG泵的内壁之间形成流体通道。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述带绕组的定子包括定子铁芯和多个电磁线组，各电磁线组沿定子铁芯周向方呈间隔式嵌在定子铁芯内部并靠近永磁转子，所述定子铁芯采用0.35mm厚的高效无取向硅钢片叠压而成，磁密不超过1.50 T，气隙磁密为0.50-0.60T；所述电磁线组材料采用多股Q（ZY/XY）-3/220厚漆膜聚酯酰亚胺电磁铜线并绕。
所述永磁转子包括转子铁芯和多个永磁体，各永磁体沿转子铁芯周向方呈间隔式嵌在转子铁芯内部并靠近电磁线组，所述转子铁芯采用0.35mm厚的高效无取向硅钢片叠压而成，磁密不超过1.50 T，气隙磁密为0.50-0.60T；所述永磁体52材料选用钐钴（RE2Co17）。
所述机座的两端设有端盖，所述转轴安装在两端盖上、且转轴一端伸出至该端的端盖外部。
两个所述端盖上装设有轴承，所述转轴穿设在两端的轴承上。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的用于潜液式LNG泵的低温高效电机，包括叶轮、机座、转轴、带绕组的定子和永磁转子，机座嵌设在LNG泵的内腔，转轴穿设在机座内腔、且转轴一端伸出至机座外部，永磁转子固装在转轴位于在机座内腔的位置，带绕组的定子固装在机座内腔并围于永磁转子外部，叶轮装设在转轴的伸出端，转轴和机座与LNG泵的内壁之间形成流体通道。相较于传统的三异步相电机而言，该结构中，永磁转子使得该电机建立了转子磁场，在工作时永磁转子中无感应电流，其与定子磁场同步运行，不存在转子电阻损耗，只此一项可提高电机效率4%~10%；由于在该电机的永磁转子中无感应电流励磁，定子的绕组会呈纯阻性负载，使电机功率因数接近为1，从而大大提高了该电机效率；由于该电机效率高，转子无损耗，定子绕组中存在较低无功电流，使电机温升低，较低温升也保证了永磁转子的寿命，延长了电机的使用寿命，也降低了LNG气化量，转矩密度高、可靠性好，提高了泵的运行效率；该电机通过机座嵌设在LNG泵的内腔，各部件在机座内形成配合，其整体结构简单紧凑。
附图说明
图1是本发明的使用状态图。
图2是本发明俯视结构示意图。
图3是图2的A处放大图。
图中各标号表示：
1、叶轮；2、机座；21、端盖；211、轴承；3、转轴；4、带绕组的定子；41、定子铁芯；42、电磁线组；5、永磁转子；51、转子铁芯；52、永磁体；6、LNG泵；7、流体通道。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
图1至图3示出了本发明用于潜液式LNG泵的低温高效电机的一种实施例，包括叶轮1、机座2、转轴3、带绕组的定子4和永磁转子5，机座2嵌设在LNG泵6的内腔，转轴3穿设在机座2内腔、且转轴3一端伸出至机座2外部，永磁转子5固装在转轴3位于在机座2内腔的位置，带绕组的定子4固装在机座2内腔并围于永磁转子5外部，叶轮1装设在转轴3的伸出端，转轴3和机座2与LNG泵6的内壁之间形成流体通道7。相较于传统的三异步相电机而言，该结构中，永磁转子5使得该电机建立了转子磁场，在工作时永磁转子5中无感应电流，其与定子磁场同步运行，不存在转子电阻损耗，只此一项可提高电机效率4%~10%；由于在该电机的永磁转子5中无感应电流励磁，定子的绕组会呈纯阻性负载，使电机功率因数接近为1，从而大大提高了该电机效率；由于该电机效率高，转子无损耗，定子绕组中存在较低无功电流，使电机温升低，较低温升也保证了永磁转子的寿命，延长了电机的使用寿命，也降低了LNG气化量，转矩密度高、可靠性好，提高了泵的运行效率；该电机通过机座2嵌设在LNG泵6的内腔，各部件在机座2内形成配合，其整体结构简单紧凑。
本实施例中，带绕组的定子4包括定子铁芯41和多个电磁线组42，各电磁线组42沿定子铁芯41周向呈单（双）层有序的嵌在定子铁芯41内部。该结构中，低温下铜的电导率的增大，定子铜耗降低。但是绕组中电磁线的涡流损耗将增加，电磁线组42采用多股Q（ZY/XY）-3/220厚漆膜聚酯酰亚胺电磁铜线并绕，降低涡流损耗和抵御低温时绝缘失效问题。
本实施例中，永磁转子5包括转子铁芯51和多个永磁体52，各永磁体52沿转子铁芯51周向磁极呈南、北间隔嵌在转子铁芯51内部。该结构中，当温度为150K时，铷铁硼（NdFeB）中的Nd和Fe次晶格的各向异性之间存在着复杂的耦合，从单轴材料变为易锥各向异性材料，温度越低，锥角越大，这使得永磁体52容易退磁。而钐钴（RE2Co17）在低温下非常稳定，具有很低矫顽力和剩磁温度系数、热稳定性好和居里温度高等特点。 因此，永磁体52材料选用钐钴（RE2Co17）。
本实施例中，定子铁芯41和转子铁芯51均选择0.35mm厚的高效无取向硅钢片叠压而成；硅钢片在低温-196℃的磁特性对温度变化不敏感，但硅钢的导电性随着温度的降低而增加，则涡流损耗将增加，所以定、转子各部分磁密不超过1.50 T，气隙磁密为0.5-0.6T；
本实施例中，机座2的两端设有端盖21，转轴3安装在两端盖21上、且转轴3一端伸出至该端的端盖21外部。该端盖21的设置便于转轴3、带绕组的定子4以及永磁转子5的安装和拆卸，提高了使用的方便性。
本实施例中，两个端盖21上装设有轴承211，转轴3穿设在两端的轴承211上。轴承211便于转轴3的转动。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (3)

1.一种用于潜液式LNG泵的低温高效电机，其特征在于：包括叶轮（1）、机座（2）、转轴（3）、带绕组的定子（4）和永磁转子（5），所述机座（2）嵌设在LNG泵（6）的内腔，所述转轴（3）穿设在机座（2）内腔、且转轴（3）一端伸出至机座（2）外部，所述永磁转子（5）固装在转轴（3）位于在机座（2）内腔的位置，所述带绕组的定子（4）固装在机座（2）内腔并围于永磁转子（5）外部，所述叶轮（1）装设在转轴（3）的伸出端，所述转轴（3）和机座（2）与LNG泵（6）的内壁之间形成流体通道（7）。
2.根据权利要求1所述的用于潜液式LNG泵的低温高效电机，其特征在于：所述带绕组的定子（4）包括定子铁芯（41）和多个电磁线组（42），所述定子铁芯（41）采用0.35mm厚的高效无取向硅钢片叠压而成，磁密不超过1.50 T，气隙磁密为0.50-0.60T；所述电磁线组（42）材料采用多股Q（ZY/XY）-3/220厚漆膜聚酯酰亚胺电磁铜线并绕。
3.根据权利要求2所述的用于潜液式LNG泵的低温高效电机，其特征在于：所述永磁转子（5）包括转子铁芯（51）和多个永磁体（52），所述转子铁芯（51）采用0.35mm厚的高效无取向硅钢片叠压而成，磁密不超过1.50T，气隙磁密为0.50-0.60T；所述永磁体（52）材料选用钐钴（RE2Co17）。
CN201710876419.7A 2017-09-25 2017-09-25 用于潜液式lng泵的低温高效电机 Pending CN107681822A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710876419.7A CN107681822A (zh) 2017-09-25 2017-09-25 用于潜液式lng泵的低温高效电机

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710876419.7A CN107681822A (zh) 2017-09-25 2017-09-25 用于潜液式lng泵的低温高效电机

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107681822A true CN107681822A (zh) 2018-02-09

Family

ID=61137011

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710876419.7A Pending CN107681822A (zh) 2017-09-25 2017-09-25 用于潜液式lng泵的低温高效电机

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107681822A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108757493A (zh) * 2018-06-25 2018-11-06 杭州新亚低温科技有限公司 一种离心泵的多作用电机冷却润滑流通系统
CN109026722A (zh) * 2018-08-13 2018-12-18 苏州横海信息科技有限公司 一种lng潜液泵
CN109474122A (zh) * 2018-12-14 2019-03-15 哈尔滨理工大学 一种潜液式lng泵低温高速电机
WO2024047040A1 (en) * 2022-08-30 2024-03-07 SVANEHØJ Danmark A/S An electric motor with permanent magnets and a submerged fuel pump with such motor

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1773121A (zh) * 2004-11-08 2006-05-17 浙江工业大学 管流式电泵
CN104100537A (zh) * 2014-07-07 2014-10-15 中船重工重庆智能装备工程设计有限公司 Lng潜液式离心泵
CN204610305U (zh) * 2015-05-19 2015-09-02 淄博博山绿源燃气设备有限公司 潜液式低温离心泵
CN204646707U (zh) * 2015-03-16 2015-09-16 温州捷高科技有限公司 一种新型用于天然气行业的潜液式lng泵
CN105610291A (zh) * 2016-02-05 2016-05-25 NuAge电动动力系统有限责任公司 浸在液化天然气中运行的超低温永磁同步电动机
CN105811609A (zh) * 2016-04-26 2016-07-27 湖南耐普泵业股份有限公司 潜没式深冷永磁电泵
CN106374725A (zh) * 2016-11-10 2017-02-01 无锡市明盛强力风机有限公司 一种潜液式液化天然气泵用低温电机

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1773121A (zh) * 2004-11-08 2006-05-17 浙江工业大学 管流式电泵
CN104100537A (zh) * 2014-07-07 2014-10-15 中船重工重庆智能装备工程设计有限公司 Lng潜液式离心泵
CN204646707U (zh) * 2015-03-16 2015-09-16 温州捷高科技有限公司 一种新型用于天然气行业的潜液式lng泵
CN204610305U (zh) * 2015-05-19 2015-09-02 淄博博山绿源燃气设备有限公司 潜液式低温离心泵
CN105610291A (zh) * 2016-02-05 2016-05-25 NuAge电动动力系统有限责任公司 浸在液化天然气中运行的超低温永磁同步电动机
CN105811609A (zh) * 2016-04-26 2016-07-27 湖南耐普泵业股份有限公司 潜没式深冷永磁电泵
CN106374725A (zh) * 2016-11-10 2017-02-01 无锡市明盛强力风机有限公司 一种潜液式液化天然气泵用低温电机

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108757493A (zh) * 2018-06-25 2018-11-06 杭州新亚低温科技有限公司 一种离心泵的多作用电机冷却润滑流通系统
CN109026722A (zh) * 2018-08-13 2018-12-18 苏州横海信息科技有限公司 一种lng潜液泵
CN109474122A (zh) * 2018-12-14 2019-03-15 哈尔滨理工大学 一种潜液式lng泵低温高速电机
WO2024047040A1 (en) * 2022-08-30 2024-03-07 SVANEHØJ Danmark A/S An electric motor with permanent magnets and a submerged fuel pump with such motor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107681822A (zh) 用于潜液式lng泵的低温高效电机
CN108448849B (zh) 一种定子永磁型双转子磁场调制电机及其设计方法
CN103490573B (zh) 一种轴向磁场磁通切换型表贴式永磁记忆电机
TWI429168B (zh) Permanent magnet rotating machine
CN101577449B (zh) 磁通切换型横向磁通永磁风力发电机
CN103715848B (zh) 一种轴向磁场定子分割式磁通切换型记忆电机
CN101951128B (zh) 一种高温超导电机
CN105449968B (zh) 组合磁极式表贴永磁同步电机
CN105449967B (zh) 组合磁极式内置径向v型永磁同步电机
CN201378789Y (zh) 磁通可以调节的高功率密度发电机
CN101873043A (zh) 异步起动永磁同步潜油泵电动机
CN104052221A (zh) 一种混合磁材料Halbach永磁容错电机
CN109286295A (zh) 一种具有聚磁效应的永磁同步电机
CN104410180A (zh) 一种e形定子铁心磁通切换型混合永磁记忆电机
CN108471193A (zh) 一种高集成飞轮储能装置
CN110601481A (zh) 一种双转子永磁同步磁阻电机及配置方法
CN101741197A (zh) 磁通切换型聚磁式横向磁通永磁风力发电机
CN103872811A (zh) 一种半齿绕组的无轴承定子表面贴装式永磁电机
CN103501063B (zh) 一种多齿型永磁内嵌式磁通切换型记忆电机
CN104506005B (zh) 一种电动汽车轮毂式永磁电机
CN103780036A (zh) 双定子结构的高温超导永磁风力发电机
CN108696190A (zh) 一种带隔磁环的三自由度永磁型无轴承电机
CN210350986U (zh) 一种双转子永磁同步磁阻电机
CN100502205C (zh) 一种电磁永磁电机
CN109599993B (zh) 一种防爆防水型永磁交流伺服电机

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180209