CN112072858A - 闸泵直驱永磁电动机 - Google Patents

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Abstract

一种闸泵直驱永磁电动机，该电动机包括机壳及装设于机壳两端的连接座，该连接座由上连接座和下连接座构成，在上连接座和下连接座之间设有转子组件，所述转子组件外侧设有定子组件，所述定子组件与机壳之间灌注有密封胶体，所述转子组件内设有用于挡水或排水的叶轮，所述叶轮与设于连接座中部的主轴固定连接。且所述电动机启动后，定子组件与转子组件之间产生旋转磁场，该磁场形成驱动转矩，从而带动转子组件绕主轴轴线旋转，进而带动叶轮绕主轴轴线旋转以实现闸泵的挡水或排水。本发明将定子组件与机壳密封连接，具有生成加工难度低，成本低，电机可靠性高，散热效果好且电机尺寸小等特点。

Description

闸泵直驱永磁电动机
【技术领域】
本发明涉及电机领域，特别是涉及一种加工简单、可靠性强且成本低的闸泵直驱永磁电动机。
【背景技术】
目前的闸泵系统主要通过潜水电泵装置来用于机电排灌，防洪排涝或排灌结合的低扬程大流量取水工程。现有的潜水电泵装置大部分为全贯流式潜水电泵，其潜水电机采用湿定子绕组结构,湿定子绕组结构的线圈是利用多层共熔共挤绕组线技术专利制造的专用耐水绕组线，水泵的叶轮置于电机转子的内腔,叶轮的叶片与由硅钢板叠装而成的电机转子内圆焊为一个整体,带有叶轮的电机转子内部密封轴承腔内设置有径向轴承和双向推力轴承,带有叶轮的转子是转动的,轴是不转动的,旋转的轴承腔内采用动密封结构。现有的全贯流式潜水电泵存在生产加工难度大、成本高的问题。另外，还有少部分为潜水轴流泵，其包括同轴贯通的吸水室、叶轮轮毂和出水室，还包括电机转子和电机定子，电机转子固定设置于叶轮外壳的外圆周上,叶轮外壳的内圆周上均布连接着三片以上的叶片的一端,三片以上的叶片的另一端分别连接着叶轮轮毂形成叶轮,叶轮位于电机转子的中部,使电机转子和叶轮形成一个整体，电机定子套设于转子的外部,形成充水式潜水电机。但该电机存在尺寸较大的缺陷。
【发明内容】
本发明旨在解决上述问题，而提供一种通过将定子组件与机壳形成密封结构，而对电机的整体密封无要求，加工简单，可靠性高，且成本低、尺寸小的泵闸直驱永磁电动机。
为实现本发明的目的，本发明提供了一种泵闸直驱永磁电动机，该电动机包括机壳及装设于机壳两端的连接座，该连接座由上连接座和下连接座构成，在上连接座和下连接座之间设有转子组件，所述转子组件外侧设有定子组件，所述定子组件与机壳之间灌注有密封胶体，所述转子组件内设有用于挡水或排水的叶轮，所述叶轮与设于连接座中部的主轴固定连接，且所述电动机启动后，定子组件产生旋转磁场，转子组件在旋转磁场中受到电磁转矩，从而带动转子组件绕主轴轴线旋转，进而带动叶轮绕主轴轴线旋转以实现闸泵的挡水或排水。
所述定子组件包括多块叠压的定子冲片、设于多块叠压的定子冲片两端的定子压圈、设于定子压圈外周的定子线圈、定子灌胶、固定于定子压圈上的定子端板及与定子线圈连接的引线，所述定子组件通过定子端板与机壳连接，所述定子灌胶灌注于定子组件与机壳之间而使定子组件与机壳密封连接。
所述定子线圈由漆包线绕制而成，所述定子冲片呈圆环状，其外周均布有多个用于定位的第一凹槽，其内周均布有多个用于绕线的第二凹槽。
进一步地，所述第一凹槽设有16个，其截面呈T型，所述第二凹槽设有48个，其截面呈外宽内窄的梯形。
所述转子组件包括多块叠压的转子冲片、设于多块叠压的转子冲片两端的内端环、固定于内端环上的外端环、间隔粘接于转子冲片外周的多块磁钢及用于将转子组件各部件密封连接的转子灌胶。
所述内端环通过螺栓组件固定于转子冲片的两端，该螺栓组件包括双头螺柱、与双头螺柱配合的螺母及设于螺母下端的弹性垫圈和不锈钢垫圈，所述外端环通过螺钉与内端环紧固。
所述转子冲片呈圆环状，其外周间隔均布有多个第三凹槽，所述磁钢按照NS磁极交替粘接于第三凹槽内，所述磁钢由钕铁硼磁体制成。
所述机壳为中空的圆筒体，其内壁上设有容置定子端板的内孔，在内孔的侧壁上设有用于对定子组件轴向限位的卡簧槽，所述机壳上设有用于穿置引线的出线孔，所述出线孔外周设有密封填料，所述定子端板设于内孔中，引线从出线孔穿出，并通过出线端盖将引线压紧，再将定子灌胶灌注于定子组件与机壳之间而使定子组件与机壳密封连接。
所述主轴的两端分别通过第一轴承及第二轴承固定于连接座上，并通过设于主轴端部的第一圆螺母与第一轴承及第二轴承定位，在所述第一轴承的两端设有第一轴承盖，第一轴承盖分别通过螺钉固定于上连接座上，在所述第二轴承的两端设有第二轴承盖，所述第二轴承盖分别通过螺钉固定于下连接座上，所述第一轴承后端的第一轴承盖上设有油封。
所述叶轮呈圆形，其外圆与转子组件的内孔过盈配合并焊接为一体，且所述叶轮通过平键及第二圆螺母固定于主轴上。
本发明的贡献在于，其有效解决了现有闸泵系统中电机存在的生产加工难度大、成本高、散热效果差及尺寸大等问题。本发明通过将定子组件与机壳密封连接，可对定子线圈进行整体密封保护，而对电机的整体密封无要求，降低了电机的生产加工难度，提高了电机的可靠性。且本发明的定子线圈为普通磁线，生产成本低。另一方面，定子组件浸入水中，散热效果好，使电机温升低，提高了电机性能。此外，该直驱永磁电机可大大降低电机尺寸，提高电机的能量密度。
【附图说明】
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的定子组件结构示意图。
图3是本发明的定子冲片结构示意图。
图4是本发明的转子组件结构示意图。
图5是本发明的转子冲片结构示意图。
【具体实施方式】
下列实施例是对本发明的进一步解释和补充，对本发明不构成任何限制。
参阅图1，本发明的泵闸直驱永磁电动机包括连接座10、机壳20、定子组件30、转子组件40、主轴50及叶轮60，该电动机用于泵闸一体化装置中，其通过驱动叶轮60转动而实现挡水和防止外河倒灌，还可将低处的水抽到高处实现强排。
如图1、图2及图3所示，定子组件30包括定子冲片31、定子压圈32、定子线圈33、定子灌胶34、定子端板35及引线36。其中，定子冲片31设有多块，其数量根据定子铁心的设计要求而定，且多块定子冲片31叠压在一起。该定子冲片31呈圆环状，其外周均布有多个用于定位的第一凹槽311，其内周均布有多个用于绕线的第二凹槽312。其中第一凹槽311及第二凹槽312的形状和数量可根据实际性能指标的需要进行设置，本实施例中，第一凹槽311设有16个，其截面呈T型，第二凹槽312设有48个，其截面呈外宽内窄的梯形。定子压圈32设于叠压的多块定子冲片31的两端，定子压圈32与叠压的多块定子冲片的整体长度尺寸与定子铁心设计要求相匹配。定子线圈33嵌于第二凹槽312内并设于定子压圈32的外周，该定子线圈33由漆包线绕制，成本低。定子端板35固定于定子压圈32上，其用于与机壳20连接，本实施例中，定子端板35焊接于定子压圈32的外侧。引线36与定子线圈33及外接电源连接。定子组件30组装时，将多块定子冲片31叠压一起，然后在叠压的多块定子冲片的两端各加一片定子压圈32，使其整体的长度尺寸达到定子铁心设计要求，再通过定子扣片叠片机扣紧形成定子铁心，然后将定子线圈33与绝缘防护装入到铁心中即形成了定子组件30。
如图1所示，定子组件30固定安装于机壳20内，该机壳20为中空的圆柱状壳体，在机壳20内壁上设有内孔21，其用于容置定子组件30的定子端板35，在内孔21的侧壁上设有卡簧槽25，其用于对定子组件30的轴向进行限位。在机壳20上还设有出线孔22，出线孔22的顶部设有出线端盖24，出线孔22内位于出线端盖的下端设有密封填料23，定子组件30的引线36从出线孔22中穿出，在密封填料23的密封下，通过出线端盖24将引线36压紧，从而使定子组件30固定安装与机壳20内壁上，再通过定子灌胶34灌注于定子组件30与机壳20之间，使定子灌胶34灌满于定子组件30各部件及机壳20之间的空隙，从而使定子组件30与机壳20密封连接。由于定子组件30与机壳20密封连接，因而对电机的整体密封性无要求，降低了电机的生产加工难度，且定子线圈33可使用普通的漆包线，节约成本，提高了电机的可靠性。且定子组件30在工作时浸入水中，散热性能好，使电机温升低，从而提高电机性能。
如图1、图4及图5所示，在定子组件30的内侧设有转子组件40，其中，转子组件40与定子组件30之间存在一定的间隙，以使定子组件30与转子组件40之间产生的磁场而形成的驱动转矩带动转子组件40旋转。本实施例中，转子组件40的外侧与定子组件30的内侧间隔3毫米。该转子组件40可转动地设于上连接座11与下连接座12之间。该转子组件40包括转子冲片41、内端环42、外端环43、磁钢44及转子灌胶45。其中，转子冲片41设有多块，其数量根据转子铁心的设计要求而定，且多块转子冲片41叠压在一起。该转子冲片41呈圆环状，其外周间隔均布有多个第三凹槽411，该第三凹槽411用于粘接磁钢44。第三凹槽411的形状和数量可根据实际性能指标的需要进行设置，本实施例中，第三凹槽设有20个，其截面呈圆弧形。内端环42设于叠压的多块转子冲片41的两端，内端环42与叠压的多块转子冲片的整体长度尺寸与转子铁心设计要求相匹配。本实施例中，内端环42通过螺栓组件46固定于叠压的多块转子冲片41的两端，其中，螺栓组件46包括双头螺栓461、螺母462、弹性垫圈463及不锈钢垫圈464。双头螺栓461的两端分别穿出两端的内端环42，依次通过不锈钢垫圈464、弹性垫圈463及螺母462将内端环42与叠压的多块转子冲片紧固形成转子铁心。外端环43通过螺钉紧固于内端环42外侧。磁钢44粘接于转子冲片41的第三凹槽411内，其中，该磁钢44按照NS交替粘接于各第三凹槽411内。转子灌胶45灌注于转子组件40各部件之间的间隙中，使转子组件40各部件密封连接。本实施例中，内端环42及外端环43由不锈钢材质制成，磁钢44由钕铁硼磁体制成。
如图1所示，在机壳20两端装设有连接座10，其用于装设主轴50。该连接座10由上连接座11和下连接座12构成，上连接座11与下连接座12的中部形成由容置主轴50的空腔。且上连接座11的上端及下连接座12的下端分别穿出机壳20的上端及下端，上连接座11及下连接座12通过止口与机壳20连接，并通过螺栓紧固。在主轴50的两端分别设有第一轴承51及第二轴承52，该第一轴承51及第二轴承52为主轴50提供轴向与径向支撑。该主轴50通过第一轴承51和第二轴承52固定于连接座10中部。在第一轴承51的两端分别设有第一轴承盖511，512，第一轴承盖511，512分别通过螺钉固定于上连接座11上，在第二轴承52的两端分别设有第二轴承盖521，522，第二轴承盖521，522分别通过螺钉固定于下连接座12上。主轴50通过设于两端的第一圆螺母54及轴用弹性挡圈57限制主轴50与第一轴承51及第二轴承52的相对位置。
如图1所示，在转子组件40内设有叶轮60，该叶轮60在高速旋转下用于挡水或排水。其中，叶轮60呈圆形，其外周与转子组件40的内孔过盈配合，再将叶轮60与转子组件40焊接为一体。该叶轮60通过平键53及第二圆螺母56固定于主轴50上。
如图1所示，本发明的工作原理为：当电动机启动后，从定子组件30的引线36输入到定子线圈33的三相对称电流产生旋转磁场，转子组件40的磁钢44在旋转磁场中收到电磁转矩，从而带动转子组件40绕主轴50轴线旋转，进而带动叶轮60绕主轴50轴线旋转，以实现闸泵的挡水或排水。本发明的电动机的功率损耗低，其测试结果如表1所示。
表1闸泵直驱永磁电动机的功率损耗测试结果
项目 单位 数据
输入功率 kW 93.314
输出功率 kW 90.005
总损耗 W 3308.96
效率 ％ 96.4539
功率因数 / 0.968028
力矩角 degree 12.2587
同步转速 rpm 750
输出转矩 N·m 1145.94
永磁体负载工作点 / 0.817044
失步转矩倍数 / 4.64044
尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示，但本发明的保护范围并不局限于此，在不偏离本发明构思的条件下，对以上各构件所做的变形、替换等均将落入本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种闸泵直驱永磁电动机，其特征在于，该电动机包括机壳(20)及装设于机壳(20)两端的连接座(10)，该连接座(10)由上连接座(11)和下连接座(12)构成，在上连接座(11)和下连接座(12)之间设有转子组件(40)，所述转子组件(40)外侧设有定子组件(30)，所述定子组件(30)与机壳(20)之间灌注有密封胶体，所述转子组件(40)内设有用于挡水或排水的叶轮(60)，所述叶轮(60)与设于连接座(10)中部的主轴(50)固定连接，且所述电动机启动后，定子组件(30)产生旋转磁场，转子组件(40)在旋转磁场中受到电磁转矩，从而带动转子组件(40)绕主轴(50)轴线旋转，进而带动叶轮(60)绕主轴(50)轴线旋转以实现闸泵的挡水或排水。
2.如权利要求1所述的闸泵直驱永磁电动机，其特征在于，所述定子组件(30)包括多块叠压的定子冲片(31)、设于多块叠压的定子冲片(31)两端的定子压圈(32)、设于定子压圈(32)外周的定子线圈(33)、定子灌胶(34)、固定于定子压圈(32)上的定子端板(35)及与定子线圈(33)连接的引线(36)，所述定子组件(30)通过定子端板(35)与机壳(20)连接，所述定子灌胶(34)灌注于定子组件(30)与机壳(20)之间而使定子组件(30)与机壳(20)密封连接。
3.如权利要求2所述的闸泵直驱永磁电动机，其特征在于，所述定子线圈(33)由漆包线绕制而成，所述定子冲片(31)呈圆环状，其外周均布有多个用于定位的第一凹槽(311)，其内周均布有多个用于绕线的第二凹槽(312)。
4.如权利要求3所述的闸泵直驱永磁电动机，其特征在于，所述第一凹槽(311)设有16个，其截面呈T型，所述第二凹槽(312)设有48个，其截面呈外宽内窄的梯形。
5.如权利要求1所述的闸泵直驱永磁电动机，其特征在于，所述转子组件(40)包括多块叠压的转子冲片(41)、设于多块叠压的转子冲片(41)两端的内端环(42)、固定于内端环(42)上的外端环(43)、间隔粘接于转子冲片(41)外周的多块磁钢(44)及用于将转子组件(40)各部件密封连接的转子灌胶(45)。
6.如权利要求5所述的闸泵直驱永磁电动机，其特征在于，所述内端环(42)通过螺栓组件(46)固定于转子冲片(41)的两端，该螺栓组件(46)包括双头螺柱(461)、与双头螺柱(461)配合的螺母(462)及设于螺母(462)下端的弹性垫圈(463)和不锈钢垫圈(464)，所述外端环(43)通过螺钉与内端环(42)紧固。
7.如权利要求5所述的闸泵直驱永磁电动机，其特征在于，所述转子冲片(41)呈圆环状，其外周间隔均布有多个第三凹槽(411)，所述磁钢(44)按照NS磁极交替粘接于第三凹槽(411)内，所述磁钢(44)由钕铁硼磁体制成。
8.如权利要求2所述的闸泵直驱永磁电动机，其特征在于，所述机壳(20)为中空的圆筒体，其内壁上设有容置定子端板(35)的内孔(21)，在内孔(21)的侧壁上设有用于对定子组件(30)轴向限位的卡簧槽(25)，所述机壳(20)上设有用于穿置引线(36)的出线孔(22)，所述出线孔(22)外周设有密封填料(23)，所述定子端板(35)设于内孔(21)中，引线(36)从出线孔(22)穿出，并通过出线端盖(24)将引线(36)压紧，再将定子灌胶(34)灌注于定子组件(30)与机壳(20)之间而使定子组件(30)与机壳(20)密封连接。
9.如权利要求1所述的闸泵直驱永磁电动机，其特征在于，所述主轴(50)的两端分别通过第一轴承(51)及第二轴承(52)固定于连接座(10)上，并通过设于主轴(50)端部的第一圆螺母(54)与第一轴承(51)及第二轴承(52)定位，在所述第一轴承(51)的两端设有第一轴承盖(511，512)，第一轴承盖(511，512)分别通过螺钉固定于上连接座(11)上，在所述第二轴承(52)的两端设有第二轴承盖(521，522)，所述第二轴承盖(521，522)分别通过螺钉固定于下连接座(12)上，所述第一轴承(51)后端的第一轴承盖(512)上设有油封(55)。
10.如权利要求1所述的闸泵直驱永磁电动机，其特征在于，所述叶轮(60)呈圆形，其外圆与转子组件(40)的内孔过盈配合并焊接为一体，且所述叶轮(60)通过平键(53)及第二圆螺母(56)固定于主轴(50)上。
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