CN1371542A - 电动机架以及使用该电动机架的电动机及电动泵 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及能有效且稳定地将安装着的变换器水冷的电动机架以及使用该电动机架的电动机及电动泵。用同一金属材料把第1筒状部(1)、第2筒状部(2)和频率变换器安装用座(3)一体成形;上述第1筒状部(1)的内部收容电动机定子;上述第2筒状部(2)设在第1筒状部的外侧,在与第1筒状部之间形成工作流体的流动空间;上述频率变换器安装用座(3)设在第2筒状部的外周部。
Description
技术领域
本发明涉及电动机架以及使用该电动机架的电动机及电动泵。特别涉及安装着频率变换器的、由不锈钢材成形的电动机架以及使用该电动机架的电动机及电动泵。另外，本发明还涉及在主轴两端配置着叶轮的多级电动泵。
背影技术
已往的泵组体中，把以变换器为代表的频率变换器安装在电动泵上，用泵工作液吸收频率变换器产生的热。例如，在日本特愿平5-350994号公报(特开平7-189996号公报)中，揭示了在全环流型泵的圆筒形泵壳的外面，安装着变换器的构造。特开平7-189996号揭示的泵组装体中，由于把变换器安装在全环流型泵的泵壳外面，所以，不需要变换器冷却用的冷却装置，可实现变换器的小型化，同时提高由变换器供给电动机的电力频率，实现电动机的小型化，增加泵旋转数，实现泵小型化。
但是，特开平7-189996号公报揭示的泵组装体中，泵壳是圆筒形，与收容变换器的板金制下壳体的接触面是曲面。所以，泵壳与下壳体的接触面，两者的曲率不一致时，产生间隙，使变换器的冷却条件不容易稳定。另外，由于变换器与下壳体的接触部也是曲面，所以，该部分的热传导也容易不均匀。
为了改正上正缺点，本申请人在先前提出的特愿平9-524214号公报中，提出了这样一种泵组装体，即，在板金制的泵壳外面，安装铝合金制的支架，把变换器(频率变换器组装体)固定在该支架上。该泵组装体中，支架与频率变换器组装体的接触面是平面，在该部分虽然不容易产生间隙，但是，泵壳与支架的接触面是曲面，所以，基于上述同样的原因，存在着频率变换器的冷却条件不稳定的问题。为了解决该问题，通常是采用把液状硅等充填材涂在接触面上，把间隙填埋的方法，该方法很麻烦，不利于提高生产性。
另外，构成该泵的主要材料，根据JIS标准，是SUS304、SUS304L、或者是SUS316、SUS316L等的奥氏体不锈钢板金材(金属板材)。奥氏体不锈钢富于延展性，其板金材容易被冲压成形和弯曲加工等，其焊接性也良好，所以，适合于将分割的部件焊接接合，成形为构造体。
但是，由于奥氏体不锈钢有以下特性，所以，在将其用于上述构造的泵时，在设计、制造上有制约。
(1)热传导率小
奥氏体不锈钢的热传导率比一般的钢(软钢)小(1/5～1/6)。因此，上述构造的泵使用奥氏体不锈钢时，对于电动机及变换器的冷却不利，在比较小功率、小型的泵中，由于可采用薄的板金材，所以，即使使用奥氏体不锈钢，也没有多大关系，但是，在比较大功率、大型的泵中，因强度方面的要求，不得不采用厚的板金材，所以，在电动机和变换器的冷却方面有较大问题。
(2)热膨张系数(线膨张率)大
奥氏体不锈负的热膨张系数比一般的钢(软钢)大(约1.5倍)。因此，上述构造的泵使用奥氏体不锈钢时，电动机温度上升时的电动机定子(构成电动机定子的硅钢板的热膨张系数与软钢相同)与电动机架间的固着力减弱。在比较小功率、小型的泵中，把采用薄板金材的电动机架安装在电动机定子的外周后，借助一次性堆焊，解决电动机架朝圆筒方向收缩(残留拉应力)的问题。但是，在比较大功率、大型的泵中，由于强度方面的要求，不得不采用厚的板金材，所以，不能采用一次性堆焊等的措施。即，必须施加大的入热量，很费时费事。因此，必须采用别的方法来解决该问题。
(3)没有磁性
通常，奥氏体不锈钢没有磁性。由于电动机架的有无磁性对电动机的大小和特性有影响，所以，上述构造的泵的电动机架使用奥氏体不锈钢时，由于电动机架没有磁性，要把电动机定子(硅钢板)设计得大。这时，对于比较小功率、小型的泵，电动机增大还没有大问题，但是，对于比较大功率、大型的泵来说，即使是相同比率，由于电动机增大的绝对量大，所以，导致泵整体极大型化。
(4)焊接部多时，不利于生产性。
奥氏体不锈钢的板金材，如上所述，成形时的生产性比较好，但是，如果部件的焊接部位多，则焊接工序的时间加长，制造成本提高。
该情况下，采用不锈钢铸钢，用铸造法等形成为一体成形构造体，可减低制造成本，但是，通常铸造品比板金厚度大，因此，采用薄的板金材(板厚1.5～3mm)时本来不成为问题的上述(1)～(3)点，成为比较大的问题。
已往公知的高扬程多级电动泵，是在全环流型泵中，在屏蔽电动机主轴的两端，配置叶轮，取得轴推力的平衡，利用上述的变换器，以高速旋转驱动。例如，在板金制的泵外筒上，设置泵吸入口和泵排出口，在外筒的内部，收容着直列4级(即，在电动机主轴的两端，各配置2级叶轮)叶轮的立式多级泵。
此种泵作为扬程200m级的高扬程泵被产品化。因电动机的高速化，实现泵的小型化，另外，由于是屏蔽电动机，所以，液体不泄漏，因此。常常作为把压力水供给逆渗透膜的泵，用于纯水制造装置，以及作为把压力水供给清洗用喷咀的泵，用于种各种清洗装置。
在这样的装置内使用的泵，通常要求具有以下特性：(1)小型、结构紧凑、节省空间。(2)维修容易。(3)不污染工作液。(4)泵和配管的连接方向可以变更等。
但是，上述的泵中，虽然能满足上述要求(1)～(3)，但不能满足(4)。即，已往的多级电动泵中，由于泵吸入口和泵排出口焊接固定在板金制的泵外筒上，所以，泵吸入口和泵排出口的位置不能变更，与配管的连接方向被限定住。因此，把该泵作为装置的通用部件预先准备了很多后，在根据各用户的要求每次变更泵时，有时要绕设不合理的配管，使包含泵的装置整体大型化。
另外，与该多级泵不同地例如有这样一种泵，即，需要有跨越收容在泵内的电动机、把收容第1级叶轮的泵壳和收容第2级叶轮的泵壳连接起来的配管。这时，由于该配管的原因，不能自由地设定泵吸入口和泵排出口的方向，产生与上述同样的问题。
另外，上述用途采用的泵，为了使油脂成分不残留在泵内部，必须要清洗内部(即所谓的禁油和脱脂处理)，但是，上述的泵中，用焊接固定着板金制的泵吸入口和泵排出口等，所以，泵整体是一体成形的，上述禁油及脱脂处理很费事。
发明的内容
本发明是鉴于上述问题而作出的，其第一目的是提供一种能有效且稳定地将安装着的变换器水冷却的电动机架、以及使用该电动机机的电动机及电动泵。
另外，本发明为了解决将奥氏体不锈钢用于泵时产生的上述问题，同时，使电动机定子和频率变换器的冷却条件良好。换言之，其第二目的是提供生产性好、冷却条件好、电动机特性也良好的电动机架、以及使用该电动机架的电动机及电动泵。
另外，本发明的第三目的是提供一种提高与配管连接方向的自由度、禁油和脱脂处理也容易的结构紧凑的多级电动泵。
为了实现上述第一目的，本发明第1实施例的电动机架，用同一金属材料把第1筒状部、第2筒状部和频率变换器安装用座一体成形；上述第1筒状部的内部收容电动机定子；上述第2筒状部设在第1筒状部的外侧，在与第1筒状部之间形成工作流体的流动空间；上述频率变换器安装用座设在第2筒状部的外周部。
根据该构造，频率变换器与电动机架是以平面的座接触，两者间不容易产生间隙，能良好地将频率变换器冷却，并且冷却条件稳定。另外，在频率变换器与电动机架之间没有上述的铝合金制支架等部件，所以，能极有效地冷却频率变换器。结果，不必在接触面上涂液状硅等的填充材，可改善生产性。
根据本发明的一实施例，在筒状部的轴方向两端，设有确保与安装部件同轴度的凹坑和螺栓紧固用的螺栓座。结果，可容易确保后述管咀壳及固定在管咀壳上的衬环、与以叶轮为代表的旋转体的同轴度。
根据本发明的一实施例，从轴方向端部看，在电动机架的螺栓座与螺栓座之间的位置，配置着频率变换器安装用的座。结果，频率变换器与管咀壳安装用的螺栓不干扰，可相对加大频率变换器安装用座的面积，所以可有效地冷却频率变换器。
根据本发明的一实施例，连接第1筒状部和第2筒状部的轴方向肋的长度，至少是电动机架全长的一半以上。结果，频率变换器产生的热，不仅从电动机架的第2筒状部内面发散，也从肋表面发散。
另外，从吸入侧管咀壳吸入的工作液，通过叶轮和导引装置，被导向电动机架的流路，从导引装置出来的工作液中，含有极少的圆周方向流动成分，可能会降低泵的效率和发生噪音。通过把连接电动机架的第1筒状部和第2筒状部的肋加长，可同时解决上述问题。
根据本发明的一实施例，电动机架的轴方向端部和安装在该轴方向端部的对方侧安装部件，直接接触。结果，频率变换器产生的热，不仅从电动机架的第2筒状部内面发散，也从管咀壳内面发散。
另外，本发明的电动机，其特征在于，备有上述的电动机架、收容在电动机架的第1筒状部内的电动机定子、闭塞电动机架开放端的电动机架侧板、收容在电动机定子内侧并由设置在电动机架上的轴承支承的可旋转电动机转子。
本发明的电动泵，其特征在于，备有上述的电动机、固定在电动机转子主轴上的叶轮、安装在电动机架的轴方向端部并收容叶轮的管咀壳。
另外，为了实现上述第2目的，本发明的电动机架，内部收容着电动机定子，其特征在于，上述电动机架是用非奥氏体不锈钢铸钢成形的。另外，本发明提出了使用该电动机架的电动机和电动泵。
具体地说，上述非奥氏体不锈钢铸钢，是含有铬(Cr)15～17％、钼(Mo)0.5～2％、镍(Ni)4～6％、碳(C)0.05％以下的马氏体不锈钢材料。或者，是含有铬(Cr)20～30％、钼(Mo)0.5～4％的铁素体不锈钢材。
另外，本发明的电动机架，备有第1筒状部和第2筒状部，第1筒状部内部收容电动机定子，第2筒状部设在第1筒状部的外侧，在与第1筒状部之间形成工作液流过的空间；上述第1筒状部和第2筒状部，用非奥氏体不锈钢铸钢一体成形。
非奥氏体不锈钢与一般的奥氏体不锈钢相比，其热传导率大，热膨张率小，并且有磁性。即，作为上述电动机架的材料具有良好的特性。因此，使用该非奥氏体不锈钢，可采用能进行薄壁成形的失蜡精密铸造法，可将此种泵扩大到更大的功率范围。
另外，此种泵，可提高由频率变换器供给电动机的频率，可实现泵的高速化、小型化。而且，包围电动机的工作流体可隔绝泵的高速化产生的频率较高的噪音。关于这一点，本发明的电动机架、尤其是第2筒状部的壁厚比板金制的厚，所以，该部分也具有隔绝噪音的效果。
另外，本发明的电动机架，其特征在于，在上述第2筒状部的外周部，备有频率变换器安装用的座，上述第1筒状部和第2筒状部和座，是用非奥氏体不锈钢铸钢一体成形的。
这样，如上所述，由于频率变换器和电动机架是以平面的座接触，所以，两者间不容易产生间隙，能良好地冷却频率变换器，并且冷却条件稳定。另外，在频率变换器与电动机架之间没有上述的铝合金制支架等部件，所以，能极有效地冷却频率变换器。结果，不必在接触面上涂液状硅等的填充材，可改善生产性。
如上所述，非奥氏体不锈钢与奥氏体不锈钢相比，通常热传导率大，热膨张率小，有磁性，作为电动机架材料具有良好的特性。但是，在焊接性和耐蚀性方面，比奥氏体不锈钢差。
为此，在马氏体、铁索体的不锈钢中，使碳(C)的含有率极小，可改善焊接性，另外，增加铬(Cr)、镍(Ni)的含有率，可将耐蚀性提高到与SUS304同等的程度。另外，采用铸造一体成形，可减少焊接部，对剩下的焊接部，实施研磨处理或不动态化处理，也可提高焊接部的耐蚀性。
另外，关于制造方法，从电动机冷却和节省资源(材料资源)着眼，最好采用可进行薄壁成形的失蜡(熔模)精密铸造法等。
另外，本发明提出了屏蔽电动机和水下电动机的电动机架。这种电动机，与一般的地上电动机不同，没有强制空冷用的风扇，并且是密闭构造。即，电动机的冷却主要是依靠电动机定子的外周部、即来自电动机架的自然对流空冷或水冷进行的。因此，用非奥氏体不锈钢铸钢将电动机架一体成形，在热传导率、热膨张系数方面是有利的。
另外，为了实现上述第3目的，本发明第2实施例的多级电动泵，其特征在于，备有电动机架、第1泵壳、第2泵壳、叶轮；上述电动机架收容电动机定子，在电动机定子的外周部，构成工作液的流路；上述第1泵壳设在该电动机架的轴方向一端，可变更从轴方向看的安装角度；上述第2泵壳设在电动机架的轴方向另一端，可变更从轴方向看的安装角度；上述叶轮，包在第1泵壳和第2泵壳中的至少一个内。
这样，根据各用户的要求变更、设计泵时，由于可变更与配管的连接部分、即吸入工作液的吸入部(例如吸入管咀)或排出部(例如排出管咀)的方向，所以，不需要绕设配管，可使包含泵的装置整体小型化。
本发明另一实施例的多级电动泵，其特征在于，备有电动机、第1泵壳、第1叶轮、第2泵壳、第2叶轮；上述电动机在与电动机定子的外周部，构成工作液流路；上述第1泵壳设在电动机的轴方向一端，可变更从轴方向看的安装角度；上述第1叶轮设在第1泵壳内，将工作液导向电动机定子外周部的流路；上述第2泵壳设在电动机的轴方向另一端，可变更从从方向看的安装角度；上述第2叶轮设在第2泵壳内，从电动机定子外周部的流路导引工作液；第1叶轮和第2叶轮的吸入部方向相反。
这样，不需要绕设配管，可使包含泵的装置整体小型化，并且可得到轴方向推力荷重的平衡。
附图的简单说明
图1是作为本发明第1实施例电动泵的全环流型直道泵的纵断面图。
图2是图1的II-II线断面图。
图3是图1的III向视图。
图4是作为本发明第2实施例的多级电动泵的纵断面图。
图5A至图5C，是表示图4所示多级电动泵的吸入侧泵壳和排出侧泵壳的配置变动的图。图5A是表示图4所示吸入管咀和排出管咀方向的图，图5B及图5C是表示另一形态的吸入管咀和排出管咀的方向的图。
实施发明的最佳形态
下面，参照图1至图3，说明本发明的第1实施例。
图1是作为本发明第1实施例电动泵的全环流型直道泵的纵断面图。图2是图1的II-II线断面图。图3是图1的III向视图。
本实施例的全环流型电动泵，备有电动机架4，该电动机架4用非奥氏体不锈钢铸钢，将第1筒状部1、第2筒状部2、频率变换器安装用的平面座3一体成形。在第1筒状部1内部，收容着电动机定子。第2筒状部2设在第1筒状部1的外侧，与第1筒状部1之间，形成供工作流体流过的空间50。平面座3设在和2筒状部2的外周部。该电动机架4例如是用失蜡铸造法成形的。
在第1筒状部1的内部，热压配合着电动机定子7，在第1筒状部1的轴方向开放端，密封焊接着非奥氏体不锈钢铸钢材形成的电动机架侧板5。在电动机定子7的内周部，嵌接着奥氏体不锈钢薄板(SUS316)制的定子壳6，定子壳6与电动机架4及电动机架侧板5密封焊接着。定子壳6之所以采用奥氏体不锈钢，是因为它能成形为极薄形，以及定子壳6是非磁性材时对电动机特性有利。
如图2所示，在电动机架4的第2筒状部2的外周部，设有具有平坦上面的平面座3，该平面座3上，安装着收容频率变换器8的下壳体9及上壳体10。由于该平面座3的存在，频率变换器8和电动机架4以平面接触，两者间不容易产生间隙，频率变换器8的冷却良好，冷却条件稳定。频率变换器8的输出，如图1所示，从设在平面座3上的导线孔3a通过导线11供给到电动机定子7。另外，在导线孔3a的周围，设有O形环12，以确保由上下壳体9、10构成的壳内部及电动机架4内部与外部的气密。
在电动机定子7的内侧，收容着可旋转的电动机转子13。电动机转子13热压配合在主轴14上，通过把转子壳15和转子侧板16、16及主轴14密封焊接，保持电动机转子13不受工作流体的腐蚀。另外，转子壳15和转子侧板16、16的材料，是使用奥氏体不锈钢。其原因与定子壳6同样，是因为容易形成极薄形，以及非磁性材料对电动机特性有利。
主轴14的材料，是采用非奥氏体不锈钢，最好采用含有铬(Cr)15～17％、钼(Mo)0.5～2％、镍(Ni)4～6％、碳(C)0.05％以下的马氏体不锈钢材料。马氏体不锈钢材料，与奥氏体不锈钢相比，其强度好，耐蚀性相同。另外，由于含有极少量的碳(C)，所以，壳体等的焊接性也良好。另外，也可以采用含有铬(Cr)20～30％、钼(Mo)0.5～4％的铁素体不锈钢材料。另外，不仅主轴14，电动机架4等也可以采用上述的马氏体不锈钢材料或铁素体不锈钢材料。
主轴14的两端部，由设置在电动机架4上的轴承(后述)支承着，在主轴14的一端，固定着叶轮18。叶轮18是非奥氏体不锈钢铸钢的铸造成形品、或者是薄奥氏体不锈钢的冲压成形、焊接成形品等。图1中，上半部分表示非奥氏体不锈钢铸钢的铸造成形品，下半部分表示将薄奥氏体不锈钢冲压、焊接成形的冲压成形、焊接品。
下面，说明设在叶轮18相反侧的反推力荷重侧的轴承周边部。在轴承支架20上，设有径向轴承21和固定侧推力轴承22。径向轴承21的端面，也具有承受很少产生的反方向推力荷重的固定侧推力轴承的功能。
在挟着径向轴承21和固定侧推力轴承22的两侧，设有承受下方向推力荷重的旋转侧正方向推力轴承23、和承受反方向推力荷重的旋转侧反方向推力轴承24。该二个推力轴承23、24分别热压配合在推力盘25、26上，该2个推力盘25、26把构成与径向轴承的滑动部的套筒27挟在中间，由设在主轴14端部的双头螺母28固定。
上述轴承支架20，通过由弹性材构成的O形环29，插入设在电动机架侧板5上的凹坑5a内。另外，轴承支架20通过由弹性材构成的垫圈30，与电动机架侧板5相接。另外，推力轴承22、23、24、径向轴承21及套筒27的材料，是陶瓷材料的一种即硅碳混合物(SiC)，轴承支架20和推力盘25、26的材料，是不锈钢(奥氏体不锈钢或非奥氏体不锈钢)。
下面，说明设在叶轮侧的推力荷重侧的轴承周边部。在轴承支架31上设有径向轴承32，通过由弹性材构成的O形环33，插入电动机架4的凹坑4a内构成与径向轴承32的滑动部的套筒34，通过垫圈35及叶轮18，用螺母36固定在主轴14的端部。
在电动机架4的第2筒状部2的轴方向两端部，设有确保与安装部件同轴用的凹坑2a、2a以及紧固螺栓用的螺栓座2b、2b，不锈钢铸钢制的管咀壳40、41通过O形环38固定着。吸入侧管咀壳40和排出侧和咀壳41，分别将管咀40n、41n、安装用法兰40f、40f形成为一体。这些吸入侧管咀壳40和排出侧管咀壳41，分别用不锈钢铸钢，用失蜡铸造法一体成形。作为该管咀壳40、41材料的不锈钢铸钢，可采用奥氏体不锈钢或非奥氏体不锈钢。但是，由于非奥氏体不锈钢铸钢不容易产生应力腐蚀裂缝，所以，适合于泵的一般用途。吸入侧管咀壳40和排出侧管咀壳41，可以做成为相同的部件，实现部件通用化，提高生产性。在吸入侧管咀壳40，固定着构成与叶轮18的滑动部的衬环42。
吸入侧管咀壳40，把树脂制导引装置43(该导引装置43导引从叶轮18排出的流体)挟在与电动机架4之间。在导引装置43与吸入侧管咀壳40之间，设有由橡胶那样的弹性材料构成的垫圈44，防止因尺寸精度不良而在导引装置43上作用无用的应力，同时，借助导引装置43，也防止压力回复、升压的工作流体倒流到叶轮侧。
在管咀壳40上，如图3所示，设有肋45，该肋45可有效地防止圆周方向的旋回流，提高吸入性能等。在管咀壳40、41的外周部，安装着排气阀46，并设有压力测定用的螺纹孔47和排水用的螺纹孔48，这些螺纹孔用塞子49、49闭塞住。
上述频率变换器安装用的平面座3，如图2所示，从轴方向端部看电动机架4时，配置在管咀壳安装用的螺栓座2b与螺栓座2b间的位置。这是为了使频率变换器8与管咀壳安装用螺栓54及螺母55不干扰。由于频率变换器安装用平面座3的面积相对较大，所以，对频率变换器8的冷却有利。另外，电动机架4和管咀壳40、41，用上述螺栓54及螺母55紧固着。
连接第1筒状部1和第2筒状部2的轴方向的肋17的长度，至少为电动机架4的全长一半以上长度。结果，频率变换器8产生的热，不仅从电动机架4的第2筒状部2的内面发散，而且也从肋表面发散。另外，从吸入侧管咀壳40吸入的工作流体，通过叶轮18和导引装置43，被导向电动机架4的流路50，从导引装置43出来的工作流体，极少量地含有圆周方向的流动成分，可能引起泵的效率降低和噪音。这里，通过延长连接电动机架4的第1筒状部1和第2筒状部2的肋17的全长，可同时解决上述问题。被导向电动机架4的流路50的工作流体，有效地将电动机定子7的外部和频率变换器8冷却。另外一部分的工作流体，进行轴承21、22、23、24、32及套筒27、34的润滑及冷却，同时将电动机定子7的内周部和电动机转子13冷却。
电动机架4的轴方向端部和管咀壳40、41，是直接接触。结果，频率变换器8产生的热，不仅从电动机架4的第2筒状部2内面发散，而且从上述接触面传递到管咀壳40、41，从其内面被工作流体有效地散热。
频率变换器8密接地固定在下壳体9内，有效地将产生的热散发到工作流体中。下壳体9和上壳体10在对接面通过橡胶制的垫圈56，用螺栓等紧固部件固定。另外，在下壳体9上，安装着动力电缆57，该动力电缆57作为从电源输入电力的部件。该电缆57是经过气密处理的电缆，防止各芯线的空气流通。因此，由上下壳体9、10构成的壳内，完全与外气隔绝，所以，即使在高温多湿的环境中，将泵用于冷水循环，在壳内也不结露，不必担心绝缘劣化。
电动机是2极三相感应电动机，借助从频率变换器供给的例如160Hz·200V电力，以每分钟9600转的高速旋转运转。结果，可实现以叶轮为首的泵部的小型化，和力矩降低而实现电动机小型化。这时，为了在小型化、且表面积也减小了的泵组装体上安装频率变换器，必须改善冷却条件，使频率变换器本身也小型化，本发明能做到这一点。
上述实施例中，说明了在第2筒状部的外周部设置平面座的例子，但是也可以不采用上面为平面的平面座，而是设置频率变换器安装用的座。
如上所述，根据本发明，可提供能有效、稳定地将安装着的变换器水冷的电动机架、以及使用该电动机架的小型电动机及电动泵。另外，由于冷却条件良好，所以，借助高速化实现泵及电动机的小型化和变换器的小型化，可提供极小型化的电动泵。另外，可提供生产性好、冷却条件好、电动机特性也好的电动机架以及使用该电动机架的电动机和电动泵。
本发明电动机架的实施例中，备有内部收容电动机定子的第1筒状部、和设在该第1筒状部外侧并在与该第1筒状部之间形成工作流体流通空间的第2筒状部，这些第1筒状部和第2筒状部是采用非奥氏体不锈钢材成形，与奥氏体不锈钢材相比，热传导系数大、热膨张率小、有磁性，所以，生产性和电动机特性好。
另外，在第2筒状部的外周部备有频率变换器安装用的座，上述第1筒状部、第2筒状部和座，是用非奥氏体不锈钢一体成形，所以，可有效且稳定地将频率变换器水冷。
下面，参照图4详细说明本发明的第2实施例。
图4是本实施例多级电动泵的纵断面图。
本实施例的多级电动泵，如图4所示，基本上由吸入侧管咀壳61、电动机架62、排出侧管咀壳63、壳体盖64和屏蔽电动机65构成。本实施例中，吸入侧管咀壳61构成第1管咀壳，排出侧管咀壳63构成第2管咀壳，但是，也可以把第1管咀壳作为排出侧管咀壳，把第2管咀壳作为吸入介管咀壳。
电动机架62是用非奥氏体不锈钢铸钢将第1筒状部66、第2筒状部67和频率变换器安装用平面座68一体成形的。第1筒状部66的内部收容屏蔽电动机65的电动机定子69。第2筒状部67设在第1筒状部66的外侧。平面座68设在第2筒状部67的外周部。在第1筒状部66与第2筒状部67之间，形成工作流体的流路S1。
在第1筒状部66的内部，热压配合着电动机定子69。在该电动机定子69的内侧，收容着热压配合在主轴70上的、可旋转的电动机转子71。在第1筒状部66的轴方向上端，密封焊接着由非奥氏体不锈钢铸钢材成型的电动机架侧板72。上述平面座68具有平坦面，在该平面座上，安装着收容频率变换器(图未示)的壳体73。
在屏蔽电动机65的主轴70的两端，分别固定着一个叶轮75、76，在这叶轮75、76上，形成朝外方开口的吸入部75a、76a。这些叶轮75、76分别收容在后述吸入侧管咀壳61和排出侧管咀壳63内。
叶轮75、76是非奥氏体不锈钢铸钢的铸造成形品、或者是薄奥氏体不锈钢的冲压成形、焊接品，产生每级高达100m的扬程(压力)。另外，图4中，右半部分表示非奥氏体不锈钢铸钢的铸造成形品，左半部分表示将薄奥氏体不锈钢冲压成形并焊接，形成的冲压成形、焊接品。
主轴70的两端由设在电动机架62上的轴承支承着。下面，先说明这些轴承中的、主轴70下方(第1级)的轴承的周边部。
在轴承支架80上，设有径向轴承81。图中的82是形成与径向轴承81的滑动部的套筒，套筒82与垫圈83相接。轴承支架80与第1筒状部66的端部相接。
下面，说明主轴70上方(第2级)的轴承周边部。
在轴承支架90上，设径向轴承91和固定侧推力轴承92。径向轴承91的端面，具有作为固定侧推力滑动部的功能。由推力盘93保持着的旋转侧推力轴承94，与径向轴承91的端面滑接。与上述固定侧推力轴承92相向地，设有旋转侧推力滑动部件即旋转侧推力轴承95。旋转侧推力轴承94固定在推力盘96上。图中的97是形成与径向轴承91的滑动部的套筒。
上述的径向轴承81、91、推力轴承92、94、95、套筒82、97的材料，是陶瓷材料的一种即硅碳混合物，轴承支架80、90和推力盘93、96的材料是不锈钢(奥氏体不锈钢或者非奥氏体不锈钢)。
上述屏蔽电动机65是2极3相感应电动机，借助从频率变换器供给的电力(例如125Hz、200V)，以每分钟7500转的高速运转。结果，实现包含叶轮75、76的泵的小型化。这时，借助流过第1筒状部66与第2筒状部67间的流路S1的工作液，将小型化的、表面积也减小的电动机有效地冷却。另外，该工作液还隔绝随着高速化产生的、频率比较高的噪音，同时有效地将频率变换器冷却。
在电动机架62的第2筒状部67的轴方向两侧，分别固定着吸入侧管咀壳61和排出侧管咀壳63。即，在电动机架62的第2筒状部67的轴方向两端，分别设有确保与安装部件同轴度的凹坑(图未示)和螺栓紧固用的螺栓座100、101，吸入侧管咀壳61和排出侧管咀壳63通过该螺栓座100、101固定着。另外，在电动机架62的第2筒状部67的轴方向两端，分别配置着O形环102、103，借助该O形环102、103，将管咀壳61、63和电动机架62密封住。
该第2筒状部67和吸入侧管咀壳61及排出侧管咀壳63，是直接接触。结果，频率变换器产生的热，不仅从第2筒状部67的内面发散，而且从上述接触面传递到双方的管咀壳61、63，也从它们的内面有效地发散。
吸入侧管咀壳61备有吸入管咀110，形成从该吸入管咀110到第1级叶轮75的吸入部75a的流路S2。另外，借助形成该流路S2的壁，形成流路S3，该流路S3将叶轮75的吸入部75a与上述流路S1的连通。
这样，从吸入侧管咀壳61的吸入管咀110被吸入流路S2的流体，通过第1级叶轮75的吸入部75a，被叶轮75升压。该升压后的流体通过流路S3流入流路S1。
在排出侧管咀壳63上，形成流路S4和流路S5。流路S4与流路S1连通。流路S5从第2级叶轮76的排出口到排出管咀120。
在排出侧管咀壳63的上部，设有螺栓紧固用的螺栓座104，通过该螺栓座104固定着壳体盖64。在该壳体盖64上，设有与形成在排出管咀壳63上的流路S4连通的空间S6，并且，排出侧管咀壳63的中央部、即第2级叶轮76的吸入部76a所在位置部分开口。因此，被第1级叶轮75升压后流入流路S1的流体，被导入排出侧管咀壳63的流路S4，到达壳体盖64的空间S6。流体从壳体盖64的空间S6通过叶轮76的吸入部76a，被叶轮76升压后，通过流路S5从排出侧管咀壳63的排出管咀120排出。
上述吸入侧管咀壳61和排出侧管咀壳63，分别用4个螺栓固定在电动机架62上。即，电动机架62的第2筒状部67的螺栓座100、101，各空开90度的间隔配置在第2筒状部67的圆周上，上述管咀壳61、63用4个部位的螺栓座100、101，固定在第2筒状部67上。
这样，可将管咀壳的吸入管咀110或排出管咀120的方向各变更90度地固定配置。图5A表示图4中的吸入管咀110和排出管咀120的方向，不仅仅限于图5A所示的配置，也可以如图5B及图5C所示那样，适当变更吸入管咀110和排出管咀120的方向。因此，可以根据装置的设置环境，自由变更泵的吸入管咀和排出管咀的方向。
另外，本发明的多级电动泵，分割为吸入侧管咀壳61、电动机架62、排出侧管咀壳63、壳体盖64，可将它们容易分离，所以，与已往的多级电动泵相比，其禁油及脱脂处理容易。
例如，设泵的流量为0.08(m3/min)、扬程为200(m)、叶轮级数为2级、旋转速度为7500(min-1)时，泵和叶轮的设计上指标即比速度Ns的值是67(m3/min、m、min-1)。
该值在以叶轮为首的液压模式设计中，产生以下问题。即，比速度Ns＜70时，泵的效率显著降低。这是公知的，例如在“涡轮机械第27卷第12号的43至52页”中有记载。另外，根据通常的叶轮设计方法，直径(叶轮出口径)是110～130(mm)，叶片宽(叶轮出口宽度)是1～2mm，用铸造法制作叶轮很困难，另外，泵吸入异物时容易堵塞。
为此，本实施例中，为了解决上述问题，采用以下的叶轮设计方法。(1)例如，用8片叶片，流量为4倍，即以0.32(m3/min)设计叶轮。该叶轮的比速度Ns的值是134(m3/min、m、min-1)，所以，泵的效率不显著降低。另外，叶轮出口宽度也能确保2(mm)以上的值。(2)用8片叶片形成的8个叶轮流路中，填埋6个流路，使工作液不流通，做成流量为约0.08(m3/min)的叶轮。用铸造法制作时，上述6个流路可预先一体地填埋。用该方法不有损于泵的效率和生产性，可设计、制作确保导物通过路径的叶轮。
如上所述，本发明提供的多级电动泵，可容易地变更与配管的连接部分、即吸入工作液的吸入部(例如吸入管咀)或排出部(例如排出管咀)的方向、禁油和脱脂处理容易、适合于各种小型装置。另外，本发明提供的泵组装体，生产性好，能有效且稳定地将电动机和变换器水冷，实现泵及电动机的小型化和变换器小型化。
更具体地说，根据用户的要求，变更、设计泵时，可变更与配管的连接部分、即吸入工作液的吸入部(例如吸入管咀)或排出部(例如排出管咀)的方向，所以，不需要绕设配管，可使包含泵的装置整体小型化。另外，把多级电动泵分割为第1管咀壳、电动机架、第2管咀壳等部件，可容易地将它们分离，所以，可容易地进行禁油和脱脂处理。
工业实用性
本发明适用于安装着频率变换器的、用不锈钢材成形的电动机架、以及使用该电动机架的电动机及电动泵。另外，本发明适用于在主轴两端配置着叶轮的多级电动泵。
Claims (23)
1.电动机架，其特征在于，用同一金属材料把第1筒状部、第2筒状部和频率变换器安装用座一体成形；上述第1筒状部的内部收容电动机定子；上述第2筒状部设在第1筒状部的外侧，在与第1筒状部之间形成工作流体的流动空间；上述频率变换器安装用座设在第2筒状部的外周部。
2.如权利要求1所述的电动机架，其特征在于，在第2筒状部的轴方向两端，设有为确保与安装部件同轴度的凹坑和螺栓紧固用的螺栓座。
3.如权利要求2所述的电动机架，其特征在于，从轴方向端部看，在电动机架的螺栓座与螺栓座之间的位置，配置着频率变换器安装用的座。
4.如权利要求1至3中任一项所述的电动机架，其特征在于，连接第1筒状部和第2筒状部的轴方向肋的长度，至少是电动机架全长的一半以上。
5.如权利要求1至4中任一项所述的电动机架，其特征在于，电动机架的轴方向端部和安装在该轴方向端部的对方侧安装部件，直接接触。
6.电动机，其特征在于，备有如权利发求1至5中任一项记载的电动机架、收容在电动机架的第1筒状部内的电动机定子、闭塞电动机架开放端的电动机架侧板、收容在电动机定子内侧、并由设置在电动机架上的轴承旋转自如地支承的电动机转子。
7.电动泵，其特征在于，备有如权利要求6记载的电动机、固定在电动机转子主轴上的叶轮、安装在电动机架的轴方向端部并收容叶轮的管咀壳。
8.如权利要求7所述的电动泵，其特征在于，上述管咀壳，包括吸入侧管咀壳和排出侧管咀壳。
9.如权利要求8所述的电动泵，其特征在于，吸入侧管咀壳和排出侧管咀壳，是相同的部件。
10.电动机架，内部收容着电动机定子，其特征在于，上述电动机架是用非奥氏体不锈钢铸钢成形的。
11.电动机架，其特征在于，备有第1筒状部和第2筒状部，该第1筒状部内部收容电动机定子，该第2筒状部设在该第1筒状部的外侧，在与该第1筒状部之间形成工作液流过的空间；上述第1筒状部和第2筒状部，是用非奥氏体不锈钢铸钢成形的。
12.如权利要求11所述的电动机架，其特征在于，上述第1筒状部和第2筒状部成形为一体。
13.如权利要求11所述的电动机架，其特征在于，在上述第2筒状部的外周部，备有频率变换器安装用的座，上述第1筒状部、第2筒状部和座，是用非奥氏体不锈钢铸钢成形的。
14.如权利要求13所述的电动机架，其特征在于，上述第1筒状部、第2筒状部和座，形成为一体。
15.如权利要求10至14中任一项所述的电动机架，其特征在于，上述非奥氏体不锈钢铸钢，是含有铬15～17％、钼0.5～2％、镍4～6％、且碳控制在0.05％以下的马氏体不锈钢材料。
16.如权利要求10至14中任一项所述的电动机架，其特征在于，上述非奥氏全不锈钢铸钢，是含有铬20～30％、钼0.5～4％的铁素体不锈钢材。
17.电动机，其特征在于，备有如权利要求10至16中任一项记载的电动机架、收容在上述电动机架的第1筒状部内的电动机定子、收容在电动机定子内侧并由设置在电动机架上的轴承可旋转地支承着的电动机转子。
18.如权利要求17所述的电动机，其特征在于，上述电动机，是备有屏蔽密封电动机转子的转子壳的屏蔽电动机。
19.如权利要求17或18所述的电动机，其特征在于，上述电动机，是把电动机架内部做成为密闭构造的水下电动机。
20.电动泵，其特征在于，备有如权利要求17至19中任一项记载的电动机、固定在上述电动机转子主轴上的叶轮、及收容上述电动机和叶轮的泵壳。
21.多级电动泵，其特征在于，备有电动机架、第1泵壳、第2泵壳、叶轮；上述电动机架收容电动机定子，在电动机定子的外周部构成工作液的流路；上述第1泵壳设在该电动机架的轴方向一端，可变更从轴方向看的安装角度；上述第2泵壳设在电动机架的轴方向另一端，可变更从轴方向看的安装角度；上述叶轮，包藏在第1泵壳和第2泵壳中的至少一个内。
22.多级电动泵，其特征在于，备有电动机、第1泵壳、第1叶轮、第2泵壳、第2叶轮；上述电动机在与电动机定子的外周部，构成工作液流路；上述第1泵壳设在电动机的轴方向一端，可变更从轴方向看的安装角度；上述第1叶轮设在第1泵壳内，将工作液导向电动机定子外周部的流路；上述第2泵壳设在电动机的轴方向另一端，可变更从从方向看的安装角度；上述第2叶轮设在第2泵壳内，从电动机定子外周部的流路导引工作液；第1叶轮和第2叶轮的吸入部方向相反。
23.如权利要求22或22所述的多级电动泵，其特征在于，使用了屏蔽电动机。
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