CN201910675U - 一种降耗节能的屏蔽泵电动机 - Google Patents

Abstract

一种降耗节能的屏蔽泵电动机，包括有泵体、壳体、轴承、转轴、转子铁芯、转子绕组、转子屏蔽套、转子屏蔽端板、推力盘、定子铁芯、定子绕组、定子屏蔽套，其特点是定子屏蔽套由对应于定子铁芯轴向长度区域的定子屏蔽套中部和对应于定子铁芯以外的轴向区域的定子屏蔽套第一、二端部构成，其转子屏蔽套由对应于转子铁芯轴向长度区域的转子屏蔽套中部和对应于转子铁芯以外的轴向区域的转子屏蔽套第一、二端部构成。本实用新型使定子与转子之间的有效非导磁间隙大幅降低，做到与普通电机气隙相同，电动机激磁电流大幅度下降，功耗降低，屏蔽泵电动机的效率和功率因数明显提高，节能效果显著，解决了依靠高能耗和低品质为代价获取屏蔽泵全密封传动的难题。

Description

一种降耗节能的屏蔽泵电动机

技术领域

本实用新型涉及一种特种电动机的设计技术，特别是涉及一种降耗节能的屏蔽泵电动机，属于动力工程中的密封传动技术和特种电机技术领域，其主要应用于要求无动密封和无泄漏的全密封装置的电气驱动，可用于屏蔽电泵、磁力泵、磁力搅拌反应釜、磁力阀门、真空磁力驱动设备、磁力驱动检测仪表以及其它磁力传动系统。

背景技术

目前，主要应用于核电、军工、石油、化工、制冷、医药、食品行业和生物工程等领域的屏蔽电泵，需要采用全密措施对腐蚀性、剧毒性、放射性、易燃易爆、易挥发和高温或贵重液体加以屏蔽。由屏蔽泵电动机与泵组合一体的无泄露屏蔽电泵是全密封磁力传动的典型设备，其结构包括定子及定子屏蔽套、转子及转子屏蔽套、出线盒、叶轮、泵体、机壳、推力盘、转轴、前后轴承室及其内部的轴承和轴承套等部件，由于没有动密封，实现了传输物质完全不外泄。屏蔽泵电动机的定、转子屏蔽套都是由耐高压、耐腐蚀、高强度、高电阻、良导热材料制成的，而且必须是不导磁材料，否则电机的气隙磁场将被短路，乃至电机无法工作；不导磁定转子屏蔽套使定子与转子之间的有效电磁间隙加大，达到普通电机气隙的数倍，使得屏蔽泵电动机励磁电流很大，功率因数低下；同时，旋转磁场会在定转子屏蔽套内产生涡流，造成电泵功耗增大，屏蔽式电动机效率要比同功率同极数的普通电机低很多。可以说，现有屏蔽泵电动机都是以牺牲力能指标为代价通过高耗能来换取绝对密封的，这种技术现状一直严重制约着屏蔽技术的创新、进步和产品质量提升，浪费了而且还在继续浪费着大量不可再生的宝贵能源。

发明内容

本实用新型的目的就在于克服现有技术存在的上述不足，为了解决传统屏蔽泵电动机高耗能的问题，提出一种调控屏蔽套磁电各向异性特性来降低损耗提高效率及功率因数的屏蔽泵电动机。本实用新型的新颖性和创造性在于其与现有提高电动机效率的方法有着本质的区别，作为本实用新型的实施例，其用于屏蔽泵电动机定转子总成的屏蔽密封和定转子屏蔽套结构的成型，可实现既减排环保又降耗节能的发明目的。

本实用新型给出的这种屏蔽泵电动机的降耗节能在于：屏蔽泵电动机中金属屏蔽套由区域磁电各向异性材料构成或者屏蔽套不同区域经过磁电各向异性调控处理，导磁性各向异性调控用以降低机电能量转换的路阻，从而减小屏蔽泵电动机的激磁电流，进而降低空载和负载电流以降低与电流相关的损耗，提高效率和功率因数；导电性各向异性调控用以增加涡流电阻，从而抑制涡流、减低涡流损耗，以进一步提高效率。

本实用新型给出的技术解决方案是：这种屏蔽泵电动机包括泵体1、壳体3、轴承2、转轴15、转子铁芯9、转子绕组11、转子屏蔽套、转子屏蔽端板16、推力盘13、定子铁芯7、定子绕组4、定子屏蔽套，其特征在于；屏蔽泵电动机的定子屏蔽套由对应于定子铁芯7轴向长度区域和对应于定子铁芯7以外的轴向区域构成，所述对应于定子铁芯7轴向长度区域为需要工作磁通流过的定子屏蔽套中部8，所述对应于定子铁芯7以外的轴向区域为不允许工作磁通流过的定子屏蔽套第一端部5以及定子屏蔽套第二端部14；其转子屏蔽套由对应于转子铁芯9轴向长度区域和对应于转子铁芯9以外的轴向区域构成，所述对应于转子铁芯9轴向长度区域为需要工作磁通流过的转子屏蔽套中部10，所述对应于转子铁芯9以外的轴向区域为不允许工作磁通流过的转子屏蔽套第一端部6 以及转子屏蔽套第二端部12。

为了增强上述方案的合理性，本实用新型还包括以下附加技术特征：降耗节能屏蔽泵电动机的金属屏蔽套在需要工作磁通流通的区域，沿有利于工作磁通流通的方向调控成良导磁性，而在该区域的其它方向调控成差导磁性。

降耗节能屏蔽泵电动机的金属屏蔽套在不需要工作磁通流通的区域，将该区域各方向调控成差导磁性。

降耗节能屏蔽泵电动机的金属屏蔽套在涡流流通的区域，沿涡流流通方向调控成差导电性。

降耗节能屏蔽泵电动机的金属屏蔽套材料的磁电各向异性特性选择或者磁电各向异性特性调控应协调进行，其磁电各向异性调控效果决定和影响屏蔽泵电动机降耗节能的效果。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：采用本实用新型技术制成的屏蔽套可以有效增加屏蔽泵电动机的工作磁通、减少漏磁通、抑制涡流，提高了传动效率，缩小了屏蔽装置体积。就一种实施例屏蔽泵电动机而言，本实用新型使定子与转子之间的有效非导磁间隙大幅降低，可以做到与普通电机气隙相同，电动机激磁电流大幅度下降，功耗降低，屏蔽泵电动机效率和功率因数明显提高，节能效果显著。本实用新型的产业化应用，将彻底解决依靠高能耗和低品质为代价获取屏蔽泵全密封传动的难题，达到减排环保和降耗节能的双赢效果。

附图说明

图1为采用本实用新型的实施例屏蔽电泵结构示意图。

图2a和图2b为本实用新型实施例屏蔽泵电动机的定子屏蔽套结构示意图，图2a是图2b的A-A剖视图。

图3a和图3b为本实用新型实施例屏蔽泵电动机的转子屏蔽套结构示意图，图3a是图3b的A-A剖视图。

图4a、图4b、图4c、图4d为本实用新型实施例屏蔽泵电动机和传统屏蔽泵电动机样机的工作特性曲线图。

图中标号说明如下：1.泵体，2.轴承，3.壳体，4.定子绕组，5.定子屏蔽套第一端部，6.转子屏蔽套第一端部，7.定子铁芯，8.定子屏蔽套中部，9.转子铁芯，10.转子屏蔽套中部，11.转子绕组，12.转子屏蔽套第二端部，13.推力盘，14.定子屏蔽套第二端部，15.转轴，16.转子屏蔽端板，I₁为输入电流、P₁为输入功率、 

为功率因数、η为效率、P₂为输出功率。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的具体技术方案做进一步说明：如图1～图3a和图3b所示，本实用新型的一个实施装置为一种屏蔽电泵，包括泵体1、壳体3、轴承2、转轴15、转子铁芯9、转子绕组11、转子屏蔽套第一端部6、转子屏蔽套中部10、转子屏蔽套第二端部12、转子屏蔽端板16、推力盘13、定子铁芯7、定子绕组4、定子屏蔽套第一端部5、定子屏蔽套中部8和定子屏蔽套第二端部14。屏蔽泵电动机定子屏蔽套由对应于定子铁芯7轴向长度区域(即需要工作磁通流过的定子屏蔽套中部8)和对应于定子铁芯7以外的轴向区域(即不允许工作磁通流过的定子屏蔽套第一端部5以及定子屏蔽套第二端部14)构成；其转子屏蔽套由对应于转子铁芯9轴向长度区域(即需要工作磁通流过的转子屏蔽套中部10)和对应于转子铁芯9以外的轴向区域(即不允许工作磁通流过的转子屏蔽套第一端部6以及转子屏蔽套第二端部12)构成。

屏蔽泵电动机的定子组成包括定子铁芯7、定子绕组4、定子屏蔽套第一端部5、定子屏蔽套中部8、定子屏蔽套第二端部14和端盖机壳3。定子铁芯7 采用0.5mm厚硅钢片开槽涂漆后叠压制成，定子绕组4按设计绕组采用采用漆包线绕制成，并在嵌入定子铁芯7冲制的槽内后进行浸漆绝缘处理；定子屏蔽套中部8由0.5mm厚沿需要工作磁通流通方向即板材厚度方向亦即径向进行良导磁取向轧制的或者沿板材厚度方向即径向进行良导磁调控的、同时沿涡流流动方向即轴向进行差导电性调控的不锈钢板卷焊接成形或者旋压成无缝结构；定子屏蔽套第一端部5和定子屏蔽套第二端部14对应于定子铁芯7长度以外的两端部区域，采用0.5mm厚沿不需要工作磁通流通方向即轴向进行差导磁性调控的或者非磁性不锈钢SUS316L板或非磁性、高电阻、高强度Hastelloy-C(哈氏-C)合金钢板、同时沿涡流流动方向即圆周方向进行差导电性调控的不锈钢板卷焊接焊接成形或者旋压成形无缝结构；定子屏蔽套第一端部5和定子屏蔽套第二端部14与定子屏蔽套中部8焊接构成定子屏蔽套总成，压入定子铁芯7内圆后两端与机壳3焊接密封。

屏蔽泵电动机的转子旋转体包括转子铁芯9、转子绕组11、转子屏蔽套第一端部6、转子屏蔽套中部10、转子屏蔽套第二端部12、转子屏蔽端板16、转轴15和推力盘13。转子铁芯9采用0.5mm厚硅钢片开槽后叠压制成，转子绕组11通过在转子铁芯9上冲制的转子槽中置入导电材料而形成回路，可以是绕线式和鼠笼式；转子屏蔽套中部10由0.5mm厚沿需要工作磁通流通方向即板材厚度方向亦即径向进行良导磁取向轧制的或者沿板材厚度方向亦即径向进行良导磁调控的、同时沿涡流流动方向即轴向进行差导电性调控的不锈钢板卷焊接成形或者旋压成形无缝结构；转子屏蔽套第一端部6和转子屏蔽套第二端部12对应于转子铁芯9以外的两端部区域，采用0.5mm厚沿不需要工作磁通流通方向即轴向进行各向差导磁性调控的或者非磁性不锈钢SUS316L或非磁性、高电阻、高强度Hastelloy-C(哈氏-C)合金钢板、同时沿涡流流动方向即圆周方向进行 差导电性调控的不锈钢板焊接成形或者旋压成形无缝结构，转子屏蔽套第一端部6和转子屏蔽套第二端部12与转子屏蔽套中部10焊接构成转子屏蔽套总成，压入转子铁芯9外圆后两端与不锈钢转子屏蔽端板16以及转轴15焊接密封。转子屏蔽端板16采用非磁性不锈钢SUS316L或非磁性、高电阻、高强度Hastelloy-C(哈氏-C)合金钢板制成，转轴15采用1Cr18Ni9Ti或1Cr17Ni2材质的圆钢经车削加工制造。

屏蔽泵电动机中屏蔽套不锈钢材料的良导磁取向轧制可在轧钢厂进行，类似于本领域技术人员熟知的现有技术中的取向硅钢片的轧制技术和工艺，屏蔽套不锈钢材料的定向良导磁调控可以通过本领域技术人员熟知的现有技术中的加温活化、强磁场激励取向和激光干扰定位的方法和工艺实现；屏蔽套不锈钢材料的各向导电异性调控可以通过本领域技术人员熟知的现有技术中的加温活化、分子渗透、离子置换、元素参杂、半导体结晶和激光干扰的方法和工艺实现。

实施样机：为了说明本实用新型的方法正确性、技术可行性和工程实用性，发明人研制了采用本实用新型技术的屏蔽泵电动机和采用传统金属屏蔽套的屏蔽泵电动机样机；样机利用大连海密梯克泵业有限公司N34L-2型8.0kW三相异步屏蔽泵电动机进行改装，对比样机除屏蔽套结构和材质外其它结构、尺寸和参数均相同，样机的屏蔽套结构特征如表1所列。屏蔽套采用板卷氩弧焊接，经旋压滚圆后压装，两端焊接封装。

表1样机结构特征说明

本实用新型屏蔽泵电动机和传统屏蔽泵电动机样机主要性能指标如表2所列，工作特性曲线如图4a、图4b、图4c、图4d所示，图中I₁为输入电流、P₁为输入功率、 

为功率因数、η为效率、P₂为输出功率。

表2样机主要性能指标对比

本实用新型屏蔽泵电动机提高效率即节能效果明显，空载节电45.94％，力能指标 

提高11.24％；特别是，本实用新型屏蔽泵电动机样机功率因数0.916已经超过相近规格普通Y系列电动机的水平0.88约4.1％。

Claims (1)

1.一种降耗节能的屏蔽泵电动机，包括泵体(1)、壳体(3)、轴承(2)、转轴(15)、转子铁芯(9)、转子绕组(11)、转子屏蔽套、转子屏蔽端板(16)、推力盘(13)、定子铁芯(7)、定子绕组(4)、定子屏蔽套，其特征在于：

屏蔽泵电动机的定子屏蔽套由对应于定子铁芯(7)轴向长度区域和对应于定子铁芯(7)以外的轴向区域构成，所述对应于定子铁芯(7)轴向长度区域为需要工作磁通流过的定子屏蔽套中部(8)，所述对应于定子铁芯(7)以外的轴向区域为不允许工作磁通流过的定子屏蔽套第一端部(5)以及定子屏蔽套第二端部(14)；

其转子屏蔽套由对应于转子铁芯(9)轴向长度区域和对应于转子铁芯(9)以外的轴向区域构成，所述对应于转子铁芯(9)轴向长度区域为需要工作磁通流过的转子屏蔽套中部(10)，所述对应于转子铁芯(9)以外的轴向区域为不允许工作磁通流过的转子屏蔽套第一端部(6)以及转子屏蔽套第二端部(12)。 

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