CN208380885U - 一种一体化轴向悬浮永磁同步屏蔽泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种一体化轴向悬浮永磁同步屏蔽泵，包括泵体与永磁屏蔽电机，永磁屏蔽电机设有绕组定子、泵轴以及固定在泵轴上的永磁转子，泵轴的头部与泵体内的叶轮连接，泵轴通过永磁屏蔽电机端部的轴向悬浮轴承装置支撑；轴向悬浮轴承装置包括轴承座和轴套座，轴承座与永磁屏蔽电机固定，包括静磁圈与轴承，轴套座与泵轴固定，包括动磁圈与轴套，轴套位于泵轴与轴承之间；静磁圈与动磁圈均由若干个环形磁圈轴向组合而成，静磁圈的内圈与动磁圈的外圈的磁极极性均沿轴向交替变换；静磁圈的内圈与动磁圈的外圈正对处的磁极极性相反。利用本实用新型，能够降低永磁电机的涡流损耗，提升效率，并利用永磁体的磁力完全平衡轴向力。

Description

一种一体化轴向悬浮永磁同步屏蔽泵

技术领域

本实用新型涉及一种输送流体介质的泵装置，尤其是涉及一种一体化轴向悬浮永磁同步屏蔽泵。

背景技术

目前，屏蔽泵多采用普通三相异步屏蔽电机或电励磁同步屏蔽电机，这类屏蔽电机一般由定子、在定子中旋转的鼠笼转子、两端支撑转子的轴承以及固定轴承的轴承座等组成。转子和定子分别用屏蔽套包覆，由于存在电涡流损耗，其效率低于三相异步电机或电励磁同步电机。一些应用中也开始考虑将永磁电机应用在屏蔽泵中，通过励磁电流的消除，降低定子电流和定转子电阻损耗，提高了电机效率。

申请号为201310662615.6的中国专利文献公开了一种立式自冷却永磁屏蔽泵。该屏蔽泵包括泵壳、叶轮和屏蔽电机，屏蔽电机包括外壳、定子铁芯、定子绕组、转子铁芯和永磁铁，屏蔽电机内腔壁上设有屏蔽套，屏蔽套将永磁体和定子铁芯隔离，泵壳与屏蔽电机之间设有隔离套，隔离套上设有过液孔，过液孔将泵腔和屏蔽电机的内腔贯通；转子铁芯和叶轮共用主轴，主轴一端设有第一轴承，另一端设有第二轴承，转子铁芯、永磁铁和第二轴承位于由隔离套和屏蔽套构成的空腔内；屏蔽套上设置有若干槽孔将第二轴承的两侧空腔连通；泵壳的出口和屏蔽电机的内腔通过冷管连通。具有冷却效果好，效率高等特点。但该结构在转子轴向力平衡上仅靠介质润滑的推力轴承承受，造成轴承的磨损，长时间运行后容易出现故障。

另外，申请号为201710298845.7的中国专利文献公开了一种带磁悬浮轴承的磁力泵，属于永磁传动的磁力泵，包含泵体、叶轮、永磁止推环、永磁转子、电磁轴承、轴承定位套、控制器、泵盖、轴承座、联接架、泵轴、外磁转子、隔离套、内磁转子和电机；轴承座套置在泵轴与联接架之间，两端分别设有第一电磁轴承和第二电磁轴承；泵轴上依次套装有第一永磁止推环、第一永磁转子、第二永磁转子、第二永磁止推环；两个永磁转子处于悬浮状态，并与两个电磁轴承永不接触；两个永磁止推环处于悬浮状态，并与两个电磁轴承永不接触。该实用新型提供的带磁悬浮轴承的磁力泵，解决了传统磁力泵的结构缺陷，使泵在运转过程中的两对摩擦副具有无接触、无摩擦磨损、无需润滑，高转速等特点，从而极大提高了磁力泵的使用寿命。但是，该专利主要采用电磁力悬浮技术解决止推环磨损，其结构相对复杂；同时，该专利还需要在介质压力腔内布置位置反馈传感器，控制难度大，实现难度大。

目前普遍采用的电励磁屏蔽电机，因考虑到定转子间隙与效率成反比而采用较小的间隙，容易产生磨损问题而不利于输送含有固体微颗粒的介质。然而，永磁同步电机不需要转子励磁，不但效率高，而且定转子间隙对效率的影响小。因此，用其代替电励磁电机，可通过采用较大的转定子间隙来明显改善常规磁屏蔽泵的上述缺点。

虽然永磁电机的采用提高了屏蔽泵的可靠性和环境适应性，但有两个问题仍要解决：首先是永磁屏蔽泵定子表面仍然存在金属屏蔽套，会产生较高的电涡流损耗；其次是转子轴向受力难以完全平衡容易造成推力轴承磨损。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种一体化轴向悬浮永磁同步屏蔽泵，降低永磁电机的涡流损耗以及振动噪声，提升效率，而且通过磁力耦合，可以承受叶轮水力及转子自重产生的轴向力，提高屏蔽泵运行的稳定性与可靠性。

本实用新型的技术方案如下：

一种一体化轴向悬浮永磁同步屏蔽泵，包括相互固定的泵体与永磁屏蔽电机，所述永磁屏蔽电机设有绕组定子、泵轴以及固定在泵轴上的永磁转子，所述泵轴的头部与泵体内的叶轮连接，其特征在于，所述泵轴通过永磁屏蔽电机端部的轴向悬浮轴承装置支撑；

所述轴向悬浮轴承装置包括相互匹配的轴承座和轴套座，所述轴承座与永磁屏蔽电机固定，包括静磁圈与轴承，所述轴套座与泵轴固定，包括动磁圈与轴套，所述轴套位于泵轴与轴承之间；所述静磁圈与动磁圈均为径向充磁，由若干个环形磁圈轴向组合而成，所述静磁圈的内圈与动磁圈的外圈的磁极极性均沿轴向交替变换；所述静磁圈的内圈与动磁圈的外圈具有一间隙且正对的位置磁极极性相反。

在转子不受轴向力时，静磁圈的内圈与动磁圈的外圈表面正对的磁极极性相反。轴套座作为动部件，在轴向上受外力产生位移时，动磁圈与静磁圈将产生轴向位移，导致磁极错位而在轴向上产生与位移方向相反的磁力，且磁力随着错位量增大而增大，实现磁力和轴向力的平衡，转子不再轴向移动，从而实现止推轴承的功能。

根据受力大小，所述永磁屏蔽电机可以在两端均设置轴向悬浮轴承装置，所述泵轴通过两个轴向悬浮轴承装置支撑。

如果受力较小，所述永磁屏蔽电机也可以只在其中一端设置轴向悬浮轴承装置，轴向悬浮轴承装置可以设置在永磁屏蔽电机的前端，也可以设置在永磁屏蔽电机的后端；在另一端设置一个常规轴承装置。泵轴通过一个轴向悬浮轴承装置与一个常规轴承装置支撑。

为了提高一体化轴向悬浮永磁同步屏蔽泵的可靠性，在绕组定子内部空间采用树脂材料灌封。

为了提高一体化轴向悬浮永磁同步屏蔽泵的效率，在绕组定子和永磁转子的铁芯及表面敷设非金属材料作隔离防腐处理，特别在绕组定子表面覆有纺纶纤维层，在永磁转子表面覆有纺纶纤维层或喷涂纳米陶瓷材料，由此降低转定子屏蔽套引起的电涡流损失，提高永磁屏蔽泵的效率，保证永磁电机能够在强腐蚀介质环境中可靠运行。

作为优选，所述永磁转子与绕组定子之间的间距为1～4mm，本实用新型采用加大的转定子间隙，避免定转子可能的碰触从而损坏包封绝缘，使得屏蔽泵整机的可靠性更高。

作为优选，所述静磁圈与动磁圈之间的间隙为1～3mm。既保证较高的磁力，同时动静非接触受力。

所述静磁圈与动磁圈上设置的环形磁圈个数为可根据所受轴向力的大小而定。

本实用新型具有以下有益效果：

(1)采用一体化永磁屏蔽泵结构，泵头、电机转子和浮推力轴承一体化结构设计，且采用加大的转定子间隙，屏蔽泵整机结构紧凑、可靠性高。

(2)在永磁屏蔽泵中采用轴向永磁悬浮结构代替易磨损的常规机械止推轴承，通过磁力耦合，完全承受叶轮水力及转子自重产生的轴向力，提高屏蔽泵运行可靠性。

(3)永磁屏蔽电机定转子采用树脂材料灌封后，定子内孔与转子外圆表面采用非金属材料防腐喷涂隔离，避免了采用金属屏蔽造成的电涡流损失，能够明显提高永磁屏蔽电机效率，并增强耐磨耐腐能力。

(4)通过上述措施减小永磁屏蔽电机的发热量，从而简化电机冷却方式。

附图说明

图1为本实用新型一体化轴向悬浮永磁屏蔽泵的结构示意图；

图2为本实用新型中前轴向悬浮轴承装置与后轴向悬浮轴承装置结构示意图；

图3为本实用新型中绕组定子与永磁定子表面防腐喷涂结构示意图。

图中，1为泵体；2为叶轮；3为前轴向悬浮轴承装置；4为电机壳；5为绕组定子；6为永磁转子；7为泵轴；8为后轴向悬浮轴承装置；9为锁紧螺母；10为后端盖；11为后轴承座；12为后轴套座；13为静磁圈；14为动磁圈；15为轴承；16为轴承套；17为前轴承座；18为前轴套座；19为纺纶纤维层；20为陶瓷喷涂层。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

如图1、图2所示，一种一体化轴向悬浮永磁同步屏蔽泵，包括泵体1、叶轮2以及永磁屏蔽电机。永磁屏蔽电机包括前轴向悬浮轴承装置3、电机壳4、绕组定子5、永磁转子6、泵轴7和后轴向悬浮轴承装置8。泵体1通过前轴向悬浮轴承装置3安装在电机壳4上，泵轴7依次穿过叶轮2、前轴向悬浮轴承装置3和后轴向悬浮轴承装置8。泵轴7的头部通过锁紧部件与叶轮2固定，通过锁紧螺母9与前轴向悬浮轴承装置3、后轴向悬浮轴承装置8紧固连接。

前轴向悬浮轴承装置3与后轴向悬浮轴承装置8均由轴承静部件和轴套动部件组装而成，轴承静部件包括轴承15、静磁圈13、后轴承座11及前轴承座17，轴套动部件包括轴套16、动磁圈14、后轴套座12及前轴套座18。

静磁圈13设置于后轴承座11及前轴承座17上，动磁圈14设置于后轴套座12及前轴套座18上。静磁圈13与动磁圈14均由若干个环形磁圈轴向组合而成，静磁圈13的内圈与动磁圈14的外圈的磁极极性均沿轴向交替变换；静磁圈13的内圈与动磁圈14的外圈正对，具有一间隙，且静磁圈13与动磁圈14正对处的磁极极性相反。

在永磁转子6不受轴向力时，静磁圈13内圈与外磁圈外圈正对的磁极极性相反。当轴套动部件在轴向上受外力产生位移时，动磁圈14与静磁圈13将产生轴向位移，导致磁极错位而在轴向上产生与位移方向相反的磁力，且磁力随着错位量增大而增大，实现磁力和轴向力的平衡，转子不再轴向移动，从而实现止推轴承的功能。

如图3所示，在绕组定子5和永磁转子6的表面覆有非金属层，本实施例中，在绕组定子5表面覆有纺纶纤维层19，在永磁转子6表面喷涂陶瓷喷涂层20，起到密封和防腐的作用。此外，在绕组定子5内部空间采用树脂材料灌封。

本实施例采用加大的转定子间隙，永磁转子与绕组定子之间的间距为2mm，避免定转子可能的碰触从而损坏包封绝缘，使得屏蔽泵整机的可靠性更高。

静磁圈与动磁圈之间的间隙为2mm。既保证较高的磁力，同时动静非接触受力。

本实用新型的另一种实施方式，永磁屏蔽电机只在一端设置轴向悬浮轴承装置，轴向悬浮轴承装置可以设置在永磁屏蔽电机的前端，也可以设置在永磁屏蔽电机的后端；在另一端设置一个常规轴承装置。泵轴通过一个轴向悬浮轴承装置与一个常规轴承装置支撑。

本实用新型提供的一体化轴向悬浮永磁同步屏蔽泵，在采用较大的定转子间隙的基础上，能够降低永磁电机的涡流损耗，提升效率，并利用永磁体的磁力完全平衡轴向力。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施举例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种一体化轴向悬浮永磁同步屏蔽泵，包括相互固定的泵体与永磁屏蔽电机，所述永磁屏蔽电机设有绕组定子、泵轴以及固定在泵轴上的永磁转子，所述泵轴的头部与泵体内的叶轮连接，其特征在于，所述泵轴通过永磁屏蔽电机端部的轴向悬浮轴承装置支撑；

所述轴向悬浮轴承装置包括相互匹配的轴承座和轴套座，所述轴承座与永磁屏蔽电机固定，包括静磁圈与轴承，所述轴套座与泵轴固定，包括动磁圈与轴套，所述轴套位于泵轴与轴承之间；所述静磁圈与动磁圈均为径向充磁，由若干个环形磁圈轴向组合而成，所述静磁圈的内圈与动磁圈的外圈的磁极极性均沿轴向交替变换；所述静磁圈的内圈与动磁圈的外圈具有一间隙且正对的位置磁极极性相反。

2.根据权利要求1所述的一体化轴向悬浮永磁同步屏蔽泵，其特征在于，所述永磁屏蔽电机的两端均设有轴向悬浮轴承装置，所述泵轴通过两个轴向悬浮轴承装置支撑。

3.根据权利要求1所述的一体化轴向悬浮永磁同步屏蔽泵，其特征在于，所述永磁屏蔽电机的只在一端设有轴向悬浮轴承装置。

4.根据权利要求1所述的一体化轴向悬浮永磁同步屏蔽泵，其特征在于，所述绕组定子的内部空间采用树脂材料灌封。

5.根据权利要求1所述的一体化轴向悬浮永磁同步屏蔽泵，其特征在于，所述绕组定子表面覆有纺纶纤维层。

6.根据权利要求1所述的一体化轴向悬浮永磁同步屏蔽泵，其特征在于，所述永磁转子表面覆有纺纶纤维层或喷涂纳米陶瓷材料。

7.根据权利要求1所述的一体化轴向悬浮永磁同步屏蔽泵，其特征在于，所述永磁转子与绕组定子之间的间距为1～4mm。

8.根据权利要求1所述的一体化轴向悬浮永磁同步屏蔽泵，其特征在于，所述静磁圈的内圈与动磁圈的外圈之间的间隙为1～3mm。