CN219611491U - 充液式自启动永磁同步潜水电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种充液式自启动永磁同步潜水电机，包括定子和转子，所述定子包括定子冲片，所述定子冲片上具有绕组槽，绕组线在所述绕组槽内形成耐水性绕组；所述转子包括转子冲片和穿设于所述转子冲片的转子导条，所述转子冲片上具有磁钢槽，所述磁钢槽内设有磁钢；所述电机内填充有丙二醇或丙二醇与水的混合液，所述转子和所述定子均位于所述电机内腔中并浸没在丙二醇或丙二醇与水的混合液中。本实用新型的电机能够降低机械损耗，提升电机效率。

Description

充液式自启动永磁同步潜水电机

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，尤其是涉及一种充液式自启动永磁同步潜水电机。

背景技术

充液式潜水电机基本上为异步电机，由于电机内部充水散热效果好，以及对密封无严格要求等优势在一些行业得到应用，比如海水提升泵，消防泵等。充水式潜水电机内部充满水，定子线圈采用耐水绕组线，转子包含在定子内部没转子主要由转子铁芯和转轴两部分组成，转轴为细长的圆柱体，因电磁感应原理，转子在转轴带动下会进行旋转。采用异步电机，效率低，功率密度低，且因为电机内部充满水，所以存在耐水绕组线磨损而漏电的问题。

永磁电机因转子内有高性能永磁材料，会在电机内部形成高强度磁场，当电机稳态运行时，该励磁磁场与定子绕组的旋转磁场相互作用，电机被牵入同步，转子外圈笼条基本无电流。采用永磁电机能够显著提升充水式潜水电机效率和功率密度。但将永磁材料完全浸泡在水或者水的添加剂中，长时间会腐蚀，磁矩衰减。永磁电机存在相带谐波含量大，转矩脉动大等问题。所以充水式电机均采用异步电机而非永磁电机。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种充液式自启动永磁同步潜水电机，能够提升电机效率。

本实用新型实施例提供了一种充液式自启动永磁同步潜水电机，包括定子和转子，所述定子包括定子冲片，所述定子冲片上具有绕组槽，绕组线在所述绕组槽内形成耐水性绕组；所述转子包括转子冲片和穿设于所述转子冲片的转子导条，所述转子冲片上具有磁钢槽，所述磁钢槽内设有磁钢；所述电机内腔中填充有丙二醇或丙二醇与水的混合液，所述转子和所述定子均位于所述电机内腔中并浸没在丙二醇或丙二醇与水的混合液中。

可选实施例中，所述磁钢为钕铁硼永磁材料。

可选实施例中，所述转子冲片为V字形或一字形。

可选实施例中，所述绕组槽设有槽楔，所述槽楔为松木。

可选实施例中，所述磁钢槽采用灌封结构。

可选实施例中，所述绕组槽为开口槽或闭口槽；其中

所述绕组槽为开口槽，则所述耐水性绕组采用双层短距绕组；

所述绕组槽为闭口槽，则所述耐水性绕组采用单层绕组。

可选实施例中，所述绕组槽为闭口槽时采用平行槽结构。

可选实施例中，所述转子导条为铸铝或者铜导条；所述转子导条的两端分别伸出所述转子轴向方向的两端，并分别连接转子端环。

可选实施例中，电机极数为2、4、6或8；电机转速为3000rpm、1500rpm、1000rpm或750rpm。

本实用新型实施例提供的充液式自启动永磁同步潜水电机中，采用自启动永磁电机，永磁电机本身具有启动能力，省掉永磁电机所需要的变频器，系统成本低。且启动能力强适合水泵行业。用永磁电机结构，相比于行业内传统异步电机，具有电机效率高，功率密度高且功率因数高等优点。永磁电机效率较同规格异步电机可提高2～8个百分点，较一级能效可提高1～2.5个百分点，且在25％～120％额定负载范围内均可保持较高的效率和功率因数，轻载运行时节能效果更为显著。电机内部充丙二醇液体，能够提升电机运行寿命。和降低绝缘损坏的漏电风险。另外丙二醇导热能力较好，有助于电机散热！

附图说明

在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。具有字母后缀或不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的不同实例。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所公开的实施例进行说明。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代同一或相似的部分。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。

图1为本实用新型实施例的充液式自启动永磁同步潜水电机的绕组的结构示意图一。

图2为本实用新型实施例的充液式自启动永磁同步潜水电机的绕组的结构示意图二。

图3为本实用新型实施例的充液式自启动永磁同步潜水电机的剖面结构示意图，未示出机壳。

图4为本实用新型实施例的充液式自启动永磁同步潜水电机的剖视图。

图中：1-定子，11-定子冲片，12-耐水性绕组，13-槽楔，2-转子，21-转子导条，22-磁钢，23-磁钢槽，24-转子冲片，25-转子端环；26-轴，3-机壳，31-电机内腔，4-后闷盖，5-凸缘端盖。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作详细说明。下面结合附图和具体实施例对本实用新型的实施例作进一步详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

本实用新型中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本实用新型中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。

本实用新型使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本实用新型所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

参见图1至图4，本实用新型实施例提供了一种充液式自启动永磁同步潜水电机，该电机包括定子1和转子2，定子1包括定子冲片11，定子冲片11上具有绕组槽，绕组线在绕组槽内形成耐水性绕组12；转子2包括转子冲片24和转子导条21，转子导条21穿设转子冲片24，转子冲片24上具有磁钢槽，磁钢槽23内设有磁钢22。电机内腔31中填充有丙二醇，转子2和定子1均位于电机内腔31中并浸没在丙二醇或丙二醇与水的混合液中。

本实用新型实施例提供的充液式自启动永磁同步潜水电机中，转子2内设有永磁材料，在电机内部形成高强度磁场，当电机稳态运行时，该励磁磁场与定子1绕组的旋转磁场相互作用，电动机被牵入同步，转子2外圈笼条基本无电流，能够显著提升充水式潜水电机效率和功率密度。

电机内腔31充有丙二醇作为冷却液。丙二醇为无色粘稠稳定的液体，无色无味，无毒性，且对磁钢22无腐蚀作用。另外丙二醇不导电，能够解决充水式电机防水层损耗电机无绝缘的问题。

因为转子2灌封(磁钢槽23采用灌封结构)，定子1是耐水绕组，所以，电机内腔31中除了可以填充纯的丙二醇外，还可以填充丙二醇与水的混合液，其中，丙二醇与水的混合液中，以重量百分比计，丙二醇的含量大于70％。

如图4所示，充液式分数槽永磁同步潜水电机还包括机壳3、后闷盖4和凸缘端盖5，转子2的轴26穿设后闷盖4和凸缘端盖5，机壳3套设于定子2外，并与后闷盖4和凸缘端盖5围成电机内腔31。转子2和定子1均位于电机内腔31中并浸没在丙二醇或丙二醇与水的混合液中。

在一些实施例中，磁钢22为钕铁硼永磁材料。钕铁硼永磁材料的磁钢22磁能积大，具有优异的磁性能。

参见图3，在一些实施例中，转子导条为铸铝或者铜导条。转子导条21的两端分别伸出转子轴向方向的两端，转子导条21的两端分别连接转子端环25，以使转子导条21短路连接。电机不需要变频器可以自启动。转子端环25为铸铝环或铜环。

参见图1和图2，在一些实施例中，转子冲片24为V字形或一字形。示例性实施例中，磁钢22采用V型内嵌式。V型磁钢22使电磁转矩与磁阻转矩相叠加，能够达到较高的转矩需求。

参见图1，在一些实施例中，绕组槽为闭口槽，耐水性绕组12采用单层绕组。电机耐水绕组线是通过一根根穿过的方式进行绕制，此种方式较适合单层绕组方式。闭口槽能够减小液体流动阻力，进而降低机械损耗，提升电机效率。本实用新型实施例的电机的定子1采用闭口绕组槽结构，电机谐波含量小，转矩脉动小，振动噪音低，并且能够提高电机的铜占比，绕线工艺简单。

参见图2，在一些实施例中，绕组槽为开口槽，耐水性绕组12采用双层短距绕组。电机耐水绕组线通过槽口进行下线，然后在槽口添加槽楔将槽口封上。采用双层短距绕组，电机谐波少，转矩波动效小。

一些实施例中，绕组槽设有槽楔13，槽楔13将槽口封上。槽楔13为松木。松木槽楔13起到高温涨型紧固的作用。

在一些实施例中，磁钢槽23采用灌封结构。通过灌封能够保证磁钢22不腐蚀，避免可靠性强，避免由于磁钢22腐蚀造成磁矩衰减。

在一些实施例中，耐水性绕组12采用单层绕组。分数槽与单层绕组配合能够降低电机转矩波动。

在一些实施例中，绕组槽为闭口槽时采用平行槽结构。所谓平行槽结构，是指多个槽之间平行设置。

在一些实施例中，电机极数为2、4、6或8；电机转速为3000rpm、1500rpm、1000rpm或750rpm。

本实用新型实施例的永磁电机结构，相比于相关技术中的异步电机，具有电机效率高，功率密度高且功率因数高等优点。永磁电机效率较同规格异步电机可提高2～8个百分点，较一级能效可提高1～2.5个百分点，且在25％～120％额定负载范围内均可保持较高的效率和功率因数，轻载运行时节能效果更为显著。

本实用新型实施例电机内部充丙二醇液体，能够提升电机运行寿命。和降低绝缘损坏的漏电风险。另外丙二醇导热能力较好，有助于电机散热，能够改善内部充水导致绝缘损耗的问题。

本实用新型实施例采用的单层分布绕组，能够做到电机谐波含量小，转矩波动小，实用性强，改善了永磁电机固有的谐波问题。

本实用新型实施例的变频分数槽永磁同步潜水电机转速可调，能够较好的适用于潜水泵行业。解决了相关异步电机转速相对固定的问题。

应用场景

参见图1至图3，一台海水提升泵所用的110kw，4极永磁电机。该永磁电机包括定子1和转子2，定子1包括定子冲片11，定子冲片11上具有闭口绕组槽，绕组线穿设闭口绕组槽构成耐水性绕组12，绕组槽用槽楔13封口，槽绝缘用以隔绝不同导电体。转子2包括转子冲片24和穿设于转子冲片24的转子导条21，转子导条21的两端分别连接有转子端环25，转子冲片24上具有磁钢槽23，磁钢槽23内设有磁钢22，电机定子的绕组槽数为48槽，采用单层绕组，绕组槽采用闭口槽。转子为4极。转子导条数44个。磁钢采用V型内嵌式钕铁硼材料。电机效率能够做到95％以上，功率因数0.99以上。传统此用途异步电机效率为85％左右，功率因数0.88左右。节能效果达到13％！

另外内部充纯丙二醇液体，采用耐水绕组线，电机可靠性强。正应用于潜海水泵行业。

该充液式自启动永磁同步潜水电机的主要参数如下：

中心高：225

转速：1500rpm

功率：110kw

槽数：48

极数：4

定子外径：368

冷却方式：潜海水

上述实施例的充液式自启动永磁同步潜水电机具有如下特点：

电机效率能够达到95％以上，功率因数0.99以上。相比于相关异步电机效率为85％左右，功率因数0.88左右，本实用新型实施例的电机节能效果达到13％。

本实用新型实施例的电机结构铜占比高，可以达到50％以上，工艺性简单。

本实用新型实施例填补了永磁电机应用于潜水泵市场上的空白。

以上实施例仅为本实用新型的示例性实施例，不用于限制本实用新型，本实用新型的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本实用新型的实质和保护范围内，对本实用新型做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种充液式自启动永磁同步潜水电机，包括定子和转子，其特征在于，

所述定子包括定子冲片，所述定子冲片上具有绕组槽，绕组线在所述绕组槽内形成耐水性绕组；

所述转子包括转子冲片和穿设于所述转子冲片的转子导条，所述转子冲片上具有磁钢槽，所述磁钢槽内设有磁钢；

所述电机内腔中填充有丙二醇或丙二醇与水的混合液，所述转子和所述定子均位于所述电机内腔中并浸没在丙二醇或丙二醇与水的混合液中。

2.根据权利要求1所述的充液式自启动永磁同步潜水电机，其特征在于，所述磁钢为钕铁硼永磁材料。

3.根据权利要求1所述的充液式自启动永磁同步潜水电机，其特征在于，所述转子冲片为V字形或一字形。

4.根据权利要求1所述的充液式自启动永磁同步潜水电机，其特征在于，所述绕组槽设有槽楔，所述槽楔为松木。

5.根据权利要求1所述的充液式自启动永磁同步潜水电机，其特征在于，所述磁钢槽采用灌封结构。

6.根据权利要求1所述的充液式自启动永磁同步潜水电机，其特征在于，所述绕组槽为开口槽或闭口槽；其中

所述绕组槽为开口槽，则所述耐水性绕组采用双层短距绕组；

所述绕组槽为闭口槽，则所述耐水性绕组采用单层绕组。

7.根据权利要求1所述的充液式自启动永磁同步潜水电机，其特征在于，所述绕组槽为闭口槽时采用平行槽结构。

8.根据权利要求1所述的充液式自启动永磁同步潜水电机，其特征在于，所述转子导条为铸铝或者铜导条；所述转子导条的两端分别伸出所述转子轴向方向的两端，并分别连接转子端环。

9.根据权利要求1所述的充液式自启动永磁同步潜水电机，其特征在于，电机极数为2、4、6或8；电机转速为3000rpm、1500rpm、1000rpm或750rpm。