專利名稱：變頻高速永磁屏蔽泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流體機(jī)械制造領(lǐng)域，特指變頻高速永磁屏蔽泵，主要用于輸送易燃、易
爆、腐蝕性的化學(xué)藥品、放射性液體以及貴重的液體。
背景技術(shù)：
目前，普通屏蔽泵是將泵和異步交流電機(jī)結(jié)合為一體，其轉(zhuǎn)子和定子分別用屏蔽 套包覆。屏蔽套中存在渦流損失，導(dǎo)致現(xiàn)有屏蔽泵效率較低，與相同參數(shù)的機(jī)械密封泵相比 普通屏蔽泵約降低7% 15%，而且普通屏蔽電機(jī)轉(zhuǎn)速一般為1450、2900r/min兩種固定 轉(zhuǎn)速。本發(fā)明利用變頻高速永磁屏蔽電機(jī)驅(qū)動(dòng)泵，實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行?！蹲冾l調(diào)速屏蔽電機(jī)分析 及其控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)》(蔣煒.碩士論文.華中科技大學(xué)，2006.5)中公開(kāi)了一種變頻高速 屏蔽泵技術(shù)，具有轉(zhuǎn)差率小，轉(zhuǎn)差損失小；實(shí)現(xiàn)平滑無(wú)極調(diào)速，效率高，頻率變化范圍大等特 點(diǎn)，但是屏蔽電機(jī)的功率因數(shù)低，轉(zhuǎn)子中存在感應(yīng)電流勵(lì)磁，引起轉(zhuǎn)子損耗?！蹲冾l調(diào)速永磁 同步電動(dòng)機(jī)及氣隙磁場(chǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究》(王釗，碩士論文，哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2006.6)中公 開(kāi)了一種變頻調(diào)速永磁同步電機(jī)設(shè)計(jì)，具有轉(zhuǎn)矩紋波小，轉(zhuǎn)速平穩(wěn)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快速準(zhǔn)確，過(guò) 載能力強(qiáng)；高功率因素、高效率可以不需要無(wú)功勵(lì)磁電流等特點(diǎn)，但是該電機(jī)不能應(yīng)用于無(wú) 泄漏場(chǎng)合，不能用于輸送易燃、易爆、腐蝕性的化學(xué)藥品、放射性液體以及貴重的液體。中 國(guó)專利CN2814775，《一種具有永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的屏蔽泵用電動(dòng)機(jī)》公開(kāi)了一種具有永磁轉(zhuǎn)子 結(jié)構(gòu)的屏蔽泵用電動(dòng)機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，克服了已有感應(yīng)電動(dòng)機(jī)效率低的缺點(diǎn)，使電機(jī) 效率高、功率因數(shù)高及功率密度大、過(guò)載能力強(qiáng)，且溫升低，噪聲小，長(zhǎng)期高溫運(yùn)行時(shí)可靠性 高，無(wú)泄露、防爆、耐蝕、防腐等，但是該電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍窄，不能應(yīng)用于高轉(zhuǎn)速場(chǎng)合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有變頻調(diào)速屏蔽電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)存在感應(yīng)電流 激勵(lì)，電機(jī)功率因素低；變頻調(diào)速永磁同步電機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)絕對(duì)無(wú)泄漏，不能用于輸送易燃、 易爆、腐蝕性的化學(xué)藥品、放射性液體以及貴重的液體；永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的屏蔽泵用電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速范圍窄，無(wú)法實(shí)現(xiàn)永磁屏蔽泵高速運(yùn)行，無(wú)法從轉(zhuǎn)速方面提高永磁屏蔽泵的效率等缺點(diǎn)， 為此提出一種變頻高速永磁屏蔽泵。 本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是，在現(xiàn)有永磁電機(jī)的定子內(nèi)表面、轉(zhuǎn)子外表面各包覆 一層屏蔽套保護(hù)，用變頻器對(duì)該電機(jī)供電，用來(lái)驅(qū)動(dòng)泵高速運(yùn)轉(zhuǎn)，提出一種變頻高速永磁屏 蔽泵的發(fā)明。該電機(jī)采用滑動(dòng)軸承固定，省去了常規(guī)的機(jī)械密封；引出泵體流出的部分液 體對(duì)電機(jī)進(jìn)行循環(huán)冷卻，省去了電機(jī)風(fēng)扇結(jié)構(gòu)降低了噪聲；在電磁設(shè)計(jì)方面，對(duì)定、轉(zhuǎn)子槽 形及繞組型式，永磁轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)形式等進(jìn)行了調(diào)整，使其能適應(yīng)變頻供電的狀況。使用變 頻器向電機(jī)供電，保持電壓恒定，在基頻以上改變頻率，就可以連續(xù)平滑的調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn) 速。變頻高速永磁屏蔽泵的電機(jī)與葉輪同軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)有效地減小了泵體積；循環(huán)液體流進(jìn) 電機(jī)內(nèi)部由屏蔽套保護(hù)定轉(zhuǎn)子鐵心，實(shí)現(xiàn)泵機(jī)組絕對(duì)無(wú)泄漏。 變頻高速永磁屏蔽電機(jī)的定子繞組通三相交流電，依靠定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與內(nèi)置永磁體的籠型轉(zhuǎn)子相互作用產(chǎn)生的異步轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)起動(dòng)，正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子運(yùn)行在同步轉(zhuǎn)速，籠型 轉(zhuǎn)子不再起作用，克服了普通變頻高速屏蔽電機(jī)轉(zhuǎn)子中存在感應(yīng)勵(lì)磁電流問(wèn)題。通過(guò)變頻 器在基頻以上改變頻率，實(shí)現(xiàn)變頻高速永磁屏蔽泵具有很寬的調(diào)速范圍，克服了永磁屏蔽 電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍窄缺點(diǎn)。變頻永磁屏蔽泵，既能保證在高速時(shí)的大負(fù)荷能力，又能在低頻時(shí)保 持高轉(zhuǎn)矩輸出。對(duì)于恒功率調(diào)速的負(fù)載，則應(yīng)保持電壓U不變，在基頻以上改變頻率f ，達(dá)到 變頻高速運(yùn)行。 本發(fā)明還提出了永磁屏蔽泵的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，其中永磁屏蔽電機(jī)中采用內(nèi)置永磁轉(zhuǎn)子 磁路設(shè)計(jì)，最顯著的特點(diǎn)是在定子內(nèi)表面、轉(zhuǎn)子外表面各有一層屏蔽套保護(hù)。變頻高速永磁 屏蔽泵具有以下特點(diǎn) (1)變頻高轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速范圍寬；(2)相對(duì)普通屏蔽感應(yīng)電機(jī)，永磁屏蔽電機(jī)的功率
因數(shù)高，轉(zhuǎn)子中無(wú)感應(yīng)電流勵(lì)磁，效率高；(3)性能受氣隙長(zhǎng)度影響比感應(yīng)電動(dòng)機(jī)小，因而
氣隙可比同容量的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)大；(4)體積小、重量輕。采取合適的磁極結(jié)構(gòu)，可以提高氣
隙磁密，減小電機(jī)體積；(5)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，啟動(dòng)電流小，沒(méi)有沖擊；(6)變頻器對(duì)電機(jī)具有瞬
時(shí)保護(hù)，過(guò)載保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、短路保護(hù)、欠壓保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)、失速保護(hù)等特點(diǎn)。 本發(fā)明型的有益效果是，減少一般變頻屏蔽電機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵損，從而提高機(jī)組效率。
設(shè)計(jì)方面，發(fā)明了一種變頻高速永磁屏蔽泵不僅可以用來(lái)輸送特殊介質(zhì)，同時(shí)通過(guò)改變電
機(jī)的供電頻率來(lái)達(dá)到變頻增速，實(shí)現(xiàn)泵小流量、高揚(yáng)程、高轉(zhuǎn)速、高效率的要求；節(jié)能方面，
本發(fā)明變頻永磁電機(jī)不但效率高，功率因素也高，轉(zhuǎn)速使用范圍寬，維護(hù)性好，提高泵的整
體性能，降低了能耗。變頻高速永磁屏蔽泵可以實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行，提高機(jī)組效率；實(shí)現(xiàn)絕對(duì)無(wú)
泄漏，用于輸送易燃、易爆、腐蝕性的化學(xué)藥品、放射性液體以及貴重的液體。


圖1是變頻高速永磁屏蔽泵的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是圖2中A-A截面永磁屏蔽電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中1、泵體，2、葉輪，3、后端蓋，4、前導(dǎo)軸承，5、永磁轉(zhuǎn)子，6、定子，7、變頻器，8、 接線盒，9、后導(dǎo)軸承，10、后蓋板，11、循環(huán)管，12、定子鐵心，13、定子槽，14、定子屏蔽套，15、 轉(zhuǎn)子屏蔽套，16、轉(zhuǎn)子槽，17、轉(zhuǎn)子鐵心，18、永磁體，19、轉(zhuǎn)軸。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步說(shuō)明。 變頻高速永磁屏蔽泵由泵體1，葉輪2，后端蓋3，前導(dǎo)軸承4，永磁轉(zhuǎn)子5，定子 6，變頻器7，接線盒8，后導(dǎo)軸承9，后蓋板10所組成，循環(huán)管11 。其特征在于，永磁轉(zhuǎn)子 5外圈安裝轉(zhuǎn)子屏蔽套15 ;定子6外圈安裝定子屏蔽套14。屏蔽套用強(qiáng)度高、耐腐蝕、電 阻率高、導(dǎo)熱性能好、焊接性能優(yōu)的非磁性材料制成，如因科鎳(inconel)合金、哈斯特洛 (Hastelloy)合金、蒙耐爾(Monel)合金、1Crl8Ni9Ti、0Crl8Nil2Mo2Ti或工業(yè)鈦等。轉(zhuǎn)子 鐵心17中內(nèi)置永磁體18，永磁體采用U型磁路結(jié)構(gòu)加工方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；定子槽13采用梨 形槽結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子槽16采用平底結(jié)構(gòu)。永磁屏蔽電機(jī)外部通過(guò)接線盒8接入變頻器7，保持 電壓U不變，在基頻以上改變頻率f，實(shí)現(xiàn)變頻高速運(yùn)行。泵體1流出的部分液體引入循環(huán) 管11，流經(jīng)后導(dǎo)軸承9，進(jìn)入定子屏蔽套14與轉(zhuǎn)子屏蔽套15之間的環(huán)形間隙，對(duì)電機(jī)定子鐵心12，轉(zhuǎn)子鐵心17進(jìn)行冷卻，帶走散熱量流經(jīng)前導(dǎo)軸承4回到葉輪2。如此實(shí)現(xiàn)變頻高 速永磁屏蔽泵的異步起動(dòng)、同步工作，可變頻高速運(yùn)行，無(wú)泄漏。
權(quán)利要求
變頻高速永磁屏蔽泵，包括泵體(1)、葉輪(2)、后端蓋(3)、前導(dǎo)軸承(4)、永磁轉(zhuǎn)子(5)，定子(6)、后導(dǎo)軸承(9)、后蓋板(10)、循環(huán)管(11)、定子鐵心(12)、定子槽(13)、轉(zhuǎn)子鐵心(17)，其特征在于，所述永磁轉(zhuǎn)子(5)外圈還安裝轉(zhuǎn)子屏蔽套(15)，所述定子(6)外圈還安裝定子屏蔽套(14)；所述轉(zhuǎn)子鐵心(17)中內(nèi)置有永磁體(18)，永磁體采用U型磁路結(jié)構(gòu)；所述定子槽(13)采用梨形槽結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)子槽(16)采用平底結(jié)構(gòu)；在永磁屏蔽電機(jī)外部通過(guò)接線盒(9)接入變頻器(7)，保持電壓U不變，在基頻以上改變頻率f；所述泵體(1)流出的部分液體引入循環(huán)管(11)，流經(jīng)后導(dǎo)軸承(9)，進(jìn)入定子屏蔽套(14)與轉(zhuǎn)子屏蔽套(15)之間的環(huán)形間隙，對(duì)電機(jī)定子鐵心(12)，轉(zhuǎn)子鐵心(17)進(jìn)行冷卻，帶走散熱量流經(jīng)前導(dǎo)軸承(4)回到葉輪(2)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變頻高速永磁屏蔽泵，其特征在于，所述定子屏蔽套 (14)和轉(zhuǎn)子屏蔽套(15)采用因科鎳合金、哈斯特洛合金、蒙耐爾合金、lCrl8Ni9Ti、 0Crl8Nil2Mo2Ti或工業(yè)鈦制成。
全文摘要
變頻高速永磁屏蔽泵，集變頻器、永磁屏蔽電機(jī)和泵于一體，首次提出在永磁屏蔽泵上運(yùn)用變頻技術(shù)，實(shí)現(xiàn)永磁屏蔽泵的高速運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)變頻永磁高速屏蔽泵具有很寬的調(diào)速范圍。對(duì)于恒功率調(diào)速的負(fù)載，則應(yīng)保持電壓U不變，在基頻以上改變頻率f；對(duì)定、轉(zhuǎn)子槽形及繞組型式等進(jìn)行了調(diào)整，使其能適應(yīng)變頻供電的狀況。變頻永磁屏蔽泵，既能保證在高速時(shí)的大負(fù)荷能力，又能在低頻時(shí)保持高轉(zhuǎn)矩輸出。本發(fā)明的永磁屏蔽電機(jī)中采用內(nèi)置永磁轉(zhuǎn)子磁路設(shè)計(jì)，最顯著的特點(diǎn)是在定子內(nèi)表面、轉(zhuǎn)子外表面各有一層屏蔽套保護(hù)，實(shí)現(xiàn)變頻永磁屏蔽泵的異步起動(dòng)、同步工作，可變頻高速運(yùn)行，無(wú)泄漏。
文檔編號(hào)F04D13/02GK101701583SQ20091023435
公開(kāi)日2010年5月5日 申請(qǐng)日期2009年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月24日
發(fā)明者周水清, 孔繁余 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)