專利名稱：機電一體高效轉(zhuǎn)子泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
該發(fā)明涉及水力機械領(lǐng)域，同時涉及電機學理論，具體講是提供一種機電一體高效轉(zhuǎn)子泵。
背景技術(shù)：
隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，水泵在國民經(jīng)濟中的許多領(lǐng)域中發(fā)揮著越來越重要的作用，它不僅是農(nóng)業(yè)灌溉、城鎮(zhèn)供水工程中的重要機械之一，而且它也廣泛應用于石油、化工、電力、冶煉、煤礦、食品等行業(yè)。轉(zhuǎn)子泵作為目前較為常用的一種用于提水或輸送水等液體的水泵，由于具有揚程高、運行部件少等優(yōu)點，在一些場合使用具有明顯的優(yōu)勢。然而多年來轉(zhuǎn)子泵由于一直采用動力機裝置+傳動裝置+機械裝置的一般機器組成的結(jié)構(gòu)、運行模式，使得對于其效率提高和降低生產(chǎn)成本的努力受到了一定局限，同時，由于其結(jié)構(gòu)上的原因，工作時滑塊與滑塊之間磨損嚴重，甚至有時會發(fā)生斷裂現(xiàn)象，滑塊與偏心軸之間以及滑動軸承磨損也同樣比較嚴重，進而導致水泵效率和使用壽命降低，噪音過大。為了使轉(zhuǎn)子泵更好的服務于所需行業(yè)，更好地在社會經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮其重要的作用，改變其傳統(tǒng)的機器組合運行模式，優(yōu)化其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高其工作性能顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對轉(zhuǎn)子泵存在的上述問題，在對其進行內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化的同時，使其傳統(tǒng)的動力機裝置+傳動裝置+機械裝置的機器組合運行模式改變?yōu)闄C電一體的運行模式，以達到進一步改善和提高其工作性能的目的，具體講本發(fā)明的目的是提供一種機電一體高效轉(zhuǎn)子泵。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的在一個裝置內(nèi)，設(shè)置有水泵外殼組件、定子組件、轉(zhuǎn)子組件、可移動磁性隔板組件、軸承組件、出水管和進水管。水泵外殼組件是由上泵殼、下泵殼和泵座所組成，上泵殼和下泵殼通過螺栓連接固定在一起，泵座和下泵殼鑄造在一起，水泵外殼組件的作用是形成一個密封的圓柱空間，并對整個泵體起支撐作用；定子組件是由鐵芯、繞組和固定軸所組成，鐵芯和固定軸連接固定在一起，外形為圓柱體形狀，設(shè)置固定在上述密封圓柱空間的中心區(qū)域，其作用就是產(chǎn)生同步旋轉(zhuǎn)磁場，并為轉(zhuǎn)子組件提供支撐和徑向固定作用；轉(zhuǎn)子組件是由鐵芯、鼠籠導條、行星外轉(zhuǎn)子平衡外套和磁性圓環(huán)所組成，為空心行星圓筒形狀，通過軸承套裝在定子組件的外圓上，二者之間保持一個等間隙，行星外轉(zhuǎn)子平衡外套采用偏心圓筒形狀，圓筒筒壁厚度為變尺寸結(jié)構(gòu)，在半徑較大處厚度較薄，在半徑較小處厚度較厚，套裝在鐵芯的外邊，并通過螺釘和鐵芯連接固定在一起，磁性圓環(huán)為永久磁鐵圓環(huán)，鑲嵌在行星外轉(zhuǎn)子平衡外套上。在行星外轉(zhuǎn)子平衡外套外圓面設(shè)置有蜂窩狀半圓形小坑。轉(zhuǎn)子組件的作用一方面是通過和定子組件同步旋轉(zhuǎn)磁場進行磁力藕合產(chǎn)生電磁力矩，另一方面是和水泵外殼組件形成容積變化室；可移動磁性隔板組件是由可移動隔板、上蓋、彈簧和磁性條所組成，設(shè)置在水泵進水管和出水管之間，磁性條鑲嵌在可移動隔板最下端端面?？梢苿痈舭遄钕露硕嗣嬖O(shè)置有蜂窩狀半圓形小坑。可移動磁性隔板組件的作用就是將轉(zhuǎn)子組件和水泵外殼組件所形成的容積變化室分成兩個交變?nèi)莘e變化室，其中一個為A容積變化室，該容積變化室包容水泵進水管，另一個為B容積變化室，該容積變化室包容出水管；軸承組件是由軸承和壓蓋所組成，軸承安裝在固定軸上，軸承外端面和轉(zhuǎn)子組件固定在一起，其作用就是支撐轉(zhuǎn)子組件進行高速旋轉(zhuǎn)；進水管與出水管和上泵殼鑄造在一起，進水管和A容積變化室相連通，出水管和B容積變化室相連通，進、出水管的作用是將水流等液體輸入泵體內(nèi)，經(jīng)水泵加壓后再輸出水泵。
機電一體高效轉(zhuǎn)子泵的工作原理是這樣的當定子組件通電后，在定子組件周圍產(chǎn)生一個同步旋轉(zhuǎn)磁場，該同步旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子組件中的鼠籠導條繞組，鼠籠導條繞組中產(chǎn)生電流，該電流同樣產(chǎn)生一個交變磁場，該磁場和同步旋轉(zhuǎn)磁場進行磁力耦合，通過磁力耦合就會在轉(zhuǎn)子組件上產(chǎn)生一個電磁力矩，在該電磁力矩的作用下，轉(zhuǎn)子組件以固定軸為支點進行高速旋轉(zhuǎn)，由于轉(zhuǎn)子組件外緣是一個行星偏心外轉(zhuǎn)子平衡外套，這樣其半徑最大處和水泵外殼組件圓筒形缸體內(nèi)壁形成一個隨轉(zhuǎn)子組件旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)密封帶，而可移動磁性隔板在進水管和出水管之間也使轉(zhuǎn)子組件外緣和水泵外殼組件圓筒形缸體內(nèi)壁形成一個固定不動的密封帶，兩個密封帶將轉(zhuǎn)子組件外緣和水泵外殼組件圓筒形缸體內(nèi)壁之間所組成的容積空間分成兩個容積變化室，一個為A容積變化室，它包容進水管，另一個為B容積變化室，它包容出水管。A、B兩個容積變化室隨著轉(zhuǎn)子組件的旋轉(zhuǎn)其容積進行相反的變化，當A容積變化室的容積從最小到大到最大再到最小時，B容積變化室的容積將從最大到較小到最小再到最大，兩個A、B容積變化室在進行以上容積變化的同時，也在進行著不斷換相的變化，當上述旋轉(zhuǎn)密封帶和固定密封帶重合時開始換相，這時A容積變化室的容積達到了最大，而B容積變化室的容積達到最小，當旋轉(zhuǎn)密封帶跨過固定密封帶后，原來的A容積變化室變換成為新的B容積變化室，原來的B容積變化室變換成新的A容積室，正是由于不斷換相，才使上述A、B容積變化室容積的變化出現(xiàn)突變的情況，正是由于A、B兩個容積室不斷重復著上述容積的變化和換相，才能使水泵進水管不斷將進水池里的水等液體抽吸到A容積變化室，通過A、B容積變化室的不斷變換，從而使水等液體不斷的在B容積變化室里加壓，并不斷地通過出水管將有壓水流排出泵體。
該發(fā)明具有一定的新穎性，具體體現(xiàn)在在申請日以前沒有同樣的發(fā)明或者實用新型，在國內(nèi)外出版物上公開發(fā)表過，在國內(nèi)外公開使用過或者以其它方式為公眾所知，也沒有同樣的發(fā)明或?qū)嵱眯滦陀伤讼驅(qū)＠痔岢鲞^申請并且記載在申請日以后公布的專利申請文件中。
該發(fā)明也具有一定的創(chuàng)造性，具體體現(xiàn)在在申請日以前，國內(nèi)外的轉(zhuǎn)子泵由于一直采用動力機裝置+傳動裝置+機械裝置的一般機器組成的結(jié)構(gòu)、運行模式，可移動隔板組件一直采用和轉(zhuǎn)子組件直接進行機械接觸、滑動的結(jié)構(gòu)形式，使得對于其效率提高和降低生產(chǎn)成本的努力受到了一定局限，同時，滑塊磨損嚴重，發(fā)生斷裂現(xiàn)象的也屢見不鮮。本發(fā)明針對轉(zhuǎn)子泵存在的上述問題，在對其進行內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化的同時，使其傳統(tǒng)的動力機裝置+傳動裝置+機械裝置的機器組合運行模式改變?yōu)闄C電一體的運行模式，以達到大幅降低生產(chǎn)成本，進一步改善和提高其工作性能的目的。本發(fā)明和目前國內(nèi)外同類技術(shù)相比，具有突出的實質(zhì)性特點和顯著的進步。
該發(fā)明也具有一定的實用性，具體體現(xiàn)在該發(fā)明能夠制造或者使用，并且能夠產(chǎn)生以下積極有益的效果(1)該發(fā)明將水泵傳統(tǒng)的動力裝置+傳動裝置+機械裝置的結(jié)構(gòu)、運行模式改變?yōu)闄C電一體化的結(jié)構(gòu)、運行模式，不僅可以使水泵機組造價降低40％以上，水泵機組裝置效率提高25％以上，而且也可使水泵機組噪音減小35％以上，水泵機組安裝使用時占地面積減少50％以上。
(2)該發(fā)明采用外轉(zhuǎn)子，并使電機轉(zhuǎn)子和水泵轉(zhuǎn)子合二為一，不僅有利于節(jié)省生產(chǎn)材料，減小外形尺寸，而且對于增加結(jié)構(gòu)強度，增加運行的穩(wěn)定性具有顯著的效果。
(3)該發(fā)明將可移動隔板組件設(shè)計成為可移動磁性隔板組件，在不和轉(zhuǎn)子組件進行機械接觸、滑動的情況下，實現(xiàn)將A、B兩個容積變化室的有效隔離，這不僅可以大幅度提高可移動隔板的使用壽命，而且也可以使其機械摩擦力降為零。
(4)該發(fā)明具有較強的自吸能力，并能產(chǎn)生較高揚程。
(5)該發(fā)明當抽送水等液體時，由于水泵電磁繞組可以由抽送液體進行強行冷卻，這對于提高電磁效率，延長繞組運行壽命具有顯著的作用。
(6)該發(fā)明使機電所有的部件密封于同一殼體內(nèi)，軸不外露、不需動密封部件，這樣不僅根除了泄漏，杜絕了介質(zhì)泄漏造成的環(huán)境污染和事故隱患，而且也避免和消除了外部環(huán)境對電機水泵的影響，具有很強的防爆性能，可用于化工廠、煤礦等需防爆場合。
(7)該發(fā)明由于采用了中開式結(jié)構(gòu)，使安裝檢修十分方便。
(8)該發(fā)明可用于水利、石油、化工、電力、冶煉、食品等各個行業(yè)，它不僅可抽送水、油等低粘度液體，而且也可以抽送原油、石蠟、油漆、橡膠漿、紙漿及污水等含有雜質(zhì)及高粘度液體。該發(fā)明可以替代現(xiàn)在使用的離心泵、柱塞泵、凸輪泵、羅茨泵、齒輪泵等多種泵型。


圖1為本發(fā)明一實施例橫剖面圖。
圖2為本發(fā)明一實施例縱剖面圖。
圖中，1.上泵殼 2.下泵殼 3.進水管 4.出水管 5.泵座 6.固定軸7.定子鐵芯 8.定子繞組 9.外轉(zhuǎn)子鐵芯 10.外轉(zhuǎn)子鼠籠導條 11.行星外轉(zhuǎn)子平衡外套 12.支撐塊 13.磁性圓環(huán) 14.可移動隔板 15.上蓋 16.彈簧 17.磁性條 18.螺栓 19.軸承 20.壓蓋 21.接線柱。
具體實施例方式
在圖1、圖2中，設(shè)置有轉(zhuǎn)子泵外殼組件、定子組件、外轉(zhuǎn)子組件、可移動磁性隔板組件、軸承組件、出水管和進水管。
轉(zhuǎn)子泵外殼組件是由上泵殼(1)、下泵殼(2)和泵座(5)所組成，其作用是形成一個密封的圓柱空間，并對整個泵體起支撐作用。上泵殼(1)和下泵殼(2)均是由鑄鋼鑄造加工而成，兩者通過螺栓(18)連接固定在一起，上泵殼(1)和下泵殼(2)的作用就是一方面是形成泵體，裝置水泵各部件，另一方面是形成中開式泵殼結(jié)構(gòu)，以便打開上泵殼(1)即可檢修安裝水泵內(nèi)部的各部件。泵座(5)和下泵殼(2)鑄造在一起，其作用就是支撐整個泵體，并和水泵基礎(chǔ)進行安裝固定。
定子組件是由固定軸(6)、定子鐵芯(7)和定子繞組(8)所組成，外形為圓柱體形狀，設(shè)置固定在上述密封圓柱空間的中心區(qū)域，其作用就是產(chǎn)生同步旋轉(zhuǎn)磁場，并為轉(zhuǎn)子組件提供支撐和徑向固定作用。固定軸(6)是由碳素鋼鑄造加工而成，軸兩端通過螺釘和下泵殼(2)固定在一起，其作用就是對定子組件和轉(zhuǎn)子組件起支撐作用。定子鐵芯(7)是由數(shù)片圓形硅鋼片疊壓而成，形成圓柱體形狀，固定軸(6)從中心穿過，并通過螺釘將二者固定在一起。定子鐵芯(7)的作用就是形成磁路。定子繞組(8)是由絕緣導線制作而成，安裝在定子鐵芯(7)繞組槽內(nèi)，其作用就是形成同步旋轉(zhuǎn)磁場。
外轉(zhuǎn)子組件是由外轉(zhuǎn)子鐵芯(9)、外轉(zhuǎn)子鼠籠導條(10)、行星外轉(zhuǎn)子平衡外套(11)、支撐塊(12)和磁性圓環(huán)(13)所組成，為空心行星圓筒形狀，通過軸承(19)套裝在定子組件的外圓上，二者之間保持一個等間隙間距，外轉(zhuǎn)子組件的作用一方面是通過和定子組件同步旋轉(zhuǎn)磁場進行磁力藕合產(chǎn)生電磁力矩，另一方面是和轉(zhuǎn)子泵外殼組件形成容積變化室。外轉(zhuǎn)子鐵芯(9)是由數(shù)片圓環(huán)形硅鋼片疊壓而成，形成空心圓柱體形狀，其作用同樣是形成磁路。外轉(zhuǎn)子鼠籠導條(10)是由銅導條制作而成，裝置在外轉(zhuǎn)子鐵芯(9)繞組槽內(nèi)，其作用就是通過切割同步旋轉(zhuǎn)磁場，產(chǎn)生電磁力矩，從而使外轉(zhuǎn)子組件高速旋轉(zhuǎn)。行星外轉(zhuǎn)子平衡外套(11)是由鑄鋼鑄造加工而成，為偏心圓筒形狀，偏心圓筒壁厚度變化不一，最大半徑處筒壁最薄，半徑最小處筒壁最厚，其目的是在其隨外轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時其轉(zhuǎn)動慣量均布相等，以保證旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)。行星外轉(zhuǎn)子平衡外套(11)最外圓面設(shè)置有用密封的蜂窩狀半圓形小坑，目的是對該圓面和可移動隔板(14)之間的間隙進行密封。行星外轉(zhuǎn)子平衡外套(11)通過螺釘連接固定在外轉(zhuǎn)子鐵芯(9)上，其作用就是在旋轉(zhuǎn)時和上泵殼(1)、下泵殼(2)與可移動隔板(14)一起形成兩個變化的容積室。支撐塊(12)是由鋼板切割加工而成，其作用就是對行星外轉(zhuǎn)子平衡外套(11)起支撐和加強作用。磁性圓環(huán)(13)是由永久磁鐵制作而成，為圓環(huán)形狀，圓環(huán)外側(cè)為S極，通過螺釘將磁性圓環(huán)(13)嵌裝固定在行星外轉(zhuǎn)子平衡外套(11)上，磁性圓環(huán)(13)的作用就是通過磁力使可移動隔板(14)一直和行星外轉(zhuǎn)子平衡外套(11)之間保持一定的密封間隙。
可移動磁性隔板組件是由可移動隔板(14)、上蓋(15)、彈簧(16)和磁性條(17)所組成，設(shè)置在水泵進水管和出水管之間，可移動磁性隔板組件的作用就是將轉(zhuǎn)子組件和水泵外殼組件所形成的容積變化室分成兩個交變?nèi)莘e變化室，其中一個為A容積變化室，該容積變化室包容轉(zhuǎn)子泵進水管(3)，另一個為B容積變化室，該容積變化室包容出水管(4)。可移動隔板(14)是由鋼板切割加工而成，為矩形平面板，該平面板上端通過彈簧(16)和上蓋(15)連接在一起，在彈簧(16)力的作用下，可移動隔板(14)可以上下移動?？梢苿痈舭?14)的最下端面設(shè)置有蜂窩狀半圓形小坑，目的是對其和外轉(zhuǎn)子平衡外套(11)之間間隙進行有效密封。上蓋(15)是由鋼板切割加工而成，通過螺釘和上泵殼(1)連接固定在一起，其作用就是使彈簧(16)一直處在壓縮狀態(tài)。彈簧(16)一端和上蓋(15)連接在一起，另一端和可移動隔板(14)連接在一起，其作用就是通過彈簧(16)的壓縮和伸展使可移動隔板(14)上下移動。磁性條(17)是由永久磁鐵制作而成，為矩形條狀，鑲嵌在可移動隔板(14)最下端端面。磁性條(17)的下面是S極，這樣，該磁性條(17)產(chǎn)生的磁場和鑲嵌在行星外轉(zhuǎn)子平衡外套(11)上的磁性圓環(huán)(13)產(chǎn)生的磁場相互作用，產(chǎn)生排斥磁力，在該排斥磁力的作用下，使可移動隔板(14)始終和行星外轉(zhuǎn)子平衡外套(11)之間保持一定的密封間隙，以防止產(chǎn)生機械摩擦，并阻止水流通過。
軸承組件是由軸承(19)和壓蓋(20)所組成，其作用就是支撐轉(zhuǎn)子組件進行高速旋轉(zhuǎn)。軸承(19)是標準件，它的內(nèi)殼通過平鍵和固定軸(6)連接固定在一起，其外殼和外轉(zhuǎn)子鐵芯(9)連接固定在一起，其作用就是支撐外轉(zhuǎn)子鐵芯(9)高速旋轉(zhuǎn)。壓蓋(20)是由鑄鋼鑄造而成，通過螺釘和外轉(zhuǎn)子鐵芯(9)連接固定在一起，其作用就是限定軸承(19)軸向移動。
進水管(3)與出水管(4)均和上泵殼(1)鑄造成一體，進水管和A容積變化室相連通，出水管和B容積變化室相連通，進、出水管的作用是將水流等液體輸入泵體內(nèi)，經(jīng)水泵加壓后再輸出水泵。接線柱(21)是定子繞組和三相交流電源接線連接的接點，接線柱(21)通過螺釘固定在上泵殼(1)上，其絕緣導線穿過固定軸(6)和上泵殼(1)后引出泵外。
在上述圖示中，雖然列舉了本發(fā)明較佳實施例進行了說明，但眾所周知，不應由該實施例反而限制了本發(fā)明的權(quán)力保護范圍，亦即，任何熟悉該發(fā)明創(chuàng)新點的工程技術(shù)科學研究人員，若應用本發(fā)明主要之特征，進行若干細節(jié)的變動，皆仍應屬于本發(fā)明的專利保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種機電一體高效轉(zhuǎn)子泵，其特征在于該裝置內(nèi)設(shè)置有轉(zhuǎn)子泵外殼組件、定子組件、轉(zhuǎn)子組件、可移動磁性隔板組件、軸承組件和進、出水管。轉(zhuǎn)子組件套裝在定子組件的外邊，可移動磁性隔板組件設(shè)置在進、出水管之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機電一體高效轉(zhuǎn)子泵，其特征在于轉(zhuǎn)子泵外殼組件由上泵殼、下泵殼和泵座所組成，上泵殼和下泵殼通過螺栓連接固定在一起，泵座和下泵殼鑄造在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機電一體高效轉(zhuǎn)子泵，其特征在于定子組件是由鐵芯、繞組和固定軸所組成，鐵芯和固定軸連接固定在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機電一體高效轉(zhuǎn)子泵，其特征在于轉(zhuǎn)子組件是由鐵芯、鼠籠導條、行星外轉(zhuǎn)子平衡外套、支撐塊和磁性圓環(huán)所組成，為空心行星圓筒形狀，通過軸承套裝在定子組件的外圓上，二者之間保持一個等間隔間隙。行星外轉(zhuǎn)子平衡外套采用偏心圓筒形狀，圓筒筒壁厚度為變尺寸結(jié)構(gòu)，在半徑較大處厚度較薄，在半徑較小處厚度較厚，套裝在鐵芯的外邊，并通過螺釘和鐵芯連接固定在一起，磁性圓環(huán)為永久磁鐵圓環(huán)，鑲嵌在行星外轉(zhuǎn)子平衡外套上。在行星外轉(zhuǎn)子平衡外套外圓面上設(shè)置有蜂窩狀半圓形小坑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機電一體高效轉(zhuǎn)子泵，其特征在于可移動磁性隔板組件是由可移動隔板、上蓋、彈簧和磁性條所組成，磁性條鑲嵌在可移動隔板最下端端面?？梢苿痈舭遄钕露硕嗣嬖O(shè)置有蜂窩狀半圓形小坑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機電一體高效轉(zhuǎn)子泵，其特征在于軸承組件是由軸承和壓蓋所組成，軸承安裝在固定軸上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機電一體高效轉(zhuǎn)子泵，其特征在于進水管與出水管和上泵殼鑄造在一起。
全文摘要
本發(fā)明針對轉(zhuǎn)子泵存在的問題，在對其進行內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化的同時，使其傳統(tǒng)的動力機裝置+傳動裝置+機械裝置的機器組合運行模式改變?yōu)闄C電一體的運行模式，以達到進一步改善和提高其工作性能，降低生產(chǎn)成本的目的。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的在一個裝置內(nèi)，設(shè)置有水泵外殼組件、定子組件、轉(zhuǎn)子組件、可移動磁性隔板組件、軸承組件、出水管和進水管。
文檔編號F04C2/356GK1811184SQ200610005258
公開日2006年8月2日 申請日期2006年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月5日
發(fā)明者路金喜, 杜貴榮, 劉宏權(quán), 李子坤, 董曉亮 申請人:河北農(nóng)業(yè)大學