高速軸流泵的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于水泵【技術(shù)領(lǐng)域】，是一種高速軸流泵，泵體和驅(qū)動電機(jī)成一體式結(jié)構(gòu)。所述驅(qū)動電機(jī)的電機(jī)軸上安裝有一個或以上的軸流式葉輪，所述驅(qū)動電機(jī)為直流無刷高速永磁電機(jī)或高速永磁同步電機(jī)。本發(fā)明是用直流無刷高速永磁電機(jī)或高速永磁同步電機(jī)制作的高速軸流泵，電機(jī)的軸上安裝有一個或以上的軸流式葉輪，葉輪根據(jù)揚(yáng)程要求單級或多級，一級葉輪的軸流式葉輪則成混流泵，兩級以上的是軸流式水泵。這種新型軸流泵體積重量比同規(guī)格常規(guī)井用潛水泵及臥式離心泵小很多，特點(diǎn)是流量大，揚(yáng)程則打破常規(guī)的軸流泵的很低的概念，達(dá)到同規(guī)格離心式葉輪的一般離心泵的揚(yáng)程。是一種大流量，無堵塞，高效節(jié)能，體積小、重量輕，智能化的新型軸流泵。
【專利說明】高速軸流泵【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水泵【技術(shù)領(lǐng)域】，特指一種高速軸流泵。
【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)的軸流泵的揚(yáng)程很低，一般是同樣直徑葉輪的離心式泵的百分之十幾，所以軸流泵無法在常規(guī)場合應(yīng)用。
[0003]現(xiàn)有的軸流混流泵都是大型的，由大功率的三相異步電機(jī)作動力，由于電機(jī)構(gòu)造的原因一般采用4極或6極或8極電機(jī)，50Hz的電源的轉(zhuǎn)速分別是1450轉(zhuǎn)/、980轉(zhuǎn)/分、730轉(zhuǎn)/分，泵口徑都是直徑200mm以上的大功率泵，主要用于低揚(yáng)程大流量的場合，如江河排灌、綠堿工業(yè)等?，F(xiàn)有的軸流泵揚(yáng)程低流量大，但泵效率比一般常用的離心式葉輪的泵高出很多。軸流泵應(yīng)用范圍不大的原因是體積大，揚(yáng)程低，所以在一般工農(nóng)業(yè)生活應(yīng)用中比較少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種高速旋運(yùn)轉(zhuǎn)的軸流泵，用高速的直流無刷電機(jī)作動力，體積重量比常規(guī)軸流泵小很多，又能夠達(dá)到同規(guī)格離心式葉輪的一般離心泵的揚(yáng)程，具有大流量，高效節(jié)能，體積小重量輕，智能化等優(yōu)點(diǎn)的新型高速軸流泵。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]高 速軸流泵，包括泵體和驅(qū)動電機(jī)一體。所述驅(qū)動電機(jī)的電機(jī)軸上安裝有一個以上的軸流式葉輪，所述驅(qū)動電機(jī)為直流無刷高速永磁電機(jī)或高速永磁同步電機(jī)。
[0007]所述高速永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子上裝有永磁磁鋼，永磁磁鋼為表貼式或內(nèi)置式。
[0008]優(yōu)選地，所述高速永磁同步電機(jī)的定子線圈結(jié)構(gòu)為集中式或分布式。
[0009]優(yōu)選地，所述的直流無刷高速永磁或高速同步電機(jī)配有控制器，所述控制器包括
[0010]輸入及顯示模塊，用于流量及壓力及其他信號檢測輸入和顯示設(shè)定。
[0011]電源整流，其用于將市電經(jīng)整流濾波成直流，為控制器及電機(jī)提供電源；
[0012]DSP數(shù)字信號處理器，其用于接收外界的輸入信號，并對各輸入及反饋的信號進(jìn)行分析、比較和處理，并輸出各種控制信號至功率驅(qū)動模塊，使泵達(dá)到恒壓恒流等各種全動工作模式；
[0013]以及，功率驅(qū)動模塊，其受控于DSP數(shù)字信號處理器，功率驅(qū)動模塊用于驅(qū)動電機(jī)工作。
[0014]優(yōu)選地，所述的電機(jī)軸下側(cè)軸承為磁推力軸承。
[0015]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)，有以下突出且有益的技術(shù)效果是:
[0016]本發(fā)明是用直流無刷高速永磁電機(jī)或高速永磁同步電機(jī)制作的軸流泵，電機(jī)的軸上安裝有一個或以上的軸流式葉輪，葉輪根據(jù)揚(yáng)程要求采用單級或多級，一級葉輪的軸流式葉輪則成混流泵，二級以上的是軸流式水泵。高速軸流泵體積重量比常規(guī)井用潛水泵或臥式離心泵小很多，由于泵運(yùn)轉(zhuǎn)速度高，揚(yáng)程則打破常規(guī)的軸流泵的很低的概念，達(dá)到同規(guī)格離心式葉輪的一般離心泵的揚(yáng)程，是一種大流量，無堵塞，高效節(jié)能，體積小重量輕，智能化的新型軸流泵。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡圖。
[0018]圖2是本發(fā)明的軸流式葉輪示意圖。
[0019]圖3是本發(fā)明以臥式使用時(shí)的示意圖。
[0020]圖4是本發(fā)明的控制器的原理框圖。
[0021]圖5是本發(fā)明的集中式繞組定轉(zhuǎn)子示意圖。
[0022]圖6是本發(fā)明的分布式繞組定轉(zhuǎn)子示意圖。
[0023]圖中:1_軸流式葉輪；2-筒體；3-軸承；4_磁推力軸承；5_驅(qū)動電機(jī)；11-定子；12-轉(zhuǎn)子；13_磁鋼；14_電機(jī)軸。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖以具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述，參見圖1-6:
[0025]高速軸流泵，包括泵體，泵體內(nèi)設(shè)置有驅(qū)動電機(jī)5，所述驅(qū)動電機(jī)的電機(jī)軸14上安裝有一個以上的軸流式葉輪I，所述驅(qū)動電機(jī)為直流無刷高速永磁電機(jī)或高速永磁同步電機(jī)。軸流式葉輪I通過電機(jī)軸帶動旋轉(zhuǎn)，并推動水流噴出。軸流式葉輪I采用不銹鋼材料鑄造或不銹鋼沖壓焊接而成，能適應(yīng)大流量的特點(diǎn)；進(jìn)、出水口和泵體口徑基本相同。
[0026]所述的軸流葉輪,可以是三葉，四葉或五葉國、六葉結(jié)構(gòu)。
[0027]所述高速永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子上裝有永磁磁鋼，永磁磁鋼為表貼式或內(nèi)置式。
[0028]優(yōu)選地，所述高速永磁同步電機(jī)的定子線圈結(jié)構(gòu)為集中式或分布式。
[0029]驅(qū)動電機(jī)5的電機(jī)軸下端和軸承座之間設(shè)置有磁推力軸承4，所述磁推力軸承包括永磁體I和永磁體II，永磁體I懸設(shè)在永磁體II上方，且兩者相對面的極性相同磁力相斥；永磁體I固定在電機(jī)軸下端，永磁體II固定在軸承座上。
[0030]集中式繞組定轉(zhuǎn)子如圖5所示，永磁無刷同步電機(jī)的定子11結(jié)構(gòu)，電機(jī)的定子11的槽數(shù)為3的倍數(shù)，電機(jī)軸14外有磁鋼，電機(jī)的轉(zhuǎn)子12表面貼磁鋼13。磁鋼采用釹鐵硼磁鋼或其他永磁體。為了磁鋼的制作和使用方便，磁極數(shù)常取4、6、8極。分布式繞組線圈按正弦波分布，單鏈、交叉或疊式根據(jù)槽數(shù)或極數(shù)來決定，定子用的材料上用冷扎矽鋼片，線圈按高速設(shè)計(jì)。
[0031 ] 分布式繞組定轉(zhuǎn)子如圖6所示。
[0032]所述的直流無刷高速永磁或高速同步電機(jī)配有控制器，所述控制器包括
[0033]輸入及顯示模塊，用于流量及壓力及其他信號檢測輸入和顯示設(shè)定；
[0034]電源整流，其用于將市電經(jīng)整流濾波成直流，為控制器和電機(jī)提供電源；
[0035]DSP數(shù)字信號處理器，其用于接收外界的輸入信號，并對各輸入及反饋的信號進(jìn)行分析、比較和處理，并輸出各種控制信號至功率驅(qū)動模塊，使泵達(dá)到恒壓恒流工作；
[0036]以及功率驅(qū)動模塊，其受控于DSP數(shù)字信號處理器，功率驅(qū)動模塊用于驅(qū)動電機(jī)工作。
[0037]輸入及顯示模塊包括壓力傳感器、流量傳感器，壓力傳感器、流量傳感器可裝在泵體的流道內(nèi)或管道上；電源整流部分將市電(單相或三相)經(jīng)整流濾波成直流；控制器寫入高速軸流泵所要求的各種控制程序，軸流泵就實(shí)現(xiàn)智能化工作。電機(jī)的工作狀態(tài)等由DSP數(shù)字信號處理器控制的功率模塊驅(qū)動，功率驅(qū)動模塊推動直流無刷電機(jī)，同時(shí)將電機(jī)工作時(shí)的相位、電壓、電流等信號反饋至DSP數(shù)字信號處理器進(jìn)行處理，再控制功率模塊工作。在控制器面板上有多組顯示窗，用來顯示壓力、轉(zhuǎn)速以及當(dāng)前工作狀態(tài)下的電源電壓和工作電流以及故障代碼等，方便使用和維修。本控制器還可有功率因數(shù)校正等功能，保證本產(chǎn)品具備良好的功率因數(shù)。
[0038]電機(jī)控制技術(shù)采用高頻注入法的永磁同步高速電機(jī)無傳感器控制技術(shù)，擺脫了傳統(tǒng)的基波信息檢測、辨識的處理方式；通過數(shù)字處理電路準(zhǔn)確跟蹤到轉(zhuǎn)子位置；這種控制方法實(shí)現(xiàn)的無位置傳感器調(diào)速系統(tǒng)，比一般電流閉環(huán)、速度閉環(huán)控制要優(yōu)越有效。無論運(yùn)行在低速還是高速，這種自檢測方法都能夠很好地跟蹤電機(jī)轉(zhuǎn)子實(shí)際位置，獲得很好的跟蹤精度。再結(jié)合DSP數(shù)字控制電路對信號進(jìn)行處理、辯識、跟蹤控制功率輸出等相關(guān)的電路，實(shí)現(xiàn)對無刷永磁高速同步電機(jī)的各種控制。驅(qū)動電機(jī)的控制方式還可以用其他原理的，如方波控制理論，正弦波控制策略，電流閉環(huán)法，速度電流雙閉環(huán)控制，以及其他模糊控制理論、神經(jīng)單元自控制，自適應(yīng)技術(shù)控制等。
[0039]控制器能對壓力信號比對控制，調(diào)節(jié)頻率，使控制器對泵起到先恒壓工作，對流量信號比對控制，使控制器起到恒流工作，以及多時(shí)間段工作等的各種工作模式，還可通過數(shù)字端口與互聯(lián)網(wǎng)引入進(jìn)行遠(yuǎn)程操作控制。
[0040]泵可以是立式的井用潛水泵，也可以是如圖2所示的非潛水的臥式的泵。
[0041]常規(guī)的軸流泵的揚(yáng)程很低，一般是同樣直徑的離心式泵的百分之十幾，所以在常規(guī)應(yīng)用的泵上無法采用軸流形式的泵。本發(fā)明采用的軸流泵轉(zhuǎn)速是7200轉(zhuǎn)/分左右的高速，這樣高的轉(zhuǎn)速下軸流一級葉輪的揚(yáng)程與同規(guī)格的離心泵揚(yáng)程相近，但流量比離心泵大了很多。離心泵的葉輪是水流從葉輪中心進(jìn)入，經(jīng)葉輪流道離心力出去，到下一級葉輪時(shí)經(jīng)180度轉(zhuǎn)彎，這樣一級一級疊加上去，多級的離心泵如深井泵，流水經(jīng)每一級的葉輪都是這么一個180度的轉(zhuǎn)彎，水道如多個“弓”字形，這樣在水力轉(zhuǎn)換上的效率就低。軸流泵的葉輪是軸向的，沒有這么多的轉(zhuǎn)彎，效率自然就高了。再加上用的電機(jī)是高速高效的直流無刷高速永磁電機(jī)或高速永磁同步電機(jī)，因此，這軸流泵就比常規(guī)離心式葉輪的泵效率高很多，泵體積重量比常規(guī)離心式泵少了很多(體積同比減少1/5以上)。也填補(bǔ)了低揚(yáng)程大流量的高速離心泵的空白，實(shí)現(xiàn)小型潛水泵及離心泵的大流量，是大流量泵應(yīng)用的一個新的領(lǐng)域。
[0042]所述的高速無刷永磁同步電機(jī)包括直流無刷電機(jī)、永磁無刷電機(jī)，又由于永磁電機(jī)有恒轉(zhuǎn)速的同步功能，又稱永磁無刷同步電機(jī)。
[0043]本發(fā)明的軸流泵與現(xiàn)有采用交流異步電機(jī)的軸流泵相比，無論從體積重量、效率還是應(yīng)用場合都發(fā)生了根本的變化，它可以應(yīng)用于各種場合；與采用離心式葉輪的潛水泵及臥式離心泵相比，它是一種高效率大流量的新型泵。是一種以前未曾見過的全新概念的泵。本發(fā)明的軸流泵由于采用高速無刷同步電機(jī)，具有節(jié)能高效、可智能化程序控制、體積小,重量輕等優(yōu)點(diǎn)。
[0044]上述實(shí)施例僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非依此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，故:凡依本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、形狀、原理所做的等效變化，均應(yīng)涵蓋于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.高速軸流泵，包括泵體，泵體內(nèi)設(shè)置有驅(qū)動電機(jī)，其特征在于，所述驅(qū)動電機(jī)的電機(jī)軸上安裝有一個以上的軸流式葉輪，所述驅(qū)動電機(jī)為直流無刷高速永磁電機(jī)或高速永磁同步電機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速軸流泵，其特征在于，泵可以是潛水式使用或陸上臥式使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速軸流泵，其特征在于，軸流式葉輪可以是三葉或多葉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速軸流泵，其特征在于，所述高速永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子上裝有永磁磁鋼，永磁磁鋼為表貼式或內(nèi)置式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速軸流泵，其特征在于，所述高速永磁同步電機(jī)的定子線圈結(jié)構(gòu)為集中式或分布式。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速軸流泵，其特征在于，所述的直流無刷高速永磁或高速同步電機(jī)配有控制器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速軸流泵，其特征在于，所述的電機(jī)軸下側(cè)軸承為磁推力軸承。
【文檔編號】F04D15/00GK103821727SQ201410070450
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月28日
【發(fā)明者】金可友 申請人:浙江創(chuàng)美機(jī)電有限公司