專利名稱：屏蔽電動機抑制屏蔽套渦流方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種特種電動機的設計技術，特別是涉及一種屏蔽電動機抑制屏蔽套渦流方法和裝置，屬于動力工程中的密封傳動技術和特種電動機技術領域。其主要應用于要求無動密封和無泄漏的全密封裝置的電氣驅動，可廣泛用于屏蔽電泵、磁力泵、磁力攪拌反應釜、磁力閥門、真空磁力驅動設備、磁力驅動檢測儀表以及其它磁力傳動系統(tǒng)。
背景技術：
目前，主要應用于核電、軍工、石油、化工、制冷、醫(yī)藥、食品行業(yè)和生物工程等領域的屏蔽電泵和磁力密封閥門等，都需要采用全密措施對腐蝕性、劇毒性、放射性、易燃易爆、 易揮發(fā)和高溫或貴重液體加以屏蔽。由屏蔽電動機和泵組合一體的無泄露屏蔽電泵是全密封磁力傳動的典型設備，屏蔽電動機結構包括定子及定子屏蔽套、轉子及轉子屏蔽套、出線盒、葉輪、泵體、機殼、端蓋、推力盤、轉軸、前后軸承室及其內部的軸承和軸承套等部件， 由于沒有動密封，實現(xiàn)了傳輸物質完全不外泄。屏蔽電動機的定、轉子屏蔽套大多是由耐高壓、耐腐蝕、高強度、良導熱的金屬材料制成的；屏蔽電動機的旋轉磁場會在定轉子屏蔽套內產(chǎn)生渦流感應電勢，形成渦電流造成屏蔽套渦流功耗，所以屏蔽電動機效率要比同功率同極數(shù)的普通電動機低很多。同時，屏蔽套渦流損耗會把電能轉化為熱量，影響屏蔽電動機的溫升，特別是屏蔽套發(fā)熱會造成屏蔽套變形，嚴重時屏蔽套會發(fā)生破裂導致泄漏、傷害、 爆炸等安全事故。因此，消除和抑制屏蔽套渦流意義重大，且有工程實用價值，是當前屏蔽電動機產(chǎn)品升級換代的關鍵技術難題。發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就在于克服現(xiàn)有技術存在的上述不足，提出了一種從消除屏蔽套中渦流感應電勢來抑制屏蔽套渦流的方法及其實用裝置屏蔽電動機。
本發(fā)明給出的技術解決方案是這種屏蔽電動機抑制屏蔽套渦流方法，其特點是 通過在屏蔽電動機中的屏蔽套形成大小相等方向相反渦流感應電勢的相互抵消，實現(xiàn)抑制屏蔽套渦流和渦流損耗。
本發(fā)明給出的這種屏蔽電動機的結構特征是；整個屏蔽電動機由兩個軸向排列的定子和兩個同軸裝配的轉子構成，兩個定子和兩個轉子在結構形式和尺寸參數(shù)上相同，兩個定子繞組在周向空間上相差一個極距，兩個定子共用一個定子屏蔽套，兩個轉子共用一個轉子屏蔽套。
為了增強上述方案的合理性，本發(fā)明還包括以下附加技術特征
所述的屏蔽電機擁有兩個軸向排列的定子，使得定子繞組通入電流會在電動機內產(chǎn)生兩個旋轉磁場。
所述的屏蔽電機擁有兩個同軸裝配的轉子，使得兩個轉子產(chǎn)生的電磁轉矩可以疊加合成為總轉矩。
所述的屏蔽電機的兩個定子繞組在周向空間上相差一個極距亦即180°電角度，且兩套定子和轉子在結構形式和尺寸參數(shù)上一樣，使得電動機內兩個旋轉磁場在屏蔽套內產(chǎn)生的渦流感應電勢大小相等而方向相反，以相互抵消。
所述的屏蔽電機兩個定子共用一個定子屏蔽套，為電動機內兩個旋轉磁場在定子屏蔽套內產(chǎn)生的渦流感應電勢的相互抵消提供路徑。
所述的屏蔽電機兩個轉子共用一個定子屏蔽套，為電動機內兩個旋轉磁場在轉子屏蔽套內產(chǎn)生的渦流感應電勢的相互抵消提供路徑。
所述的屏蔽電機兩個定子繞組接入相同大小、相同頻率和相同相序的交流電源， 使得電動機內兩個旋轉磁場強度相等、轉速相同、轉向一致，且磁場極性在旋轉過程中相差一個極距，兩個轉子上的電磁轉矩大小相等、方向相同，聯(lián)合實現(xiàn)機電能量轉換。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果為屏蔽電動機由兩個軸向定子和兩個同軸裝配的轉子構成，特別適合屏蔽泵細而長的結構特點，兩個定子各相繞組在周向空間上相差一個極距安置，使渦流感應電勢方向相反起到相互抵消的作用，結構工藝簡單易行；屏蔽電機兩套定子和轉子在結構形式和尺寸參數(shù)上一樣，使電動機內兩個旋轉磁場在屏蔽套內產(chǎn)生的渦流感應電勢在數(shù)量上大小相等，確保渦流感應電勢抵消的程度和效果。
本發(fā)明從消除屏蔽套中渦流感應電勢的角度出發(fā)來抑制屏蔽套渦流的方法，與現(xiàn)有技術中普遍采用的選擇高電阻率屏蔽套材料通過增加渦流路徑電阻來抑制渦流的方法相比，有思路和本質上的區(qū)別，體現(xiàn)了本發(fā)明的新穎性和創(chuàng)造性。
本發(fā)明的屏蔽電動機，可以最大限度地抵消渦流感應電勢，從而抑制渦流電流和渦流損耗，可以提高屏蔽電動機效率，實現(xiàn)降耗節(jié)能的目的。渦流損耗降低有利于降低溫升，特別是可以減小屏蔽套溫度變形，確保屏蔽泵運行的可靠性、穩(wěn)定性和安全性。


圖1為采用本發(fā)明技術的實施例屏蔽泵電動機結構示意圖
圖2為本發(fā)明實施例屏蔽電動機內兩個旋轉磁場的空間分布
圖3為本發(fā)明實施例屏蔽電動機屏蔽套內渦流電勢和渦流路徑
圖中標號1泵體，2軸承，3殼體，4a、;3b定子繞組，5ajb定子鐵心，6定子屏蔽套， 7a、7b轉子鐵心，8a、8b轉子繞組，9轉子屏蔽套，10接線盒，11轉子屏蔽端板，12推力盤，13 轉軸，14端蓋，15機座。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明的具體技術方案做進一步說明
本發(fā)明的一個實施例為一種屏蔽泵電動機，如圖1所示，主要由泵體1、軸承2、殼體3、定子繞組如和4b、定子鐵心和恥、定子屏蔽套6、轉子鐵心7a和7b、轉子繞組8a 和8b、轉子屏蔽套9、接線盒10、轉子屏蔽端板11、推力盤12、轉軸13、端蓋14和機座15構成。
定子繞組如和4b在結構形式、導線材質、導線規(guī)格、成形尺寸和聯(lián)結方式上相同， 定子繞組如和4b對應相繞組沿圓周方向錯開一個極距τ = π Dil/(2ρ)，即定子繞組如的軸線與定子繞組4b對應相繞組的軸線錯開180°電角度即π電弧度，定子繞組如和仙建立旋轉磁場的空間分布曲線1 =f(a)如圖2所示，其中α為氣隙內圓周角度(單位電角度或電弧度)；定子鐵心如和恥在內外徑尺寸、鐵心材質、槽型數(shù)量、槽形尺寸和鐵心長度上相同，采用0. 35-0. 5mm厚硅鋼片沖槽后疊壓制成；定子繞組如和4b采用漆包線繞制成，并在嵌入定子鐵心如和恥槽內后進行浸漆絕緣處理。兩個定子共用的定子屏蔽套6采用0. 2-1. Omm厚的非磁性lCrl8Ni9Ti不銹鋼板、sus316L或非磁性、高電阻、高強度 Hastelloy-C(哈氏-C)合金鋼板焊接成形，定子屏蔽套6壓入定子鐵心fe和恥內圓后兩端與機殼3及端蓋14配接密封。
轉子繞組8a和8b在結構形式、導線材質、導線規(guī)格、成形尺寸和聯(lián)結方式上相同， 轉子繞組8a和8b通過在轉子鐵心7a和7b上沖制的轉子槽中置入導電材料并經(jīng)形成回路來構成，轉子繞組8a和8b可為鑄鋁結構或繞線式結構；轉子鐵心7a和7b在內外徑尺寸、鐵心材質、槽型數(shù)量、槽形尺寸和鐵心長度上相同，采用0. 35-0. 5mm厚硅鋼片沖槽后疊壓制成。兩個轉子共用的轉子屏蔽套9采用0. 2-1. Omm厚非磁性lCrl8Ni9Ti不銹鋼板、sus316L 或非磁性、高電阻、高強度Hastelloy-C(哈氏-C)合金鋼板焊接成形，轉子屏蔽套9壓入轉子鐵心7a和7b外圓后兩端與不銹鋼轉子屏蔽端板11焊接密封。轉軸13采用ICrlSNiOTi 或lCrl7Ni2材質的圓鋼經(jīng)車磨加工成。
一臺輸出功率一定的屏蔽電動機可由兩個定子和兩個同軸裝配的轉子構成，電動機的功率與電機主要尺寸即定子內徑和鐵心長度、電磁負荷及轉速等量之間的關系可由主要尺寸方程式(1)表示
5D2J6. IP,"η V(1)^pKwnKdpABW1JJn cos 式中，Dil為定子內徑(m) Ief為鐵心有效長度(m) α' 5為計算極弧系數(shù)Kwn為磁場波形系數(shù)，對于正弦波分布的磁場波形，Kwn = 1. 11 Kdp為定子繞組系數(shù) A為線電流負荷(A/m) B5為氣隙磁密幅值(T)H1為同步轉速(r/min)，即繞組通電后產(chǎn)生旋轉磁場的速度，H1 = BOf/pP為電動機極對數(shù)f為供電電源的頻率(Hz)nN為額定效率cos化為額定功率因數(shù)式(1)可改寫成式O)的形式p _ (XpKwnKdpABSTI^N cos^Ai ,r9、尸N -~lef6.1或寫成式(3)的形式Pn . Pn 0 KwnKdpABδηληΝ cosJIef . I ΛP _ - iV 「N = "p^wn^dp^^S'^'lN ^jYN JJ2N6ΛnIL + Ji2 2ν ^ ‘J(3)
就是說，輸出功率可以由輸出功率為1/2的兩臺電動機共同提供，這樣兩臺電動機的一種結構方案是，兩臺電動機的有效鐵心長度是輸出功率為I3n的電動機有效鐵心長度的一半即lef/2，電動機的定子沿軸向排列安裝在內徑同為Dil的同一機殼內，兩臺電動機的轉子由同一轉軸串聯(lián)在一起，而且其它尺寸和參數(shù)均相同；這樣，兩臺電動機具有相同的 Dn、α ‘ p、Km、Kdp、A、Bs、ni、p、ηΝ和 3禮，每臺電動機的輸出功率為PN/2，聯(lián)合輸出功率為IV
屏蔽電動機內旋轉磁場在屏蔽套內產(chǎn)生渦電流的根源是渦流感應電勢作用在渦流路徑上的結果，進而產(chǎn)生渦流損耗，渦流損耗PwW—般公式可表示為式
權利要求
1.屏蔽電動機抑制屏蔽套渦流方法，其特征在于通過在屏蔽電動機中的屏蔽套形成大小相等方向相反渦流感應電勢的相互抵消，實現(xiàn)抑制屏蔽套渦流和渦流損耗。
2.一種屏蔽電動機，其特征在于整個屏蔽電動機由兩個軸向排列的定子和兩個同軸裝配的轉子構成，兩個定子和兩個轉子在結構形式和尺寸參數(shù)上相同，兩個定子繞組在周向空間上相差一個極距，兩個定子共用一個定子屏蔽套，兩個轉子共用一個轉子屏蔽套。
3.根據(jù)權利要求2所述屏蔽電動機，其特征在于所述兩個定子繞組在周向空間上相差一個極距亦即180°電角度，且兩套定子和轉子在結構形式和尺寸參數(shù)上一樣，使得電動機內兩個旋轉磁場在屏蔽套內產(chǎn)生的渦流感應電勢大小相等而方向相反，以相互抵消。
4.根據(jù)權利要求2所述屏蔽電動機，其特征在于所述兩個定子共用一個定子屏蔽套， 使得電動機內兩個旋轉磁場在定子屏蔽套內產(chǎn)生的渦流感應電勢有相互抵消的路徑。
5.根據(jù)權利要求2所述屏蔽電動機，其特征在于所述兩個轉子子共用一個轉子屏蔽套，使得電動機內兩個旋轉磁場在轉子屏蔽套內產(chǎn)生的渦流感應電勢有相互抵消的路徑。
6.根據(jù)權利要求2所述屏蔽電動機，其特征在于所述兩個定子繞組接入相同大小、相同頻率和相同相序的交流電源，使得電動機內兩個旋轉磁場強度相等、轉速相同、轉向一致，兩個磁場的極性在旋轉運行過程中空間相位相差一個極距即180°電角度，兩個轉子上的電磁轉矩大小相等、方向相同，電磁轉矩疊加以聯(lián)合實現(xiàn)機電能量轉換。
全文摘要
屏蔽電動機抑制屏蔽套渦流方法和裝置，該方法的特點是通過在屏蔽電動機中的屏蔽套形成大小相等方向相反渦流感應電勢的相互抵消，實現(xiàn)抑制屏蔽套渦流和渦流損耗；該裝置的特點是整個屏蔽電動機由兩個軸向排列的定子和兩個同軸裝配的轉子構成，兩個定子和兩個轉子在結構形式和尺寸參數(shù)上相同，兩個定子繞組在周向空間上相差一個極距，兩個定子共用一個定子屏蔽套，兩個轉子共用一個轉子屏蔽套。本發(fā)明可以最大限度地抵消渦流感應電勢，從根源上抑制渦流電流和渦流損耗，可以提高屏蔽電動機效率，實現(xiàn)降耗節(jié)能的目的，而且渦流損耗降低有利于降低溫升，可以減小屏蔽套溫度變形，提高屏蔽泵運行的可靠性、穩(wěn)定性和安全性。
文檔編號H02K1/06GK102480173SQ20101056131
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月25日 優(yōu)先權日2010年11月25日
發(fā)明者劉國明, 安躍軍, 安輝, 溫宏亮, 薛麗萍, 趙文強 申請人:沈陽工業(yè)大學