方法領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水泵技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種給水泵用驅(qū)動(dòng)裝置及給水泵。

背景方法

在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和居民生活領(lǐng)域，水泵等負(fù)載機(jī)械應(yīng)用數(shù)量很大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，水泵配套電機(jī)占電機(jī)總量的23%，年耗電量站發(fā)電量的20%，在普通裝備中，水泵所占比例是高的。然而，目前水泵類產(chǎn)品電能利用率非常低，實(shí)際運(yùn)行效率不到50%，系統(tǒng)運(yùn)行效率不到30%，每年我國在水泵類負(fù)載為此要浪費(fèi)電力100億千瓦時(shí)，在一些負(fù)載中，需要調(diào)節(jié)水泵的流量，現(xiàn)有技術(shù)中常采用閥門、擋板等調(diào)節(jié)流量，這樣使得系統(tǒng)的運(yùn)行效率明顯下降。

而且，電動(dòng)機(jī)長期驅(qū)動(dòng)一個(gè)出水口可變的閥門而運(yùn)行于一個(gè)恒定的轉(zhuǎn)速，由于電動(dòng)機(jī)恒速運(yùn)行于高壓頭，故關(guān)小閥門可減少流量，但減小能耗的數(shù)值甚小。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有方法的不足，提供一種能夠調(diào)節(jié)水泵流量，且用電量小的給水泵用驅(qū)動(dòng)裝置。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的方案是：

一種給水泵用驅(qū)動(dòng)裝置，包括用于驅(qū)動(dòng)給水泵運(yùn)行的永磁同步電動(dòng)機(jī)及變頻調(diào)速器，所述永磁同步電動(dòng)機(jī)包括機(jī)座，所述變頻調(diào)速器固定設(shè)置在所述機(jī)座上與所述永磁同步電動(dòng)機(jī)形成一體式結(jié)構(gòu)，所述變頻調(diào)速器與所述永磁同步電動(dòng)機(jī)電連接，所述驅(qū)動(dòng)裝置還包括用于對所述永磁同步電動(dòng)機(jī)和所述變頻調(diào)速器進(jìn)行冷卻的冷卻裝置，所述冷卻裝置設(shè)置在所述永磁同步電動(dòng)機(jī)內(nèi)。

優(yōu)選地，所述機(jī)座上設(shè)有通風(fēng)槽，所述變頻調(diào)速器包括底板，所述底板安裝在所述通風(fēng)槽上，所述變頻調(diào)速器還包括逆變器，所述逆變器安裝在所述底板上。

優(yōu)選地，所述機(jī)座除安裝所述變頻調(diào)速器的端面之外的其他端面上均設(shè)有散熱筋，所述散熱筋的延伸方向與設(shè)置所述散熱筋的端面相垂直。

優(yōu)選地，所述冷卻裝置包括冷卻風(fēng)扇，所述冷卻風(fēng)扇包括葉輪，所述葉輪包括輪轂以及由輪轂向外輻射延伸的若干扇葉，所述扇葉的傾斜方向與所述冷卻風(fēng)扇運(yùn)行時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向相反。

優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)裝置還包括設(shè)置在所述變頻調(diào)速器與所述永磁同步電動(dòng)機(jī)之間的隔熱減震器。

優(yōu)選地，所述變頻調(diào)速器還包括設(shè)置在所述變頻調(diào)速器的電源交流側(cè)的交流電抗器和設(shè)置在所述變頻調(diào)速器的輸出端直流母線上的直流電抗器。

優(yōu)選地，所述永磁同步電動(dòng)機(jī)包括定子，所述定子包括定子鐵心，所述永磁同步電動(dòng)機(jī)的基準(zhǔn)頻率高于同一規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)永磁同步電動(dòng)機(jī)的基準(zhǔn)頻率，所述定子鐵心的長度為同一規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)永磁同步電動(dòng)機(jī)的定子鐵心的長度的65%~75%。

優(yōu)選地，所述永磁同步電動(dòng)機(jī)包括轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵心和磁鋼，所述磁鋼嵌設(shè)在所述轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)，且所述磁鋼靠近所述轉(zhuǎn)子鐵心的外圓周面。

優(yōu)選地，所述永磁同步電動(dòng)機(jī)的氣隙長度為1.0~4.0。

本發(fā)明還提供一種給水泵，所述給水泵具有如上述任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)裝置。

由于上述方案的運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有方法相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明的給水泵用驅(qū)動(dòng)裝置通過變頻調(diào)速器來改變永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而來調(diào)節(jié)水泵流量，可減小能耗，從而使水泵的使用成本較低。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明的給水泵用驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2為本發(fā)明的給水泵用驅(qū)動(dòng)裝置的基座的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖3為本發(fā)明的給水泵用驅(qū)動(dòng)裝置的底板的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖4為本發(fā)明的給水泵用驅(qū)動(dòng)裝置的冷卻風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖5為本發(fā)明的給水泵用驅(qū)動(dòng)裝置的隔熱減震器的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖6為本發(fā)明的給水泵用驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1、永磁同步電動(dòng)機(jī)；11、機(jī)座；111、支撐平臺(tái)；112、通風(fēng)槽；113、散熱筋；12、轉(zhuǎn)子；121、轉(zhuǎn)子鐵心；122、磁鋼；2、變頻調(diào)速器；21、底板；211、插接部；212、連接部；213、散熱筋；3、冷卻風(fēng)扇；31、輪轂；32、扇葉；4、隔熱減震器；41、主體；42、嵌設(shè)部。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例來對本發(fā)明的方法方案作進(jìn)一步的闡述。

給水泵主要包括水泵本體和用于驅(qū)動(dòng)水泵本體運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)裝置。

如圖1所示，本發(fā)明的給水泵用驅(qū)動(dòng)裝置包括永磁同步電動(dòng)機(jī)1和變頻調(diào)速器2，變頻調(diào)速器2與永磁同步電動(dòng)機(jī)1固定設(shè)置在一起形成一體式結(jié)構(gòu)，且變頻調(diào)速器2與永磁同步電動(dòng)機(jī)1之間電連接，通過變頻調(diào)速器2來改變永磁同步電動(dòng)機(jī)1的轉(zhuǎn)速，從而控制給水泵的流量。

永磁同步電動(dòng)機(jī)1包括機(jī)座11，本實(shí)施例中，機(jī)座11呈方形結(jié)構(gòu)，機(jī)座11的上端面上設(shè)有支撐平臺(tái)111，變頻調(diào)速器2包括底板21，變頻調(diào)速器2的底板21固定安裝在支撐平臺(tái)111上，從而使該驅(qū)動(dòng)裝置形成背包式結(jié)構(gòu)。

該驅(qū)動(dòng)裝置的永磁同步電動(dòng)機(jī)1和變頻調(diào)速器2共用一套冷卻裝置，本實(shí)施例中，冷卻裝置采用風(fēng)冷的冷卻方式，具體包括冷卻風(fēng)扇3，冷卻風(fēng)扇3設(shè)置在永磁同步電動(dòng)機(jī)1的風(fēng)扇罩內(nèi)，在機(jī)座11的支撐平臺(tái)111的中部設(shè)有通風(fēng)槽112，底板21包括插接部211和連接部212，插接部211插設(shè)在通風(fēng)槽112中，連接部212搭設(shè)在支撐平臺(tái)111上并與支撐平臺(tái)111固定連接在一起，這樣，經(jīng)冷卻風(fēng)扇3吹出的冷卻氣流通過對流對變頻調(diào)速器2進(jìn)行冷卻。

冷卻風(fēng)扇3包括葉輪，葉輪包括輪轂31以及由輪轂31向外輻射延伸的若干扇葉32，扇葉32的傾斜方向與冷卻風(fēng)扇3運(yùn)行時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向相反，即該冷卻風(fēng)扇3的扇葉32采用后傾式的結(jié)構(gòu)形式，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可減小冷卻風(fēng)扇3運(yùn)行中的噪音。

該冷卻風(fēng)扇3通過安裝在永磁同步電動(dòng)機(jī)1的風(fēng)扇罩內(nèi)的變頻電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，因此，無論變頻調(diào)速器2驅(qū)動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)1在何種轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，該冷卻風(fēng)扇3的冷卻氣流參數(shù)均可以保持不變。本實(shí)施例中，冷卻氣流參數(shù)為：風(fēng)量337m3/h，風(fēng)壓35Pa。

該冷卻裝置在運(yùn)行時(shí)，在扇葉32和風(fēng)扇罩的內(nèi)壁上均噴涂減震液，這樣，可減小冷卻風(fēng)扇3在運(yùn)行過程中的振動(dòng)。

為了增強(qiáng)散熱效果，機(jī)座11和底板21均由鋁質(zhì)材料制成，機(jī)座11除上端面之外的其他端面上均設(shè)有散熱筋113，散熱筋113的延伸方向與設(shè)置該散熱筋113的端面相垂直。底板21上也設(shè)有散熱筋213。

變頻調(diào)速器2還包括機(jī)殼和設(shè)置在機(jī)殼內(nèi)的逆變器，由于逆變器的發(fā)熱量較大，將逆變器安裝在底板21的連接部212上。

由于水泵負(fù)載有防潮要求，所以變頻調(diào)速器2的外殼上設(shè)有密封結(jié)構(gòu)，這在一定程度上影響了變頻調(diào)速器2的散熱效果，因此，該逆變器的功率管的容量要在同一規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)逆變器的功率管的容量的基礎(chǔ)上適度放大，而且要將逆變器的功率管安裝在底板21上，以便于功率管的傳導(dǎo)散熱。

變頻調(diào)速器2還包括設(shè)置在變頻調(diào)速器2的電源交流側(cè)的交流電抗器和設(shè)置在變頻調(diào)速器2的輸出端直流母線上的直流電抗器，這樣，可就地吸收逆變器產(chǎn)生的高次諧波，降低了變頻調(diào)速器2的電磁噪聲，從而使給水泵機(jī)組的噪聲降低。

在永磁同步電動(dòng)機(jī)1與變頻調(diào)速器2的連接部位之間設(shè)置有隔熱減震器4，通過隔熱減震器4的設(shè)置，可防止永磁同步電動(dòng)機(jī)1機(jī)背的熱量通過支撐平臺(tái)111傳導(dǎo)到變頻調(diào)速器2，同時(shí)也可以減少運(yùn)行中永磁同步電動(dòng)機(jī)1的振動(dòng)傳遞到變頻調(diào)速器2。

如圖所示，隔熱減震器4包括主體41和嵌設(shè)在主體41中的嵌設(shè)部42，主體41由橡膠和阻尼材料制成，嵌設(shè)部42由金屬材料制成，嵌設(shè)部42有兩組，分別嵌設(shè)在主體41的上部和下部，嵌設(shè)部42上設(shè)有螺紋孔，以便于與機(jī)座11和底板21連接。

永磁同步電動(dòng)機(jī)1還包括定子，為了縮小機(jī)座號(hào)，減少材料用量，從而降低永磁同步電動(dòng)機(jī)1的制造成本，可提高永磁同步電動(dòng)機(jī)1的基準(zhǔn)頻率，但基準(zhǔn)平率提高后，在其他參數(shù)保持不變的情況下，定子鐵耗將增大，而縮短定子鐵心的長度可減少定子鐵耗，經(jīng)計(jì)算，定子鐵心的長度為同一規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)永磁同步電動(dòng)機(jī)的定子鐵心的長度的65%~75%時(shí)最佳，這樣，永磁同步電動(dòng)機(jī)1效率仍可達(dá)到1級能效。

以Y2系列132M-6永磁同步電動(dòng)機(jī)為例，當(dāng)永磁同步電動(dòng)機(jī)1的基準(zhǔn)頻率由50Hz提高至150Hz時(shí)，定子鐵耗根據(jù)下式計(jì)算：

其中：為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般取2.5~2.0；

為單位重量鐵心的損耗；

為磁感應(yīng)強(qiáng)度；

和均為基準(zhǔn)頻率，為改變之前的基準(zhǔn)頻率，本實(shí)施例中為50Hz，為提高后的基準(zhǔn)頻率，為150Hz。

在、、均保持不變的情況下，永磁同步電動(dòng)機(jī)1的基準(zhǔn)頻率由50Hz提高至150Hz時(shí)，定子鐵心在重量相同條件下，定子鐵耗將增加即4.17倍，將定子鐵心的長度縮短為130mm時(shí)，定子鐵耗相應(yīng)減少，此時(shí)定子鐵耗可以控制在285w左右，該永磁同步電動(dòng)機(jī)1的效率仍可達(dá)到1級能效。

為了減少雜散損耗，定子鐵心采用斜槽的結(jié)構(gòu)形式。

提高定子繞組的槽滿率，使其控制在78%~80%的范圍內(nèi)，可減少銅耗。提高定子繞組的槽滿率主要是通過增加定子槽中的用銅量來實(shí)現(xiàn)，這可以通過改變定子槽的槽型結(jié)構(gòu)，或者，在定子槽的槽型結(jié)構(gòu)不變的情況下，通過改進(jìn)繞線直徑或放置方式來實(shí)現(xiàn)。

永磁同步電動(dòng)機(jī)1還包括轉(zhuǎn)子12，轉(zhuǎn)子12包括轉(zhuǎn)子鐵心121和磁鋼122，磁鋼122內(nèi)嵌在轉(zhuǎn)子鐵心121中，且磁鋼122在轉(zhuǎn)子鐵心121中靠近轉(zhuǎn)子鐵心121的外圓周面，這樣，使得磁鋼122的用量較少，可節(jié)約成本，而且由于磁鋼122是內(nèi)嵌在轉(zhuǎn)子鐵心121中，磁鋼122不容易從轉(zhuǎn)子鐵心121中脫出，使得運(yùn)行可靠。

為了進(jìn)一步減少雜散損耗，確保永磁同步電動(dòng)機(jī)1的效率可達(dá)到1級能效，可增加永磁同步電動(dòng)機(jī)1的氣隙長度，該永磁同步電機(jī)的氣隙長度為1.0~4.0，具體數(shù)值可根據(jù)永磁同步電機(jī)的規(guī)格設(shè)定。以Y2系列132M-6永磁同步電動(dòng)機(jī)為例，氣隙長度由0.35增加至1.0后，可使雜散損耗控制在170w左右。

綜上，該發(fā)明的給水泵用驅(qū)動(dòng)裝置通過變頻調(diào)速器來改變永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而來調(diào)節(jié)水泵流量，可減小能耗，該給水泵的制造成本和使用成本較低，從而可降低其銷售價(jià)格，大約可降低35%左右，同時(shí)可使變頻調(diào)速器的成本和銷售價(jià)格也降低，大約可降低45.23%。另外，該驅(qū)動(dòng)裝置中的永磁同步電動(dòng)機(jī)的效率可達(dá)到1級能效限定值，該驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)行過程中的噪聲較小，可達(dá)到55dB(A)。

上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的方法構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)方法的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。