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)的機械密封泵相比 普通屏蔽泵約降低7% 15%，而且普通屏蔽電機轉(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驅(qū)動泵，實現(xiàn)高速運行。《變頻調(diào)速屏蔽電機分析 及其控制系統(tǒng)的設(shè)計》(蔣煒.碩士論文.華中科技大學(xué)，2006.5)中公開了一種變頻高速 屏蔽泵技術(shù)，具有轉(zhuǎn)差率小，轉(zhuǎn)差損失??；實現(xiàn)平滑無極調(diào)速，效率高，頻率變化范圍大等特 點，但是屏蔽電機的功率因數(shù)低，轉(zhuǎn)子中存在感應(yīng)電流勵磁，引起轉(zhuǎn)子損耗?！蹲冾l調(diào)速永磁 同步電動機及氣隙磁場優(yōu)化設(shè)計的研究》(王釗，碩士論文，哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2006.6)中公 開了一種變頻調(diào)速永磁同步電機設(shè)計，具有轉(zhuǎn)矩紋波小，轉(zhuǎn)速平穩(wěn)，動態(tài)響應(yīng)快速準確，過 載能力強；高功率因素、高效率可以不需要無功勵磁電流等特點，但是該電機不能應(yīng)用于無 泄漏場合，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 國專利CN2814775，《一種具有永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的屏蔽泵用電動機》公開了一種具有永磁轉(zhuǎn)子 結(jié)構(gòu)的屏蔽泵用電動機，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，克服了已有感應(yīng)電動機效率低的缺點，使電機 效率高、功率因數(shù)高及功率密度大、過載能力強，且溫升低，噪聲小，長期高溫運行時可靠性 高，無泄露、防爆、耐蝕、防腐等，但是該電機轉(zhuǎn)速范圍窄，不能應(yīng)用于高轉(zhuǎn)速場合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有變頻調(diào)速屏蔽電機轉(zhuǎn)子內(nèi)存在感應(yīng)電流 激勵，電機功率因素低；變頻調(diào)速永磁同步電機無法實現(xiàn)絕對無泄漏，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)的屏蔽泵用電動機轉(zhuǎn) 速范圍窄，無法實現(xiàn)永磁屏蔽泵高速運行，無法從轉(zhuǎn)速方面提高永磁屏蔽泵的效率等缺點， 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)有永磁電機的定子內(nèi)表面、轉(zhuǎn)子外表面各包覆 一層屏蔽套保護，用變頻器對該電機供電，用來驅(qū)動泵高速運轉(zhuǎn)，提出一種變頻高速永磁屏 蔽泵的發(fā)明。該電機采用滑動軸承固定，省去了常規(guī)的機械密封；引出泵體流出的部分液 體對電機進行循環(huán)冷卻，省去了電機風扇結(jié)構(gòu)降低了噪聲；在電磁設(shè)計方面，對定、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)電動機的轉(zhuǎn) 速。變頻高速永磁屏蔽泵的電機與葉輪同軸高速運轉(zhuǎn)有效地減小了泵體積；循環(huán)液體流進 電機內(nèi)部由屏蔽套保護定轉(zhuǎn)子鐵心，實現(xiàn)泵機組絕對無泄漏。 變頻高速永磁屏蔽電機的定子繞組通三相交流電，依靠定子旋轉(zhuǎn)磁場與內(nèi)置永磁體的籠型轉(zhuǎn)子相互作用產(chǎn)生的異步轉(zhuǎn)矩實現(xiàn)起動，正常運行時，轉(zhuǎn)子運行在同步轉(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轉(zhuǎn)子中存在感應(yīng)勵磁電流問題。通過變頻 器在基頻以上改變頻率，實現(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 電機轉(zhuǎn)速范圍窄缺點。變頻永磁屏蔽泵，既能保證在高速時的大負荷能力，又能在低頻時保 持高轉(zhuǎn)矩輸出。對于恒功率調(diào)速的負載，則應(yīng)保持電壓U不變，在基頻以上改變頻率f ，達到 變頻高速運行。 本發(fā)明還提出了永磁屏蔽泵的設(shè)計結(jié)構(gòu)，其中永磁屏蔽電機中采用內(nèi)置永磁轉(zhuǎn)子 磁路設(shè)計，最顯著的特點是在定子內(nèi)表面、轉(zhuǎn)子外表面各有一層屏蔽套保護。變頻高速永磁 屏蔽泵具有以下特點 (1)變頻高轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速范圍寬；(2)相對普通屏蔽感應(yīng)電機，永磁屏蔽電機的功率
因數(shù)高，轉(zhuǎn)子中無感應(yīng)電流勵磁，效率高；(3)性能受氣隙長度影響比感應(yīng)電動機小，因而
氣隙可比同容量的感應(yīng)電動機大；(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，減小電機體積；(5)啟動轉(zhuǎn)矩大，啟動電流小，沒有沖擊；(6)變頻器對電機具有瞬
時保護，過載保護、過電流保護、短路保護、欠壓保護、過熱保護、失速保護等特點。 本發(fā)明型的有益效果是，減少一般變頻屏蔽電機的轉(zhuǎn)子鐵損，從而提高機組效率。
設(shè)計方面，發(fā)明了一種變頻高速永磁屏蔽泵不僅可以用來輸送特殊介質(zhì)，同時通過改變電
機的供電頻率來達到變頻增速，實現(xiàn)泵小流量、高揚程、高轉(zhuǎn)速、高效率的要求；節(jié)能方面，
本發(fā)明變頻永磁電機不但效率高，功率因素也高，轉(zhuǎn)速使用范圍寬，維護性好，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現(xiàn)高速運行，提高機組效率；實現(xiàn)絕對無
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。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做進一步說明。 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)。永磁屏蔽電機外部通過接線盒8接入變頻器7，保持 電壓U不變，在基頻以上改變頻率f，實現(xiàn)變頻高速運行。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，進入定子屏蔽套14與轉(zhuǎn)子屏蔽套15之間的環(huán)形間隙，對電機定子鐵心12，轉(zhuǎn)子鐵心17進行冷卻，帶走散熱量流經(jīng)前導(dǎo)軸承4回到葉輪2。如此實現(xiàn)變頻高 速永磁屏蔽泵的異步起動、同步工作，可變頻高速運行，無泄漏。
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)；在永磁屏蔽電機外部通過接線盒(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)，進入定子屏蔽套(14)與轉(zhuǎn)子屏蔽套(15)之間的環(huán)形間隙，對電機定子鐵心(12)，轉(zhuǎn)子鐵心(17)進行冷卻，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、永磁屏蔽電機和泵于一體，首次提出在永磁屏蔽泵上運用變頻技術(shù)，實現(xiàn)永磁屏蔽泵的高速運行，實現(xiàn)變頻永磁高速屏蔽泵具有很寬的調(diào)速范圍。對于恒功率調(diào)速的負載，則應(yīng)保持電壓U不變，在基頻以上改變頻率f；對定、轉(zhuǎn)子槽形及繞組型式等進行了調(diào)整，使其能適應(yīng)變頻供電的狀況。變頻永磁屏蔽泵，既能保證在高速時的大負荷能力，又能在低頻時保持高轉(zhuǎn)矩輸出。本發(fā)明的永磁屏蔽電機中采用內(nèi)置永磁轉(zhuǎn)子磁路設(shè)計，最顯著的特點是在定子內(nèi)表面、轉(zhuǎn)子外表面各有一層屏蔽套保護，實現(xiàn)變頻永磁屏蔽泵的異步起動、同步工作，可變頻高速運行，無泄漏。
文檔編號F04D13/02GK101701583SQ20091023435
公開日2010年5月5日 申請日期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 申請人:江蘇大學(xué)