專利名稱：屏蔽泵電動(dòng)機(jī)降耗節(jié)能方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種特種電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)技術(shù)，特別是涉及一種屏蔽泵電動(dòng)機(jī)降耗節(jié)能方法與裝置，屬于動(dòng)力工程中的密封傳動(dòng)技術(shù)和特種電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。其主要應(yīng)用于要求無動(dòng)密封和無泄漏的全密封裝置的電氣驅(qū)動(dòng)，可用于屏蔽電泵、磁力泵、磁力攪拌反應(yīng)釜、磁力閥門、真空磁力驅(qū)動(dòng)設(shè)備、磁力驅(qū)動(dòng)檢測(cè)儀表以及其它磁力傳動(dòng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，主要應(yīng)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(lǐng)域的屏蔽電泵，需要采用全密措施對(duì)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。由屏蔽泵電動(dòng)機(jī)與泵組合一體的無泄露屏蔽電泵是全密封磁力傳動(dòng)的典型設(shè)備，其結(jié)構(gòu)包括定子及定子屏蔽套、轉(zhuǎn)子及轉(zhuǎn)子屏蔽套、出線盒、葉輪、泵體、機(jī)殼、推力盤、轉(zhuǎn)軸、前后軸承室及其內(nèi)部的軸承和軸承套等部件，由于沒有動(dòng)密封，實(shí)現(xiàn)了傳輸物質(zhì)完全不外泄。屏蔽泵電動(dòng)機(jī)的定、轉(zhuǎn)子屏蔽套都是由耐高壓、耐腐蝕、高強(qiáng)度、高電阻、良導(dǎo)熱材料制成的，而且必須是不導(dǎo)磁材料，否則電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)將被短路，乃至電機(jī)無法工作；不導(dǎo)磁定轉(zhuǎn)子屏蔽套使定子與轉(zhuǎn)子之間的有效電磁間隙加大，達(dá)到普通電機(jī)氣隙的數(shù)倍，使得屏蔽泵電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流很大，功率因數(shù)低下；同時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)會(huì)在定轉(zhuǎn)子屏蔽套內(nèi)產(chǎn)生渦流，造成電泵功耗增大，屏蔽式電動(dòng)機(jī)效率要比同功率同極數(shù)的普通電機(jī)低很多?？梢哉f，現(xiàn)有屏蔽泵電動(dòng)機(jī)都是以犧牲力能指標(biāo)為代價(jià)通過高耗能來換取絕對(duì)密封的，這種技術(shù)現(xiàn)狀一直嚴(yán)重制約著屏蔽技術(shù)的創(chuàng)新、進(jìn)步和產(chǎn)品質(zhì)量提升，浪費(fèi)了而且還在繼續(xù)浪費(fèi)著大量不可再生的寶貴能源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，為了解決傳統(tǒng)屏蔽泵電動(dòng)機(jī)高耗能的問題，提出一種調(diào)控屏蔽套磁電各向異性特性來降低損耗提高效率及功率因數(shù)的新方法與屏蔽泵電動(dòng)機(jī)。本發(fā)明的新穎性和創(chuàng)造性在于其與現(xiàn)有提高電動(dòng)機(jī)效率的方法有著本質(zhì)的區(qū)別，作為本發(fā)明的實(shí)施例，其用于屏蔽泵電動(dòng)機(jī)定轉(zhuǎn)子總成的屏蔽密封和定轉(zhuǎn)子屏蔽套結(jié)構(gòu)的成型，可實(shí)現(xiàn)既減排環(huán)保又降耗節(jié)能的發(fā)明目的。本發(fā)明給出的技術(shù)解決方案是這種屏蔽泵電動(dòng)機(jī)降耗節(jié)能方法，其特點(diǎn)是屏蔽泵電動(dòng)機(jī)中金屬屏蔽套由區(qū)域磁電各向異性材料構(gòu)成或者屏蔽套不同區(qū)域經(jīng)過磁電各向異性調(diào)控處理，導(dǎo)磁性各向異性調(diào)控用以降低機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的路阻，從而減小屏蔽泵電動(dòng)機(jī)的激磁電流，進(jìn)而降低空載和負(fù)載電流以降低與電流相關(guān)的損耗，提高效率和功率因數(shù)；導(dǎo)電性各向異性調(diào)控用以增加渦流電阻，從而抑制渦流、減低渦流損耗，以進(jìn)一步提高效率。本發(fā)明給出的這種屏蔽泵電動(dòng)機(jī)包括泵體1、殼體3、軸承2、轉(zhuǎn)軸15、轉(zhuǎn)子鐵心9、 轉(zhuǎn)子繞組11、轉(zhuǎn)子屏蔽套端部6、轉(zhuǎn)子屏蔽套中部10、轉(zhuǎn)子屏蔽套端部12、轉(zhuǎn)子屏蔽端板16、 推力盤13、定子鐵心7、定子繞組4、定子屏蔽套端部5、定子屏蔽套中部8和定子屏蔽套端部14，其特點(diǎn)是；屏蔽泵電動(dòng)機(jī)定子屏蔽套由對(duì)應(yīng)于定子鐵心7軸向長(zhǎng)度區(qū)域即需要工作磁通流過的定子屏蔽套中部8和對(duì)應(yīng)于定子鐵心7以外的軸向區(qū)域即不允許工作磁通流過的定子屏蔽套端部5以及14構(gòu)成，其轉(zhuǎn)子屏蔽套由對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子鐵心9軸向長(zhǎng)度區(qū)域即需要工作磁通流過的轉(zhuǎn)子屏蔽套中部10和對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子鐵心9以外的軸向區(qū)域即不允許工作磁通流過的轉(zhuǎn)子屏蔽套端部6以及12構(gòu)成。為了增強(qiáng)上述方案的合理性，本發(fā)明還包括以下附加技術(shù)特征所述的降耗節(jié)能屏蔽泵電動(dòng)機(jī)的金屬屏蔽套在需要工作磁通流通的區(qū)域，沿有利于工作磁通流通的方向調(diào)控成良導(dǎo)磁性，而在該區(qū)域的其它方向調(diào)控成差導(dǎo)磁性。所述的降耗節(jié)能屏蔽泵電動(dòng)機(jī)的金屬屏蔽套在不需要工作磁通流通的區(qū)域，將該區(qū)域各方向調(diào)控成差導(dǎo)磁性。所述的降耗節(jié)能屏蔽泵電動(dòng)機(jī)的金屬屏蔽套在渦流流通的區(qū)域，沿渦流流通方向調(diào)控成差導(dǎo)電性。所述的降耗節(jié)能屏蔽泵電動(dòng)機(jī)的金屬屏蔽套材料的磁電各向異性特性選擇或者磁電各向異性特性調(diào)控應(yīng)協(xié)調(diào)進(jìn)行，其磁電各向異性調(diào)控效果決定和影響屏蔽泵電動(dòng)機(jī)降耗節(jié)能的效果。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為采用本發(fā)明技術(shù)制成的屏蔽套可以有效增加屏蔽泵電動(dòng)機(jī)的工作磁通、減少漏磁通、抑制渦流，提高了傳動(dòng)效率，縮小了屏蔽裝置體積。就一種實(shí)施例屏蔽泵電動(dòng)機(jī)而言，本發(fā)明使定子與轉(zhuǎn)子之間的有效非導(dǎo)磁間隙大幅降低，可以做到與普通電機(jī)氣隙相同，電動(dòng)機(jī)激磁電流大幅度下降，功耗降低，屏蔽泵電動(dòng)機(jī)效率和功率因數(shù)明顯提高，節(jié)能效果顯著。本發(fā)明的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，將徹底解決依靠高能耗和低品質(zhì)為代價(jià)獲取屏蔽泵全密封傳動(dòng)的難題，達(dá)到減排環(huán)保和降耗節(jié)能的雙贏效果。


圖1為采用本發(fā)明的實(shí)施例屏蔽電泵結(jié)構(gòu)示意圖；圖加和圖2b為本發(fā)明實(shí)施例屏蔽泵電動(dòng)機(jī)的定子屏蔽套結(jié)構(gòu)示意圖；圖3a和圖北為本發(fā)明實(shí)施例屏蔽泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子屏蔽套結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例屏蔽泵電動(dòng)機(jī)和傳統(tǒng)屏蔽泵電動(dòng)機(jī)樣機(jī)的工作特性曲線圖。圖中標(biāo)號(hào)說明如下1泵體，2軸承，3殼體，4定子繞組，5定子屏蔽套端部，6轉(zhuǎn)子屏蔽套端部，7定子鐵心，8定子屏蔽套中部，9轉(zhuǎn)子鐵心，10轉(zhuǎn)子屏蔽套中部，11轉(zhuǎn)子繞組，12轉(zhuǎn)子屏蔽套端部，13 推力盤，14定子屏蔽套端部，15轉(zhuǎn)軸，16轉(zhuǎn)子屏蔽端板，I1為輸入電流、P1為輸入功率、cosp 為功率因數(shù)、Π為效率、P2為輸出功率。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體技術(shù)方案做進(jìn)一步說明如圖1 圖3a和圖北所示，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施裝置為一種屏蔽電泵，包括泵體1、 殼體3、軸承2、轉(zhuǎn)軸15、轉(zhuǎn)子鐵心9、轉(zhuǎn)子繞組11、轉(zhuǎn)子屏蔽套端部6、轉(zhuǎn)子屏蔽套中部10、 轉(zhuǎn)子屏蔽套端部12、轉(zhuǎn)子屏蔽端板16、推力盤13、定子鐵心7、定子繞組4、定子屏蔽套端部 5、定子屏蔽套中部8和定子屏蔽套端部14。屏蔽泵電動(dòng)機(jī)定子屏蔽套由對(duì)應(yīng)于定子鐵心7軸向長(zhǎng)度區(qū)域即需要工作磁通流過的定子屏蔽套中部8和對(duì)應(yīng)于定子鐵心7以外的軸向區(qū)域即不允許工作磁通流過的定子屏蔽套端部5以及14構(gòu)成；其轉(zhuǎn)子屏蔽套由對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子鐵心9軸向長(zhǎng)度區(qū)域即需要工作磁通流過的轉(zhuǎn)子屏蔽套中部10和對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子鐵心9以外的軸向區(qū)域即不允許工作磁通流過的轉(zhuǎn)子屏蔽套端部6以及12構(gòu)成。屏蔽泵電動(dòng)機(jī)的定子組成包括定子鐵心7、定子繞組4、定子屏蔽套端部5、定子屏蔽套中部8、定子屏蔽套端部14和端蓋機(jī)殼3。定子鐵心7采用0. 5mm厚硅鋼片開槽涂漆后疊壓制成，定子繞組4按設(shè)計(jì)繞組采用采用漆包線繞制成，并在嵌入定子鐵心7沖制的槽內(nèi)后進(jìn)行浸漆絕緣處理；定子屏蔽套中部8由0. 5mm厚沿需要工作磁通流通方向即板材厚度方向亦即徑向進(jìn)行良導(dǎo)磁取向軋制的或者沿板材厚度方向即徑向進(jìn)行良導(dǎo)磁調(diào)控的、同時(shí)沿渦流流動(dòng)方向即軸向進(jìn)行差導(dǎo)電性調(diào)控的不銹鋼板卷焊接成形或者旋壓成無縫結(jié)構(gòu)； 定子屏蔽套端部5和14對(duì)應(yīng)于定子鐵心7長(zhǎng)度以外的兩端部區(qū)域，采用0. 5mm厚沿不需要工作磁通流通方向即軸向進(jìn)行差導(dǎo)磁性調(diào)控的或者非磁性不銹鋼SUS316L板或非磁性、高電阻、高強(qiáng)度Hastelloy-C(哈氏-C)合金鋼板、同時(shí)沿渦流流動(dòng)方向即圓周方向進(jìn)行差導(dǎo)電性調(diào)控的不銹鋼板卷焊接焊接成形或者旋壓成形無縫結(jié)構(gòu)；定子屏蔽套端部5和14與定子屏蔽套中部8焊接構(gòu)成定子屏蔽套總成，壓入定子鐵心7內(nèi)圓后兩端與機(jī)殼3焊接密封。屏蔽泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)體包括轉(zhuǎn)子鐵心9、轉(zhuǎn)子繞組11、轉(zhuǎn)子屏蔽套端部6、轉(zhuǎn)子屏蔽套中部10、轉(zhuǎn)子屏蔽套端部12、轉(zhuǎn)子屏蔽端板16、轉(zhuǎn)軸15和推力盤13。轉(zhuǎn)子鐵心9 采用0. 5mm厚硅鋼片開槽后疊壓制成，轉(zhuǎn)子繞組11通過在轉(zhuǎn)子鐵心9上沖制的轉(zhuǎn)子槽中置入導(dǎo)電材料而形成回路，可以是繞線式和鼠籠式；轉(zhuǎn)子屏蔽套中部10由0. 5mm厚沿需要工作磁通流通方向即板材厚度方向亦即徑向進(jìn)行良導(dǎo)磁取向軋制的或者沿板材厚度方向亦即徑向進(jìn)行良導(dǎo)磁調(diào)控的、同時(shí)沿渦流流動(dòng)方向即軸向進(jìn)行差導(dǎo)電性調(diào)控的不銹鋼板卷焊接成形或者旋壓成形無縫結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)子屏蔽套端部6和12對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子鐵心9以外的兩端部區(qū)域，采用0. 5mm厚沿不需要工作磁通流通方向即軸向進(jìn)行各向差導(dǎo)磁性調(diào)控的或者非磁性不銹鋼SUS316L或非磁性、高電阻、高強(qiáng)度Hastelloy-C(哈氏-C)合金鋼板、同時(shí)沿渦流流動(dòng)方向即圓周方向進(jìn)行差導(dǎo)電性調(diào)控的不銹鋼板焊接成形或者旋壓成形無縫結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子屏蔽套端部6和12與轉(zhuǎn)子屏蔽套中部10焊接構(gòu)成轉(zhuǎn)子屏蔽套總成，壓入轉(zhuǎn)子鐵心9外圓后兩端與不銹鋼轉(zhuǎn)子屏蔽端板16以及轉(zhuǎn)軸15焊接密封。轉(zhuǎn)子屏蔽端板16采用非磁性不銹鋼SUS316L或非磁性、高電阻、高強(qiáng)度Hastelloy-C(哈氏-C)合金鋼板制成，轉(zhuǎn)軸15采用 lCrl8Ni9Ti或lCrl7Ni2材質(zhì)的圓鋼經(jīng)車削加工制造。屏蔽泵電動(dòng)機(jī)中屏蔽套不銹鋼材料的良導(dǎo)磁取向軋制可在軋鋼廠進(jìn)行，類似于本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的現(xiàn)有技術(shù)中的取向硅鋼片的軋制技術(shù)和工藝，屏蔽套不銹鋼材料的定向良導(dǎo)磁調(diào)控可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的現(xiàn)有技術(shù)中的加溫活化、強(qiáng)磁場(chǎng)激勵(lì)取向和激光干擾定位的方法和工藝實(shí)現(xiàn)；屏蔽套不銹鋼材料的各向?qū)щ姰愋哉{(diào)控可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的現(xiàn)有技術(shù)中的加溫活化、分子滲透、離子置換、元素參雜、半導(dǎo)體結(jié)晶和激光干擾的方法和工藝實(shí)現(xiàn)。實(shí)施樣機(jī)為了說明本發(fā)明的方法正確性、技術(shù)可行性和工程實(shí)用性，發(fā)明人研制了采用本發(fā)明技術(shù)的屏蔽泵電動(dòng)機(jī)和采用傳統(tǒng)金屬屏蔽套的屏蔽泵電動(dòng)機(jī)樣機(jī)；樣機(jī)利用大連海密梯克泵業(yè)有限公司N34L-2型8. OkW三相異步屏蔽泵電動(dòng)機(jī)進(jìn)行改裝，對(duì)比樣機(jī)除屏蔽套結(jié)構(gòu)和材質(zhì)外其它結(jié)構(gòu)、尺寸和參數(shù)均相同，樣機(jī)的屏蔽套結(jié)構(gòu)特征如表1所列。屏蔽套采用板卷氬弧焊接，經(jīng)旋壓滾圓后壓裝，兩端焊接封裝。表1樣機(jī)結(jié)構(gòu)特征說明
權(quán)利要求
1.一種屏蔽泵電動(dòng)機(jī)降耗節(jié)能方法，其特征在于屏蔽泵電動(dòng)機(jī)中金屬屏蔽套由區(qū)域磁電各向異性材料構(gòu)成或者屏蔽套不同區(qū)域經(jīng)過磁電各向異性調(diào)控處理，導(dǎo)磁性各向異性調(diào)控用以降低機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的路阻，減小屏蔽泵電動(dòng)機(jī)的激磁電流，進(jìn)而降低空載和負(fù)載電流以降低與電流相關(guān)的損耗，提高效率和功率因數(shù)；導(dǎo)電性各向異性調(diào)控用以增加渦流電阻，從而抑制渦流、減低渦流損耗
2.一種屏蔽泵電動(dòng)機(jī)，包括泵體(1)、殼體(3)、軸承(2)、轉(zhuǎn)軸(15)、轉(zhuǎn)子鐵心(9)、轉(zhuǎn)子繞組(11)、轉(zhuǎn)子屏蔽套、轉(zhuǎn)子屏蔽端板(16)、推力盤(13)、定子鐵心(7)、定子繞組(4)、定子屏蔽套，其特征在于；屏蔽泵電動(dòng)機(jī)的定子屏蔽套由對(duì)應(yīng)于定子鐵心(7)軸向長(zhǎng)度區(qū)域即需要工作磁通流過的定子屏蔽套中部(8)和對(duì)應(yīng)于定子鐵心(7)以外的軸向區(qū)域即不允許工作磁通流過的定子屏蔽套端部(5)以及定子屏蔽套端部(14)構(gòu)成，其轉(zhuǎn)子屏蔽套由對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子鐵心(9)軸向長(zhǎng)度區(qū)域即需要工作磁通流過的轉(zhuǎn)子屏蔽套中部(10)和對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子鐵心(9)以外的軸向區(qū)域即不允許工作磁通流過的轉(zhuǎn)子屏蔽套端部(6)以及轉(zhuǎn)子屏蔽套端部(12)構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述屏蔽泵電動(dòng)機(jī)，其特征在于屏蔽泵電動(dòng)機(jī)的金屬屏蔽套在需要工作磁通流通的區(qū)域，沿有利于工作磁通流通的方向調(diào)控成良導(dǎo)磁性，而在該區(qū)域的其它方向調(diào)控成差導(dǎo)磁性。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述屏蔽泵電動(dòng)機(jī)，其特征在于金屬屏蔽套在不需要工作磁通流通的區(qū)域，將該區(qū)域各方向調(diào)控成差導(dǎo)磁性。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述屏蔽泵電動(dòng)機(jī)，其特征在于金屬屏蔽套在渦流流通的區(qū)域，沿渦流流通方向調(diào)控成差導(dǎo)電性。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述屏蔽泵電動(dòng)機(jī)，其特征在于金屬屏蔽套材料的磁電各向異性特性選擇或者磁電各向異性特性調(diào)控應(yīng)協(xié)調(diào)進(jìn)行。
全文摘要
屏蔽泵電動(dòng)機(jī)降耗節(jié)能方法與裝置，該方法的特點(diǎn)是金屬屏蔽套由區(qū)域磁電各向異性材料構(gòu)成或者屏蔽套不同區(qū)域經(jīng)過磁電各向異性調(diào)控處理，導(dǎo)磁性各向異性調(diào)控和導(dǎo)電性各向異性調(diào)控；該裝置包括有泵體、殼體、軸承、轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)子屏蔽套端部、轉(zhuǎn)子屏蔽套中部、轉(zhuǎn)子屏蔽套端部、轉(zhuǎn)子屏蔽端板、推力盤、定子鐵心、定子繞組、定子屏蔽套端部、定子屏蔽套中部和定子屏蔽套端部。本發(fā)明使定子與轉(zhuǎn)子之間的有效非導(dǎo)磁間隙大幅降低，可以做到與普通電機(jī)氣隙相同，電動(dòng)機(jī)激磁電流大幅度下降，功耗降低，屏蔽泵電動(dòng)機(jī)的效率和功率因數(shù)明顯提高，節(jié)能效果顯著，解決了依靠高能耗和低品質(zhì)為代價(jià)獲取屏蔽泵全密封傳動(dòng)的難題。
文檔編號(hào)H02K1/22GK102480174SQ201010561159
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者劉國明, 安躍軍, 安輝, 李勇, 溫宏亮, 薛麗萍 申請(qǐng)人:沈陽工業(yè)大學(xué)