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一种无框式永磁同步电机直驱的离心泵
申请号	CN201710296565.2	申请日	2017-04-28	公开(公告)号	CN107152405A	公开(公告)日	2017-09-12
申请人	湖北富升智能装备股份有限公司;			发明人	黄煜林; 熊幼斌; 廖桂芳;
摘要	本发明公开了一种无框式永磁同步电机直驱的离心泵，包括泵体，泵体内腔形成有叶轮室，泵体进水口处设有排气阀，泵体上方固定安装有联体座；联体座内腔形成循环水室和轴承室，联体座的外圆周上设置有冷却水管，联体座上方安装有无框式永磁同步电机，无框式永磁同步电机上部安装有防尘盖板；泵体和联体座的中部安装有动力轴，两者间设置有泵盖，动力轴上通过设置有轴承固定于联体座上；动力轴顶端安装有编码器；叶轮室内设置有叶轮，叶轮通过设置有叶轮螺母固定在动力轴上；叶轮室、循环水室和轴承室间设置有机械密封。本发明的有益效果：设计合理，结构简单，提高了传动效率；程序数字化控制电机运转，电量消耗低、噪音小，维护方便。
权利要求	1.一种无框式永磁同步电机直驱的离心泵，包括泵体（1），其特征在于：所述泵体（1）内腔形成有叶轮室，所述泵体（1）进水口处设有排气阀（2），所述泵体（1）上方固定安装有联体座（3）；所述联体座（3）内腔形成循环水室和轴承室，所述联体座（3）的外圆周上设置有冷却水管（4），所述联体座（3）上方安装有无框式永磁同步电机（6），所述无框式永磁同步电机（6）上部安装有防尘盖板（7）；所述泵体（1）和所述联体座（3）的中部安装有动力轴（8），所述泵体（1）与所述联体座（3）间设置有泵盖（5），所述动力轴（8）上通过设置有轴承（9）固定于所述联体座（3）上；所述动力轴（8）顶端安装有编码器（12）；所述叶轮室内设置有叶轮（13），所述叶轮（13）通过设置有叶轮螺母（14）固定在所述动力轴（8）上；所述叶轮室、循环水室和轴承室间设置有机械密封一（15）和机械密封二（16）。 2.根据权利要求1所述的无框式永磁同步电机直驱的离心泵，其特征在于，所述无框式永磁同步电机（6）包括：转子组件（61），所述转子组件（61）包括转子本体（611）以及设置在所述转子本体（611）外圆周上的导磁内圈（612）；定子组件（62），所述定子组件（62）包括定子铁芯（621）以及设置在所述定子铁芯内的定子绕组（622）；定子座（63）。 3.根据权利要求2所述的无框式永磁同步电机直驱的离心泵，其特征在于，所述转子组件（61）上通过设置有平键（10）和圆螺母（11）固定在所述动力轴（8）上，所述定子组件（62）处于定子座（63）内，并设置于所述转子组件（61）的外圆周侧面上。 4.根据权利要求3所述的无框式永磁同步电机直驱的离心泵，其特征在于，所述定子座（63）固定在所述联体座（3）上。 5.根据权利要求2-4任意一项所述的无框式永磁同步电机直驱的离心泵，其特征在于，所述导磁内圈（612）是由永磁体材料组成，所述定子绕组（622）是由导电金属材料制成，所述定子铁芯（621）是由矽钢片材料制成。
说明书全文	一种无框式永磁同步电机直驱的离心泵技术领域 [0001] 本发明涉及离心泵设备领域，具体来说，涉及一种无框式永磁同步电机直驱的离心泵。背景技术 [0002] 离心泵是一种通用水力机械其内部流动情况一直是泵设计人员十分关注的问题，因为泵内流动的优劣直接影响泵的性能。离心泵叶轮的内部流动是很复杂均三维紊流流动，同时由于受旋转和叶片表面曲率的影响还拌有脱流、回流及二次流的现象，是流体工程中较难的试验研究和数值计算问题之一。 [0003] 早在20世纪5O年代，一些专家学者就开始尝试使用数值计算方法来预测叶轮中的流动情况。但具有完备形态的内流数值模拟，一般认为始于吴仲华教授的S1、S2两类相对流面理论后，叶轮机械内流数值模拟才得到了迅速发展。迄今为止，国内许多学者已经对离心泵叶轮内部三维紊流数值模拟进行了研究，也取得了一些成果，但并不理想，也缺少实验验证。近年来得益于计算机技术的高速发展，计算流体力学CFD (Computational Fluid Dynamics)发展很快，许多商用CFD 软件应用非常广泛，在离心泵内部流场数值模拟上的应用也日见增多。通过CFD方法对离心泵叶轮内部流动进行数值模拟，了解液流在叶轮过流部件中的速度和压力分布，从而进行叶片的选型、设计和性能预测已成为现代泵技术的重要方法之一。 [0004] 在石油天然气的储存和运输工程中，广泛地使用各种管输流体机械，用来增加流体的能量克服流动阻力，达到沿管路输送的目的。离心泵是一种应用范围十分广泛的通用水力机械，它广泛的应用于给水排水及农业工程、工业工程、航空航天和航海工程、能源工程、车辆工程等等。而且随着现代科学技术的飞速发展其应用范围正在迅速的扩大。随着应用范围的扩大，工作环境也越来越复杂，现代工程技术对泵的性能要求越来越高，传统的基于经验和模型试验相结合的设计方法很难达到这样的设计要求。传统设计方法的一般过程为：设计一样机性能试验检测一制造，这样样品试制和性能检测要经过多次，整个设计也要经过多次重复，显然，传统设计方法的缺点是设计周期长、设计成本高。产品的开发周期长和设计成本高成为离心泵新品开发难以逾越的瓶颈。因此，需要探索新的离心泵设计方法。 [0005] 在传统的泵的研制过程中，一个成功的水力设计模型往往要经过多次反复性能试验模型修改才能完成，随着计算流体动力学在其它行业的成功运用，现在，完全有可能采用计算流体动力学(CFD)仿真分析方法来代替性能实验，在计算机上完成初步三维造型设计之后，就可进行流场的校核并预测泵性能，从而缩短产品开发周期和降低成本。 [0006] 此外，据全国流体机械及工程国际学术会议上报告：泵是一种应用广泛、耗能大的通用流体机械，我国每年各种泵的耗电量大约占全国总耗电量的20%，耗油量大约占全国总耗油量的50%。离心泵是各种泵中使用范围最广泛的，而一般的离心泵的整机效率只有50%—60%，我国离心泵的运行效率平均比国外低10%—30%，节电潜力约为300—400亿千瓦时，因此提高泵的性能和效率将是十分重要的。因此急需开展这方面的研究工作，充分利用现有直驱技术，研究一种新的永磁同步电机直驱的离心泵，进一步提高泵的效率，从而从整体上提高它的性价比。 [0007] 现有离心泵多为电机通过联轴节或皮带带动叶轮，存在结构复杂、维护不便、传动效率低、能耗高等缺点。因此，亟需设计一种新的无框式永磁同步电机直驱的离心泵，以解决现有技术存在的上述不足。 [0008] 针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。发明内容 [0009] 针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种无框式永磁同步电机直驱的离心泵，以克服目前现有技术存在的上述不足。 [0010] 为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种无框式永磁同步电机直驱的离心泵，包括泵体：所述泵体内腔形成有叶轮室，所述泵体进水口处设有排气阀，所述泵体上方固定安装有联体座；所述联体座内腔形成循环水室和轴承室，所述联体座的外圆周上设置有冷却水管，所述联体座上方安装有无框式永磁同步电机，所述无框式永磁同步电机上部安装有防尘盖板；所述泵体和所述联体座的中部安装有动力轴，所述泵体与所述联体座间设置有泵盖，所述动力轴上通过设置有轴承固定于所述联体座上；所述动力轴顶端安装有编码器；所述叶轮室内设置有叶轮，所述叶轮通过设置有叶轮螺母固定在所述动力轴上；所述叶轮室、循环水室和轴承室间设置有机械密封一和机械密封二。 [0011] 进一步的，所述无框式永磁同步电机包括：转子组件，所述转子组件包括转子本体以及设置在所述转子本体外圆周上的导磁内圈；定子组件，所述定子组件包括定子铁芯以及设置在所述定子铁芯内的定子绕组；定子座。 [0012] 进一步的，所述转子组件上通过设置有平键和圆螺母固定在所述动力轴上，所述定子组件处于定子座内，并设置于所述转子组件的外圆周侧面上。 [0013] 进一步的，所述定子座固定在所述联体座上。 [0014] 进一步的，所述导磁内圈是由永磁体材料组成，所述定子绕组是由导电金属材料制成，所述定子铁芯（是由矽钢片材料制成。 [0015] 本发明的有益效果：设计合理，结构简单，无框式永磁同步电机转子直接驱动动力轴和叶轮转动，减少了传动链，提高了传动效率；程序数字化控制电机运转，控制电机转速从而达到控制离心泵的流量；电量消耗低、噪音小，维护方便。附图说明 [0016] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0017] 图1是根据本发明实施例所述的无框式永磁同步电机直驱的离心泵正面剖视图；图2是根据本发明实施例所述的无框式永磁同步电机直驱的离心泵的M处放大示意图。 [0018] 图中：1、泵体；2、排气阀；3、联体座；4、冷却水管；5、泵盖；6、无框式永磁同步电机；61、转子组件；611、转子本体；612、导磁内圈；62、定子组件；621、定子铁芯；622、定子绕组； 63、定子座；7、防尘盖板；8、动力轴；9、轴承；10、平键；11、圆螺母；12、编码器；13、叶轮；14、叶轮螺母；15、机械密封一；16、机械密封二。具体实施方式 [0019] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0020] 如图1和2所示，根据本发明实施例所述的一种无框式永磁同步电机直驱的离心泵，包括泵体1，所述泵体1内腔形成有叶轮室，所述泵体1进水口处设有排气阀2，所述泵体1上方固定安装有联体座3。 [0021] 所述联体座3内腔形成循环水室和轴承室，所述联体座3的外圆周上设置有冷却水管4，所述联体座3上方安装有无框式永磁同步电机6，所述无框式永磁同步电机6上部安装有防尘盖板7。 [0022] 所述泵体1和所述联体座3的中部安装有动力轴8，所述泵体1与所述联体座3间设置有泵盖5，用以所述隔离叶轮室和所述循环水室，所述动力轴8上通过设置有轴承9固定于所述联体座3上。 [0023] 所述动力轴8顶端安装有编码器12，其中，编码器12 信号反馈给伺服控制器实现电机闭环矢量控制，电机转速可调，从而实现对离心泵流量的控制。 [0024] 所述叶轮室内设置有叶轮13，所述叶轮13通过设置有叶轮螺母14固定在所述动力轴8上。 [0025] 所述叶轮室、循环水室和轴承室间设置有机械密封一15和机械密封二（16），用以保证三室之间的相对密封。 [0026] 所述无框式永磁同步电机6包括：转子组件61、定子组件62和定子座63；所述转子组件61包括转子本体611以及设置在所述转子本体611外圆周上的导磁内圈612；所述定子组件62包括定子铁芯621以及设置在所述定子铁芯内的定子绕组622。 [0027] 其中，所述转子组件61上通过设置有平键10和圆螺母11固定在所述动力轴8上，所述定子组件62处于定子座63内，并设置于所述转子组件61的外圆周侧面上。 [0028] 所述定子座63固定在所述联体座3上。 [0029] 在本发明的一个具体实施例中，所述导磁内圈612是由永磁体材料组成，所述定子绕组622是由导电金属材料制成，所述定子铁芯621是由矽钢片材料制成。 [0030] 为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。 [0031] 在具体使用时，根据本发明所述的一种无框式永磁同步电机直驱的离心泵，其中无框式永磁同步电机6的定子绕组622通电后，在转子组件61与定子组件62间产生电磁力，带动无框式永磁同步电机6的转子本体611和动力轴8旋转，动力轴8通过叶轮螺母14带动叶轮13一起旋转，动力轴8顶端编码器12与转子本体611同步旋转产生的信号反馈给伺服控制系统，能精确控制无框式永磁同步电机6的转速，从而实现离心泵的流量精确调控，达到离心泵的精确、高效、节能控制。 [0032] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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