一种细长型低速潜水电泵的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种内部介质为空气、转速低于600转/分的细长型低速潜水电泵。包括潜水电机、泵体两大部分，潜水电机与水泵同一根轴的结构方式。转轴依次贯穿轴承、转子、推力轴承、叶轮。潜水电机采用每极每相槽数q为小于2的分数槽绕组电磁设计方法。潜水电泵导叶扩散角α在5?10度。潜水电机外径D0与潜水电泵叶轮外径Dp之比等于0.5～0.7，从而提高潜水电泵的机组效率；同时为保证潜水电泵机组稳定性，将其长径比，即配用的潜水电机外径D0与潜水电泵的高度H之比控制在0.12～0.18。本实用新型结构紧凑，节省原材料，同时减小机组的故障点。增强了潜水电机机组的稳定性。提高了潜水电泵的机组性能。减少了水流的绕流损失，提高了机组的性能。同时减小了井筒的直径，减小了土建及安装的工作量。
【专利说明】
一种细长型低速潜水电泵
技术领域
[0001] 本实用新型属于潜水电栗技术领域，具体涉及内部介质为空气、转速低于600转/ 分的潜水电栗的设计。
【背景技术】
[0002] 潜水电栗都是以潜水电机作为动力源，其中内部介质为空气的潜水电栗的配套潜 水电机大都设计在处于栗送水流的出水流道中。对排灌或一般供水栗站，水栗设计参数的 选择一般要兼顾效率和汽蚀两个方面。对此，目前国际上比较通用的办法是:根据经验首先 选定叶轮进口前的速度V，然后计算栗的叶轮直径D，并按栗的汽蚀允许条件选定栗的转速 η，两者乘积nD不应超过某一合理范围。
[0003] 潜水电栗的设计也是如此，基于上述水栗叶轮周边的线速度必须保持一个特定的 常数这一设计原理，在潜水电栗向大型化发展中，随着水栗的叶轮直径越来越大，所需潜水 电机的转速则越来越低。由电机的原理知：
[0004]
，其中η-电机转速;f 一电源频率;p-电机极数。
[0005] 由此可知：电机转速越低，电机极数越多。同时：
[0006]
其中q-每极每相槽数;Qi-定子槽数;m-相数;p-电机极数。
[0007] 对于配用潜水电机来说，在传统的电磁设计中，一般采用每极每相槽数q为整数的 整数槽绕组分布。从公式中可能看出，极数越多，每极每相槽数q为整数时所需的定子槽数 Qi越多。同时在每极每相槽数为整数的整数槽绕组中，在每极对下的槽在磁场中的分布与 其它极对下的分布相同，因此在各对极下绕组产生的高次谐波电势以代数方法叠加。可能 造成某些高次谐波电势大为削弱，有些则不行，从而使潜水电机的电势波形变差，带来潜水 电栗的机组振动、噪声等问题。同时，多极数低速潜水电机会因其定子槽数&的增加，使得 整个定子冲片直径相应加大，造成低转速潜水电机的外观直径增加明显。这种潜水电机在 直径方向的增加不仅挤占其外部与井筒之间栗送水流的流道，也使潜水电栗灯泡比（潜水 电机外径Do/潜水电栗叶轮外径D P)大大超出合理的设计值0.7，甚至达到0.9以上，因此设计 中水栗导叶体的导叶扩散角α增大，增加了潜水电栗的扩散损失，降低了机组的效率。相比 潜水电栗直径方向的增加，其轴向的尺寸加长对潜水电栗的整体水力性能不会造成影响， 因为其没有阻塞流道，所以水力部件上增加与流体流动方向一致的筋板不但不会降低流道 损失，反而会使流体流动更顺畅。机组的直径方向加大，相应的体积、重量也会加大，增加了 制造的成本及工作量、加大了配套的土建工程的工作量，给运输、起吊、安装也相应的增加 了难度。
【发明内容】
[0008] 为了弥补已有技术的不足，解决低速潜水电栗配用潜水电机的直径过大，阻碍栗 送水流流道的问题，同时考虑到潜水电栗轴向长度的增加不会影响水力性能的特点，本实 用新型通过结构改进提出一种细长型低速潜水电栗。
[0009] -种细长型低速潜水电栗包括潜水电机1和潜水栗2,潜水电机1的定子外壳8和潜 水栗2的导叶体13通过连接端盖10连接使潜水电机1和潜水栗2同轴连接成一个整体;潜水 电机外径Do小于叶轮外径D P，使潜水电机1轴向位于潜水栗2的叶轮13出水侧栗送水流的流 道内；
[0010] 潜水电机1的转子轴和潜水栗2的栗轴为同一根转轴5;所述转轴5的一端通过出线 侧径向轴承4固定设于潜水电机出线侧端盖3内，转轴5的中部通过连接侧径向轴承9固定设 于连接端盖10上;转轴5的另一端穿过连接端盖10伸至导叶体13外，转轴5的外伸端上安装 有叶轮14,叶轮14的外部罩设有叶轮外壳15,位于导叶体13内的转轴5上设有推力轴承11;
[0011] 所述潜水电栗的灯泡比为0.5~0.7;
[0012]所述导叶体13的扩散角α为5~10度；
[0013] 所述潜水电机外径Do和所述潜水电栗的整体长度之比为0.12~0.18。
[0014] 所述潜水电机1采用每极每相槽数为小于2的分数槽绕组。
[0015] 本实用新型的有益技术效果体现在以下方面：
[0016] 1、本实用新型用于700ZDB(50kW，14p，380V)潜水电栗的设计中，与传统设计对比 如下表1:
[0017]
[0018]
[0019]
[0020] 从表1中可以看出，一种细长型低速潜水电栗设计的定子冲片外径减少了29.2%， 从而使潜水电栗的灯泡比下降到合理的设计范围0.6,导叶体的扩散角也从17°下降为5°。 配用的潜水电机外径Do与潜水电栗的高度Η之比0.132,机组运行稳定，且大大改善了导叶 流线线型，提高了潜水电栗机组的整体效率。这些在实践中已得到良好验证。
[0021] 2、本实用新型用于900ZDB(160kW，18p，380V)潜水电栗的设计中，与传统设计对比 如下表2:
[0022]
[0023]
[0024] 从表1中可以看出，一种细长型低速潜水电泵设计的定子冲片外径減少了29.7%， 从而使潜水电栗的灯泡比下降到合理的设计范围0.625,导叶体的扩散角也从22°下降为 7°。配用的潜水电机外径Do与潜水电栗的高度Η之比0.175,机组运行稳定，且大大改善了导 叶流线线型，提高了潜水电栗机组的整体效率。
[0025] 3、分数槽绕组可以使得在设计电机时槽数的选择比较灵活，可以用较少的槽数， 较小直径的定子冲片进行多极数、低转速的电机电磁设计。可供选择的设计方案也相应增 加。
[0026] 4、本实用新型细长型低速潜水电栗的直径大大减小，可减小配用土建工程的直径 开挖量，减少工作量。
[0027] 5、配用潜水电机采用分数槽绕组设计，其每极每相槽数为分数，优点有:①可用较 少槽数获得相当多槽的分布系数;②能削弱磁极磁场非正弦分布所产生的高次谐波电势； ③能有效地削弱齿谐波电势的幅值，改善电动势的波形;④减小了因气隙磁导变化引起的 每极磁通的脉振幅值，减少了磁极表面的脉振损耗。⑤有效减小电机转矩脉动，减小绕组端 部长度。
【附图说明】
[0028]图1为本实用新型结构不意图；
[0029] 图2为图1的I局部放大图；
[0030] 上图中序号:潜水电机1、潜水栗2、出线侧端盖3、出线侧径向轴承4、转轴5、电机转 子6、电机定子7、定子外壳8、连接侧径向轴承9、连接端盖10、推力轴承11、机械密封12、导叶 体13、叶轮14、叶轮外壳15、井筒16。潜水电机外径Do、叶轮外径D P、导叶体的扩散角α。
【具体实施方式】
[0031 ]下面结合附图，通过实施例对本实用新型作进一步地说明。
[0032] 参见附图，一种细长型低速潜水电栗，包括潜水电机1、栗体2两大部分，二者的轴 向中部设有同一根转轴5,转轴5上固定安装有转动部件，从潜水电机1端开始，转动部件中 部转轴依次贯穿出线侧径向轴承4、电机转子6、电机与栗连接侧径向轴承9、推力轴承11、机 械密封12、叶轮14。潜水电机有两个径向支点，一个是出线侧径向轴承4固定于潜水电机出 线侧端盖3内，另一个是电机与栗连接侧径向轴承9固定于连接侧的端盖10内。两端盖之间， 即电机转子6的外部套设有电机定子7。电机定子7固定设置于定子外壳8内，定子外壳8两端 分别与潜水电机出线侧端盖3、电机与栗连接侧端盖10固定连接。推力轴承11固定设置在导 叶体13内腔。叶轮14的外部设置有叶轮外壳15。叶轮14外部直径与叶轮外壳15内部直径之 间单边间隙0.5-1.0mm。潜水电机位于潜水电栗的叶轮14出水侧栗送水流流道内。潜水电机 外部直径与外部井筒16之间的栗送水流流道是一个环形区域。
[0033] 工作时，环境水从叶轮外壳15进入，经过叶轮14增压后，通过导叶体13,由导叶体 13出口斜边131与井筒内壁161之间所夹锐角，即5-10度的导叶扩散角，进入潜水电机1外部 直径与外部井筒16之间的栗送水流流道是一个环形区域。因潜水电机1采用每极每相槽数q 为小于2的分数槽绕组设计，使得其外部直径较小，其导叶体13的扩散角度α可控制在5-10 度范围内。本实用新型通过保证潜水电栗的灯泡比（潜水电机外径Do/潜水电栗叶轮外径D P) 等于0.5-0.7，达到减小流道损失的目的。通过将潜水电栗长径比(潜水电机外径Do/潜水电 栗高度H)等于0.12-0.18，达到机组运行安全稳定。
【主权项】
1. 一种细长型低速潜水电栗，包括潜水电机（1)和潜水栗(2)，潜水电机（1)的定子外壳 (8 )和潜水栗(2 )的导叶体（13 )通过连接端盖（IO )连接使潜水电机（1)和潜水栗(2 )同轴连 接成一个整体;潜水电机外径Do小于叶轮外径DP，使潜水电机(1)轴向位于潜水栗(2)的叶轮 (14)出水侧栗送水流的流道内；其特征在于： 潜水电机（1)的转子轴和潜水栗(2)的栗轴为同一根转轴(5);所述转轴(5)的一端通过 出线侧径向轴承(4)固定设于潜水电机出线侧端盖(3)内，转轴(5)的中部通过连接侧径向 轴承(9)固定设于连接端盖（10)上;转轴(5)的另一端穿过连接端盖（10)伸至导叶体（13) 外，转轴(5)的外伸端上安装有叶轮（14)，叶轮（14)的外部罩设有叶轮外壳（15)，位于导叶 体(13)内的转轴(5)上设有推力轴承(11); 所述潜水电栗的灯泡比为〇. 5~0.7; 所述导叶体(13)的扩散角α为5~10度； 所述潜水电机外径Do和所述潜水电栗的整体长度之比为0.12~0.18。2. 根据权利要求1所述的一种细长型低速潜水电栗，其特征在于:所述潜水电机（1)采 用每极每相槽数为小于2的分数槽绕组。
【文档编号】F04D13/08GK205478374SQ201620271497
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月31日
【发明人】胡薇, 金雷, 宋飞, 荚小健, 王诚成
【申请人】合肥恒大江海泵业股份有限公司