专利名称：全耐液式电机的制作方法
本设计是关于在液体中工作的异步电动机，同步发电机以及其派生出的电机的应用。
现在耐液式电机在各种领域中应用的非常广泛，其中有双绝缘导线绕组电机，由于其耐热性差及承受的电压高易于击穿绝缘而烧毁电机，对地的电位也高，对人身安全不利，又不能在高温下工作，因而影响其在各各领域中的应用效灵。
本设计的目的是1设计一种能耐液，耐压力，耐热的低电压安全的绕组，有内外转子电机、发电机；2耐液绕组在金属溶液输送及搅拌感应可调流量电泵中的应用；3设计一种防泄漏电机；4设计一种万米深海潜水器大功率驱动电机中的应用；5电机在水中电动工具中的应用；6设计一种万米深海下采锰结核电泵中的应用；7电机在油田5公里下抽油电泵中的应用；8电机在防泄漏电泵中的应用。
本设计的目的是通过下面的技术方案实现的1定子绕组任一相都是由一路或多个并联支路组成，一相中每一支路都是由任意形状的断面任意根并联导体包括一根导体构成，任一支路在相应槽中的导体数等于一支路并联导体数或一根，这是由于为了使绕组能耐水就要求供电电压为最低，所需的反电势就很低，要求的匝数也就最少，为了使一相串联的匝数为最少首先要求一相中并联支数为最多，所以任一相都由一路或多支路并联，具体支路数可以按要求任意选择；其次是当一相在其相应的槽中的导体数目等于一支路并联导体数时，一支路串联的导体数必然为最少，这样用最最低的供电电压即可驱动电机，对于异步电动机用电压变换器供给相匹配的电压值；对于同步发电机来说由升压变压器把电压升到要求的电压值；在低的电压下绝缘好处理要求也低，因此这种电机绕组可以在非腐蚀性液体中工作，而且对人身是安全电压，由于匝间是并联的是等电位的不存在匝间短路问题，对地和相间电压都很低，耐热绝缘处理简单可靠因而可以达到要求的耐热等级；又由于没有薄壁部件所以电机能承受高的液压及气压，因而就达到了第1个目的；2金属溶液输送可调流量的电磁感应电泵及金属熔液搅拌器，由定子使管路或容器中的金属熔液作定向运动，首先由于绕组的耐热度高可以使绕组更接近于高温的金属熔液以减少漏磁损耗以提高电泵的有效功率，而且很安全；又由于上定子可沿管道长变方向对相对于下定子作空间相移，也就改变了上下二定子在金属熔液中感应的电势相位，也就改变了其合成电势的的小及电流大小，也就改变了金属溶液的受力大小，也就改变了原有的受力平衡，改变了速度建立了新的运动平衡，而达到了调速调节流量的目的；金属熔液搅拌器也是由于绕组的耐热度高而可以使定子和高温溶液有效距离减小而提高有效磁通穿过金属熔液，达到提高搅拌效率的目的；3防泄漏电动机，因右端盖有安装用止口可以形成严密的静密封，轴与端盖间必不可少的间隙A通向完全密闭的电机腔内，腔内的绕组又耐液、耐高温、耐压力，使电机具有防泄漏的功能；其绕组具有技术方案1的性能。4电机在万米深海潜水器仿鱼灵活游动的推进器用大功率驱动电机，其耐液绕组和技术方案1是完全一致的，此外由于高压水柱的压力可以通过图4中的A缝进入电机，内外水压平衡，而能承受高的水压；又由于球形外表面定子，球和球形内表面的外壳组成一个全方位旋转的轴承；Y向Z向控制器推动定子上的万向节，使XX轴能在以O点为顶点的锥体内任意位置上，使推进器[946]能产生多方面的推进力，而能仿鱼一样灵活游动，达到了设计的目的；5电机在水下电动工具中的应用，其特定特征和技术方案1一致，此外由于绕组的耐水性，低电压的安全性，使其可以在水中作电动工具用，没有绕组烧的问题，再是由于没有密封使电动工具的体积小轻便，适于作为手提电动工具，转子转速经减速后增大的转矩传给夹头上的夹装的各种不同的刃具如钻头，砂轮，铣刀等。6电机在万米深海采锰结核提升电泵中的应用，电机的特定特征和实施例1中区别特征一致，因而电机具有电上的耐液，电机内外液压相等可承受万米深海水柱的压力，锰结核装在管路中受水向上的冲击力及浮力使之沿管道上行到水面后经固液分离即达到了提升锰核的目的。7电机在油田五公里深处深井采油电泵中的应用，由于电机具有技术方案1中所述的特定的区别特征，即具有耐液，耐高温，耐高的液压力性能，正好适应五公里地下井中的几百度的高温，高的水压，油水混合物的环境中工作；油由吸入口A进入泵中由出口B流出；电机转子带动泵叶轮工作。8电机在防泄漏电泵中的应用，其特定的区别特征与技术方案1一致，变压器供给绕组以低的电压转子带动泵叶轮转动，由于高压的被输送的气体或液体可以从轴动缝C进入密封的电机内而具有良好的密封性能。
从原理上着本设计的有益效果如下1.1由于本设计是供给绕组以超低电压值，绕组匝数最少且一支路导体全并联，因而匝间等电位，不存在匝间短路问题，相间电压也很低，对地电位也很低，使绝缘的处理，耐液处理，耐温处理变得容易，一般绝缘即可在水中工作，而且寿命长，不会产生相间，对地击穿放电，比现有普遍使用的双绝缘尼龙导线具有更好的耐水，耐高温性能，本设计克服过去只从绝缘角度和用与水隔离的办法实现耐水性的普遍偏见，本电机集耐液性，耐高温性，耐高液压性于一身。1.2提出一种新的取代动密封为静密封的方法，具耐高压高温度密封性能；机械密封容易磨损而失效，寿命短，屏敞电泵和磁力泵的薄壁结构不耐液压或气压，不耐温；本设计克服了过去用高电电压制造电机的偏见，本设计解决了人们一直渴望解决而没有解决的高温高压的动密封问题。1.3提出了一种新型的耐高温电机，尤其是在某些特定的高温环境中工作的电机，如金属熔液感应电泵，五公里深井下采油电泵等都避不开几百度的高温；1.4相对于现有的屏敞电泵的功率因数可达0.85，因而节能；1.5相对现常用的双绝缘电机的槽满率太低的情况，本设计电机的槽满率很高，因而本电机的功率大体积小。1.6本设计提出一种最安全的低电压值，对人身安全，可以用于水下手提电动工具最安全，在海洋打捞、救生、修船、水下工程等都是人们渴望有本设计能实现的电动工具。2耐热绕组在可调流量的金属熔液电磁感应电泵中的应用，从有益效果1中可见这种绕组具有耐高温的效果，快中子反应堆的电磁感应钠泵的定子绕组越接近于被输送的金属熔液则漏磁通就越少，感应电泵的效率就越高，因而本设计的泵可以比现有的泵具有更高效率；再是由于可以调节流量快中子反应堆是很重要的，是过去所达不到的，渴望能按照反应堆的高温和供电负载量来调节熔液的流量以求得新的能量平衡，本设计解决了这一难题，对激光热核聚变反应堆的锂泵也同样是重要的，耐热性能和调速性能起到了安全可靠，自动调节安全运行的重要作用；对钢液搅拌器也同样，因钢水高温，过去搅拌器因绕组不耐高温，容易烧坏绕组，现在得到了解决，对提高钢的质量起很大的作用。3防泄漏电机，由于这种电机能耐高温，高压力，如作为聚丙烯反应釜搅拌电机可以承受其高温高压，而不损坏，现有的电机是作不到这一点的。4电机在万米深海潜水器仿鱼灵活游动的推进器用大功率驱动电动机，从原理上看电机的效果等同于效果1，而且电机功率可达几百千瓦的工业实用级的，过去的推动器只是试验级的几百瓦，在此基础上由于电机的轴线能绕球心0点为顶点的锥体内任一位置，使推进器产生控制器要求的推进方向的力，这种仿鱼灵活游动的功能是过去所没有的，给海洋开发、科研、军事、救援、采锰结核提升等提供了有力的实用化的下潜工具，可仿鱼灵活地在深海的复杂的峡谷海沟的窄缝洞孔中自由的穿行，这是过去潜水器所做不到的；本设计简单地实现了潜水器在三维水域空间内自由运动是极重要的，是人们长期所迫切希望的。5电机在水下电动工具中的应用，由于本电机用超低的安全电压对人身最安全，绕组耐水，是最理想的水下手提电动工具驱动电机，克服了现代没有普级型的水下手提电动工具的矛盾，也是现代海洋开发、修船、打捞、造船、水下工程等所迫切需求的工具。6电机在万米深海采锰结核提升电泵中的应用，由于电机可以开启，深水中电机内外部水压平衡，解决了机壳耐受高压水柱的强大压力问题，比现有国外，用双绝缘导线电机更为先进，因为绕组不会短路，可靠性大得多，是大规模工业开采锰结核的关键设备。7电机在五公里下深井采油电泵的应用，由于本电机绕组具有耐受五公里下高温，高水柱压力的功能，可以把全国现有几百万口井压低的老年油井及报废油井“复活”是具有巨大的经济效益和社会效益，而现有的油井下电泵在深度和耐温耐压都达不到本电机的技术指标，因而目前各油田相关的人们普遍希望有这种电泵的应用。8电机在防泄漏电泵中的应用，由于本电机具有耐液耐热耐压力性能，能输送高温高压、贵重、放射性等液体，尤其是在卫星运载火箭加液体燃料，航天飞机，火箭中配送燃料中可取代目前航天器中使用的磁力偶合防泄漏电泵或屏蔽电泵，因为后这两种泵中的关键密封件都是薄壁件，易于变形，不能耐受高温高压力的原理结构上的严重先天缺陷，因而只运用于航天初期的小吨位的运载火箭，试验性的航天器，使用的小功率电泵，而且由于其可靠性差已造成多次事故；本设计电泵运用于今后大吨位火箭，航天器上使用，因而是宇宙开发方向性防泄漏电泵技术设备。
下面结合附图和实施例对本设计作进一步的说明。
图1.1全耐液式电机。
图1.2外转子全耐式电动机。
图1.3耐水同步发电机。
图1.4耐液绕组的一相并联支路。
图2.1可调流量金属熔液电磁感应电泵。
图2.2图2.1的左侧视图。
图2.3金属熔液搅拌器。
图3电机在防泄漏电机中的应用。
图4电机在万米深潜水器仿鱼灵活游动的推进器用大功率驱动电机。
图5电机在水下电动工具中的应用。
图6电机在万米深海采锰结核电泵中的应用。
图7电机在油田抽油电泵中的应用。
图8电机在防泄漏电泵中的应用。
实施例1全耐液式电动机，见图1.1，1.4由定子11.1，转子21.1，变压器51.1对绕组31.1供以低的电压值。绕组31.1具有技术方案所述最少匝数供以低的电压，因而相间和对地电压很低，因而绝缘容易达到要求，因而能在水及非腐蚀性液体中工作；图1.4中，一相中的两个并联支路31.40，对其他数目并联支路或一个支路都同样适用，任一相的每个支路31.40是由任意形状断面的任意根并联或一根组成，一支路31.40在其相应的相应槽中导体数等于支路31.40本身并联导体数，即支路31.40只在相应的槽中通过一次。
实施例2外转子耐液式电动机，图1.2定子11.2在转子21.2的内部，定子11.2轴固定，变压器51.2对绕组31.2供电，绕组的特征同实施例1。
实施例1.3，水中发电机，见图1.3，外力驱动永磁转子21.3，在定子11.3的绕组31.3中感应的低电压经变压器51.3变换到需求的电压值，由于绕组31.3耐水，电机可以开启地在流水中发电。
实施例2.1快中子反应堆可调流量钠泵，图2.1，由变换器25.1对绕组32.1，32.12供以低电压值，由于其具有耐高温的特性，如技术方案1所述，绕组可以更靠近高温的钠熔液22.11，使通过熔液22.11的主磁通为最大，比过去的钠泵能产生更大的推动力和更大流量，由于定子12.1可相对于定子12.12在管路方向移动一位置，滑轮22.14，绝缘隔板22.13理顺电流方向。
实施例2.2激光热核聚变反应电磁感应锂泵，图2.1，2.2，作用结构和实施例2.1相同。
实施例2.3连铸机钢液感应电泵，图2.1说明同实施例2.1用于连铸机输送钢液用。
实施例2.4压铸机熔铝泵，用于输送及加压铝熔液用，图2.12.2，说明同实施例1.1。
实施例2.5波峰焊锡泵，图2.1，2.2，用于输送锡熔液及产生锡液波峰用，说明同实施例2.1。
实施例2.6金属熔液搅拌器，图2.3，定子12.3，变压器52.3对绕组32.3供以低电压，其主磁通在容器22.32中的金属熔液22.31中产生涡流而使液体运动，达到搅拌的目地，由于耐热绕组32.3可以更靠近高温熔液22.31，所以比过去的搅拌器效率高的多，钢的质量也高，设备也更安全可靠。
实施例3防泄漏电机，聚丙烯反应釜搅拌电机，图3，供电变压器53对绕组33供以低电压，其特定功能同实施例1，止口83和反应釜密封连接，搅拌器装在轴73右端，高压釜内的高温高压可由动缝A进入密封的电机腔内而被密封，防止了外泄漏。
实施例4电机在万米深海潜水器仿鱼灵活游动大功率驱动电机中的应用，图4，电机的功能同实施例1，具有耐液，耐高压水柱的功能，水可以从动缝A进入电机腔内平衡了外部的万米深水柱压力，外球表面的定子14，在内球表面外壳941内被球944支持，绕球心O转动，万向节942由Z，Y向进给控制器943推动，则X轴上的推进器946有工作时能产生以球心O为顶点锥体底球面内任一点和球心O点连线的方向上产生推动力，可推动潜水器做仿鱼自由游动；这种推进电机可以做成实用工业用大功率几百千瓦。
实施例5电机在水下电机工具中的应用，图5，定子15，由变压器55对绕组35供以低电压，转子25经减速器65，夹头75夹持刃具85，可以是钻头、铣刃、砂轮、搬手等；能在水中工作。
实施例6电机在万米深海采锰结核高压提升电系中的应用，图6，变压器56对绕组36供以低电压，转子26左轴端的泵叶轮86，旋转时，从A处吸入水，高速冲向已装入管道66中的锰结核76，使其沿管内上行提升到水面经固液分离即达到了目地；电机的特征如实施例1所述。
实施例7电机在油田5公里深油井下抽油电泵中的应用，图7，由变压器57供电的绕组37，可以承受深井下的高温高压力，耐油水，转子27左轴端的泵叶轮87工作时，把油从A处吸处，从B处泵出。电机性能同实施例1。
实施例8电机在防泄漏电泵中的应用，图8变换器58对绕组供以低电压，转子28带动泵叶轮88旋转液体由A处吸入，出口B，动缝C被密封的电机腔所密封，液体被封闭泄漏不出去。
权利要求
1全耐液式电机以下简称电机是其绕组可以在非腐蚀性液体中工作的交流电机，由定子[(11，1)，(11，2)，(11，3)]转子[(21，1)，(21，2)；(21，3)]，是子绕组[(31，1)，(31，2)，(31，3)]，任一相有一路绕组或有多个并联支路绕组，电压变换器[(51，1)，(51，2)，(51，3)]，其特征是定子绕组[(31，1)，(31，2)，(31，31)]中任一相的每个支路都是由任意形状的任意根并联或一根构成，一支路在其相应槽中的导体数等于支路本身并联导体数或一根。
2电机在可调流量的熔液电磁感应电泵及金属熔液搅拌器中的应用。由定子[(12，1)，(12，12)]，管道[(22，12)，(22，32)]中的金属熔液[(22，11)，(22，31)]。变压器[(52，1)，(52，3)]对绕组[(32，1)，(32，3)]供以低压电，其特征是与权利要求1的区别特征部分一致，此外定子[(12，1)]可沿管道长度方向对定子[12，12]作相对移动。
3防泄漏电动机，是一种具有密封气体或液体功能的电动机，由定子[13]，变压器[53]给绕组[33]供以低电压和端盖[83]组成，其特征是与权利要求1的区别特征一致外，电动机除轴[73]与端盖[83]的间隙[A]处外其他部位全是密闭的。
4电机在万米深海潜水器仿鱼灵活游动，大功率驱动电机中的应用，有定子[14]，转子[24]，绕组[34]的变压器[54]供以低的电压，其特征是与权利要求1中的特定特征部分一致。此外，还有球形外表面的定子[14]用球[944]支承在内球面的外壳[941]内，Y向Z向控制器[943]，推动定子上的万向节[942]。
5电机在水中电动工具中的应用，由定子[15]，转子[25]经减速器[65]的出轴上的夹头[75]夹持刃具[85]，变压器[55]对绕组[35]供以低电压，其特征是与权利要求1的特定的特征部分一致。
6电机在万米深海采锰结核提升电泵中的应用，有耐液电机定子[16]，变压器[56]对绕组[36]供低电压，转子[26]带动叶轮[86]，贮矿管[66]，其特征是与权利要求1的特定区别特征部分一致。
7油田抽油深井电泵是工作于五公里下的抽油电泵，由定子[17]，转子[27]带动泵叶轮[87]，变压器[57]对绕组[37]供以低电压，其特征是与权利要求1的特定的区别特征一致。
8电机在防泄漏电泵中的应用由定子[18]，转子[28]带动泵的叶轮[88]旋转，变压器[58]对绕组[38]供以低电压，其特征是与权利要求1的特定区别特征一致。
全文摘要
全耐液式电机是可以在液体中工作的交流电机,解决绕组耐水、耐高温、耐高压力的动密封问题;其绕组由并联支路构成,支路在槽中的导体数等于槽中本支路导体数;用于各种防泄漏电机,快中子反应堆可调流量钠泵,激光热核聚变反应可调流量锂泵,钢水搅拌器,万米海深潜水器仿鱼灵活游动的推进器用大功率驱动电机,水下电动工具,万米深海采锰结核提升电泵,油田五公里下深井采油用电泵,高温高压防泄漏电泵,航天飞机燃料泵等。
文档编号H02K3/28GK1180259SQ9611295
公开日1998年4月29日 申请日期1996年10月7日 优先权日1996年10月7日
发明者张喜信 申请人:张喜信