扫掠成形叶片涡轮定转子组合件及涡轮马达的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种扫掠成形叶片涡轮定转子组合件及涡轮马达，包括同轴套装的定子和转子，定子叶片和转子叶片均为扫掠形成。等径圆柱面上的定子叶片安装角与转子叶片安装角，方向相反，且沿径向由内向外逐渐减小或相等；定子或转子叶片的第一扫掠引导线和第二扫掠引导线在等值子午面上的垂直投影均指向半径方向；定子叶片或转子叶片的轴向高度沿径向方向相等或逐渐增大；定子叶片或转子叶片的周向厚度沿径向由内向外不变或逐渐增大。本发明水力效率高、扭矩大。本发明还提供了一种具有上述尺寸涡轮定转子组合件的涡轮马达，结构简单、扭矩大，适用各类尺寸井眼钻进。
【专利说明】扫掠成形叶片涡轮定转子组合件及涡轮马达
【技术领域】
[0001] 本发明涉及石油、天然气、煤层气、页岩气开采等领域的旋转钻井或地质、铁路、电 力、通讯等领域钻进用井下动力钻具，尤其是一种大扭矩涡轮钻具的定转子组合件及涡轮 马达，属于机械制造【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 涡轮钻井技术具有良好的经济及社会利益，是石油工业的一项前沿技术。涡轮钻 井可以减少消耗，降低成本。涡轮钻具是工业应用最早的一种井下动力钻具，由涡轮马达、 万向轴和传动轴三部分构成，其作用是将工作流体的压力能量转变为机械能量，驱动钻头 转动以破碎井底岩石。从历史上看，涡轮钻具从被发明发展至今一直作为俄罗斯及西方发 达国家石油矿场常用的一种井下动力钻具。我国20世纪50年代从前苏联引进涡轮钻具生 产技术后，发展缓慢，未能在工矿现场得到良好应用，其重要原因之一是：涡轮钻具转速高、 扭矩小、型号单一、工作寿命短等缺陷，与我国钻井装备与井下工具发展水平不相适应。
[0003] 我国目前还没有可用于石油钻进的大扭矩涡轮马达，而且随着涡轮马达外径尺寸 的减小，转速增大，扭矩变小。涡轮马达是涡轮钻具的动力部分，涡轮定子和转子的设计是 涡轮马达设计的核心。
[0004] 有鉴于我国上述现有涡轮钻井技术存在的缺点，本发明人基于长期从事相关科研 及现场试验，对现有技术积极加以改进和创新，以期实现一种大扭矩、高效率的涡轮定转子 组合件及涡轮马达。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种大扭矩、高效率、适于各类尺寸井眼钻进的扫掠成形叶 片涡轮定转子组合件及涡轮马达。
[0006] 为达到上述目的，本发明提出了一种扫掠成形叶片涡轮定转子组合件，包括同轴 套装的定子和转子，所述定子与所述转子的中心轴线共线；所述定子包括同轴设置的圆筒 状定子本体、若干个定子叶片和圆环状定子叶冠，所述转子包括同轴设置的圆筒状转子本 体、若干个转子叶片和圆环状转子叶冠，所述定子叶冠的内壁与所述转子本体外壁同轴套 装，其特征在于：所述定子叶片的中心线在等径圆柱面上的展开线为直线、所述定子叶片的 中心线的展开线与等值子午面之间的夹角形成所述定子叶片的倾斜角，所述转子叶片的中 心线在等径圆柱面上的展开线为直线、所述转子叶片的中心线的展开线与等值子午面之间 的夹角形成所述转子叶片的倾斜角；所述定子叶片的倾斜角与所述转子叶片的倾斜角，方 向相反，且所述定子叶片的倾斜角与所述转子叶片的倾斜角分别沿所述定子和所述转子径 向由内向外逐渐减小或相等。
[0007] 如上所述的扫掠成形叶片涡轮定转子组合件，其中：所述定子叶片和所述转子叶 片均具有第一扫掠截面和第二扫掠截面，所述第一扫掠截面为所述定子叶片在定子叶顶等 径圆柱面上的叶片三维设计曲面及所述转子叶片在转子叶顶等径圆柱面上的叶片三维设 计曲面，所述第二扫掠截面为所述定子叶片在定子叶底等径圆柱面上的叶片三维设计曲面 及所述转子叶片在转子叶底等径圆柱面上的叶片三维设计曲面。所述定子叶片和所述转子 叶片还均具有第一扫掠引导线和第二扫掠引导线，所述第一扫掠引导线为所述定子叶片的 叶顶的前缘上一点与所述定子叶片的叶底的前缘上一点之间的连线，及所述转子叶片的叶 顶的前缘上一点与所述转子叶片的叶底的前缘上一点的连线；所述第二扫掠引导线为所述 定子叶片的叶顶的后缘上一点与所述定子叶片的叶底的后缘上一点之间的连线，及所述转 子叶片的叶顶的后缘上一点与所述转子叶片的叶底的后缘上一点之间的连线，且所述第一 扫掠引导线和第二扫掠引导线在等值子午面上的垂直投影沿各自对应的等径圆柱面半径 方向。
[0008] 如上所述的扫掠成形叶片涡轮定转子组合件，其中：所述定子叶片的轴向高度沿 所述定子的径向由内向外相等或逐渐增大；所述转子叶片的轴向高度沿所述转子的径向由 内向外相等或逐渐增大。
[0009] 如上所述的扫掠成形叶片涡轮定转子组合件，其中：所述定子叶片的周向厚度沿 所述定子的径向由内向外不变或逐渐增大，且所述定子叶片在不同等径圆柱面上的周向厚 度与对应的等径圆柱面半径不成正比；所述转子叶片的周向厚度沿所述转子的径向由内向 外不变或逐渐增大，且所述转子叶片在不同等径圆柱面上的周向厚度与对应的等径圆柱面 半径不成正比。
[0010] 本发明扫掠成形叶片涡轮定转子组合件，包括同轴套装的转子和定子，所述转子 包括圆筒状的转子本体、若干个转子叶片和圆环状转子叶冠，在所述转子本体一端外周设 有径向凸出的凸台，所述若干个转子叶片沿所述凸台的外圆周面均匀布设，所述转子叶冠 套接于所述转子叶片的叶顶；所述定子包括圆筒状的定子本体、若干个定子叶片和圆环状 定子叶冠，所述若干个定子叶片沿所述定子本体的内圆周表面均匀布设，所述定子叶冠的 外壁与所述定子叶片的叶底相连接；所述定子叶冠的内壁与所述转子本体外壁同轴套合； 所述定子叶片及所述转子叶片的叶型均为扫掠成形，叶片前缘厚、叶片后缘薄，即定子叶片 为由在定子叶顶等径圆柱面上的叶片三维设计曲面与在定子叶底等径圆柱面上的叶片三 维设计曲面经扫掠成形、转子叶片为由在转子叶顶等径圆柱面上的叶片三维设计曲面与在 转子叶底等径圆柱面上的叶片三维设计曲面经扫掠成形。扫掠截面线串有两个，分别是在 定子或转子叶顶等径圆柱面上的叶片三维设计曲面和在定子或转子叶底等径圆柱面上的 叶片三维设计曲面。扫掠引导线串也有两条，一条为在定子或转子叶顶等径圆柱面上的叶 片前缘上一点与在定子或转子叶底等径圆柱面上的叶片前缘上一点之间的连线，位于等径 圆柱面半径方向；另一条为在定子或转子叶顶等径圆柱面上的叶片后缘上一点与在定子或 转子叶底等径圆柱面上的叶片后缘上一点之间的连线，也位于等径圆柱面半径方向。所述 定子或转子叶片的轴向高度沿径向（由内向外）相等或逐渐增大。所述定子叶片或转子叶 片的的周向厚度沿径向（由内向外）不变或逐渐增大，但叶片在不同等径圆柱面上的周向 厚度与等径圆柱面半径不成正比。等径圆柱面上的定子叶片安装角与转子叶片安装角，方 向相反（右手法则：定子叶片右旋，转子叶片左旋），且沿径向（由内向外）逐渐减小或相 等。所述定子或转子叶片前缘与过定子或转子轴线平面的相贯线中有唯一一条指向半径方 向的直线（第一扫掠引导线）、定子或转子叶片后缘与过定子或转子轴线平面的相贯线中 也有唯 条指向半径方向的直线（第二扫掠引导线）。
[0011] 本发明还提供了一种涡轮马达，所述涡轮马达包括涡轮马达主轴和马达壳体，在 所述涡轮马达主轴上套接有如上所述的扫掠成形叶片涡轮定转子组合件。
[0012] 如上所述的涡轮马达，其中：所述涡轮定转子组合件沿所述涡轮马达主轴的轴向 叠置有50?300个，形成具有50?300级涡轮定转子的大扭矩涡轮马达。
[0013] 与现有技术相比，本发明具有以下特点和优点：
[0014]1、本发明涡轮定转子组合件水力效率高。
[0015] 2、本发明涡轮马达结构简单、扭矩大，适用各类尺寸井眼钻进。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范 围。另外，图中各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不 是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以 根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。
[0017] 图1为本发明扫掠成形叶片涡轮定转子组合件实施例的结构示意图；
[0018] 图2为本发明实施例的定子剖面结构示意图；
[0019] 图3为本发明实施例的定子立体结构示意图；
[0020] 图4为本发明实施例的定子叶片沿叶顶等径圆柱面（S = 1. 0)展开示意图；
[0021] 图5为本发明实施例的定子沿等值子午面（I = 0. 5)剖切示意图；
[0022] 图6为本发明实施例的转子剖面结构示意图；
[0023] 图7为本发明实施例的转子立体结构示意图；
[0024] 图8为本发明实施例的转子叶片沿叶顶转子等径圆柱面（S = 1. 0)展开示意图；
[0025] 图9为本发明实施例的转子沿等值子午面（I = 0. 5)剖切示意图；
[0026] 图10为本发明涡轮马达实施例剖面结构示意图。
[0027] 附图标记说明：
[0028] 1-转子；101-转子本体；102-转子叶片；103-转子叶冠；104-凸台；105-转子 叶片吸力面；106-转子叶片压力面；107-转子叶顶；108-转子叶底；109-转子叶片前缘； 110-转子叶片后缘；111-第一扫掠截面；112-第二扫掠截面；113-转子中心轴线；114-第 一扫掠引导线；115-第二扫掠引导线。
[0029] 2-定子；201-定子本体；202-定子叶片；203-定子叶冠；204-定子叶片压力面； 205-定子叶片吸力面；207-定子叶顶；208-定子叶底；209-定子叶片前缘；210-定子叶片 后缘；211-第一扫掠截面；212-第二扫掠截面；213-定子中心轴线；214-第一扫掠引导线； 215-第二扫掠引导线。
[0030] 31-润轮马达主轴；41-润轮马达壳体。
【具体实施方式】
[0031] 结合附图和本发明【具体实施方式】的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但 是，在此描述的本发明的【具体实施方式】，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解 成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变 形，这些都应被视为属于本发明的范围。
[0032] 请参考图1至图10,图1为本发明扫掠成形叶片涡轮定转子组合件实施例的结构 示意图；图2为本发明实施例的定子剖面结构示意图；图3为本发明实施例的定子立体结 构示意图；图4为本发明实施例的定子叶片沿叶顶等径圆柱面（S= 1.0)展开示意图；图5 为本发明实施例的定子沿等值子午面（I = 〇. 5)剖切示意图；图6为本发明实施例的转子 剖面结构示意图；图7为本发明实施例的转子立体结构示意图；图8为本发明实施例的转 子叶片沿叶顶转子等径圆柱面（S = 1. 0)展开示意图；图9为本发明实施例的转子沿等值 子午面（I = 0. 5)剖切示意图；图10为本发明涡轮马达实施例剖面结构示意图。
[0033] 如图1至图6所示，本发明扫掠成形叶片涡轮定转子组合件，包括同轴套装的定子 2和转子1，定子2的中心轴线213与转子1的中心轴线113共线；转子1包括同轴设置的 圆筒状转子本体101、若干个转子叶片102和圆环状转子叶冠103,在转子本体101的一端 外周设有径向凸出的凸台104,若干个转子叶片102沿转子本体101的凸台104外圆周表面 均匀布设，转子叶冠103套接于转子叶片102的叶顶，使得转子本体101、叶片102、转子叶 冠103形成一体结构的转子1，可使得涡轮马达主轴贯穿转子本体101并与转子1同步旋 转。
[0034] 如图2至图5所示，定子2包括同轴设置的圆筒状定子本体201、若干个定子叶片 202和圆环状定子叶冠203,若干个定子叶片202沿定子本体201的内圆周表面均匀布设， 定子叶冠203的外壁与定子叶片202的内缘相连接，使得定子本体201、若干个定子叶片 202和定子叶冠203形成一体结构的定子2。如图1所示，定子叶冠203的内壁与转子本体 101外壁同轴套合，使得定子2与转子1配合安装。如图4和图8所示，转子叶片102与定 子叶片202相对于转子1和定子2的等值子午面倾斜设置，且转子叶片102与定子叶片202 的倾斜方向相反。
[0035] 在本发明中，定子叶片202及转子叶片102均为扫掠成形的叶片。如图3所示， 定子叶片202邻接定子本体201的一侧为定子叶顶207,而其邻接定子叶冠203的一侧为 定子叶底208。在定子叶顶207与定子叶底208之间具有任意多个与定子本体201和定子 叶冠203共中心轴线213的圆柱面，每个圆柱面称之为等径圆柱面。定子叶顶207与定子 叶底208之间的任一等径圆柱面与定子叶顶207及定子叶底208的相对位置用S值表示， 0. 0彡S彡I. 0 :当等径圆柱面与定子叶底208所在圆柱面重合时S = 0. 0,当等径圆柱面 与定子叶顶207所在圆柱面重合时S = 1.0。相应的，如图7所示，转子叶片102邻接转子 本体101的一侧为转子叶底108,而其邻接转子叶冠103的一侧为转子叶顶107,在转子叶 顶107与转子叶底108之间具有任意多个与转子本体101和转子叶冠103共中心轴线113 的圆柱面，每个圆柱面也称之为等径圆柱面。转子叶顶107与转子叶底108之间的任一等 径圆柱面与转子叶顶107及转子叶底108的相对位置用S值表示，0. 0彡S彡I. 0 :当等径 圆柱面与转子叶底108所在圆柱面重合时S = 0. 0,当等径圆柱面与转子叶顶107所在圆柱 面重合时S = 1. 0。由于定子2与转子1上下共中心轴线套装叠合设置，因此在等S值的定 子2上的等径圆柱面与转子1上的等径圆柱面为同一等径圆柱面。
[0036] 在本发明中，与定子2的中心轴线213和转子1的中心轴线113垂直相交的平面称 之为子午面。如图5所示，在定子叶片202的上端（入口）和下端（出口）之间的子午面 与上端及下端的相对位置用I值表示，〇. 〇 < I < 1. 0。其中，等I值的子午面称为等值子 午面：当等值子午面与定子叶片202的上端相切时I = 0. 0,当等值子午面与定子叶片202 的下端相切时I = I. 0。相应的，如图9所示，在转子叶片102的上端（入口）和下端（出 口）之间的子午面与上端及下端的相对位置用I值表示，〇.〇< I < 1.0。其中，等I值的 子午面也称为等值子午面：当等值子午面与转子叶片102的上端相切时I = 0. 0,当等值子 午面与转子叶片102的下端相切时I = 1. 0。
[0037] 如图4和图8所示，定子叶片202的中心线在等径圆柱面上的展开线为直线，定子 叶片202中心线的展开线与等值子午面形成定子叶片202的倾斜角（又称安装角）P 12 ;转 子叶片102的中心线在等径圆柱面上的展开线也为直线，转子叶片102中心线的展开线与 等值子午面形成转子叶片102的倾斜角P n ;定子叶片202的倾斜角P 12与转子叶片102 的倾斜角（亦称安装角）P11,方向相反，且定子叶片202的倾斜角P 12与转子叶片102的 倾斜角0 u分别沿定子2和转子1的径向由内向外逐渐减小或相等。
[0038] 在本发明中，定子叶片202、转子叶片102均具有第一扫掠截面211U11和第二扫 掠截面212、112,第一扫掠截面211为定子叶片的叶顶207与其对应等径圆柱面（S = 1. 0) 相交的截面，第一扫掠截面111为转子叶片的叶顶107与其对应等径圆柱面（S = 1. 0)相 交的截面。第二扫掠截面212为定子叶片202的叶底208与其对应等径圆柱面（S = 0. 0) 相交的截面，第二扫掠截面112为转子叶片102的叶底108与其对应等径圆柱面（S = 0. 0) 相交的截面。（即第一扫掠截面为定子叶片在定子叶顶等径圆柱面上的叶片三维设计曲面 及转子叶片在转子叶顶等径圆柱面上的叶片三维设计曲面，第二扫掠截面为定子叶片在定 子叶底等径圆柱面上的叶片三维设计曲面及转子叶片在转子叶底等径圆柱面上的叶片三 维设计曲面。）定子叶片202、转子叶片102还均具有第一扫掠引导线214U14和第二扫掠 引导线215、115,第一扫掠引导线214为定子叶片202的叶顶207的前缘上一点与定子叶片 202的叶底208的前缘上一点之间的连线，第一扫掠引导线114为转子叶片102的叶顶107 的前缘上一点与转子叶片102的叶底108的前缘上一点之间的连线，前缘上一点优选为前 缘中点，第一扫掠引导线214U14即为前缘中点引导线。第二扫掠引导线215为定子叶片 202的叶顶207的后缘上一点与定子叶片202的叶底208的后缘上一点之间的连线，第二扫 掠引导线115为转子叶片102的叶顶107的后缘上一点与转子叶片102的叶底108的后缘 上一点之间的连线，后缘上一点优选为后缘中点，第二扫掠引导线215U15即为后缘中点 引导线。第一扫掠引导线和第二扫掠引导线在等值子午面上的垂直投影线沿各自对应的等 径圆柱面半径方向设置。
[0039] 进一步的，定子叶片202的轴向高度沿定子2的径向由内向外相等或逐渐增大；转 子叶片102的轴向高度沿转子1的径向由内向外相等或逐渐增大。
[0040] 进一步的，定子叶片202的周向厚度沿定子2的径向由内向外不变或逐渐增大，但 定子叶片202在不同等径圆柱面上的周向厚度与对应的等径圆柱面半径不成正比；转子叶 片102的周向厚度沿转子1的径向由内向外不变或逐渐增大，但转子叶片102在不同等径 圆柱面上的周向厚度与对应的等径圆柱面半径也不成正比。
[0041] 如图4和图8所示，定子叶片202的前缘209、后缘210和转子叶片102的前缘109、 后缘110 (定子叶片202和转子叶片102在等径圆柱面上的前缘圆弧半径分别为r21和rn， 定子叶片202和转子叶片102在等径圆柱面上的后缘圆弧半径分别为r 22和r12，且r22彡r21、 r12彡r n)与压力面、吸力面轮廓线相切，这样可以大大降低水力损失。
[0042] 进一步的，如图1、图2和图6所示，定子2及转子1的轴向高度为L = 20?60mm， 定子外径为Dse = 50?300mm，转子内径为Dh = 20?200mm。
[0043] 进一步的，如图1、图2和图6所示，转子叶冠103的轴向高度L1 = 7?20mm，定子 叶冠203轴向高度L2 = 7?20mm ;转子叶片102的轴向高度H1 = 7?20mm，定子叶片202 的轴向高度H2 = 7?20mm。
[0044] 进一步的，如图1、图2和图6所示，转子叶冠103的内圆周直径为D rt，定子本体 201的内圆周直径为Dsl，即该定转子组合的流道外SD1 = Drt = Dsl = 40?280mm ;转子本 体101的凸台104外圆周直径为D,2，定子叶冠203的外圆周直径为Ds2，即该定转子组合体 的流道内径D 2 = D,2 = Ds2 = 30?220mm ;流道外径D1与流道内径D2的算术平均值为平均 流道直径D，D = (DJD2)/2 = 35?250mm ;流道外SD1与流道内径D2之差的一半为流道宽 度 h = hr = hs，h = (D「D2)/2 = 5 ?100mm。（注：根据需要，Drl 与 Dsl、Dr2 与 Ds2 可取不同 值。）
[0045] 进一步的，如图3和图7所示，所述定子或转子叶片前缘中点引导线、定子或转子 叶片后缘中点引导线指向半径方向；定子叶片202的叶片个数n 2与转子叶片102的叶片个 数Ii1分别为Ii1 = 10?60个，n2 = 10?60个，从而满足不同工况需求。
[0046] 进一步的，如图4和图8所示，定子2各叶片202之间的节距为t2,t2 = 5.0? 15.Omm;转子1各叶片102之间的节距为tpL= 5. 0?15. 0mm。定子叶片202的进口角 为a2k，aa = 90°?150° ;转子叶片102的进口角为Plk，Plk = 90°?150°。定子 叶片202的出口角为alk，alk = 5°?50° ;转子叶片102的出口角为@ 2k，@a = 5°? 50°。定子叶片202的前缘半径为r21，:T21 = 0. 1?3.Omm;后缘半径为；T22，:T22 = 0. 1? 3. 0mm。转子叶片102的前缘半径为rn，rn = 0? 1?3.Omm;后缘半径为；T12，:T12 = 0? 1? 3.0mm。定子叶片202的前缘锥角为％, 20°彡&彡50° ;转子叶片102的前缘锥角为 朽,，20°彡％彡50° ^定子叶片202的后缘锥角为'朽2, 5° <呎2<25。；转子叶片1〇2 的后缘锥角为％2,5° <外2<25°。定子叶片202的安装角为312,312 = 20°?70° ;转 子叶片102的安装角为P u，P u = 20°?90°。
[0047] 值得指出的是，前述涡轮定子叶片和转子叶片的进口角、出口角、前缘半径、后缘 半径、前缘锥角、后缘锥角、叶片安装角的定义为本领域的公知技术，在此不再进行说明。[0048] 综上所述，通过上述的结构设计，本发明涡轮定转子组合件具有结构简单、压降 低、扭矩大、水力效率高的优点。
[0049]如图10所示，为本发明涡轮马达实施例剖面结构示意图。本发明还提供了一种涡 轮马达，该涡轮马达包括涡轮马达主轴31和涡轮马达壳体41，在涡轮马达主轴31上套接有 50?300级如上所述的小尺寸涡轮定转子组合件。涡轮马达，适用于直径0 60?O600mm 井眼或孔眼钻进用涡轮钻具及底部钻具组合。
[0050] 以上所述仅为本发明示意性的【具体实施方式】，并非用以限定本发明的范围。任何 本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均 应属于本发明保护的范围。
【权利要求】
1. 一种扫掠成形叶片涡轮定转子组合件，包括同轴套装的定子和转子，所述定子与所 述转子的中心轴线共线；所述定子包括同轴设置的圆筒状定子本体、若干个定子叶片和圆 环状定子叶冠，所述转子包括同轴设置的圆筒状转子本体、若干个转子叶片和圆环状转子 叶冠，所述定子叶冠的内壁与所述转子本体外壁同轴套装，其特征在于：所述定子叶片的 中心线在等径圆柱面上的展开线为直线、所述定子叶片的中心线的展开线与等值子午面之 间的夹角形成所述定子叶片的倾斜角，所述转子叶片的中心线在等径圆柱面上的展开线为 直线、所述转子叶片的中心线的展开线与等值子午面之间的夹角形成所述转子叶片的倾斜 角；所述定子叶片的倾斜角与所述转子叶片的倾斜角，方向相反，且所述定子叶片的倾斜角 与所述转子叶片的倾斜角分别沿所述定子和所述转子径向由内向外逐渐减小或相等。
2. 如权利要求1所述的扫掠成形叶片涡轮定转子组合件，其特征在于：所述定子叶片 和所述转子叶片均具有第一扫掠截面和第二扫掠截面，所述第一扫掠截面为所述定子叶片 在定子叶顶等径圆柱面上的叶片三维设计曲面及所述转子叶片在转子叶顶等径圆柱面上 的叶片三维设计曲面，所述第二扫掠截面为所述定子叶片在定子叶底等径圆柱面上的叶片 三维设计曲面及所述转子叶片在转子叶底等径圆柱面上的叶片三维设计曲面；所述定子叶 片和所述转子叶片还均具有第一扫掠引导线和第二扫掠引导线，所述第一扫掠引导线为所 述定子叶片的叶顶的前缘上一点与所述定子叶片的叶底的前缘上一点的连线及所述转子 叶片的叶顶的前缘上一点与所述转子叶片的叶底的前缘上一点的连线，所述第二扫掠引导 线为所述定子叶片的叶顶的后缘上一点与所述定子叶片的叶底的后缘上一点的连线及所 述转子叶片的叶顶的后缘上一点与所述转子叶片的叶底的后缘上一点的连线，且所述第一 扫掠引导线和第二扫掠引导线在等值子午面上的垂直投影沿各自对应的等径圆柱面半径 方向。
3. 如权利要求1或2所述的扫掠成形叶片涡轮定转子组合件，其特征在于：所述定子 叶片的轴向高度沿所述定子的径向由内向外相等或逐渐增大；所述转子叶片的轴向高度沿 所述转子的径向由内向外相等或逐渐增大。
4. 如权利要求1或2所述的扫掠成形叶片涡轮定转子组合件，其特征在于：所述定子 叶片的周向厚度沿所述定子的径向由内向外不变或逐渐增大，且所述定子叶片在不同等径 圆柱面上的周向厚度与对应的等径圆柱面半径不成正比；所述转子叶片的周向厚度沿所述 转子的径向由内向外不变或逐渐增大，且所述转子叶片在不同等径圆柱面上的周向厚度与 对应的等径圆柱面半径不成正比。
5. -种涡轮马达，其特征在于：所述涡轮马达包括涡轮马达主轴和马达壳体，在所述 涡轮马达主轴上套接有如权利要求1至4中任一项所述的扫掠成形叶片涡轮定转子组合 件。
6. 如权利要求5所述的涡轮马达，其特征在于：所述涡轮定转子组合件沿所述涡轮马 达主轴的轴向叠置有50?300个，形成具有50?300级涡轮定转子的大扭矩涡轮马达。
【文档编号】F03B3/12GK104314729SQ201410389308
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年8月8日 优先权日:2014年8月8日
【发明者】谭春飞 申请人:中国石油大学(北京)