一种无需轴封的自循环湿式电机的制作方法

1.本实用新型涉及航空电动泵技术领域，具体是指一种无需轴封的自循环湿式电机。


背景技术：

2.航空电动泵是一种特殊的航空机载产品，虽然是机电类产品，但属于机载系统中核心部件。航空电动泵以输送各类航空油料为主，广泛应用于飞机燃油系统、环控系统、液压系统中。从过流部件结构形式可分为离心式、旋涡式与容积式；从电源类型可分为：交流115vac、直流28vdc、直流270vdc；从维护性可分为整体式与分装式；从功能可分为供油泵、输油泵、启动泵、应急放油泵、散热泵、液压泵和液冷泵等。
3.电动泵具有使用灵活、响应速度快，工作范围广等优点，是使用种类和数量最多的航空用泵。在飞机燃油系统、液压系统、环控系统中均属于核心设备。所以，航空电动泵的性能直接影响飞机的飞行安全与任务可达性。
4.电机是电动泵的动力部件，将电能转化为机械能带动泵转子旋转做功。随着永磁电机技术的发展，电机效率最高可达到90%。航空电动泵的高速化可以缩小泵的体积，减轻泵的重量，提高电机功率密度。但高速化将带来电机定子绕组和摩擦副发热量大而常规干式电机难以承受的问题。采用湿试电机可以改善高速电机定子绕组和摩擦副的散热。用于航空电动泵的湿试电机在结构和功能上有特殊要求：将电机转子与泵转子同轴设计减轻结构重量，取消轴封提高电动泵密封结构寿命，但是电机轴承要承担叶轮轴向力与径向力的平衡并且要考虑减少摩擦损耗，电机轴承寿命是影响电机寿命的关键因素，常规轴封存在泄漏和寿命较短，需定期更换，其发热量大，散热效果差，因此电机内部的循环液路需考虑泵的结构，一般需要额外增加泵送结构，才能实现电机内部的润滑和散热，但是额外增加的泵送结构增大了湿式电机的重量，其对航空电动泵的影响较大，降低了航空电动泵的可靠性。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种无需额外增加泵送机构，仅利用泵送介质引入电机内进行自循环散热，以改善电动泵高速运转时电机发热量大、散热差的无需轴封的自循环湿式电机。
6.为了实现上述目的，本实用新型通过下述技术方案实现：一种无需轴封的自循环湿式电机，所述航空电动泵包括泵体，所述泵体内部设置有叶轮，所述自循环湿试电机的本体设置在泵体上部，所述本体包括与叶轮安装在同一转轴上的转子组件，所述转子组件周围设置有定子组件，转子组件两端均设置有滑动轴承，所述滑动轴承的侧边设置有若干径向过油槽，滑动轴承的内侧设置有若干轴向过油槽，所述轴向过油槽与径向过油槽数量相同，且分布位置相匹配，相匹配的轴向过油槽与径向过油槽相连通；转子组件与叶轮之间还设置有后口环。
7.本技术方案的工作原理为，转子组件和定子组件安装在机壳与端盖构成的腔体内，取消了轴封，对定子组件采用高分子材料进行灌封，将绕组与介质隔离以保证绕组的绝缘性和耐腐蚀性，绕组线缆通过机壳或端盖引出。转子组件采用耐介质腐蚀材料，转子组件与电动泵叶轮同轴直连带动叶轮旋转。两个滑动轴承分别安装在机壳与端盖上，与转子组件轴肩配合构成摩擦副平衡叶轮的轴向力和径向力。
8.滑动轴承与轴肩配合实现转子径向和轴向限位，通过在摩擦副表面开设径向过油槽和轴向过油槽，径向与轴向过油槽联通，在转子旋转时，所述的滑动轴承同时承受转子的轴向力和径向力使得摩擦副表面发热造成局部热变形，产生流体动力楔效应从而在摩擦副表面不断形成稳定的油膜，提高了轴承的承载能力减少了摩擦损耗，提高了轴承寿命和机械效率。
9.本体在机壳与端盖上开孔将高压区的泵送介质引入电机内部，利用滑动轴承上的径向过油槽、轴向过油槽、中空的电机轴与叶轮低压区联通，由于高压区与低压区存在较大的压力差，泵送介质由机壳开孔流入电机内，通过过油槽和电机轴中心孔流向叶轮低压区，如此不断循环流动，将电机绕组产生的热量带走，并对滑动轴承进行润滑和散热。
10.为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述泵体上部设置有封闭的机壳，所述机壳上部设置有端盖，所述自循环湿试电机的本体置于机壳与端盖构成的密闭空间内。
11.为了更好地实现本实用新型，进一步地，还包括泵壳，所述泵壳置于航空电动泵外部，将航空电动泵及自循环湿试电机均封闭包覆在内。
12.为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述转子组件上部的滑动轴承安装在端盖内，转子组件下部的滑动轴承安装在机壳内的底部，所述后口环安置在机壳与叶轮之间。
13.为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述转子组件主要由耐介质腐蚀的材料构成。
14.为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述定子组件通过高分子材料灌封，使之与介质隔离。
15.为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述滑动轴承采用石墨材料烧结成形，滑动轴承内侧面与轴配合表面的粗糙度不大于ra0.4。
16.为了更好地实现本实用新型，进一步地，所述轴向过油槽与径向过油槽以滑动轴承的轴线呈均匀的环阵列排布，且轴向过油槽与径向过油槽的数量均为六个。
17.本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
18.（1）本实用新型利用泵送介质在电机内外不断循环对电机内部进行润滑和散热，无需额外泵送结构，为航空电动泵的高速化提供了可能，提高了航空电动泵的可靠性，减少体积重量，改善电动泵高速运转时电机发热量大、散热差的问题；
19.（2）本实用新型取消了对滑动轴承的密封，采用的滑动轴承利用液体动压效应可以有效降低摩擦损耗和摩擦热，提高了轴承寿命，避免了常规轴封存在泄漏和寿命较短需定期更换的问题；
20.（3）本实用新型提供的自循环湿式电机具有一定的通用性，也可用于其他用途的湿试电机设计中，其寿命长、可靠性好，适宜广泛推广应用。
附图说明
21.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其他特征、目的和优点将会变得更为明显：
22.图1为本实用新型中航空电动泵的内部结构剖视图；
23.图2为本实用新型中部分结构放大示意图；
24.图3为本实用新型中滑动轴承的立体结构图；
25.图4为本实用新型中自循环湿试电机循环油路示意图。
26.其中：1—本体，2—泵壳，3—泵体，4—叶轮，5—转子组件，6—定子组件，7—后口环，8—滑动轴承，9—机壳，10—端盖，11—径向过油槽，12—轴向过油槽。
具体实施方式
27.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
28.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
29.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；也可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
30.实施例1：
31.本实施例的主要结构，如图1，图2，图3所示，所述航空电动泵包括泵体3，所述泵体1内部设置有叶轮4，所述自循环湿试电机的本体1设置在泵体3上部，所述本体1包括与叶轮4安装在同一转轴上的转子组件5，所述转子组件5周围设置有定子组件6，转子组件5两端均设置有滑动轴承8，所述滑动轴承8的侧边设置有若干径向过油槽11，滑动轴承8的内侧设置有若干轴向过油槽12，所述轴向过油槽12与径向过油槽11数量相同，且分布位置相匹配，相匹配的轴向过油槽12与径向过油槽11相连通；转子组件5与叶轮4之间还设置有后口环7。
32.具体实施方式为，转子组件5和定子组件6安装在机壳9与端盖10构成的腔体内，取消了轴封，对定子组件6采用高分子材料进行灌封，将绕组与介质隔离以保证绕组的绝缘性和耐腐蚀性，绕组线缆通过机壳9或端盖10引出。转子组件5采用耐介质腐蚀材料，转子组件5与电动泵叶轮4同轴直连带动叶轮旋转。两个滑动轴承8分别安装在机壳9与端盖10上，与转子组件5轴肩配合构成摩擦副平衡叶轮的轴向力和径向力。
33.在电动泵工作时叶轮4高速旋转泵送液体被吸入叶轮4，叶轮4进口处为自由液面压力属于低压区，随着叶轮4的旋转做功使得泵送液体压力逐渐增大，在出口处形成高压
区，泵送液体流入泵体3蜗壳流道后流速降低压力增大，泵体3与泵壳2间联通，在泵体3、机壳9与泵壳2间腔体形成高压区，叶轮4上平衡孔与叶轮进口联通，后口环7和叶轮4间腔体形成低压区，后口环7和泵体3间腔体形成高压区。
34.如图3所示的结构，滑动轴承8与轴肩配合实现转子径向和轴向限位，通过在摩擦副表面开设径向过油槽11和轴向过油槽12，径向与轴向过油槽联通，在转子旋转时，所述的滑动轴承8同时承受转子的轴向力和径向力使得摩擦副表面发热造成局部热变形，产生流体动力楔效应从而在摩擦副表面不断形成稳定的油膜，提高了轴承的承载能力减少了摩擦损耗，提高了轴承寿命和机械效率。
35.根据图4，转子组件5与电动泵叶轮同轴直连带动叶轮旋转；所述的叶轮4进口处为自由液面压力属于低压区，由于叶轮4的旋转做功出口处为高压区，泵体3与泵壳2间形成高压区，叶轮4上平衡孔与叶轮进口联通，后口环7和叶轮4间形成低压区，后口环7和泵体3间形成高压区。本体1在机壳9与端盖10上开孔将高压区的泵送介质引入电机内部，利用滑动轴承8上的径向过油槽11、轴向过油槽12、中空的电机轴与叶轮低压区联通，由于高压区与低压区存在较大的压力差，泵送介质由机壳10开孔流入电机内，通过过油槽和电机轴中心孔流向叶轮低压区，如此不断循环流动，将电机绕组产生的热量带走，并对滑动轴承进行润滑和散热。
36.实施例2：
37.本实施例在上述实施例的基础上，进一步增设机壳9和端盖10，如图1，图2所示，所述泵体3上部设置有封闭的机壳9，所述机壳9上部设置有端盖10，所述自循环湿试电机的本体1置于机壳9与端盖构成的密闭空间内。本实施例其他部分与上述实施例相同，这里不再赘述。
38.实施例3：
39.本实施例在上述实施例的基础上，进一步增设泵壳2，还包括泵壳2，所述泵壳2置于航空电动泵外部，将航空电动泵及自循环湿试电机均封闭包覆在内。本实施例其他部分与上述实施例相同，这里不再赘述。
40.实施例4：
41.本实施例在上述实施例的基础上，进一步限定各部件的位置关系，如图1，图2所示，所述转子组件5上部的滑动轴承8安装在端盖10内，转子组件5下部的滑动轴承8安装在机壳9内的底部，所述后口环7安置在机壳9与叶轮4之间。本实施例其他部分与上述实施例相同，这里不再赘述。
42.实施例5：
43.本实施例在上述实施例的基础上，进一步限定转子组件5的材质，所述转子组件5主要由耐介质腐蚀的材料构成。本实施例其他部分与上述实施例相同，这里不再赘述。
44.实施例6：
45.本实施例在上述实施例的基础上，进一步限定定子组件6的材质，所述定子组件6通过高分子材料灌封，使之与介质隔离。本实施例其他部分与上述实施例相同，这里不再赘述。
46.实施例7：
47.本实施例在上述实施例的基础上，进一步限定滑动轴承8的材质，所述滑动轴承8
采用石墨材料烧结成形，滑动轴承8内侧面与轴配合表面的粗糙度不大于ra0.4。本实施例其他部分与上述实施例相同，这里不再赘述。
48.实施例8：
49.本实施例在上述实施例的基础上，进一步限定滑动轴承8的结构，如图3所示，所述轴向过油槽12与径向过油槽11以滑动轴承8的轴线呈均匀的环阵列排布，且轴向过油槽12与径向过油槽11的数量均为六个。本实施例其他部分与上述实施例相同，这里不再赘述。
50.可以理解的是，根据本实用新型一个实施例的气密测试装置结构，例如负压管6与真空泵4的工作原理和工作过程都是现有技术，且为本领域的技术人员所熟知，这里就不再进行详细描述。
51.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。