一种电机定转子密封结构、闸门泵及密封方法与流程

1.本发明涉及电机密封领域，尤其涉及一种电机定转子密封结构、闸门泵及密封方法。


背景技术：

2.一体化泵闸是一种将泵站和闸站一体式布置的泵闸。一体化泵闸由水闸、闸门泵、拍门、传感器配置和全套控制体系等构成，闸门既是挡水结构又是水泵支承的基础，水泵布置在闸门上，不建固定的泵室，使闸门和泵站合二为一，大大提高河道排洪及水体交换能力，避免了占地面积大，建设周期长等问题困扰。
3.参照图1所示，传统的闸门泵定转子因为担心进水问题，水泵必须设计复杂的密封结构和工艺来保证电机的正常使用，例如：定子采用耐水绕组成型的湿定子工艺密封，转子采用灌铝工艺密封或定子、转子采用真空导铸环氧树脂工艺密封；上述两种传统闸门泵定转子密封的主要方式及缺点如下：
4.1.采用耐水绕组成型的湿定子工艺密封，不仅需要更多的时间来完成绕组成型，且对装配人员的熟练度要求更高，增加了企业的生产制造成本；同时，因定转子直接浸没在水中，且需要在每根绕组铁芯外表面包裹一层防水胶皮，极大的降低了电机的效率，提高了用户的使用成本；
5.2.因耐水绕组线直接浸没在水中，绕组防水胶皮极易被水中金属等杂质损坏，且其使用寿命也会相应的降低，极大的增加了水泵因电机漏电而引起的使用安全问题，也增加了客户的使用和维护成本；
6.3.定子、转子采用真空导铸环氧树脂工艺密封，不仅需要做好相应的灌封模具来保证气隙要求，且对树脂灌封的工艺及操作要求很高，增加了企业的生产制造成本；同时，因定转子灌封后与树脂形成了一个整体，后期维修的可能性较低，增加了客户的使用和维护成本；
7.因此，传统的两种密封方式的生产周期和使用维护成本更高，增加了水泵生产制造的难度和客户的使用维护成本，降低了市场竞争力。


技术实现要素：

8.为了克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，本发明提供一种电机定转子密封结构、闸门泵及密封方法。可针对性解决闸门泵密封方式的生产周期长和用户维修成本高的问题。
9.本发明为解决其问题所采用的技术方案是：
10.一种电机定转子密封结构，包括：定子护套，所述定子护套用于将绕组铁芯整体包裹并密封于电机的机壳内壁上；转子护套，所述转子护套用于将转子铁芯整体包裹并密封；其中，所述定子护套包括：定子端板，所述定子端板与闸门泵机壳内壁可拆卸密封连接；定子底板，所述定子底板与闸门泵机壳内壁固定连接；定子圆筒，所述定子圆筒与定子端板、
定子底板可拆卸密封连接；所述转子护套包括：转子圆筒；隔磁板，所述隔磁板分别位于所述转子圆筒的两端，所述隔磁板与转子圆筒一体成型。
11.通过采用上述方案，将转子密封设计成采用转子护套完全包裹住转子铁芯的密封结构，将定子密封设计成采用定子护套完全包裹住绕组铁芯的密封结构，有效提高定子转子的密封性，同时无需对定子、转子采用真空导铸环氧树脂工艺密封或采用耐水绕组，降低了使用及维护成本。
12.进一步地，所述定子圆筒与定子底板贴合面设置有至少一个弹性密封件，所述定子圆筒与定子底板贴合面的背面设置有第一定子压环，所述第一定子压环穿设有用于连接定子底板的多个紧固件；所述定子圆筒与定子端板的贴合面设置有至少一个弹性密封件，所述定子圆筒与定子端板贴合面的背面设置有第二定子压环，所述第二定子压环穿设有用于连接定子端板的多个紧固件。
13.通过采用上述方案，进一步提高了密封处的稳定性，减少紧固件对定子圆筒造成的形变及磨损，提高定子圆筒使用寿命。
14.进一步地，所述定子端板和定子底板对应弹性密封件位置均设置有密封槽，所述密封槽与弹性密封件的尺寸满足如下公式：
15.h＝((h-x)(1-εmin)+(h+x)(1-εmax))/2
±
hx；
16.hx＝((h-x)(1-εmin)-(h+x)(1-εmax))/2；
17.其中，h是密封槽深度，h是弹性密封件厚度，x是弹性密封件制造公差，εmin是弹性密封件最小形变值，εmax是弹性密封件最大形变值，hx为密封槽深度的制造公差，满足上述公式的密封槽深度可对电机起到密封效果。
18.通过采用上述方案，通过计算保证密封结构的密封效果，提高弹性密封件的使用寿命。
19.进一步地，所述弹性密封件优选为液压气动用o型橡胶密封圈，所述紧固件优选为螺钉。
20.通过采用上述方案，液压气动用o型橡胶密封圈可塑性较强，密封效果好，螺钉固定方便且稳定。
21.进一步地，所述定子圆筒与定子端板相抵面、定子圆筒与定子底板相抵面、定子端板与电机的机壳内壁相抵面均设置有嵌合阴部，所述定子端板与定子底板上设置有与嵌合阴部紧密贴合的嵌合阳部，所述嵌合阴部与嵌合阳部之间设置有环装衬垫，以用于将卡接端部与嵌合阳部密封，所述嵌合阴部与嵌合阳部穿设有多个紧固件。
22.通过采用上述方案，通过以嵌合阴部包裹嵌合阳部的结构实现二者的密封抵接，通过紧固件进一步压紧环装衬垫，提升连接处的密封效果。
23.进一步的，所述嵌合阴部包括位于两侧的卡接端部和位于中央的环装衬垫腔，所述嵌合阳部截面呈曲状，所述紧固件贯穿嵌合阳部于嵌合阴部连接，所述嵌合阳部形变与卡接端部相抵。
24.通过采用上述方案，在所述嵌合阳部未装配至嵌合阴部时，所述嵌合阳部由于自身弯曲可直接伸入至嵌合阴部内，当所述紧固件对嵌合阳部进行压合时，所述嵌合阳部被挤压提高水平延展，从而与嵌合阴部的卡接端部相抵固定，且无法从嵌合阴部内脱出，所述环装衬垫在嵌合阳部与嵌合阴部之间受压形成密封结构。
25.进一步地，所述环装衬垫截面呈v型或波浪型，以用于为嵌合阳部提供反作用力。
26.通过采用上述方案，避免嵌合阳部在紧固件拆卸后无法复位，造成无法拆卸的问题。
27.进一步地，其密封方法及制作步骤如下：
28.s1：制作弹性密封件：在制作弹性密封件时添加总重量0.1％-0.3％的增塑剂，设定制作出密封件厚度为h，根据电机机壳厚度y确定h满足如下条件：
29.s2：计算密封槽深度h：根据选取密封件厚度h计算密封槽深度h：
30.h＝((h-x)(1-εmin)+(h+x)(1-εmax))/2
±
hx；
31.hx＝((h-x)(1-εmin)-(h+x)(1-εmax))/2；
32.其中，h是密封槽深度，h是弹性密封件厚度，x是弹性密封件制造公差，εmin是弹性密封件最小形变值，εmax是弹性密封件最大形变值，hx为密封槽深度的制造；
33.s3：开槽：对定子底板、定子端板进行开槽，备用；
34.s4：固定定子底板：将定子底板外围与电机机壳内壁焊接；
35.s5：安装：s51：将定子底板密封槽内塞入s1制作的弹性密封件，然后采用紧固件穿过第一定子压环、定子圆筒后与定子底板压紧固定，所述弹性密封件受力压缩，所述紧固件的对弹性密封件的压紧深度设定为d1，则εmin＜d1＜εmax；s52：将定子端板两端的密封槽内塞入s1制作的弹性密封件，然后采用紧固件将定子端板一端与电机机壳压紧固定，再次采用紧固件穿过第二定子压环、定子圆筒后与定子端板另一端压紧固定，所述弹性密封件受力压缩，所述紧固件的对弹性密封件的压紧深度设定为d1，则εmin＜d1＜εmax。
36.通过采用上述方案，可以限定对密封槽深度和弹性密封件的选择，避免出现弹性件密封效果不佳的情况，提高密封效果，提升弹性密封件的使用寿命。
37.进一步地，还包括s6：检测：在定子护套内安装湿度传感器，用于检测内部湿度，从而及时反馈进行维修。
38.通过采用上述方案，可及时发现问题并维修更换，减少对电机进水产生后续安全问题的机率。
39.一种闸门泵，包括闸门泵本体和电机定转子密封结构。
40.通过采用上述方案，实现对闸门泵本体内电机的密封效果，降低密封成本。
41.综上所述，本发明提供的一种电机定转子密封结构、闸门泵及密封方法具有如下技术效果：
42.1.通过将转子密封设计成采用转子护套完全包裹住转子铁芯的密封结构，相比降低了对转子进行防水工艺制作成本；
43.2.通过将定子密封设计成采用定子护套完全包裹住绕组铁芯的密封结构，相比降低了对定子绕组做耐水性工艺的成本；
44.3.通过将定子护套设计成由螺钉、液压气动用o型橡胶密封圈、定子圆环、定子圆筒、定子底板和定子端板装配而成的可拆装整体的结构，大大提高了维修成本便捷性，降低了维修成本，提升市场竞争力；
45.4.通过在液压气动用o型橡胶密封圈中加入增塑剂，大大降低了液压气动用o型橡胶密封圈的压缩永久变形，提高其抗老化失效能力；
46.5.通过对液压气动用o型橡胶密封圈的厚度和密封槽深度的严格把控，提高定子护套的密封性，从而降低了产生电机进水导致的水泵因电机漏电而引起的使用安全问题。
附图说明
47.图1为现有技术的闸门泵剖面结构示意图；
48.图2为本发明实施例1的闸门泵剖面结构示意图；
49.图3为图2中的a区放大；
50.图4为图3中的b区放大；
51.图5为本发明实施例2的闸门泵b区放大；
52.图6为本发明实施例2的b区结构拆解示意图。
53.其中，附图标记含义如下：1、定子护套；11、定子端板；12、定子底板；13、定子圆筒；2、转子护套；21、转子圆筒；22、隔磁板；3、弹性密封件；31、密封槽；41、第一定子压环；42、第二定子压环；5、紧固件；6、嵌合阴部；61、卡接端部；7、嵌合阳部；8、环装衬垫；9、闸门泵本体。
具体实施方式
54.为了更好地理解和实施，以下将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例，并不是全部的实例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
55.为了便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例作进一步的解释说明，且各个实施例不构成对本发明实施例的限定。
56.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“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发明和简化描述，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发明的限制。
57.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。
58.本发明的实施例1参照图2、图3、图4所示，公开了一种电机定转子密封结构、闸门泵及密封方法：
59.其中所述电机定转子密封结构包括定子护套1和转子护套2，所述定子护套1用于将绕组铁芯整体包裹并密封于电机的机壳内壁上；所述转子护套2用于将转子铁芯整体包裹并密封；
60.其中，所述定子护套1包括：
61.定子端板11，所述定子端板11与闸门泵机壳内壁可拆卸密封连接；
62.定子底板12，所述定子底板12与闸门泵机壳内壁固定连接；
63.定子圆筒13，所述定子圆筒13与定子端板11、定子底板12可拆卸密封连接；
64.具体的，所述定子底板12一端与闸门泵机壳内壁焊接固定，另一端与所述定子圆
筒13一侧的外壁密封连接，所述定子端板11一端与闸门泵机壳内壁密封连接，另一端与所述定子圆筒13另一侧的外壁密封连接，且三处的密封连接均为可拆卸结构，使得所述定子端板11、定子圆筒13可拆卸活整体可拆卸，方便维修，减少了维修成本。
65.所述转子护套2包括：转子圆筒21和隔磁板22，所述隔磁板22分别位于所述转子圆筒21的两端，所述隔磁板22与转子圆筒21一体成型；
66.本发明通过将转子密封设计成采用转子护套2完全包裹住转子铁芯的密封结构，将定子密封设计成采用定子护套1完全包裹住绕组铁芯的密封结构，有效提高定子转子的密封性，同时无需对定子、转子采用真空导铸环氧树脂工艺密封或采用耐水绕组，降低了使用及维护成本。
67.在本实施例1中，所述定子圆筒13与定子底板12贴合面设置有至少一个弹性密封件3，所述定子圆筒13与定子底板12贴合面的背面设置有第一定子压环41，所述第一定子压环41穿设有用于连接定子底板12的多个紧固件5；所述定子圆筒13与定子端板11的贴合面设置有至少一个弹性密封件3，所述定子圆筒13与定子端板11贴合面的背面设置有第二定子压环42，所述第二定子压环42穿设有用于连接定子端板11的多个紧固件5，进一步提高了密封处的稳定性，减少紧固件5对定子圆筒13造成的形变及磨损，提高定子圆筒13使用寿命。具体的，所述弹性密封件3优选为液压气动用o型橡胶密封圈，所述紧固件5优选为螺钉，液压气动用o型橡胶密封圈可塑性较强，密封效果好，螺钉固定方便且稳定。
68.所述定子端板11和定子底板12对应弹性密封件3位置均设置有密封槽31，所述密封槽31与弹性密封件3的尺寸满足如下公式：
69.h＝((h-x)(1-εmin)+(h+x)(1-εmax))/2
±
hx；
70.hx＝((h-x)(1-εmin)-(h+x)(1-εmax))/2；
71.其中，h是密封槽31深度，h是弹性密封件3厚度，x是弹性密封件3制造公差，εmin是弹性密封件3最小形变值，εmax是弹性密封件3最大形变值，hx为密封槽31深度的制造公差，满足上述公式的密封槽31深度可对电机起到密封效果，通过计算保证密封结构的密封效果，提高弹性密封件3的使用寿命。
72.根据上述公式可以规定具体的加工密封方法，具体步骤如下：
73.s1：制作弹性密封件3：在制作弹性密封件3时添加总重量0.1％-0.3％的增塑剂，通过添加增塑剂，降低材料的压缩永久变形，提高其抗老化失效能力，制作弹性密封件时，需要控制其厚度，设定制作出密封件厚度为h，根据电机机壳厚度y确定h满足如下条件：1y/3≤h≤2y/3；
74.s2：计算密封槽31深度h：根据选取密封件3厚度h计算密封槽31深度h：
75.h＝((h-x)(1-εmin)+(h+x)(1-εmax))/2
±
hx；
76.hx＝((h-x)(1-εmin)-(h+x)(1-εmax))/2；
77.其中，h是密封槽31深度，h是弹性密封件3厚度，x是弹性密封件3制造公差，εmin是弹性密封件3最小形变值，εmax是弹性密封件3最大形变值，hx为密封槽31深度的制造公差；通过计算可得出对应密封槽31的优选方式，在本实施例1的一种具体实施场景中，所述电机机壳厚度y为2cm，选取密封件厚度h＝1cm，制造公差x＝0.15cm，弹性密封件3最大形变值εmax＝0.35，弹性密封件3最小形变值εmin＝0.15，则所述密封槽31深度
78.h＝((1-0.15)(1-0.15)+(1+0.15)(1-0.35))/2
±
((1-0.15)(1-0.15)-(1+0.15)
(1-0.35))/2＝(0.7225+0.7475)/2＝0.735
±
0.025cm，因此实际的密封槽31深度会在0.71cm-0.76cm之间浮动。
79.s3：开槽：对定子底板12、定子端板11进行开槽，并备用，以用于更换及安装；
80.s4：固定定子底板12：将定子底板12外围与电机机壳内壁焊接，实现定子套筒的底端固定；
81.s5：安装：s51：将定子底板12密封槽31内塞入s1制作的弹性密封件3，然后采用紧固件5穿过第一定子压环41、定子圆筒13后与定子底板12压紧固定，所述弹性密封件3受力压缩，所述紧固件5的对弹性密封件3的压紧深度设定为d1，则εmin＜d1＜εmax；s52：将定子端板11两端的密封槽31内塞入s1制作的弹性密封件3，然后采用紧固件5将定子端板11一端与电机机壳压紧固定，再次采用紧固件5穿过第二定子压环42、定子圆筒13后与定子端板11另一端压紧固定，所述弹性密封件3受力压缩，所述紧固件5的对弹性密封件3的压紧深度设定为d1，则εmin＜d1＜εmax。避免紧固件5压紧过大，导致弹性密封件3失效或降低寿命。因此通过上述方法可以限定对密封槽31深度和弹性密封件3的选择，避免出现弹性件密封效果不佳的情况，提高密封效果，提升弹性密封件3的使用寿命。
82.在一些实施例中，所述加工密封方法还可以包括s6：检测：在定子护套1内安装湿度传感器，用于检测内部湿度，从而及时反馈进行维修，可及时发现问题并维修更换，减少对电机进水产生后续安全问题的机率，所述湿度传感器设置于密封处，可通过无线连接方式与智能设备连接，实现远程监控，及时拆卸进行密封加固等。
83.在一些实施例中，还可以在转子套筒2内加入加热温度为30摄氏度的加热板，避免内部潮湿产生水汽，当湿度传感器检测到湿度过大时进行加热干燥。所述加热板与电机上的线采用环氧树脂对电机定子引出线与外部接引先进行抽真空导铸的密封工艺及高分子环氧树脂制作相应的护套，不仅极大的增强了电机的防水效果及使用寿命，其护套长时间在水中运行的防腐蚀性能更高。
84.本发明的实施例2参照图5、图6所示，在实施例1的基础上，更改密封连接处的密封结构，具体为所述定子底板12一端与闸门泵机壳内壁焊接固定，另一端与所述定子圆筒13一侧的外壁密封连接，所述定子端板11一端与闸门泵机壳内壁密封连接，另一端与所述定子圆筒13另一侧的外壁密封连接，所述定子圆筒13与定子端板11相抵面、定子圆筒13与定子底板12相抵面、定子端板11与电机的机壳内壁相抵面均设置有嵌合阴部6，所述定子端板11与定子底板12上设置有与嵌合阴部6紧密贴合的嵌合阳部7，所述嵌合阴部6与嵌合阳部7之间设置有环装衬垫8，以用于将卡接端部61与嵌合阳部7密封，所述嵌合阴部6与嵌合阳部7穿设有多个紧固件5，通过以嵌合阴部6包裹嵌合阳部7的结构实现二者的密封抵接，通过紧固件5进一步压紧环装衬垫8，提升连接处的密封效果。
85.所述嵌合阴部6包括位于两侧的卡接端部61和位于中央的环装衬垫腔，所述嵌合阳部7截面呈曲状，所述紧固件5贯穿嵌合阳部7于嵌合阴部6连接，所述嵌合阳部7形变与卡接端部61相抵，在所述嵌合阳部7未装配至嵌合阴部6时，所述嵌合阳部7由于自身弯曲可直接伸入至嵌合阴部6内，当所述紧固件5对嵌合阳部7进行压合时，所述嵌合阳部7被挤压提高水平延展，从而与嵌合阴部6的卡接端部61相抵固定，且无法从嵌合阴部6内脱出，所述环装衬垫8在嵌合阳部7与嵌合阴部6之间受压形成密封结构，所述环装衬垫8可以为多个，也可以为整体，贯穿于所述嵌合阳部7与嵌合阴部6之间，包括位于嵌合阳部7与嵌合阴部6两
侧的多唇密封结构、卡接端部61的密封条结构及环装衬垫腔的密封件。
86.具体的，所述环装衬垫腔内的环装衬垫8截面呈v型或波浪型，以用于为嵌合阳部7提供反作用力，避免嵌合阳部7在紧固件5拆卸后无法复位，造成无法拆卸的问题，所述环装衬垫8优选为橡胶材质；安装时，如果采用一体式环装衬垫8，则环装衬垫8需要能够将嵌合阳部7完全包裹，从而保证密封性；如果采用分体式环装衬垫8，则需要在卡接端部61与嵌合阳部7两端之间设置密封件，在环装衬垫腔内设置密封件，也可以在定子圆筒13与定子端板11相抵面、定子圆筒13与定子底板12相抵面、定子端板11与电机的机壳内壁相抵面设置密封件。通过实施例2中的密封结构，有效提升密封性，当水压浸入式，转子护套的嵌合阳部7和嵌合阴部6无论受内力还是外力影响，均不会产生松动，且还会起到更加紧固的效果，有效提高二者之间的密封性，密封时效长。
87.本发明的构思介于闸门泵的高压环境下，相比其他普通的泵的密封问题，还存在极大水压的干扰，这是普通泵无法涉及到的问题，因此本发明的实施方式可针对性解决现有技术中的普通密封受水压破坏密封性的问题。
88.本发明还公开一种闸门泵，包括闸门泵本体和电机定转子密封结构，所述闸门泵本体采用上述电机定转子密封结构，实现对闸门泵本体内电机的密封效果，降低密封成本。
89.综上所述，本发明提供的一种电机定转子密封结构、闸门泵及密封方法具有如下技术效果：
90.1.通过将转子密封设计成采用转子护套完全包裹住转子铁芯的密封结构，相比降低了对转子进行防水工艺制作成本；
91.2.通过将定子密封设计成采用定子护套完全包裹住绕组铁芯的密封结构，相比降低了对定子绕组做耐水性工艺的成本；
92.3.通过将定子护套设计成由螺钉、液压气动用o型橡胶密封圈、定子圆环、定子圆筒、定子底板和定子端板装配而成的可拆装整体的结构，大大提高了维修成本便捷性，降低了维修成本，提升市场竞争力；
93.4.通过在液压气动用o型橡胶密封圈中加入增塑剂，大大降低了液压气动用o型橡胶密封圈的压缩永久变形，提高其抗老化失效能力；
94.5.通过对液压气动用o型橡胶密封圈的厚度和密封槽深度的严格把控，提高定子护套的密封性，从而降低了产生电机进水导致的水泵因电机漏电而引起的使用安全问题。
95.本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。