單相電容運轉線圈水浸式潛水泵的製作方法

2023-05-15 05:40:26 2

專利名稱：單相電容運轉線圈水浸式潛水泵的製作方法
技術領域：
本實用新型潛水電泵是由水泵和單相微型異步電動機構成一體的小型電力排灌設備。該電泵主要用於農業、工礦企業、建築工地、地下設施、地下通訊線路維修、旅社、療養院、別墅、家庭等方面抽送水。其水的含砂量或不溶於水的固體含量(均按重量計)不超過0.6％水溫不超過40℃。PH值在5～9的範圍內。如河水、湖水、井水等。
以往許多家用微型潛水電泵的生產廠家所生產的一系列單相電泵，不論其功率大小、外形式樣、揚程高低、流量大小等。其特點有如下幾點1、電泵的電動機部分均採用全封閉式。
2、電機部分位於電泵上部。
3、電機都是立式封閉結構的單相微型分相式電容起動電機。
4、電機為乾式無風葉冷卻，僅靠機殼及機殼外邊的散熱片冷卻電機，這種電泵的電機結構經常因散熱不好而導致電機絕緣下降，甚至燒壞絕緣。
5、電機的密封件有靜密封和動密封，所謂靜密封是在電源各零件(主要是電機)的固定止口配合處，均用橡膠進行密封；而動密封(即機械密封)採用雙端面機械密封。採用這種結構的電泵由於長期潛在水裡工作，電機轉子高速旋轉一段時間後，因磨損嚴重而導致電機漏水，質量較好的動密封件，封水時間就能長一些，而質量差的動密封件，封水時間就更短了。當泵體潛入水裡越深時，水的壓強就越大，密封就越困難，給生產廠家的生產工藝和技術水平都帶來很大的困難。
鑑於以上單相電泵的一系列缺陷，我們設計了本單相電容運轉線圈水浸式潛水泵。本實用新型的目的是為了解決以上問題，使電泵的定子線圈能浸入水中。通過吸入的水不斷地排出泵體而使電機冷卻，從而解決了原電機的散熱不良和需要防止漏水的問題，以及因電壓低而使離心開關脫不掉，從而導致電機損壞的可能性。本電泵省去了機械密封、變壓器油、離心開關，使電泵生產工藝大大減化，定子線圈也不需要浸漆烘乾。解決了以往的電泵因定子線圈進水而使電泵不能運轉的缺點。從而延長了電機的使用壽命。由於本電泵採用電容運轉水浸式。因此，本電泵提高了功率因數和效率。
本電泵原理說明如下電機部分由工作繞組D1－D2和副繞組D1′－D2′組成。工作繞組D1－D2與副繞組D′1－D2′相隔90°電工角。分布在定子鐵芯槽中。工作時有一電容器串入副繞組D1′－D2′，因此主副兩繞組內的電流相位也相差近90°。組成一個兩相電動機工作繞組D1－D2採用正弦繞組；水泵部分位於電泵電機的上端，靠著與電機同軸旋轉的葉輪旋轉時所產生的離心力經過渦殼的導流作用而抽送水。
本實用新型是一種由電機和水泵兩部分組成的單相電容運轉線圈水浸式潛水電泵，其特徵在於電機部分由底板(3)、泵殼(8)、轉子軸(7)、定子鐵芯(10)、轉子鐵芯(11)、定子線圈(13)、進水段(17)、單列向心球軸承(4)、油封(5)、孔用彈性擋圈(6)、油封(14)、電容器(23)、延時過流繼電器(32)、電纜(28)組成；水泵部分由進水段(17)、過濾網(15)、葉輪(19)、墊片(18)、轉子軸(7)、鍵(22)、開口銷(24)、蓋板(25)、接頭(33)、罩帽(31)、以及把手(29)組成。
底板(3)與泵殼(8)之間用四隻六角螺栓(1)緊固。彈簧墊圈(2)作六角螺栓(1)的墊圈用，以防電泵運行後螺栓(1)有鬆動發生。底板(3)作固定軸承(4)和油封(5)用。在油封(5)上有孔用彈性擋圈(6)。在底板(3)底部開有兩孔。兩隻單列向心球軸承(4)作固定轉子軸(7)用，以保證轉子鐵芯(11)的正常運行。轉子軸(7)裝於底板(3)和進水段(17)之間。油封(5)採用標準件，油封(5)起封水作用，防止水進入兩隻軸承(4)內，以延長軸承(4)的使用壽命。兩隻油封(5)置於底板(3)及進水段(17)的軸承孔內。孔用彈性擋圈(6)作鎖住兩隻油封(5)的位置用。擋圈(6)位於兩隻油封(5)的上側。轉子軸(7)的作用是將機械能傳到葉輪(19)，轉子軸(7)位於轉子鐵芯(10)的中心孔內。轉子軸(7)上端裝有葉輪(19)。轉子軸(7)兩側裝有軸承(4)和油封(5)及油封(14)。泵殼(8)的作用固定定子鐵芯(10)和保護電機內部各零部件。鍵(9)鎖定定子鐵芯(10)。鍵(9)位於定子鐵芯(10)和泵殼(8)之間。定子鐵芯(10)為環形鐵芯。由衝有24槽的矽鋼片迭成。定子鐵芯(10)槽內嵌放定子線圈(13)。定子線圈(13)由主繞組D1－D2和副繞組D1′－D2′兩組繞組組成，在電機中產生定向旋轉磁場。轉子鐵芯(11)由矽鋼片迭成，並壓在轉子軸(7)上。矽鋼片上衝有均勻分布的槽，鼠龍條(12)在轉子鐵芯中作繞組用，鼠龍條(12)用A0鋁向均勻分布的轉子鐵芯(11)槽內澆鑄而成，其結構形狀如鼠龍狀，過濾網(15)可阻止較大的雜物進入葉輪，防止葉輪水道阻塞。過濾網(15)用半圓頭螺釘(16)裝在進水段(17)上。進水段(17)用於安放葉輪(19)，進水段的作用是進水與出水的通道，它位於泵殼(8)的上面。墊片(18)墊在進水段(17)與蓋板(25)之間，防止進水段(17)內的水溢出。電容器(23)和過流繼電器(32)都裝在蓋板(25)之上。電纜線(28)套有護套(26)，穿過罩帽(31)的電源引線孔，罩帽(31)裝在蓋板(25)之上，使電容器(23)和過流繼電器(32)得到保護。罩帽(31)、蓋板(25)與進水段(17)採用四隻六角螺栓(21)固緊連接。蓋板(25)的出水處用接頭(33)裝上。罩帽(31)的上部裝有把手環(27)。用半圓頭螺釘(30)將把手(29)裝在把手環(27)上。
本泵的優點如下1、本泵的電源為單相電源；2、電容運轉式的定子線圈可浸入水中，電機的冷卻效果極好，故本泵使用壽命長。
3、因為定子線圈的冷卻效果好，故線圈中的電源密度可選大些，從而節省了銅材。
4、因為採用了電容運轉式，放其功率因素和工作效率高，揚程高。
5、因電子線圈可以浸水，故省去了以往電泵上的對水進行密封的動密封件和離心開關。
6、因本泵的定子線圈採用了耐水線，故定子線圈不需浸漆烘乾，從而減化了生產工藝。
本泵的缺點與同等功率電泵的定子鐵芯相比，其外徑略大一些，現對本泵的附圖作如下說明


圖1為本泵的剖示結構圖。
圖2為單片定子鐵芯圖，圖2中圖A為單片定子鐵芯正視圖；圖2中圖B為單片定子鐵芯的部分槽口圖。
圖3為單片轉子鐵芯圖。圖3中圖A為單片轉子鐵芯的正視圖；圖3中圖B為單片轉子鐵芯的部分槽口圖。
圖4為本泵電機的定子繞組展開示意圖。圖中D1－D2為主繞組；D1′－D2′為副繞組。
圖5為本泵電機的線路連接圖。圖中副繞組D1′－D2′與電容器C(23)相串聯後，再與主繞組D1－D2相併聯於A、B兩點，延時過流繼電器(32)串聯於電源的一端及電路中的B點之間。
現將本泵第一實施例敘述如下本泵結構件為底板(3)、泵殼(8)、進水段(17)、葉輪(19)、蓋板(25)和罩帽(31)均由鑄鐵或鑄鋁澆鑄成毛坯，然後經車床加工成所需尺寸，過濾網(15)可用厚度為0.5mm的鐵皮經衝床衝有大小相等分布均勻的過濾孔200個。
底板(3)外圓直徑為164mm，厚度為5mm，與泵殼(8)配合的止口尺寸為140mm。底板(3)的中心處有直徑為35mm的軸承孔，其孔深為25mm。孔的壁厚為4mm。泵殼(8)內徑為140mm。泵殼(8)的上下邊框為164mm，泵殼(8)壁厚為3mm。進水段(17)下端外徑為164mm。進水段(17)與泵殼(8)的配合止口尺寸為140mm。進水段(17)下端的中心有直徑為35mm的軸承孔，其孔內25mm上有一止口。直徑為30mm，深度為10mm。葉輪(19)的外徑為112mm、高度為12mm，下端中心的進水孔直徑為44.5mm。過濾網(15)長度為520mm。寬度為45mm，厚度為0.5mm。蓋板(25)外徑為164mm，厚度為5mm。罩帽(31)外邊直徑為164mm。外邊寬度為12mm。罩帽(31)的外徑為140mm，內徑為130mm，高度為70mm。
定子鐵芯(10)用156片迭壓成長為80mm後，再壓入到泵殼(8)內。單片定子鐵芯參照附圖(2)，其外徑為140mm，內徑為67mm，厚度為0.5mm，齒寬3.5mm。軛厚14mm，槽口形狀為梯形，槽口截面積為153mm2。
單片轉子鐵芯的外徑為66.3mm，中心孔為18mm圓周邊衝有均勻分布的22槽。轉子鐵芯(11)用156片矽鋼片迭壓成長度80mm。槽偏角為16°角。用鋁壓鑄成形狀為鼠龍式，壓上轉子軸(7)後，再對整個轉子進行車床加工成形。
本泵的零部件如下無極性電容器(23)的容量為12微法，耐壓為450伏(交流)。此電容器為特製電容器，能防水。延時過流繼電器(32)用電子元件裝配成，延時時間為10秒，檢測動作電流為6安培，作保護定子線圈(13)用。單向列球軸承(4)規格為202；油封(5)選用標準件型號為PD17×35×10，孔用彈性擋圈(6)用標準件，型號為GB893－67，規格為擋圈35；鍵(22)規格為3×4×10mm3，開口銷(24)選用標準件，規格為φ3×15mm六角螺栓(1)採用標準件，規格為M6×14，六角螺栓(21)採用標準件，規格為M6×20，接頭(33)用聚氯乙烯壓成。
為了便於對裝配過程進行說明，現將泵殼(8)、定子鐵芯(10)和定子繞圈(13)的組合體命名為定子。將轉子軸(7)、轉子鐵芯(11)和鼠龍條(12)的組合體命名為轉子、定子線圈(13)分主繞組D1－D2和副繞組D1′－D2′，主繞組D1－D2由兩組四隻連圈的同心繞組組成，第一個繞組的跨距為1－12、2－11、3－10、4－9；第二個繞組的跨距為21－16、22－15、23－14、24－13，兩繞組的過橋線處不斷開，以便減少連接頭。副繞組D1′－D2′由兩組2隻連圈的同心繞組組成，第一個繞組的跨距為7－18、8－17；第二個繞組的跨距為20－5、19－6，兩繞組的過橋線處不斷開，可減少連接頭。
定子線圈(13)可採用絕緣層為聚氯乙烯或尼龍等材料製成的耐水線，其絕緣層內的導體採用銅或鋁，本例選用的具體線規為主繞組D1－D2的銅芯直徑為0.57mm，絕緣層厚度為0.33mm，副繞組D1′－D2′銅芯直徑為0.40mm，絕緣層厚度為0.3mm，主繞組D1－D2總共串聯有上述耐水線為620根，副繞組D1′－D2′總共串聯有耐水線為780根。定子繞組按上述參數繞好後，再浸入40℃的水溫裡浸24小時後，用兆歐表測量其絕緣電阻應大於200兆歐，然後再進行1000伏的耐壓試驗，應沒有擊穿現象發生，這樣方可將定子線圈按上述的跨距嵌入定子鐵芯的槽內，並將線圈整好形，同時定子線圈(13)還要進行絕緣電阻測量和1000伏的耐壓試驗，如果嵌線工作很仔細，則不會出現問題，這樣定子就製成了。
現將裝配過程敘述如下先將軸承(7)和油封(5)裝於底板(3)和進水段(17)軸承孔內，按上孔用彈性擋圈(2)，把轉子軸(7)裝於底板(3)的軸承孔內，裝上定子，用四隻六角螺栓(1)緊固，再裝上進水段(17)，用四隻六角螺栓(1)將進水段與定子固緊。在轉子軸(7)的上端裝上葉輪(19)，並插入鍵(22)和開口銷(24)，使葉輪(22)固定在轉子軸(7)的上端，在進水段(17)上端加墊片(18)，墊片(18)上面蓋上蓋板(25)，與此同時應將定子線圈(13)引出線穿過進水段(17)，再穿到蓋板(25)上面，在蓋板(25)上面，固定有電容器(23)和延時過流繼電器(32)。將電纜(28)穿上護套(26)、同時穿過罩帽(31)的孔，把電纜線(28)中的一根線與延時過流繼電器(32)的一端相連，從延時過流繼電器(32)的另一端與主繞組D1－D2的D2端相連，同時D2端還與電容(23)的一根線相連，再將主繞組D1－D2的D1端與副繞組D1′－D2′的D1′端相連，同時與電纜線(28)另一端相連，並用耐水材料封好各連接頭，裝上罩帽(31)，同時將O型橡膠密封圈(20)放入罩帽槽內，用四隻六角螺栓(21)把罩帽(31)、蓋板(25)、進水段(17)固緊。裝上把手環(27)用半圓頭螺釘(30)將把手(29)裝於手環(27)上。把過濾網(15)用半圓頭螺釘(16)裝在進水段(17)上。在蓋板(25)的出水口處，旋上接頭(33)，最後把整個泵體全部放在水中，經24小時用1000伏的兆歐表測量絕緣電阻應大於50兆歐，再通電試驗，同時測量本泵的滿載電流為4.2安培，揚程為25米，流量為5.5噸／小時，泵體溫升7℃(在水溫為5℃時)，效率達75％，功率因素0.79，功率為550瓦、額定電壓為220伏。
本泵的第二次實施例敘述如下參照以上實施例一的結構和裝配不變，零部件和其它尺寸也不變，只有以下部分尺寸和參數改變如下底板(3)外圓直徑為144mm，底板(3)止口尺寸為120mm，泵殼(8)上下邊框為144mm，泵殼(8)內徑為120mm，進水段(17)下段外圓尺寸為144mm，進水段(17)止口尺寸為120mm。
單片定子鐵芯參照附圖2，其外徑為120mm，內徑為58mm。齒寬為3mm，軛厚12mm，槽口截面積為119mm2。定子鐵芯(10)長為65mm。
單片轉子鐵芯的外徑為57.3mm，轉子鐵芯(11)長度為65mm(用126片矽鋼片迭成)。
定子線圈(13)主繞組銅芯直徑為0.47mm，絕緣層厚度為0.25mm。副繞組銅芯直徑為0.31mm，絕緣層厚度為0.22mm，主繞組總共串聯耐水線為940根，副繞組總共串聯耐水線為1120根。
無極性電容器(23)的容量為8微法，延時過流繼電器(32)檢測動作電流為4.5安培。揚程為18米。流量3.5噸／小時，滿載電流2.5安培，功率250瓦。
本泵第三實施例敘述如下參照實施例一結構和裝配不變，零部件和其它尺寸也均不變，只有部分尺寸和參數改變如下底板(3)外圓直徑為174mm，底板(3)止口尺寸為152mm，底板(3)厚度為7mm，泵殼(8)上下邊框尺寸為174mm。泵殼(8)內徑尺寸為152mm，泵殼(8)壁厚為4mm，進水段(17)下段外圓尺寸為174mm，進水段(17)止口尺寸為152mm。
單片 定子鐵芯參照附圖(2)，其外徑為152mm。內徑為72mm，齒寬為4mm，軛厚為17mm，槽口截面積為176mm，定子鐵芯(10)長為90mm(用174片矽鋼片迭成)。
單片轉子鐵芯外徑為71.3mm。轉子鐵芯(11)長為90mm(用174片矽鋼片迭成)。
定子線圈(13)主繞組直徑為0.8mm，絕緣厚度為0.33mm副繞組銅芯直徑為0.5mm，絕緣層厚度為0.30mm，主繞組總共串聯耐水線為480根，副繞組總共串聯耐水線為600根。
無極性電容器(23)容量為20微法，葉輪(19)外徑為128mm，延時過流繼電器(32)檢測動作電流為10安培。
滿載電流6.3安培，揚程25米，流量9噸／小時，功率800瓦。
權利要求1.一種由電機和水泵兩部分組成的單相電容運轉線圈水浸式潛水電泵，其特徵在於電機部分由底板(3)、泵殼(8)、轉子軸(7)、定子鐵芯(10)、轉子鐵芯(11)、定子線圈(13)、進水段(17)、單列向心球軸承(4)、油封(5)、孔用彈性檔圈(6)、油封(14)、電容器(23)、延時過流繼電器(32)、電纜(28)組成；水泵部分由進水段(17)、過濾網(15)、葉輪(19)、墊片(18)、轉子軸(7)、鍵(22)、開口銷(24)、蓋板(25)、接頭(33)、罩帽(31)以及把手(29)組成，水泵部分位於電機的上部。
2.根據權利要求1所述的上述單相電容運轉線圈水浸式潛水電泵，其特徵在於定子線圈(13)的絕緣層為聚氯乙烯或尼龍等材料製成的耐水線，其絕緣層內的導體採用銅芯或鋁芯，直徑為0.31～0.8mm。
3.根據權利要求1所述的上述單相電容運轉線圈水浸式潛水電泵，其特徵在於定子鐵芯(10)外徑為120～152mm，內徑為58～72mm，長度為58～90mm，齒寬3～4mm，軛厚12～17mm，槽口截面積為119～176mm2。
專利摘要本實用新型為單相電容運轉線圈水浸式潛水泵，該泵由包括底板、泵殼、轉子軸、定子鐵芯、轉子鐵芯、定子線圈、進水段及電容器等的電機部分以及進水段，過濾網、葉輪、蓋板等的水泵部分組成。本泵可用於農業、工礦、建築工地、地下設施及家庭等方面抽送水，本泵用單相電源，定子線圈可浸入水中，故冷卻的效果好，可省去動密封件和離心開關，採用電容運轉式，故功率因素及效率高，揚程高。且定子線圈為耐水線，故無需浸漆烘乾。
文檔編號F04D13/06GK2108812SQ91213520
公開日1992年7月1日 申請日期1991年4月12日 優先權日1991年4月12日
發明者錢金泉 申請人:錢金泉