同步電機驅動的泵的葉輪的製作方法
2023-04-29 15:57:16
專利名稱：同步電機驅動的泵的葉輪的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及的是一種同步電機驅動的泵的葉輪，屬液體輸送設備。
背景技術：
本實用新型所指的同步電機，是微型永磁同步電機，其所驅動的泵一般用作小流量的循環泵。以往的同步電機驅動的泵的葉輪是將直的葉片固定在葉輪盤上構成的。因為同步電機在啟動時其轉動的方向是不確定的，而直的葉片不管是向哪個方向轉動，其對液體所施的作用都是一致的，所以同步電機驅動的泵只能採用直的葉輪即星芒式葉輪，以適應正反兩個方向的轉動。但星芒式葉片的工作是葉輪吸入流體時，將液體突然改變運動方向並造成高速旋轉，這就造成所需要的功率消耗比較大。如使用漸開線式葉片，就會當流體被吸入葉輪後，葉片對流體產生兩個分力離心力和旋轉力，且離心力大於旋轉力，因此流體的運動方向改變較小，速度較緩，產生的離心力較大，功率消耗較小，機械效率相對較高。但漸開線式葉片不能適應正反兩個方向的隨機轉動，因為它向反方向轉動時，效率十分低下。
發明內容
針對上述缺陷，本實用新型所要解決的是如何在同步電機驅動的泵的葉輪上使用漸開線式葉片，以提供一種機械效率高，功率消耗低的同步電機驅動的泵的葉輪。
本實用新型提供的同步電機驅動的泵的葉輪，由葉輪盤和葉片構成，其中葉片為漸開線式葉片，且葉片僅以根部與葉輪盤固定連接，葉片外端是自由彈性體。
本實用新型提供的同步電機驅動的泵的葉輪，葉片外端自由彈性體部分超過葉片長的1/2。
泵的葉輪，有敞式、半蔽式和蔽式三種，敞式葉輪是沒有葉輪盤的葉輪，其葉片難於與泵殼很好地密合，效率很低，因此在非輸送含有大量懸浮物液體的情況下不使用敞式葉輪。葉片一側或兩側有葉輪盤的葉輪為半蔽式或蔽式葉輪。現有技術中葉輪盤與葉片是製成一體的，即葉片固定在葉輪盤上的。而在本實用新型提供的葉輪中，葉片離開泵軸的外側一段是與葉輪盤脫離的，即葉片可以依固定在葉輪盤上的根部擺動。
當同步電機通電後，它可能是正向轉動的，則葉片的正面，即葉片陽面或葉片向處凸的一面，是迎向液體的，當起動時葉片受力而向背面彎曲，從而縮小葉片外張的半徑，使起動負荷降低。它也可能是反向轉動的，則葉片的背面，即葉片陰面或葉片向裡凹的一面，是迎向液體的，當起動時葉片受力而向正面彎曲，從而擴大葉片外張的半徑，葉輪尖端會撐在泵殼上而使電機不能起動。同步電機受阻力不能起動時，定子所產生的脈衝磁場會使轉子向另一方向轉動，則前述葉片在正反方向轉動時的形狀變化會起到使同步電機轉子定向轉動的控制作用。
本實用新型提供的同步電機驅動的泵的葉輪，在葉輪盤上有定位塊，定位塊位於葉片外端自由彈性體部分的正面一側，以防同步電機反向轉動時葉片兜水力較大而致葉片變形過大而受損。
本實用新型提供的同步電機驅動的泵的葉輪，所說的葉輪盤是以一連接葉片的小盤和小盤外的環狀葉輪盤構成的，小盤和環狀葉輪盤的分割線是葉片與葉輪盤固定的部分和自由彈性體部分的分界點所在的半徑所畫的圓。如果不將葉輪盤分割成兩個部分，在製造中就必須先按蔽式或半蔽式固定葉片葉輪的成形後，再將葉片外段與葉輪盤割裂開；或在注塑模中在葉片外段與葉輪盤之間設計一薄片，製造成本會較大，所以這種將葉輪盤分成兩個部分的方案是為了製造方便、製造成本低而提出的。
本實用新型提供的同步電機驅動的泵的葉輪，由於葉片外段是自由彈性體，能起到使同步電機轉子定向轉動的控制作用，可實現使同步電機驅動的泵採用漸開線式葉輪的目的，從而達到提高同步電機驅動的泵的機械效率、功率消耗降低的效果。根據實際測定，在相同規格的電機和泵殼的情況下，採用本實用新型提供的同步電機驅動的泵的葉輪比現有技術的同步電機驅動的泵的葉輪負載電流降低約6％，負載起動電壓降低約20％，最大流量增加約100％，最大揚程增加約77％，功率為降低約18％。
圖1為本實用新型一實施例的立體圖；圖2為圖1的零件爆炸圖。
具體實施方式
以下用一實施例來詳述本實用新型的結構，其中並不僅包括所要求保護的必要技術特徵，也不僅限於這一實施形式。
如圖1、2所示，圖中僅顯示泵的同步電機轉子和葉輪兩部分，在描述時廟宇同步電機轉子和葉輪的軸線為垂直於地面且葉輪在上同步電機轉子在下。其中葉輪包括兩個部分，一個部分是葉片、一小葉輪盤和葉輪轂的結合體，即注塑成形的葉片部分I；另一個部分是環形葉輪盤和套軸的結合體，即注塑成形的葉輪盤部分II。同步電機轉子III是永磁鐵氧體作嵌件以注塑成形的，軸線上有安裝軸孔。
同步電機轉子III的注塑件外形是由一個圓柱狀的轉子體12和軸部分所構成，其中軸部分有軸9、軸上的凸出的鍵10和軸根部的定位凸臺11，鍵的一端與連接定位凸臺11。
葉輪盤部分II是由中間套軸和環形葉輪盤構成，其中中間套軸由上部的套軸5、中部的六角軸6和下部的軸套8構成，軸套內孔大於轉子軸上鍵10的鍵頂所畫的圓，該內孔上有向內突出的鍵。軸套近下端有向內凸出的定位環，該向內突出的鍵在定位環以上的內壁上；套軸5上端有環形槽。環形葉輪盤7是一環形的平面盤，經一連接盤連接在中間套軸上六角軸6與軸套8之間，連接盤盤面低於環形盤盤面，且連接盤與六角軸之間有一開口向上的溝槽，環形盤周邊突起6個定位塊4。
葉片部分I是由中間的葉輪轂、葉片及連接葉片的小葉輪盤構成，其中葉輪轂有上部分的軸套1和下部分的內六角軸3，小葉輪盤從這兩部分平展連出，6個漸開線彎曲的葉片2以葉片根等分布置在小葉輪盤上。軸套1上有向內凸出的環帶。
三個部分裝配後，葉片部分I中葉輪轂以下部內六角軸3與葉輪盤部分II的中間套軸中部六角軸6配合，並傳遞扭矩；葉輪轂上部軸套1與套軸5配合定心並以軸套上的環帶扣在套軸上的環槽內定位。小葉輪盤外徑略小於環形葉輪盤7的內徑，且小葉輪盤的厚度等於連接盤與環形葉輪盤之間的盤面高低差，使小葉輪盤底面與連接盤盤面相貼並使葉片底側與環形葉輪盤盤面密合；葉片尖端位於兩個定位塊4之間葉片外端自由彈性體部分的正面一側。葉輪盤部分II的中間套軸套在同步電機轉子部分III的軸上，其中軸套8內孔有內突鍵部分的高度略高於鍵10的長度，軸套內孔中向內突出的鍵與轉子軸上的鍵10傳遞扭矩；中間套軸中套軸5和六角軸6中的內孔與軸9相配合定心，軸套8上的環帶與同步電機轉子上的定位凸臺11交錯相扣後定位。如上結構，葉片部分I和葉輪盤部分II是相對固定的，而它們與同步電機轉子部分III之間是可作相對轉動的，這個相對轉動的幅度是以軸套內孔中沒有突出的鍵的部分的大小決定的。作為可工作的整個產品——泵，則需再將轉子體裝入定子中，將葉輪裝入泵殼中且將轉子及葉輪以中間定軸穿過同步電機轉子部分III上的安裝軸孔安裝在泵殼(座)上。
工作時，定子繞組得電，產生脈衝電磁場，驅動永磁鐵氧體依軸轉動，進而通過轉子軸上的鍵與軸套內孔上的鍵之間和六角軸與內六角軸之間的扭矩傳遞，使葉輪轉動。同步電機無轉向控制，但在本實用新型提供的葉輪結構作用下，如反轉會致使葉輪外徑漲大無法起動，順轉時迫使葉輪外徑內縮，起動更為容易。故使用本實用新型提供的同步電機驅動的泵的葉輪可迫使電機定向轉動。此外，軸套與同步電機轉子軸之間可作一定幅度的相對轉動，為同步電機的起動，不論是停機後起動還是從一個轉動方向向另一個轉動方向的變換起動，都有一個不帶負載的瞬間，以進一步降低起動功率。
上例僅是本實用新型提供的同步電機驅動的泵的葉輪的一種具體的實施方案，並非是唯一的實施方案。如轉子可按照所需要的磁場大小選擇不同的永磁材料，並根據是否會在工作介質中鏽蝕而選擇是否用塑料或其他絕緣防水材料包覆外表面，傳動軸繫結構根據公知可有多種變化，葉片的數量按常識也可在2個以上進行選擇等等。
經實驗檢測同樣繞組的電機配一個直徑為61mm，高為18mm，進水口直徑為28mm，出水口直徑為28mm的葉輪室(泵殼)。
a.相同條件下使用一個普通的直葉，葉片尺寸為直徑37mm，高8mm，葉片片數6。測得負載參數為負載電流450mA，負載起動電壓為197V，最大流量2400L/h，最大揚程1.3m，功率60W。
b.相同條件下使用一個本實用新型提供的同步電機驅動的泵的葉輪，葉片尺寸為真知46mm，高7mm，葉片片數6。測得負載參數為負載電流423mA，負載起動電壓為159V，最大流量4800L/h，最大揚程2.3m，功率49.5W。
可見結果是在功率反而小的情況下，效率提高將近一倍。
權利要求1.一種同步電機驅動的泵的葉輪，由葉輪盤和葉片構成，其特徵是所說的葉片為漸開線式葉片，且葉片僅以根部與葉輪盤固定連接，葉片外端是自由彈性體。
2.如權利要求1所述的同步電機驅動的泵的葉輪，其特徵是所說的葉片外端自由彈性體部分超過葉片長的1/2。
3.如權利要求1或2所述的同步電機驅動的泵的葉輪，其特徵是在葉輪盤上有定位塊，定位塊位於葉片外端自由彈性體部分的正面一側。
4.如權利要求1或2所述的同步電機驅動的泵的葉輪，其特徵是所說的葉輪盤是以一連接葉片的小盤和小盤外的環狀葉輪盤構成的，小盤和環狀葉輪盤的分割線是葉片與葉輪盤固定的部分和自由彈性體部分的分界點所在的半徑所畫的圓。
5.如權利要求3所述的同步電機驅動的泵的葉輪，其特徵是所說的葉輪盤是以一連接葉片的小盤和小盤外的環狀葉輪盤構成的，小盤和環狀葉輪盤的分割線是葉片與葉輪盤固定的部分和自由彈性體部分的分界點所在的半徑所畫的圓。
專利摘要本實用新型提供的同步電機驅動的泵的葉輪，由葉輪盤和葉片構成，其中葉片[2]為漸開線式葉片，且葉片僅以根部與葉輪盤固定連接，葉片外端是自由彈性體。如同步電機反轉會致使葉輪外徑漲大無法起動，順轉時迫使葉輪外徑內縮，起動更為容易，可實現使同步電機驅動的泵採用漸開線式葉輪的目的，從而達到提高同步電機驅動的泵的機械效率、功率消耗降低的效果。根據實際測定，在相同規格的電機和泵殼的情況下，採用本實用新型提供的同步電機驅動的泵的葉輪比現有技術的同步電機驅動的泵的葉輪負載電流降低約6％，負載起動電壓降低約20％，最大流量增加約100％，最大揚程增加約77％，功率為降低約18％。
文檔編號F04D29/24GK2900878SQ200620101649
公開日2007年5月16日 申請日期2006年3月11日 優先權日2006年3月11日
發明者林堅定 申請人:浙江森森實業有限公司