一種細長型低速潛水電泵的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種內部介質為空氣、轉速低于600轉/分的細長型低速潛水電泵。包括潛水電機、泵體兩大部分，潛水電機與水泵同一根軸的結構方式。轉軸依次貫穿軸承、轉子、推力軸承、葉輪。潛水電機采用每極每相槽數q為小于2的分數槽繞組電磁設計方法。潛水電泵導葉擴散角α在5?10度。潛水電機外徑D0與潛水電泵葉輪外徑Dp之比等于0.5～0.7，從而提高潛水電泵的機組效率；同時為保證潛水電泵機組穩定性，將其長徑比，即配用的潛水電機外徑D0與潛水電泵的高度H之比控制在0.12～0.18。本實用新型結構緊湊，節省原材料，同時減小機組的故障點。增強了潛水電機機組的穩定性。提高了潛水電泵的機組性能。減少了水流的繞流損失，提高了機組的性能。同時減小了井筒的直徑，減小了土建及安裝的工作量。
【專利說明】
一種細長型低速潛水電泵
技術領域
[0001] 本實用新型屬于潛水電栗技術領域，具體涉及內部介質為空氣、轉速低于600轉/ 分的潛水電栗的設計。
【背景技術】
[0002] 潛水電栗都是以潛水電機作為動力源，其中內部介質為空氣的潛水電栗的配套潛 水電機大都設計在處于栗送水流的出水流道中。對排灌或一般供水栗站，水栗設計參數的 選擇一般要兼顧效率和汽蝕兩個方面。對此，目前國際上比較通用的辦法是:根據經驗首先 選定葉輪進口前的速度V，然后計算栗的葉輪直徑D，并按栗的汽蝕允許條件選定栗的轉速 η，兩者乘積nD不應超過某一合理范圍。
[0003] 潛水電栗的設計也是如此，基于上述水栗葉輪周邊的線速度必須保持一個特定的 常數這一設計原理，在潛水電栗向大型化發展中，隨著水栗的葉輪直徑越來越大，所需潛水 電機的轉速則越來越低。由電機的原理知：
[0004]
，其中η-電機轉速;f 一電源頻率;p-電機極數。
[0005] 由此可知：電機轉速越低，電機極數越多。同時：
[0006]
其中q-每極每相槽數;Qi-定子槽數;m-相數;p-電機極數。
[0007] 對于配用潛水電機來說，在傳統的電磁設計中，一般采用每極每相槽數q為整數的 整數槽繞組分布。從公式中可能看出，極數越多，每極每相槽數q為整數時所需的定子槽數 Qi越多。同時在每極每相槽數為整數的整數槽繞組中，在每極對下的槽在磁場中的分布與 其它極對下的分布相同，因此在各對極下繞組產生的高次諧波電勢以代數方法疊加。可能 造成某些高次諧波電勢大為削弱，有些則不行，從而使潛水電機的電勢波形變差，帶來潛水 電栗的機組振動、噪聲等問題。同時，多極數低速潛水電機會因其定子槽數&的增加，使得 整個定子沖片直徑相應加大，造成低轉速潛水電機的外觀直徑增加明顯。這種潛水電機在 直徑方向的增加不僅擠占其外部與井筒之間栗送水流的流道，也使潛水電栗燈泡比（潛水 電機外徑Do/潛水電栗葉輪外徑D P)大大超出合理的設計值0.7，甚至達到0.9以上，因此設計 中水栗導葉體的導葉擴散角α增大，增加了潛水電栗的擴散損失，降低了機組的效率。相比 潛水電栗直徑方向的增加，其軸向的尺寸加長對潛水電栗的整體水力性能不會造成影響， 因為其沒有阻塞流道，所以水力部件上增加與流體流動方向一致的筋板不但不會降低流道 損失，反而會使流體流動更順暢。機組的直徑方向加大，相應的體積、重量也會加大，增加了 制造的成本及工作量、加大了配套的土建工程的工作量，給運輸、起吊、安裝也相應的增加 了難度。
【發明內容】
[0008] 為了彌補已有技術的不足，解決低速潛水電栗配用潛水電機的直徑過大，阻礙栗 送水流流道的問題，同時考慮到潛水電栗軸向長度的增加不會影響水力性能的特點，本實 用新型通過結構改進提出一種細長型低速潛水電栗。
[0009] -種細長型低速潛水電栗包括潛水電機1和潛水栗2,潛水電機1的定子外殼8和潛 水栗2的導葉體13通過連接端蓋10連接使潛水電機1和潛水栗2同軸連接成一個整體;潛水 電機外徑Do小于葉輪外徑D P，使潛水電機1軸向位于潛水栗2的葉輪13出水側栗送水流的流 道內；
[0010] 潛水電機1的轉子軸和潛水栗2的栗軸為同一根轉軸5;所述轉軸5的一端通過出線 側徑向軸承4固定設于潛水電機出線側端蓋3內，轉軸5的中部通過連接側徑向軸承9固定設 于連接端蓋10上;轉軸5的另一端穿過連接端蓋10伸至導葉體13外，轉軸5的外伸端上安裝 有葉輪14,葉輪14的外部罩設有葉輪外殼15,位于導葉體13內的轉軸5上設有推力軸承11;
[0011] 所述潛水電栗的燈泡比為0.5~0.7;
[0012]所述導葉體13的擴散角α為5~10度；
[0013] 所述潛水電機外徑Do和所述潛水電栗的整體長度之比為0.12~0.18。
[0014] 所述潛水電機1采用每極每相槽數為小于2的分數槽繞組。
[0015] 本實用新型的有益技術效果體現在以下方面：
[0016] 1、本實用新型用于700ZDB(50kW，14p，380V)潛水電栗的設計中，與傳統設計對比 如下表1:
[0017]
[0018]
[0019]
[0020] 從表1中可以看出，一種細長型低速潛水電栗設計的定子沖片外徑減少了29.2%， 從而使潛水電栗的燈泡比下降到合理的設計范圍0.6,導葉體的擴散角也從17°下降為5°。 配用的潛水電機外徑Do與潛水電栗的高度Η之比0.132,機組運行穩定，且大大改善了導葉 流線線型，提高了潛水電栗機組的整體效率。這些在實踐中已得到良好驗證。
[0021] 2、本實用新型用于900ZDB(160kW，18p，380V)潛水電栗的設計中，與傳統設計對比 如下表2:
[0022]
[0023]
[0024] 從表1中可以看出，一種細長型低速潛水電泵設計的定子沖片外徑減少了29.7%， 從而使潛水電栗的燈泡比下降到合理的設計范圍0.625,導葉體的擴散角也從22°下降為 7°。配用的潛水電機外徑Do與潛水電栗的高度Η之比0.175,機組運行穩定，且大大改善了導 葉流線線型，提高了潛水電栗機組的整體效率。
[0025] 3、分數槽繞組可以使得在設計電機時槽數的選擇比較靈活，可以用較少的槽數， 較小直徑的定子沖片進行多極數、低轉速的電機電磁設計。可供選擇的設計方案也相應增 加。
[0026] 4、本實用新型細長型低速潛水電栗的直徑大大減小，可減小配用土建工程的直徑 開挖量，減少工作量。
[0027] 5、配用潛水電機采用分數槽繞組設計，其每極每相槽數為分數，優點有:①可用較 少槽數獲得相當多槽的分布系數;②能削弱磁極磁場非正弦分布所產生的高次諧波電勢； ③能有效地削弱齒諧波電勢的幅值，改善電動勢的波形;④減小了因氣隙磁導變化引起的 每極磁通的脈振幅值，減少了磁極表面的脈振損耗。⑤有效減小電機轉矩脈動，減小繞組端 部長度。
【附圖說明】
[0028]圖1為本實用新型結構不意圖；
[0029] 圖2為圖1的I局部放大圖；
[0030] 上圖中序號:潛水電機1、潛水栗2、出線側端蓋3、出線側徑向軸承4、轉軸5、電機轉 子6、電機定子7、定子外殼8、連接側徑向軸承9、連接端蓋10、推力軸承11、機械密封12、導葉 體13、葉輪14、葉輪外殼15、井筒16。潛水電機外徑Do、葉輪外徑D P、導葉體的擴散角α。
【具體實施方式】
[0031 ]下面結合附圖，通過實施例對本實用新型作進一步地說明。
[0032] 參見附圖，一種細長型低速潛水電栗，包括潛水電機1、栗體2兩大部分，二者的軸 向中部設有同一根轉軸5,轉軸5上固定安裝有轉動部件，從潛水電機1端開始，轉動部件中 部轉軸依次貫穿出線側徑向軸承4、電機轉子6、電機與栗連接側徑向軸承9、推力軸承11、機 械密封12、葉輪14。潛水電機有兩個徑向支點，一個是出線側徑向軸承4固定于潛水電機出 線側端蓋3內，另一個是電機與栗連接側徑向軸承9固定于連接側的端蓋10內。兩端蓋之間， 即電機轉子6的外部套設有電機定子7。電機定子7固定設置于定子外殼8內，定子外殼8兩端 分別與潛水電機出線側端蓋3、電機與栗連接側端蓋10固定連接。推力軸承11固定設置在導 葉體13內腔。葉輪14的外部設置有葉輪外殼15。葉輪14外部直徑與葉輪外殼15內部直徑之 間單邊間隙0.5-1.0mm。潛水電機位于潛水電栗的葉輪14出水側栗送水流流道內。潛水電機 外部直徑與外部井筒16之間的栗送水流流道是一個環形區域。
[0033] 工作時，環境水從葉輪外殼15進入，經過葉輪14增壓后，通過導葉體13,由導葉體 13出口斜邊131與井筒內壁161之間所夾銳角，即5-10度的導葉擴散角，進入潛水電機1外部 直徑與外部井筒16之間的栗送水流流道是一個環形區域。因潛水電機1采用每極每相槽數q 為小于2的分數槽繞組設計，使得其外部直徑較小，其導葉體13的擴散角度α可控制在5-10 度范圍內。本實用新型通過保證潛水電栗的燈泡比（潛水電機外徑Do/潛水電栗葉輪外徑D P) 等于0.5-0.7，達到減小流道損失的目的。通過將潛水電栗長徑比(潛水電機外徑Do/潛水電 栗高度H)等于0.12-0.18，達到機組運行安全穩定。
【主權項】
1. 一種細長型低速潛水電栗，包括潛水電機（1)和潛水栗(2)，潛水電機（1)的定子外殼 (8 )和潛水栗(2 )的導葉體（13 )通過連接端蓋（IO )連接使潛水電機（1)和潛水栗(2 )同軸連 接成一個整體;潛水電機外徑Do小于葉輪外徑DP，使潛水電機(1)軸向位于潛水栗(2)的葉輪 (14)出水側栗送水流的流道內；其特征在于： 潛水電機（1)的轉子軸和潛水栗(2)的栗軸為同一根轉軸(5);所述轉軸(5)的一端通過 出線側徑向軸承(4)固定設于潛水電機出線側端蓋(3)內，轉軸(5)的中部通過連接側徑向 軸承(9)固定設于連接端蓋（10)上;轉軸(5)的另一端穿過連接端蓋（10)伸至導葉體（13) 外，轉軸(5)的外伸端上安裝有葉輪（14)，葉輪（14)的外部罩設有葉輪外殼（15)，位于導葉 體(13)內的轉軸(5)上設有推力軸承(11); 所述潛水電栗的燈泡比為〇. 5~0.7; 所述導葉體(13)的擴散角α為5~10度； 所述潛水電機外徑Do和所述潛水電栗的整體長度之比為0.12~0.18。2. 根據權利要求1所述的一種細長型低速潛水電栗，其特征在于:所述潛水電機（1)采 用每極每相槽數為小于2的分數槽繞組。
【文檔編號】F04D13/08GK205478374SQ201620271497
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月31日
【發明人】胡薇, 金雷, 宋飛, 莢小健, 王誠成
【申請人】合肥恒大江海泵業股份有限公司