一种感应异步轴流式电动流体动力装置

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1.本实用新型属于电磁泵技术领域，具体涉及一种感应异步轴流式电动流体动力装置，可以应用于现有同类泵的工作场合，减小体积，提高运行效率。


背景技术：

2.目前，现有的流体动力装置如风机、水泵、油泵等，应用非常普遍，几乎消耗了人类总用电量的30％以上。传统的轴流式流体动力装置，通常是在一个管道内，由电机驱动轴流叶片旋转，带动流体从一端进入，从另一端排出。上述系统的主要弊端是：电机本身对流体产生了较大的流阻损耗；叶片与管道内壁间隙较大，内泄和流体回流较大，系统效率较低。电磁泵在一定程度上能够解决上述问题，如专利cn201120327271.x公开了一种直驱电磁泵，主要由电机机壳、电机定子铁芯、电机定子绕组、电机后端盖、电机轴、电机后轴承、连接键、电机转子铁芯、永久磁钢、电机前轴承、隔离套、电机前端盖、压紧螺母、叶轮、密封环和泵壳体组成。定子铁芯叠压后压入电机机壳内、定子绕组安放在定子铁芯中。转子铁芯叠压后压在电机轴上，在转子铁芯上安装有永久磁钢，在电机轴上开有键槽，安放连接键，将电机铁芯受到的扭力传递给电机轴，电机轴与叶轮连接在一起，并用压紧螺母固定，叶轮随电机轴一同旋转，抽取液体，隔离套是直驱电磁泵的关键部件，为筒状结构，其外沿分别与电机机壳和电机前端盖连接，避免输送液进入电机定子内，防止液体泄流，隔离套的内部固定电机后轴承，与安放在电机前端盖上的电机前轴承一起，支撑电机转子及叶轮的重量，电机后端盖对电机起防护作用，泵壳体除与电机部分连接外还用于导流输送液体；专利cn202021978323.5公开了一种永磁同步电磁泵，其包括外壳结构、定子结构、转子结构和叶轮，所述外壳结构上设置有进水口和出水口，所述外壳结构内设置有进水腔、出水腔和转子腔，所述进水腔、出水腔和转子腔在外壳结构内连通，所述进水口与所述进水腔相连，所述出水口与所述出水腔相连，所述转子结构设置在所述转子腔内，所述转子结构内设有转轴、塑料转子和磁芯，所述叶轮安装在所述进水腔内跟转子结构连接，所述进水口和所述转轴位于一条直线上，所述定子结构安装在所述外壳结构中并套设于所述转子腔外，所述叶轮跟所述转子结构做成一体式，所述转子结构中的磁芯被塑料转子包裹安装在所述转轴远离进水口方向的后段，所述塑料转子在所述转子腔靠进水口方向的前段上设置了有过水孔的过滤圆盘，所述转子结构中磁芯部分的外壁上设置了轴向的缓震块，所述缓震块和所述转子腔的内壁之间留有空隙，所述缓震块有若干块并且缓震块之间留有间隔，所述缓震块由缓震材质制成，其工作时定子绕组通电形成磁场，转子结构中有磁芯，磁芯在磁场的作用下转动带动转子结构和叶轮转动，叶轮在水中快速转动形成负压环境，使水从进水口中涌入进水腔，并且在叶轮的转动过程中给水提供了一个推力，将水推入出水腔并通过出水口排出电磁泵。但上述电磁泵总体结构上都是径流式，流体进入泵腔内沿径向加速形成压力，再对外输出，叶片位于泵总体结构的一端，增加了泵体的长度，另外流体内部涡流损失太大，降低了整机效率。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于寻求一种结构更加简单的感应异步轴流式电动流体动力装置,其将传统的永磁同步电机与轴流叶片集成一体，叶片外缘与流道壁面相连并一起旋转，以减小流体内泄和倒流；在流道的外围再设制永磁同步电机的电动力结构，给三项绕组线施加交流电压产生旋转磁场，与永磁体的磁场相互作用产生电磁转矩，驱动叶片与电磁场同步转动，吸入流质、轴向推送后输出流体动力，形成一种无配流阀、结构紧凑、高速高效的流体动力装置。
4.为了实现上述目的，本实用新型涉及的感应异步轴流式电动流体动力装置，其主体结构包括定子组件、动子组件、后盖板、机壳、前盖板和轴承；其中，动子组件包括叶片心轴、叶片、转子导体、转子短路环、叶片外筒和转子铁芯；机壳为筒状结构，后盖板和前盖板分别固定在筒状机壳的前后两侧开口处，内部形成圆柱状空腔，定子组件、动子组件和机壳同轴心设置，环形定子组件紧靠圆柱状空腔内壁固定，动子组件置于定子组件内且与定子组件之间有一定运动间隙，动子组件两端分别通过轴承与后盖板和前盖板转动密封连接，叶片外筒内壁通过若干个周向均匀布置的叶片与叶片心轴连接，转子铁芯为硅钢片叠合而成的环形结构，转子铁芯内壁紧靠叶片外筒11外壁固定，转子铁芯外壁周向上均匀开设若干个槽孔，转子导体安装固定在槽孔内，转子导体两端均与一转子短路环连接，形成系列短接导电回路，转子短路环与轴承内圈过渡配合连接，后盖板和前盖板中部分别开设与圆柱状空腔连通的流质入口和流质出口。
5.本实用新型涉及的转子导体的材料为铜或铝。
6.本实用新型涉及的叶片在轴向有一定倾斜角度。
7.本实用新型涉及的叶片心轴中部为圆柱形，两头呈锥状，叶片心轴前后两端分别与前盖板和后盖板之间有一定距离。
8.本实用新型涉及的后盖板和前盖板内侧均设有环形轴承座孔，轴承固定在轴承座孔内，靠近前盖板的转子短路环外壁与轴承内圈过渡配合连接，靠近前盖板的转子短路环一端面抵靠前盖板上，另一端面抵靠在转子导体、叶片外筒和转子铁芯形成的端面上；靠近后盖板的转子短路环外壁与轴承内圈过渡配合连接，靠近后盖板的转子短路环一端面抵靠后盖板上，另一端面抵靠在转子导体、叶片外筒和转子铁芯形成的端面。
9.优选地，转子短路环与转子导体、叶片外筒、叶片和叶片心轴一体式设计。
10.本实用新型涉及的定子组件包括包括定子铁芯和定子绕组，定子铁芯为硅钢片叠合而成的环形结构或是其它软磁材料，定子铁芯内壁周向上均匀开设若干个槽孔，定子绕组安装固定在槽孔内。
11.本实用新型涉及的前盖板和后盖板通过螺栓等紧固件与机壳前端紧固连接。
12.本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：通过叶片外筒将机壳内部空间分割为两个独立的腔室：中部的圆柱空腔和外围的环形空腔，流体只在圆柱状空腔内流动，电磁结构置于环形空腔内，将流体和电磁结构隔离开，避免流体对电磁结构造成的影响；且将电磁结构与轴流叶片等集成糅汇一体，在动子转动的同时带动叶片转动，驱动流体轴向流动；整个装置结构紧凑，容积效率高，工作可靠，可高速工作，具有较高的推广应用价值。
附图说明：
13.图1为实施例1涉及的感应异步轴流式电动流体动力装置的纵剖结构示意图。
14.图2为实施例1涉及的感应异步轴流式电动流体动力装置的横剖结构示意图。
具体实施方式：
15.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
16.实施例1：
17.本实施例涉及的一种感应异步轴流式电动流体动力装置，其主体结构包括定子组件、动子组件、后盖板3、机壳4、前盖板8和轴承9；其中，定子组件包括定子铁芯6、定子绕组7，动子组件包括叶片心轴1、叶片2、转子导体5、转子短路环10、叶片外筒11和转子铁芯12；机壳4为筒状结构，后盖板3和前盖板8分别固定在筒状机壳4的前后两侧开口处，内部形成圆柱状空腔，定子组件、动子组件和机壳4同轴心设置，环形定子组件紧靠圆柱状空腔内壁固定，动子组件置于定子组件内且与定子组件之间有一定运动间隙，动子组件两端分别通过轴承9与后盖板3和前盖板8转动密封连接，避免流体流入定子组件内，叶片外筒11内壁通过若干个周向均匀布置的叶片2与叶片心轴1连接，转子铁芯12为硅钢片叠合而成的环形结构，转子铁芯12内壁紧靠叶片外筒11外壁固定，转子铁芯12外壁周向上均匀开设若干个槽孔，转子导体5安装固定在槽孔内，转子导体5两端均与一转子短路环10连接，形成系列短接导电回路，转子短路环10与轴承9内圈过渡配合连接，后盖板3和前盖板8中部分别开设与圆柱状空腔连通的流质入口和流质出口，定子组件接电后，在圆柱状空腔内产生旋转磁场，驱动动子组件上的叶片2转动，吸入流体，在叶片2的轴向推送下，从出口流出。
18.本实施例涉及的转子导体5的材料通常为铜或铝。
19.本实施例涉及的叶片2在轴向有一定倾斜角度，便于动子组件转动时，流体能够从前盖板8的流质入口进入，经过叶片2沿轴向推送，从后盖板3的流质出口排出。
20.本实施例涉及的叶片心轴1中部为圆柱形，两头呈锥状，以减少流体阻力，叶片心轴1前后两端分别与前盖板8和后盖板3之间有一定距离，方便流体流入和流出。
21.本实施例涉及的后盖板3和前盖板8内侧均设有环形轴承座孔，轴承9固定在轴承座孔内，靠近前盖板8的转子短路环10外壁与前盖板8侧的轴承9内圈过渡配合连接，靠近前盖板8的转子短路环10一端面于前盖板8抵接，另一端面与转子导体5、叶片外筒11和转子铁芯12形成的端面抵接；靠近后盖板3的转子短路环10外壁与前盖板8侧的轴承9内圈过渡配合连接，靠近后盖板3的转子短路环10一端面与后盖板3抵接，另一端面与转子导体5、叶片外筒11和转子铁芯12形成的端面抵接；转子短路环10与转子导体5、叶片外筒11、叶片2、叶片心轴1可以铸造成一个整体，这样提高转子组件刚度，减小工艺成本。
22.本实施例涉及的定子组件包括包括定子铁芯6和定子绕组7，定子铁芯6为硅钢片叠合而成的环形结构，或是其它软磁材料，定子铁芯6内壁周向上均匀开设若干个槽孔，定子绕组7安装固定在槽孔内。定子绕组7为三项绕组，可以是叠绕或波绕形式。
23.本实施例涉及的机壳4能够嵌装在其它基体上，或通过底座与其它基体相连。
24.本实施例涉及的前盖板8和后盖板3通过螺栓等紧固件与机壳4前端紧固连接。
25.本实施例涉及的一种感应异步轴流式电动流体动力装置具体工作过程为：给定子绕组7施加交流电压，在定子绕组7内产生交变电流，进而在定子铁芯6内产生旋转磁场，转子导体5因切割磁力线，产生感生电动势，进而在转子导体5、转子短路环10形成的电流回路内产生电流，电流在磁场作用下产生电磁转矩，驱动转子组件以略低于旋转磁场的转速同向转动。转子组件转动时，流质从流质入口进入，在叶片2的轴向推动下，从流质出口流出，如此不断，对外持续输出流体动力，将电能转化为了流体压力能。
26.本实施例通过叶片外筒11将机壳4内空间分割为两个独立的腔室，叶片外筒1在中部围成的圆柱空腔和叶片外筒1和机壳4之间的环形空腔，流体只在圆柱空腔内流动，电磁结构置于环形空腔内，将流体和电磁结构隔离开，避免流体对电磁结构造成的影响；且将电磁结构与轴流叶片等集成糅汇一体，在动子转动的同时带动叶片2转动，驱动流体流动；整个装置结构紧凑，容积利用率提高15％以上，工作可靠，总体效率可比现有技术提高20％以上，具有较高的推广应用价值。