一种潜水井用电机的制作方法

[0001]
本实用新型涉及电机技术领域，具体涉及一种潜水井用电机。


背景技术：

[0002]
屏蔽式电机无机械密封，由输送的介质可直接通过定转子之间，起到润滑冷却轴承系统，也可以带走定转子的热量。而高速电机特别是永磁同步电机近年来发展迅速，电机转速可以提高到传统市电运行频率2900rpm(50hz),3500rpm(60hz)两倍甚至三倍以上，达到8000～10000rpm以上，到提高以后可以大大缩小电机及其负载的体积和重量，提高功率密度和效率。
[0003]
传统屏蔽电机采用石墨径向滑动轴承，无法承受高转速的载荷，寿命短。且高转速高功率密度会带来更高的散热需求，永磁转子磁钢耐热性差，高温会瞬间使磁钢退磁，导致电机性能下降甚至失效。
[0004]
有鉴于此，急需对现有的电机的结构进行改进，以提高散热效果，保证轴承系统寿命，提升电机效率。


技术实现要素：

[0005]
本实用新型所要解决的技术问题是现有的电机在高速运行时散热效果差，容易引发磁钢退磁的问题。
[0006]
为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是提供一种潜水井用电机，包括电机轴、电机转子组件、电机定子组件、电机外壳和电机护筒，所述电机轴内部为空心结构，所述电机轴穿过止推环可旋转地设置于所述电机内部，上端设置有第一轴承，下端设置有第二轴承，所述电机轴在所述止推环、所述第一轴承和所述第二轴承相接处的径向均开有通孔，所述电机轴带动所述电机转子组件转动，所述电机转子组件外部包裹设置有屏蔽套，所述屏蔽套与所述电机转子组件之间形成内部介质通道，预存冷却水于所述内部介质通道内，所述内部介质通道通过通孔与所述电机轴的中空部分相连通，所述电机定子组件环绕所述电机轴设置，所述电机与泵通过连接装置相连，所述连接装置包括上下设置的第一连接部和第二连接部，所述第一连接部与所述第二连接部之间通过多个筋板相连，第一连接部的上部设置有环形槽，所述环形槽用于放置密封件，所述电机外壳包裹电机设置，所述电机护筒包裹所述电机外壳，并与所述电机外壳之间形成外部介质通道。
[0007]
在上述技术方案中，所述电机转子组件包括：
[0008]
转子护套，包裹于电机转子整体设置，所述转子护套两端通过旋压转卷边的方式两侧压紧；
[0009]
塑料盖板，分为转子上盖板和转子下盖板，分别设置于所述电机转子整体的两端。
[0010]
在上述技术方案中，所述电机定子组件包括定子铁芯和绕组，所述绕组放置于密封的腔体内，所述密封的腔体内填充有环氧树脂。
[0011]
在上述技术方案中，所述止推环设置于所述转子上盖板与第一轴承之间设置。
[0012]
在上述技术方案中，所述止推环采用注塑方式成型，端部分布有径向凹槽，内侧面有齿状凹槽与电机轴径向通孔处过盈配合。
[0013]
在上述技术方案中，所述电机轴的上端穿过止推环可旋转地设置于上法兰内，下端穿过下法兰设置。
[0014]
在上述技术方案中，所述上法兰下方设置有上轴承座并通过螺栓固定连接，所述下法兰的下方设置有下轴承座并通过螺栓固定连接。
[0015]
在上述技术方案中，所述转子下盖板与第二轴承之间设置有平面推力轴承组件，所述平面推力轴承组件包括抱轴的推力轴承座，石墨平面推力轴承动环，以及推力轴承座外侧的薄壁护套，所述第二轴承的上端面径向分布有多个径向槽。
[0016]
在上述技术方案中，所述电机轴表面设置有耐磨涂层。
[0017]
在上述技术方案中，所述上法兰上设置有排气阀，所述排气阀用于平衡电机内外压力和排气。
[0018]
与现有技术相比，本实用新型的一种潜水井用电机，通过将电机轴内部设置为空心结构，电机轴在所述止推环、所述第一轴承和所述第二轴承相接处的径向均开有通孔，屏蔽套与所述电机转子组件之间形成内部介质通道，预存冷却水于所述内部介质通道内，所述内部介质通道通过通孔与所述电机轴的中空部分相连通，冷却水在电机转动过程时，形成电机内冷却循环，电机在驱动泵进行抽水时，水流由泵流经连接装置进入外部介质通道，从而提高轴承系统寿命，防止磁钢退磁，同时也能显著降低电机运行噪音和震动，无泄露风险，无机械密封免维护，提高电机效率，拓展了电机的应用范围。
附图说明
[0019]
图1为本实用新型中一种潜水井用电机的剖视图；
[0020]
图2为本实用新型中一种潜水井用电机的电机转子组件的剖视图；
[0021]
图3为本实用新型中一种潜水井用电机的连接装置的立体图；
[0022]
图4为本实用新型中一种潜水井用电机的推力轴承组件的剖视图；
[0023]
图5为本实用新型中一种潜水井用电机的推力轴承组件的主视图；
[0024]
图6为本实用新型中一种潜水井用电机的止推环的立体图。
[0025]
其中，图1至图3中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
[0026]
100电机轴，200电机转子组件，300电机定子组件，400电机外壳，500电机护筒，600外部介质通道，700连接装置，101止推环，102第一轴承，103第二轴承，104屏蔽套，105内部介质通道，106上法兰，107下法兰，108排气阀，201转子上盖板，202转子下盖板，203护套，204转子铁芯，205磁钢，301定子铁芯，302绕组，303环氧树脂，701第一连接部，702第二连接部，703环形槽，704筋板，705第一环形凸台，706第二环形凸台,1031径向槽，109推力轴承组件，1091推力轴承座，1092推力轴承动环，1093薄壁护套。
具体实施方式
[0027]
本实用新型提供了一种潜水井用电机，能够实现电机轴内外双重冷却循环，带走轴承系统和电机定子及电机转子热量，保证轴承系统寿命。下面结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型做出详细说明。
[0028]
如图1至图3所示，本实用新型提供的一种潜水井用电机，包括电机轴100、电机转子组件200、电机定子组件300、电机外壳400和电机护筒500，电机轴100内部为空心结构，电机轴100穿过止推环101可旋转地设置于电机中间位置，上端设置有第一轴承102，下端设置有第二轴承103，电机轴100在止推环101、第一轴承102和第二轴承103相接处的径向均开有通孔，电机轴100带动电机转子组件200转动，电机转子组件200外部包裹设置有屏蔽套104，屏蔽套104与电机转子组件200之间形成内部介质通道105，预存冷却水于内部介质通道105内，内部介质通道105通过通孔与电机轴100的中空部分相连通，电机定子组件300环绕电机轴100设置，电机轴100通过联轴器与泵轴相连接，电机与泵通过连接装置700相连，连接装置700包括上下设置的第一连接部701和第二连接部702，第一连接部701与第二连接部702之间通过多个筋板704相连，第一连接部701的上部设置有环形槽703，环形槽703用于放置密封件，电机外壳400包裹电机设置，电机护筒500包裹电机外壳400，并与电机外壳400之间形成外部介质通道600。
[0029]
在该实施例中,通过将电机轴100内部设置为空心结构，电机轴100在止推环101、第一轴承102和第二轴承103相接处的径向均开有通孔，屏蔽套104与电机转子组件200之间形成内部介质通道105，预存冷却水于内部介质通道105内，内部介质通道105通过通孔与电机轴100的中空部分相连通，冷却水在电机转动过程时，形成电机内冷却循环，电机在驱动泵进行抽水时，水流由泵流经连接装置700进入外部介质通道600，从而实现了内外双循环的散热方式，加速带走轴承摩擦及电机转子、电机定子的热量，提高轴承系统寿命，防止磁钢205退磁，同时也能显著降低电机运行噪音和震动，无泄露风险，无机械密封免维护，提高电机效率，拓展了电机的应用范围。
[0030]
具体地说，电机在进行工作时，电机轴100带动电机转子组件200进行转动，电机轴100内中空，下端设置有密封塞，因此在电机轴100转动的过程中，内部介质通道105内的冷却水会经过电机轴100上的通孔进入电机轴100内，并在电机轴100内与内部介质通道105之间流动，从而实现内部循环，电机在驱动泵进行抽水时，水流由泵流经连接装置700，连接装置700的第一连接部701与电机相连接，第二连接部702与泵相连，第一连接部701与第二连接部702之间通过筋板704连接，使得第一连接部701与第二连接部702之间存在空隙，水流可以经过空隙进入外部介质通道600，从而实现外部冷却。
[0031]
进一步地说，第一连接部701的上部设置有环形槽703，可将密封件放置于环状槽内，以提升密封性，密封件为内包骨架型，例如：gb/t13871.1-2007，在进行冷却的过程中，内部循环通道内的冷却水会有损失，从而在电机内外形成一个压差，当压差大于预设值时，密封件向上移动，使得泵中抽上的水作为冷却水，进入到内部循环通道内，从而完成对内部循环通道内冷却水的补充。
[0032]
水泵上抽的水通过冲刷外部介质通道600壁面，可有效的与内部冷却介质进行热交换，带走内部介质热量，进一步提高电机的散热能力。
[0033]
其中，第一轴承102和第二轴承103的材料采用碳化硅氧化锆等硬质材料，根据高转速高载荷的特性，减少配合段高度，内径高度比设置为0.4～0.8之间，优选为0.5～0.6。
[0034]
如图3，在本实用新型的一个实施例中，优选地，连接装置700的第一连接部701用于与电机相连接，第二连接部702用于与泵相连接，第一连接部701中间开设有通孔，第一连接部701呈倒置的圆锥台形状，第二连接部702为圆筒型，第一连接部701紧贴通孔处设置有
第一环形凸台705，第一连接部701的上部设置有环形槽703，环形槽703用于放置密封环，第一连接部701与第一个连接部与第二连接部702之间通过多个筋板704相连，环绕第二连接部702的上部设置有第二环形凸台706。
[0035]
在该实施例中,第一连接部701用于与电机相连接，呈倒置的圆锥台形状结构，电机的下法兰107抵靠于第一连接部701，电机的套筒抵靠于第二环形凸台706的上表面，泵筒包裹泵设置，泵筒抵靠于第二环形凸台706的上表面的下表面，电机轴100穿过第一连接部701的通孔与泵轴通过联轴器相连接，有效地避免了电机套筒与泵筒之间相互接触产生的磨损，第一连接部701的上部设置有环形槽703，环形槽703用于放置密封环，提升了泵与电机之间连接的密封性，第一连接部701与第二连接部702之间通过筋板704连接，在满足水能够顺利流过的情况下，有效地提升了第一连接部701与第二连接部702之间连接的可靠性与稳定性，提升用户体验。
[0036]
在本实用新型的一个实施例中，优选地，电机转子组件200包括：
[0037]
转子护套203，包裹于电机转子整体设置，转子护套203两端通过旋压转卷边的方式两侧压紧；
[0038]
塑料盖板，分为转子上盖板201和转子下盖板202，分别设置于电机转子整体的两端。
[0039]
在该实施例中,护套203包裹于电机转子组件200整体设置，护套203两端通过旋压转卷边的方式两侧压紧，介质通道在护套203与屏蔽套104之间，护套203能够有效地防止介质进入转子内部，防止转子铁芯204和磁钢205氧化，提升电机使用寿命，提升用户体验，护套203属于薄壁壳体，在翻边后可以长期保持张力，从而保证轴向和径向的密封压力，提升了对电机内部的保护效果，提升了电机的使用寿命，且塑料材质具有质量轻的优点，有效地降低转子的整体质量，减少转动惯量，更适宜于高速电机的工况，提升了电机的安全性与可靠性，且无需额外做动平衡，减少安装步骤，提升用户体验。
[0040]
其中，塑料盖板一体注塑成型，制作方式简单，生成效率高，成本相比普通金属盖板的的1/10，且省去两端4处焊接工序，大大节约了成本，相同壁厚下质量仅为不锈钢的1/8，降低转子的整体质量，减少转动惯量，更适宜于高速电机的工况，且无需额外做动平衡
[0041]
在本实用新型的一个实施例中，优选地，电机定子组件300包括定子铁芯301和绕组302，绕组302放置于密封的腔体内，密封腔内灌封有高导热系数的环氧树脂303，大大提高了绕组的散热能力。
[0042]
在本实用新型的一个实施例中，优选地，止推环101设置于转子上盖板201与第一轴承102之间设置。
[0043]
在该实施例中,转子上盖板201与第一轴承102之间设置有止推环101，与电机轴100径向固定连接，在轴向与第一轴承102端面存在1～2mm间隙。
[0044]
在本实用新型的一个实施例中，优选地，止推环101采用注塑方式成型，端部分布有径向凹槽，内侧面设置有齿状凹槽，与电机轴100径向通孔处过盈配合。
[0045]
在该实施例中,止推环101内侧设置有齿状凹槽，与电机轴100径向通孔处过盈配合，提升了止推环101与电机轴100之间连接的紧固性与可靠性，冷却水连续形成液膜提供轴向支撑，冷却水可以在中空轴内外循环带走摩擦热量，止推环101采用耐磨耐高温材料，如聚四氟乙烯ftfe，其强度与韧性更好，在电机启停时提供轴向止推效果，在较轻载荷下长
时间连续接触运转也不会损坏，同时起到推力轴承效果。
[0046]
在本实用新型的一个实施例中，优选地，电机轴100上端穿过止推环101可旋转地设置于上法兰106内，下端穿过下法兰107设置。
[0047]
在本实用新型的一个实施例中，优选地，上法兰106下方设置有上轴承座并通过螺栓固定连接，下法兰107的下方设置有下轴承座并通过螺栓固定连接。
[0048]
在该实施例中,上法兰106下方设置有上轴承座并通过螺栓固定连接，下法兰107的下方设置有下轴承座并通过螺栓固定连接，有效地提升了上轴承座和下轴承座固定的稳定性与可靠性，避免了上轴承座或下轴承座脱落引发的安全问题。
[0049]
在本实用新型的一个实施例中，优选地，转子下盖板202与第二轴承103之间设置有平面推力轴承组件109，推力轴承组件109包括抱轴的推力轴承座1091，石墨平面推力轴承动环1092，以及推力轴承座外侧的薄壁护套1093，第二轴承的上端面径向分布有多个径向槽1031。
[0050]
在该实施例中,除了薄壁护套为薄壁金属材质外，其他部件均为橡胶和石墨，整体质量轻，转动惯量小，使得径向尺寸相比传统结构大大减小，相同转速下圆周向线速度显著降低，可以适应更高转速的工况。
[0051]
其中，推力轴承座1091为耐油橡胶材质，整体质量轻，转动惯量小，且轴向负载下可在一定角度范围内自适应调整，与第二轴承103端面紧密旋转接触，高速旋转时第二轴承103的径向槽1021可以连续生成油膜，油膜液体表面分子张力可以提供持续的推力。
[0052]
在本实用新型的一个实施例中，优选地，上法兰106上设置有排气阀108，排气阀108用于平衡电机内外压力和排气。
[0053]
在本实用新型的一个实施例中，优选地，电机轴100表面设置有耐磨涂层。
[0054]
在该实施例中,电机轴100整体或者承受摩擦位置带有耐磨涂层，或设置有带耐磨涂层的轴套结构，涂层工艺包括物理气相沉积pvd，化学气相沉积cvd，等离子热喷涂等，优选为热喷涂，涂层材料优选为碳化钨硬质合金，优选硬度hv1500-2200，涂层厚度20～400μ，优选厚度120-150μm，使得电机轴100具备高硬度耐磨特性，优越的结合强度耐剥离，耐热，抗冲击，适应高转速工况，寿命长。
[0055]
本实用新型提供的一种潜水井用电机，通过将电机轴内部设置为空心结构，电机轴在止推环、第一轴承和第二轴承相接处的径向均开有通孔，屏蔽套与电机转子组件之间形成内部介质通道，预存冷却水于内部介质通道内，内部介质通道通过通孔与电机轴的中空部分相连通，冷却水在电机转动过程时，形成电机内冷却循环，电机在驱动泵进行抽水时，水流由泵流经连接装置进入外部介质通道，实现了内外双循环的散热方式，加速带走轴承摩擦及电机转子、电机定子的热量，提高轴承系统寿命，防止磁钢退磁，同时也能显著降低电机运行噪音和震动，无泄露风险，无机械密封免维护，提高电机效率，拓展了电机的应用范围。
[0056]
在本实用新型中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含
义。
[0057]
本实用新型并不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本实用新型的启示下做出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。