一种集成电机驱动泵及电机驱动泵组

1.本发明涉及一种水泵，具体涉及一种集成电机驱动泵及电机驱动泵组。


背景技术：

2.水泵是船舶和水下航行器(潜艇)上重要的水输送设备，在维持乘员日常生活、设备正常冷却运转方面起着重要作用。当前，船舶和水下航行器的水泵普遍采用外置电机驱动叶轮的方式工作，叶轮在泵体内而电机在泵体外，两者通过传动轴连接。这种常规的水泵体积大，缺点明显：(1)需要安装在机舱内的水平舱底平面上，占地面积大；(2)泵的安装位置被限定后，使得连接泵的管路设计变得复杂，且长度也随之增加，带来建造成本增加的问题；(3)当机舱水泵数量较多时，密集的机舱水管线变得相互交错，设计制造难度及解决漏水故障难度大。由于部分潜航器(潜艇)的机舱空间有限。因此，设计一种适配机舱空间、管系简单且建造成本低、机舱舒适性高的集成电机驱动泵显得非常重要。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种结构紧凑的集成电机驱动泵及电机驱动泵组。
4.本发明采用的技术方案为：一种集成电机驱动泵，包括泵壳、电机绕组和叶轮组件；所述泵壳两端开口，形成与进水管道相连的进水口，以及与出水管道相连的出水口；所述电机绕组安装于泵壳内，构成驱动电机的定子，电机绕组的线圈引线自泵壳引出，与外界电源相连；所述叶轮组件同轴安装于电机绕组的内部，包括叶轮轮毂、若干叶片、叶轮轮缘和永磁体，构成驱动电机的转子；所述叶轮轮毂和叶片均设于叶轮轮缘内，叶片的根部与轮毂外壁相连，叶片的叶梢与叶轮轮缘的内壁相连；所述永磁体设于叶轮轮缘的外周面；当电源接通后，电机绕组产生旋转磁场，驱动叶轮的永磁体带动叶轮组件旋转，流体在叶轮的带动下由进水口经叶轮流向出水口。
5.按上述方案，在泵壳的出水口与出水管道之间设置有后导叶组件，后导叶组件包括安装环、后导叶和后导叶轮毂，所述安装环的两端分别与泵壳和出水管道连通；所述安装环内安装有后导叶和后导叶轮毂，所述后导叶的根部与后导叶轮毂相连，后导叶的叶梢与安装环的内周面相连；所述后导叶轮毂的中心向泵壳方向伸出有支撑轴，支撑轴与轴承的内圈适配，轴承的外圈与叶轮轮毂配置，支撑轴、轴承、后导叶轮毂、安装环、叶轮轮缘和电机绕组同轴配置，支撑轴用于支撑叶轮组件。
6.按上述方案，所述泵壳的进水口内设有前导叶组件，所述前导叶组件包括若干前导叶和前导叶轮毂，若干前导叶周向间隔分布，所述前导叶的根部与前导叶轮毂相连，前导叶的叶梢与泵壳的内周面相连；所述前导叶轮毂与支撑轴同轴配置，前导叶轮毂的后端设有用于安装支撑轴的盲孔，所述支撑轴的前端设于盲孔内。
7.按上述方案，在叶轮轮毂两端各安装有止推轴承转子环，在前导叶轮毂和后导叶轮毂的端部设有止推轴承静环，止推轴承转子环与止推轴承静环组成配对摩擦副，共同对
叶轮组件轴向限位；所述支撑轴穿过各止推轴承转子环和止推轴承静环。
8.按上述方案，所述安装环的一端通过周向间隔布置的螺栓与泵壳相连，安装环和泵壳上分别设有对应的螺栓孔b和螺栓孔c；安装环与泵壳的连接处设有o型密封圈；安装环的另一端设有法兰，法兰通过螺栓与出水管道相连，该法兰上开设有对应的螺栓孔d。
9.按上述方案，所述电机绕组的内周面与叶轮轮缘的外周面上均设有防护层。
10.按上述方案，所述泵壳与若干周向均布的前导叶采用一体化设计。
11.按上述方案，在泵壳的进水口通过法兰与进水管道连通，前法兰上设有对应的螺栓孔a。
12.按上述方案，所述轴承为水润滑径向轴承。
13.本发明公开了一种多级叶轮串联的集成电机驱动泵组，包括若干如上所述的依次串联的集成电机驱动泵，其中首级集成电机驱动泵的进水口设有前导叶组件，中间级电机驱动泵的泵壳内设有用于支撑前一级集成电机驱动泵叶轮组件的支撑轴，末级电机驱动泵的出口端设有后导叶组件。本发明的有益效果为：本发明将传统水泵的永磁电机和叶轮集成一体化，取消了传统水泵穿过泵壳的叶轮驱动轴系及动密封装置，泵体可直接安装在水管上并作为水管的一部分，节省了传统水泵的占地空间，并可显著降低水泵连接管系的设计复杂程度。更重要的是，所述集成电机驱动泵集成在管路中，可由所泵送液体直接冷却，其驱动电机无需单独增设冷却风机，降低了能源消耗，同时消除了风机带来的噪声困扰，有利于船员身心健康；电机转子采用水润滑轴承支撑，无需考虑润滑油及其泄漏风险，在节能和环保方面意义明显。本发明所述集成电机驱动泵结构紧凑，可直接集成在水管上，其安装位置可选在管路的合适位置，不占用机舱地面空间，从而可大幅简化机舱管路的设计、加工和维护难度，降低了船舶建造成本。
附图说明
14.图1为本发明一个具体实施例的剖视图。
15.图2为本实施例的爆炸视图。
16.图3为三级叶轮串联的集成电机驱动泵组的安装示意图。
17.图中：1、泵壳；101、电机绕组；102、防护层a；103、线圈引线孔；104、前导叶；105、前导叶轮毂；106、止推轴承静环；107、泵壳的内周面；108、螺栓孔a；109、螺栓孔b；2、安装环；201、后导叶；202、后导叶轮毂；203、支撑轴；204、安装环的内周面；205、螺栓孔c；206、螺栓孔d；207、放置槽；3、叶轮组件；301、永磁体；302；防护层b；303、叶轮叶片；304、叶轮轮毂；305、轴承；306、止推轴承转子环；4、水管；5、首级集成电机驱动泵；6、中间级电机驱动泵；7、末级电机驱动泵；8、前导叶组件；9、后导叶组件。
具体实施方式
18.为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地说明。
19.如图1和图2所示的一种集成电机驱动泵，包括泵壳1、电机绕组101和叶轮组件3；所述泵壳1两端开口，形成与进水管4道相连的进水口，以及与出水管4道相连的出水口；所述电机绕组101安装于泵壳1内，构成驱动电机的定子，电机绕组101的线圈引线自泵壳1引出(泵壳1设有线圈引线孔103)，与外界电源相连；所述叶轮组件3同轴安装于电机绕组101
的内部，包括叶轮轮毂304、若干叶轮叶片303、叶轮轮缘307和永磁体301，构成驱动电机的转子；所述叶轮轮毂304和叶轮叶片303均设于叶轮轮缘307内，叶轮叶片303的根部与轮毂外壁相连，叶轮叶片303的叶梢与叶轮轮缘307的内壁相连；所述永磁体301设于叶轮轮缘307的外周面(叶轮轮缘307外周面上沿周向加工有永磁体301的安装槽)。当电源接通后，电机绕组101产生旋转磁场，驱动叶轮的永磁体301带动叶轮组件3旋转，流体在叶轮叶片303的带动下由进水口经叶轮流向出水口。
20.本实施例中，在泵壳1的进水口通过法兰与进水管4道连通，前法兰上设有对应的螺栓孔a108。
21.优选地，电机绕组101的内周面与叶轮轮缘307的外周面上均设有防护层，以使电机绕组101的线圈和永磁体301与所泵送流体隔绝。具体地，设于电机绕组101内周面的为防护层a102，设于叶轮轮缘307外周面上的为防护层b302。
22.优选地，在泵壳1的出水口与出水管4道之间设置有后导叶组件9，后导叶组件9包括安装环2、后导叶201和后导叶轮毂202，所述安装环2的两端分别与泵壳1和出水管4道连通；所述安装环2内安装有后导叶201和后导叶轮毂202，所述后导叶201的根部与后导叶轮毂202相连，后导叶201的叶梢与安装环2的内周面204相连；所述后导叶轮毂202的中心向泵壳1方向伸出有支撑轴203，支撑轴203与轴承305的内圈适配，轴承305的外圈与叶轮轮毂304配置(叶轮轮毂304内加工有轴承305的安装孔)，支撑轴203、轴承305、后导叶轮毂202、安装环2、叶轮轮缘307和电机绕组101同轴配置，支撑轴203用于支撑叶轮组件3。
23.本实施例中，所述轴承305为水润滑径向轴承。所述安装环2的一端通过周向间隔布置的螺栓与泵壳1相连，安装环2和泵壳1上分别设有对应的螺栓孔b和螺栓孔c；安装环2与泵壳1的连接处设有o型密封圈(用于放置o型密封圈的放置槽207设于安装环2侧部，放置槽207为矩形槽)；安装环2的另一端设有法兰，法兰通过螺栓与出水管4道相连，该法兰上开设有对应的螺栓孔d206。
24.优选地，所述泵壳1的进水口内设有前导叶组件8，所述前导叶组件8包括若干前导叶104和前导叶104轮毂，若干前导叶104周向间隔分布，所述前导叶104的根部与前导叶104轮毂相连，前导叶104的叶梢与泵壳1的内周面107相连；所述前导叶104轮毂与支撑轴203同轴配置，前导叶104轮毂的后端设有用于安装支撑轴203的盲孔，所述支撑轴203的前端设于盲孔内。
25.本实施例中，所述泵壳1与若干周向均布的前导叶104采用一体化设计。
26.优选地，在叶轮轮毂304两端各安装有止推轴承转子环306，在前导叶104轮毂和后导叶轮毂202的端部设有止推轴承静环106，止推轴承转子环306与止推轴承静环106组成配对摩擦副，共同对叶轮组件3轴向限位；所述支撑轴203穿过各止推轴承转子环306和止推轴承静环106。
27.本发明中，叶轮叶片303、前导叶104、后导叶201三者的叶片数量均不相同。
28.首先，将所述集成电机驱动泵的进水口和出水口分别通过法兰与水管4连接，使集成电机驱动泵整体集成到水管4上，不占船舶或其他应用环境的地面空间。工作时，电机绕组101接通电源，电机绕组101中将产生旋转磁场，旋转磁场驱动叶轮组件3的永磁体301带动叶轮叶片303旋转，将电能转换为管路中流体动能，驱动流体流动。
29.通常，集成电机驱动泵的安装位置应低于所泵送液体的吸入液面，以保证启动前
泵体内已充满液体。对于某些应用场合，需要较高的流体排出压力时，设计多级叶轮串联的集成电机驱动泵组，并连接于管路中，前后叶轮之间共用一个导叶，组成多级串联泵。
30.如图3所示的一种多级叶轮串联的集成电机驱动泵组，包括若干如上所述的依次串联的集成电机驱动泵，其中首级集成电机驱动泵5的进水口设有相连的前导叶组件8(首级集成电机驱动泵5不设后导叶组件9)，中间级电机驱动泵单元6的泵壳1内设有用于支撑前一级电机驱动泵叶轮组件3的支撑轴203(中间级电机驱动泵6的前后均不设导叶组件)，末级电机驱动泵单元7的出口端设有相连的后导叶组件9相连(末级电机驱动泵7不设前导叶)。如图3所述的为三级叶轮串联的集成电机驱动泵组，各级在垂直管路上串联安装。除上述安装方式外，多级叶轮串联的集成电机驱动泵组可以安装任意直管路上，包括水平安装、倾斜安装等多种安装姿态。
31.最后应说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。