具有轴向磁通电动机的离心泵组件及其组装方法技术

一种用于将流体泵送通过流体腔的电动机组件包括定子组件和转子组件，该定子组件包括构造成将热能传递到流体腔内的流体的多个导电线圈，该转子组件定位成邻近定子组件，以在其间限定轴向间隙。定子组件构造成在转子组件上施加第一轴向力。电动机组件还包括叶轮，该叶轮与定子组件相对地直接联接到转子组件，使得转子组件和叶轮构造成绕一轴线旋转。由叶轮引导的流体在叶轮上施加第二轴向力。转子组件和叶轮构造成浸没在流体腔内的流体中。

Centrifugal pump assembly with axial flux motor and its assembly method

A motor assembly for pumping fluid through a fluid cavity includes a stator assembly and a rotor assembly, the stator assembly includes a plurality of conductive coils configured to transfer heat energy to the fluid in the fluid cavity, the rotor assembly is positioned adjacent to the stator assembly to define axial clearance between them. The stator assembly is configured to apply a first axial force on the rotor assembly. The motor assembly also includes an impeller which is directly connected with the stator assembly to the rotor assembly, so that the rotor assembly and the impeller are configured to rotate around an axis. The fluid guided by the impeller exerts a second axial force on the impeller. The rotor assembly and impeller are configured to be immersed in the fluid in the fluid cavity.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有轴向磁通电动机的离心泵组件及其组装方法相关申请的交叉引用本申请要求2017年1月27日提交的美国专利申请No.15/418,146和2017年1月27日提交的美国专利申请No.15/418,103的优先权，其全部公开内容通过引用整体并入本文。
本专利技术的领域总体上涉及离心泵组件，更具体地涉及包括联接到叶轮的轴向磁通电动机的离心泵组件。
技术介绍
至少一些已知的离心泵包括用于引导流体通过泵的叶轮。叶轮联接到轴，该轴还联接到电动机的转子，使得转子的旋转引起叶轮的旋转。在至少一些已知的电动机中，转子与定子间隔开，使得在转子上的磁体与定子的钢芯之间具有始终存在的轴向吸引力。该轴向力可以足够大，使得电动机的轴承系统需要特殊的设计考虑以承受该轴向力。另外，旋转叶轮在其旋转时将动能分配到泵送流体中，这增加了流体的压力。由于该压力增加，产生了作用在叶轮上的轴向吸力。在至少一些已知的离心泵中，轴向吸力也可能需要轴承系统的设计考虑。此外，至少一些已知的离心泵位于可能导致被引导通过其中的流体在泵不工作时冻结的环境中。当流体冻结时，叶轮可被锁定到位，并且随后在对流体进行除霜之前所进行的旋转叶轮的尝试可能导致叶轮或整个泵的使用寿命缩短。另外，在至少一些离心泵中，电动机的定子产生相对高的热量并且可能需要复杂和高成本的冷却系统。
技术实现思路
在一方面，提供了一种电动机组件。该电动机组件包括定子组件和转子组件，该转子组件定位成邻近定子组件，以在其间限定轴向间隙。定子组件构造成在转子组件上施加第一轴向力。电动机组件还包括叶轮，该叶轮与定子组件相对地直接联接到转子组件，使得转子组件和叶轮构造成绕一轴线旋转。由叶轮引导的流体在叶轮上施加第二轴向力。在另一方面，提供了一种泵组件。该泵组件包括泵壳体和联接到泵壳体的电动机壳体。该泵组件还包括电动机组件，该电动机组件包括定子组件和转子组件，转子组件定位成邻近定子组件，以在其间限定轴向间隙。定子组件构造成在转子组件上施加第一轴向力。电动机组件还包括叶轮，该叶轮与定子组件相对地直接联接到转子组件，使得转子组件和叶轮构造成绕一轴线旋转。由叶轮引导的流体在叶轮上施加第二轴向力。在又一方面，提供了一种组装泵组件的方法。该方法包括提供定子组件并将转子组件联接到定子组件，使得在其间限定了轴向间隙。定子组件构造成在转子组件上施加第一轴向力。该方法还包括将叶轮与定子组件相对地直接联接到转子组件，使得转子组件和叶轮构造成绕一轴线旋转。由叶轮引导的流体构造成在叶轮上施加第二轴向力。在一方面，提供了一种用于将流体泵送通过流体腔的电动机组件。该电动机组件包括定子组件，该定子组件包括多个导电线圈，导电线圈构造成将热能传递到流体腔内的流体。该电动机组件还包括转子组件，该转子组件定位成邻近定子组件，以在其间限定轴向间隙。电动机组件还包括叶轮，该叶轮与定子组件相对地直接联接到转子组件，使得转子组件和叶轮构造成绕一轴线旋转。转子组件和叶轮构造成浸没在流体腔内的流体中。在又一方面，提供了一种泵组件。该泵组件包括限定流体腔的泵壳体和联接到泵壳体的电动机壳体。该泵组件还包括电动机组件，该电动机组件包括定子组件，该定子组件定位在电动机壳体内并且包括多个导电线圈，导电线圈构造成将热能传递到流体腔内的流体。电动机组件还包括转子组件，转子组件定位成邻近定子组件并位于泵壳体内。电动机组件还包括叶轮，该叶轮与定子组件相对地直接联接到转子组件，使得转子组件和叶轮构造成绕一轴线旋转。转子组件和叶轮构造成浸没在流体腔内的流体中。在又一方面，提供了一种组装用于将流体泵送通过流体腔的泵组件的方法。该方法包括提供具有多个导电线圈的定子组件，所述导电线圈构造成将热能传递到流体腔内的流体。该方法还包括将转子组件定位成邻近定子组件，使得在其间限定轴向间隙，以及将叶轮与定子组件相对地直接联接到转子组件，使得转子组件和叶轮构造成绕一轴线旋转。转子组件和叶轮构造成浸没在流体腔内的流体中。附图说明图1是示例性离心泵的透视图；图2是图1所示的离心泵的截面图；图3是图2所示的离心泵的放大截面图，其示出了电动机和叶轮；图4是离心泵的替换实施例的透视图；图5是图4所示的离心泵的底部透视图，其示出了叶轮；图6是图4所示的离心泵的截面图，其示出了叶轮和电动机；以及图7是电动机和叶轮的由图6中的框7-7所包围的部分的放大截面图。尽管各种实施例的特定特征可能在一些附图中被示出而在其它附图中未被示出，但这只是为了方便。任何图的任何特征可结合任何另一图的任何特征被引用和/或要求专利权保护。具体实施方式图1是示例性离心泵组件100的透视图。图2是泵组件100的截面图，示出了轴向磁通电动机组件102、叶轮104和泵壳体106。图3是电动机组件102和叶轮104的放大截面图，为清楚起见，泵壳体106被移除。在该示例性实施例中，泵组件100包括泵壳体106和电动机壳体108。泵壳体106包围电动机组件102的至少一部分和叶轮104，而电动机壳体108包围电动机组件102。泵壳体106包括流体入口110、限定流体流动通道114的一部分的涡旋壁(scrollwall)112以及流体出口116。在操作中，流体流过入口110并被引导通过围绕壁112的通道114，直到流体经壳体出口116离开泵100。在该示例性实施例中，叶轮104定位在泵壳体106内并且包括限定入口开口120的入口环118。叶轮104还包括背板122和联接在入口环118与背板122之间的多个叶片124。如本文进一步详细描述的，叶轮102的背板122直接联接到电动机组件102，使得电动机组件102构造成使叶轮102绕旋转轴线126旋转。在操作中，电动机102使叶轮104围绕轴线126旋转，以通过壳体入口110将流体沿轴向方向吸入泵壳体106中。流体被引导通过入口环118中的入口开口120并通过通道114内的叶片124转向，以沿着壁112引导流体径向穿过壳体出口116。随着叶轮104的速度升高，由泵组件100移动的流体量增加，使得叶轮104产生从出口116排出的高速流体流。当叶轮旋转时，叶轮104将动能赋予泵送流体，这使得流体加压。在该示例性实施例中，加压流体在叶轮104上施加轴向吸力128。轴向力128通过泵壳体入口110作用在远离电动机组件102的轴向方向上。当叶轮104的速度升高时，流体的压力和所产生的轴向吸力128也相应地增加。也就是说，轴向吸力128的大小基于叶轮104的旋转速度。在该示例性实施例中，电动机组件102包括电动机壳体108，该电动机壳体108包括第一部分130和第二部分132。电动机组件102还包括定子组件133，该定子组件133包括磁定子芯134和多个导体线圈136。电动机组件102还包括轴承组件138和转子组件140。每个导体线圈136包括开口(未示出)，该开口紧密地贴合(conform)多个定子芯齿142中的一个的外部形状，使得每个定子齿142构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动机组件，包括：/n定子组件；/n转子组件，该转子组件定位成邻近所述定子组件，以在其间限定轴向间隙，其中所述定子组件在所述转子组件上施加第一轴向力；和/n叶轮，该叶轮与所述定子组件相对地直接联接到所述转子组件，使得所述转子组件和所述叶轮构造成绕一轴线旋转，其中由所述叶轮引导的流体在所述叶轮上施加第二轴向力。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170127 US 15/418,103;20170127 US 15/418,1461.一种电动机组件，包括：
定子组件；
转子组件，该转子组件定位成邻近所述定子组件，以在其间限定轴向间隙，其中所述定子组件在所述转子组件上施加第一轴向力；和
叶轮，该叶轮与所述定子组件相对地直接联接到所述转子组件，使得所述转子组件和所述叶轮构造成绕一轴线旋转，其中由所述叶轮引导的流体在所述叶轮上施加第二轴向力。


2.根据权利要求1所述的电动机组件，其中，所述第一轴向力沿第一方向作用在所述转子组件上，并且其中所述第二轴向力沿与所述第一方向相反的第二方向作用在所述叶轮上。


3.根据权利要求1所述的电动机组件，其中，所述转子组件包括转子盘和多个永磁体，其中所述转子盘直接联接到所述叶轮，使得所述转子盘接触所述叶轮。


4.根据权利要求3所述的电动机组件，其中，所述叶轮包括限定入口的前板和对向的背板，所述背板直接联接到所述转子盘。


5.根据权利要求3所述的电动机组件，其中，所述转子盘与所述叶轮一体地形成。


6.根据权利要求1所述的电动机组件，其中，所述叶轮包括限定入口的前板、对向的背板和联接在其间的多个叶片，其中所述背板以面对面的关系与所述转子组件直接联接。


7.根据权利要求1所述的电动机组件，还包括构造成将所述转子组件联接到所述叶轮的多个紧固件。


8.根据权利要求1所述的电动机组件，其中，所述叶轮与所述转子组件一体地形成。


9.一种泵组件，包括：
泵壳体；
联接到所述泵壳体的电动机壳体；
电动机组件，其包括：
定子组件；和
转子组件，该转子组件定位成邻近所述定子组件，以在其间限定轴向间隙，其中所述定子组件在所述转子组件上施加第一轴向力；和
叶轮，该叶轮与所述定子组件相对地直接联接到所述转子组件，使得所述转子组件和所述叶轮构造成绕一轴线旋转，其中由所述叶轮引导的流体在所述叶轮上施加第二轴向力。


10.根据权利要求9所述的泵组件，其中，所述转子组件包括转子盘和多个永磁体，其中所述转子盘直接联接到所述叶轮，使得所述转子盘接触所述叶轮。


11.根据权利要求9所述的泵组件，其中，所述叶轮包括限定入口的前板、对向的背板和联接在其间的多个叶片，其中所述背板以面对面的关系与所述转子组件直接联接。


12.根据权利要求9所述的泵组件，其中，所述叶轮与所述转子组件一体地形成。


13.根据权利要求9所述的泵组件，还包括轴承组件，所述轴承组件包括联接到所述转子组件的旋转构件。


14.一种组装泵组件的方法，所述方法包括：
提供定子组件；
将转子组件联接到所述定子组件，从而在其间限定轴向间隙，其中所述定子组件在所述转子组件上施加第一轴向力；以及
将叶轮与所述定子组件相对地直接联接到所述转子组件，使得所述转子组件和所述叶轮构造成绕一轴线旋转，其中由所述叶轮引导的流体构造成在叶轮上施加第二轴向力。


15.根据权利要求14所述的方法，还包括：
将泵壳体联接到电动机壳体；
将所述定子组件联接在所述电动机壳体内；以及
将所述转子组件和所述叶轮定位在所述泵壳体内。


16.根据权利要求14所述的方法，还包括修改所述间隙的长度以改变所述第一轴向力的大小。


17.根据权利要求14所述的方法，还包括修改所述叶轮的速度以改变所述第二轴向力的大小。


18.根据权利要求14所述的方法，其中，将所述叶轮直接联接到所述转子组件包括将所述转子组件的转子盘直接联接到所述叶轮以使得所述转子盘与所述叶轮接触。


19.根据权利要求14所述的方法，其中，将所述叶轮直接联接到所述转子组件包括将所述叶轮的背板以面对面的关系与所述转子组件联接。


20.根据权利要求14所述的方法，其中，将所述叶轮直接联接到所述转子组件包括将所述叶轮与所述转子组件一体地形成。


21.一种用于将流体泵送通过流体腔的电动机组件，所述电动机组件包括：
定子组件，该定子组件包括多个导电线圈，其中所述导电线圈构造成将热能传递到流体腔内的流体；
转子组件，该转子组件定位成邻近所述定子组件，以...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·J·特纳，G·海因斯，M·蒂勒，J·J·克雷德勒，
申请(专利权)人：雷勃美国公司，雷勃澳大利亚私人有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US