CN102518590A

CN102518590A - 横向磁场磁力泵

Info

Publication number: CN102518590A
Application number: CN2011104408020A
Authority: CN
Inventors: 杜世勤; 刘军
Original assignee: Shanghai Dianji University
Current assignee: Shanghai Dianji University
Priority date: 2011-12-23
Filing date: 2011-12-23
Publication date: 2012-06-27

Abstract

一种横向磁场磁力泵，包括：泵体；壳体；横向磁场磁力驱动装置。其中，所述横向磁场磁力驱动装置还包括：横向磁场电励磁定子，由定子线圈和定子铁心构成；内磁转子，由间隔设置隔磁环的内磁转子磁体环和内磁转子铁心构成；内轴套与输出转轴，所述内轴套用于将所述内磁转子设置在所述输出转轴上；转子位置传感器，设置在所述壳体内壁且近所述壳体的端盖一侧；隔离套，设置在所述横向磁场电励磁定子与所述内磁转子之间，与所述内磁转子形成环形腔。本发明横向磁场磁力泵的新型结构设计不仅节约昂贵的稀土材料使用量，而且采用横向磁场电励磁定子，提高横向磁场磁力泵的转矩密度，实现模块化设计和生产，并提高横向磁场磁力泵的运行可靠性。

Description

横向磁场磁力泵

技术领域

本发明涉及电磁传动磁力泵技术领域，尤其涉及一种横向磁场磁力泵。

背景技术

磁力泵由驱动电机、磁力传动器、泵体三部分组成。其中，关键部件磁力传动器由外磁转子、内磁转子及不导磁的隔离套组成。当驱动电机带动外磁转子旋转时，磁场能穿透空气隙和非磁性物质，带动与泵体内泵轴上的叶轮相连的内磁转子作同步旋转，内磁转子带动泵轴转动，使叶轮转子转动工作。目前，驱动电机和磁力传动器是两个分开的部件，各自单独设计。同时，常用的稀土永磁电机和稀土永磁磁力传动器在磁力泵的制造过程中要使用昂贵的稀土材料。稀土作为战略资源，比较稀缺，价格昂贵，生产过程中对环境有较大的破坏，且不是模块化设计，可靠性有待提高。

在永磁电机驱动的磁力泵，把电机的永磁内转子和磁力泵的外磁转子在电磁转矩驱动叶轮的机构中省去，也就是电励磁直接安装到原来磁力泵的外磁转子部位，把磁力泵的内磁转子直接作为永磁电机的内转子，采用上述设计，结构合理，并节约了电机的内磁转子和磁力泵的外磁转子。

同时，采用横向磁场电励磁定子结构，各相间没有耦合，可以独立分析与控制。结构设计的自由度大，线圈截面积不受制约，可达到较高线负荷。可以较容易实现多极结构，特别适合于低转速、大转矩直接驱动领域方面的应用。横向磁场磁力泵的模块化结构易于组成多相形式，缺相也能正常工作，提高了容错能力。

故针对现有技术存在的问题，本案设计人凭借从事此行业多年的经验，积极研究改良，于是有了本发明横向磁场磁力泵。

发明内容

本发明是针对现有技术中，现有驱动电机和磁力传动器是两个分开的部件，各自单独设计，且常用的稀土永磁电机和稀土永磁磁力传动器在磁力泵的制造过程中要使用昂贵的稀土材料，价格昂贵，生产过程中对环境有较大的破坏，且不是模块化设计，可靠性有待提高等缺陷提出一种横向磁场磁力泵。

为了解决上述问题，本发明提供一种横向磁场磁力泵，所述横向磁场磁力泵，包括：泵体；壳体，所述壳体具有端盖，并设置在所述泵体一侧；横向磁场磁力驱动装置，设置在所述壳体内腔；其中，所述横向磁场磁力驱动装置还包括：横向磁场电励磁定子，所述横向磁场电励磁定子由定子线圈和定子铁心构成；内磁转子，所述内磁转子由间隔设置隔磁环的内磁转子磁体环和内磁转子铁心构成，所述内磁转子之近于壳体的端盖侧的内磁转子磁体环向所述端盖方向延伸形成凸部；内轴套与输出转轴，所述内轴套用于将所述内磁转子设置在所述输出转轴上，所述输出转轴的近泵体的一端设置磁力泵叶轮，所述输出转轴的近端盖一端通过所述内轴套设置所述内磁转子铁心；转子位置传感器，设置在所述壳体内壁且近所述壳体的端盖一侧；隔离套，设置在所述横向磁场电励磁定子与所述内磁转子之间，与所述内磁转子形成环形腔，并固定设置在所述泵体上。

可选的，所述定子铁心呈“U”型结构。

可选的，所述定子铁心的凹槽处设置所述定子线圈，所述定子线圈为环形集中绕组，并沿周向错开一个极矩布置。

可选的，所述凸部与所述转子位置传感器构成内磁转子位置检测装置。

可选的，所述转子位置传感器包括两个霍尔元件，所述霍尔元件在空间间隔90°电角度。

可选的，所述壳体的端盖上设置所述定子线圈和所述转子位置传感器的连接线出口。

可选的，所述内磁转子磁体环的相邻永磁体被充磁成不同极性。

可选的，所述内磁转子磁体环由周向设置的2n个永磁磁极构成，且所述任一两个相邻的内磁转子磁体环在周向错开一个磁极，n为任一自然数取值。

可选的，所述输出转轴由滑动轴承支撑。

可选的，所述横向磁场电励磁定子与所述隔离套紧密结合，并通过所述壳体散热。

可选的，所述横向磁场电励磁定子和所述内磁转子采用N相结构，N≥2。

可选的，所述横向磁场电励磁定子和所述内磁转子采用两相结构，两相间互差90°电角度。

可选的，所述两相结构的相位差通过将所述内磁转子位置对齐，所述横向磁场电励磁定子相位差为90°电角度的方式实现。

可选的，所述两相结构的相位差通过将所述横向磁场电励磁定子位置对齐，所述内磁转子相位差为90°电角度的方式实现。

综上所述，本发明横向磁场磁力泵的新型结构设计不仅节约昂贵的稀土材料使用量，而且采用横向磁场电励磁定子，提高横向磁场磁力泵的转矩密度，实现模块化设计和生产，并提高横向磁场磁力泵的运行可靠性。

附图说明

图1所示为本发明横向磁场磁力泵的剖视结构示意图；

图2所示为所述横向磁场磁力泵沿图1的A-A方向的剖视结构示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明创造的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。

请参阅图1，图1所示为本发明横向磁场磁力泵1的剖视结构示意图。所述横向磁场磁力泵1包括泵体10；壳体11，所述壳体具有端盖111，并设置在所述泵体10一侧；横向磁场磁力驱动装置12，设置在所述壳体11内腔。

其中，所述横向磁场磁力驱动装置12包括由定子线圈131和定子铁心132构成的横向磁场电励磁定子13、由间隔设置隔磁环141的内磁转子磁体环142和内磁转子铁心143构成的内磁转子14、用于将所述内磁转子14设置在所述输出转轴15上的内轴套16、设置在所述壳体11内壁且近所述壳体11的端盖111一侧的转子位置传感器17，以及设置在所述横向磁场电励磁定子13与所述内磁转子14之间并与所述内磁转子14形成环形腔18的隔离套19。

请继续参阅图1，所述内磁转子14之近于壳体11的端盖111侧的内磁转子磁体环142向所述端盖111方向延伸形成凸部144。所述转子位置传感器17包括两个霍尔元件，并固定在所述横向磁场磁力泵1的壳体11内壁，其在空间间隔90°电角度。所述内磁转子磁体环142的凸部144与所述转子位置传感器17构成内磁转子位置检测装置。所述隔离套19固定设置在所述泵体10上。所述壳体11的端盖111上设置所述定子线圈131和所述转子位置传感器17的连接线出口112。

请继续参阅图1，并结合参阅图2，图2所示为所述横向磁场磁力泵1沿图1的A-A方向的剖视结构示意图。所述横向磁场电励磁定子13的定子铁心132呈“U”型结构，并沿周向错开一个极矩布置。所述定子铁心132的凹槽处设置定子线圈131。所述定子线圈131为环形集中绕组。定子线圈131产生的磁通经过定子铁心132，可产生径向、切向，以及横向磁场。

所述内磁转子14外表面的轴向上设置间隔有所述隔离环141的内磁转子磁体环142，所述内磁转子磁体环142的相邻永磁体被充磁成不同极性，即为N极145，S极146。所述内磁转子磁体环142由周向设置的2n(n为任一自然数取值)个永磁磁极构成。其中，所述两个相邻的内磁转子磁体环142在周向错开一个磁极。

所述由滑动轴承(未图示)支撑的输出转轴15的近泵体10的一端设置磁力泵叶轮151。所述输出转轴15的近端盖111一端通过所述内轴套16设置所述内磁转子铁心143。所述内磁转子铁心143的外壁上设置间隔有所述隔离环141的内磁转子磁体环142。

所述内磁转子14与所述隔离套19之间形成环形腔18，使得所述内磁转子14与所述隔离套19之间无机械接触。所述横向磁场电励磁定子13与所述隔离套19紧密结合，并通过所述壳体11散热。所述内磁转子14与所述横向磁场电励磁定子13之间由所述隔离套19形成环形腔18，并将所述输出转轴15和所述内磁转子14封闭在所述环形腔18内，既防止流体向外部渗漏，又起到冷却所述横向磁场磁力驱动装置12的作用。

当所述定子线圈131中通过某一方向电流后，所述定子铁心132中便会产生磁场，所述定子铁心132两端便形成两个磁极。根据同性相斥、异性相吸的原理，所述定子铁心132的磁极将会与内磁转子14的磁极相互作用并产生转矩，使得所述内磁转子14沿某一方向旋转，进而驱动输出转轴15运动，并带动所述磁力泵叶轮151旋转。具体地，根据所述内磁转子位置检测装置检测到的信号，在所述内磁转子14转过某一角度后改变电流方向，就会产生持续的转矩，使得所述内磁转子14沿某一固定方向不停地旋转，并带动所述横向磁场磁力泵1的磁力泵叶轮151旋转工作。

所述横向磁场磁力泵1可采用多相(相数N≥2)结构，因为每一相就相当于一个模块组，每个模块组具有相似的结构，这样总输出转矩就是各相输出转矩之和。所述横向磁场电励磁定子13和所述内磁转子14至少要有两相以上级联，根据需要模块化生产安装。本实施例采用两相结构，两相间互差90°电角度。为了保证这个相位差，横向磁场磁力泵1在设计时可采用如下方案：方案一，将所述内磁转子14位置对齐，所述横向磁场电励磁定子13相位差为90°电角度；方案二，所述内磁转子14相位差为90°电角度，将所述横向磁场电励磁定子13位置对齐。为了更好地实施本发明，优选设计方式采用方案一。

本领域技术人员均应了解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。因而，如果任何修改或变型落入所附权利要求书及等同物的保护范围内时，认为本发明涵盖这些修改和变型。

Claims

1.一种横向磁场磁力泵，其特征在于，所述横向磁场磁力泵包括：

泵体；

壳体，所述壳体具有端盖，并设置在所述泵体一侧；

横向磁场磁力驱动装置，设置在所述壳体内腔；

其中，所述横向磁场磁力驱动装置还包括：

横向磁场电励磁定子，所述横向磁场电励磁定子由定子线圈和定子铁心构成；

内磁转子，所述内磁转子由间隔设置隔磁环的内磁转子磁体环和内磁转子铁心构成，所述内磁转子之近于壳体的端盖侧的内磁转子磁体环向所述端盖方向延伸形成凸部；

内轴套与输出转轴，所述内轴套用于将所述内磁转子设置在所述输出转轴上，所述输出转轴的近泵体的一端设置磁力泵叶轮，所述输出转轴的近端盖一端通过所述内轴套设置所述内磁转子铁心；

转子位置传感器，设置在所述壳体内壁且近所述壳体的端盖一侧；

隔离套，设置在所述横向磁场电励磁定子与所述内磁转子之间，与所述内磁转子形成环形腔，并固定设置在所述泵体上。

2.如权利要求1所述的横向磁场磁力泵，其特征在于，所述定子铁心呈“U”型结构。

3.如权利要求1所述的横向磁场磁力泵，其特征在于，所述定子铁心的凹槽处设置所述定子线圈，所述定子线圈为环形集中绕组，并沿周向错开一个极矩布置。

4.如权利要求3所述的横向磁场磁力泵，其特征在于，所述凸部与所述转子位置传感器构成内磁转子位置检测装置。

5.如权利要求1所述的横向磁场磁力泵，其特征在于，所述转子位置传感器包括两个霍尔元件，所述霍尔元件在空间间隔90°电角度。

6.如权利要求1所述的横向磁场磁力泵，其特征在于，所述壳体的端盖上设置所述定子线圈和所述转子位置传感器的连接线出口。

7.如权利要求1所述的横向磁场磁力泵，其特征在于，所述内磁转子磁体环的相邻永磁体被充磁成不同极性。

8.如权利要求7所述的横向磁场磁力泵，其特征在于，所述内磁转子磁体环由周向设置的2n个永磁磁极构成，且所述任一两个相邻的内磁转子磁体环在周向错开一个磁极，n为任一自然数取值。

9.如权利要求1所述的横向磁场磁力泵，其特征在于，所述输出转轴由滑动轴承支撑。

10.如权利要求1所述的横向磁场磁力泵，其特征在于，所述横向磁场电励磁定子与所述隔离套紧密结合，并通过所述壳体散热。

11.如权利要求1所述的横向磁场磁力泵，其特征在于，所述横向磁场电励磁定子和所述内磁转子采用N相结构，N≥2。

12.如权利要求11所述的横向磁场磁力泵，其特征在于，所述横向磁场电励磁定子和所述内磁转子采用两相结构，两相间互差90°电角度。

13.如权利要求12所述的横向磁场磁力泵，其特征在于，所述两相结构的相位差通过将所述内磁转子位置对齐，所述横向磁场电励磁定子相位差为90°电角度的方式实现。

14.如权利要求12所述的横向磁场磁力泵，其特征在于，所述两相结构的相位差通过将所述横向磁场电励磁定子位置对齐，所述内磁转子相位差为90°电角度的方式实现。