CN102611276B - 一种高温液态金属磁力驱动泵 - Google Patents
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Abstract
一种高温液态金属磁力驱动泵，包括电机、泵沟流道、绕线转子等；高温液态金属进入泵体磁作用区，分叉成多个平行的扁平状流道，平行的扁平状流道围绕绕线转子螺旋盘绕多圈后流出驱动系统；线转子由8个磁极组成，磁极上的磁性由缠绕在磁极上通以直流电的铜带激励，相邻磁极上接通的电流相反，从而产生N，S极相间排列的效果。该装置的有益效果为：由于流道的特殊结构，增加了磁作用段长度和面积，因此在相同的电机功率下大大增加了该装置的驱动效率；且行波磁场是由直流电励磁的磁极旋转产生，因此行波磁场大小可调，控制精确；是一种适用于高温液态金属的高效率的磁力驱动装置，且无泄漏问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种高温液态金属磁力驱动泵，用于核能、冶金等行业，属于高温流体驱动领域。
背景技术
传统的机械泵驱动高温液态金属存在泄漏、磨损大以及结构复杂维护费用高等缺点，因此很多液态金属(特别是密封要求较高或腐蚀性强的液态金属)的传输均采用电磁感应泵驱动，应用较多的电磁感应泵为三相感应式电磁泵(包括三相平面型感应泵、三相圆柱型感应泵以及三相螺旋型感应泵)，然而三相感应式电磁泵无功损耗大效率低，长期运行电能需求量极大。
随着永磁体技术的发展，通过永磁体旋转产生行波磁场，行波磁场在液态金属中感应出感应电流，行波磁场与感应电流相互作用产生洛伦磁力(即液态金属的驱动力)的永磁式高温液态金属驱动泵，由于其相对于上述三相感应泵结构更简单、效率更高等优势，在高温液态金属驱动领域，特别是核能领域得到广泛应用。但是永磁式电磁泵由于其永磁体强度无法任意改变，并有高温退磁现象，因此其使用可靠性和寿命都受到了温度的限制。
发明内容
本发明要解决的技术问题：克服现有技术的不足，提供一种效率较高、寿命长、输出参数易调节且无任何泄漏问题的高温液态金属磁力驱动泵。
本发明的技术方案如下：一种高温液态金属磁力驱动泵，包括：旋转电机和泵体，所述泵体包括绕线转子、泵沟流道6、泵体进口段5、泵体出口段7、进口过渡段10、出口过渡段10’、进口流道11和出口流道12；绕线转子与旋转电机转轴1相连，绕线转子上设有8个磁极3，磁极3磁性由缠绕在上面通有直流电流的铜带激励，相邻磁极3上铜带中电流方向相反，从而产生相邻磁极3极性相异，N、S极相间的效果；所述泵沟流道6外侧，贴有导磁铁芯4，用以提高装置效率；高温液态金属通过进口段5进入分叉成多个进口流道11，多个进口流道11由各自的过渡段10进入多个平行的泵沟流道6，多个平行的泵沟流道6围绕绕线转子螺旋旋转多圈后通过出口过渡段10’和出口流道12流出磁作用区域；所述8个N，S极相间的磁极3组成的绕线转子在电机旋转下产生行波磁场，行波磁场在泵沟流道6中产生感应电流，从而由洛伦磁力驱动液体流动。
述导磁铁芯4为铁钴合金与云母片相间叠压而成。
所述导磁铁芯4与泵沟流道6之间以及泵沟流道6内侧贴有一层保温绝缘物质，以降低导磁铁芯4和绕线转子的工作环境温度。
所述平行的泵沟流道6围绕绕线转子螺旋盘绕圈数及流道数可根据用户对于压头和流量的需求可增加或调整。
本发明的原理：本发明的高效率的高温液态金属磁力驱动泵，通过电机旋转，带动与电机转轴连接的绕线转子旋转，绕线转子上的磁极由直流电激励，相邻磁极直流电方向相反，从而形成8个N，S极相间的效果，绕线转子上的8个磁极在转动下将在盘绕在它外部的平行泵沟流道中产生行波磁场，行波磁场的速度必大于液态金属的流速，因此在其多个平行流道内会产生与流体运动方向及泵沟流道中磁场方向都垂直的感应电流，行波磁场与感应电流相互作用产生驱动多个平行泵沟流道内的液态金属流动的洛伦磁力。由于流道的螺旋结构，洛伦磁力作用区域大且长，因此在相同电机转动功率下泵体功率远大于普通U字形流道；且行波磁场的产生机制有效解决了永磁体高温退磁，磁场强度难以调解的缺点。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明泵进口分叉为多个结构相同且平行的泵沟流道，相对于传统的单个流道进入磁场作用区域，有效的增大泵所能到达的最大流量；并且与将多个传统的单个流道的并联的措施对比，节省了成本及空间。其两个结构相同且平行的流道螺旋盘绕在磁极所构成的圆筒外，相对于传统的U字形盘绕，可以大大增加泵的磁作用段长度，也就增大了泵所能达到的最大压头，并且与将多个传统的U字形盘绕的驱动泵对比，节省了材料成本及空间。通过这种泵沟流道的布置，在相同的电机输入电功率下大大增加驱动的流量和压头，从而提高了泵体效率。
(2)本发明中行波磁场由电机旋转8个N、S极相间排列的磁极而产生，8个磁极固定在圆柱型转子圆筒上，磁极上饶有紫铜导体，磁极磁性由导体中通以直流电激励，相邻磁极上直流电流方向相反，从而产生相邻磁极异性的效果。其优点在于：无类似于交流电励磁的无功损耗；且无永磁体高温退磁、以及无法调节磁性大小的缺点；因此该装置效率高，驱动力大小易调节，且适用于高温液态金属的驱动，且寿命长。
(3)本发明中的平行的泵沟流道在绕线转子外地盘绕圈数，以及平行流道的个数，可根据用户对于压头和流量的需求而进行设计，圈数越多相当于增加了泵沟的磁作用段长度，泵的最大压头就会增大，增大了结构的灵活性。
(4)本发明中包裹在泵沟流道外侧的导磁铁芯能够引导磁通路径，提高驱动泵的工作效率。
附图说明
图1为本发明的高温液态金属驱动装置泵体原理结构图；
图2为本发明的高温液态金属驱动装置泵体原理结构俯视图；
图3为本发明的高温液态金属驱动装置泵体原理结构侧视图。
具体实施方式
如图1、2、3所示，本发明实施例包括：旋转电机和泵体，泵体包括绕线转子3、泵沟流道6(采用扁平状)、泵体进口段5、泵体出口段7、进口过渡段10、出口过渡段10’、进口流道11和出口流道12。通有主流电流的绕线转子安装在与鼠笼式旋转电机转轴1相连的称筒2上，绕线转子上安装有8个磁极3，磁极上饶有紫铜导体，磁极3磁性由通以直流电的导体激励，相邻磁极3直流电流方向相反，从而相邻磁极3极性相反，形成N、S极相间排列的效果；输送高温(＞300℃)液态金属通过泵体进口段5进入时分叉成两个进口流道11，两个进口流道11分别通过两个过渡段10变成两个平行的泵沟流道6进入磁作用区，两个平行的泵沟流道6内侧包裹一层保温层9，两个平行的泵沟流道6外层同样涂有一层保温绝缘层8，保温绝缘层8外表面安装有铁钴合金片与云母片相间叠压而成的导磁铁芯4；泵沟流道6在通直流电的绕线转子周围旋转两圈后通过出口过渡段10’过渡，由泵体出口段7流出泵体。工作时：绕线转子上的磁极3通以直流电后形生8个N，S极相间排列的效果，然后绕线转子随旋转电机旋转，由于8个磁极3的旋转在螺旋盘绕的流道中产生行波磁场，行波磁场在泵沟流道6中产生感应电流，从而由洛伦磁力驱动液体流动。
在泵体底部安装风扇，对绕线转子及导磁铁芯4进行风冷降低工作温度，提高装置寿命。
本发明实施例的平行的泵沟流道6的流道数为两个，围绕绕线转子螺旋盘绕圈数也为两圈。实际使用时，平行的泵沟流道6围绕绕线转子螺旋盘绕圈数及流道数可根据用户对于压头和流量的需求可增加。
Claims (2)
1.一种高温液态金属磁力驱动泵，其特征在于包括：旋转电机和泵体，所述泵体包括绕线转子、泵沟流道（6）、泵体进口段（5）、泵体出口段（7）、进口过渡段（10）、出口过渡段（10’）、进口流道（11）和出口流道（12）；绕线转子与旋转电机转轴（1）相连，绕线转子上设有8个磁极（3），磁极（3）磁性由缠绕在上面通有直流电流的铜带激励，相邻磁极（3）上铜带中电流方向相反，从而产生相邻磁极（13）极性相异，N、S极相间的效果；所述泵沟流道（6）外侧，贴有导磁铁芯（4），用以提高装置效率；高温液态金属通过进口段（5）进入分叉成多个进口流道（11），多个进口流道（11）由各自的过渡段（10）进入多个平行的泵沟流道（6），多个平行的泵沟流道（6）围绕绕线转子螺旋旋转多圈后通过出口过渡段（10 ’）和出口流道（12）流出磁作用区域；所述8个N，S极相间的磁极（3）组成的绕线转子在电机旋转下产生行波磁场，行波磁场在泵沟流道（6）中产生感应电流，从而由洛伦磁力驱动液体流动。
2.根据权利要求1所述的高温液态金属磁力驱动泵，其特征在于：所述导磁铁芯（4）为铁钴合金与云母片相间叠压而成。
3. 根据权利要求1或2所述的高温液态金属磁力驱动泵，其特征在于：所述导磁铁芯（4）与泵沟流道（6）之间以及泵沟流道（6）内侧涂有一层的保温绝缘物质，以降低导磁铁芯（4）和绕线转子的工作环境温度。
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