CN103541931A

CN103541931A - 直接驱动式永磁隔离泵

Info

Publication number: CN103541931A
Application number: CN201310541890.2A
Authority: CN
Inventors: 佟宪良
Original assignee: BEIJING LIANGMING TONGCHUANG WATER TREATMENT EQUIPMENT DEVELOPMENT CENTER
Current assignee: BEIJING LIANGMING TONGCHUANG WATER TREATMENT EQUIPMENT DEVELOPMENT CENTER
Priority date: 2013-11-05
Filing date: 2013-11-05
Publication date: 2014-01-29

Abstract

本发明公开了一种直接驱动式永磁隔离泵。主要包括：轴、叶轮、永磁转子、定子线圈、隔离罩、支架和叶轮壳；永磁转子、轴和叶轮固定并置于泵腔内；在泵腔外隔离罩的另一侧，与永磁转子对应设置定子线圈，定子线圈和永磁转子耦合，其结构构成了直流无刷无铁芯电机，和配套的无刷电机驱动器使用，启动电流小、发热小、扭矩大、功率因数高、对电网冲击小、并且提高了电机效率。省去了联轴器和原有电机，由线圈直接驱动转子，不仅节约了驱动磁体，降低了成本，并提高了系统效率50％左右，重量减轻60％以上，具有部件少、体积小的优点，使用寿命更长，结构简单紧凑，在提高产品性能的同时还可降低直接成本20％以上。

Description

直接驱动式永磁隔离泵

技术领域

本发明涉及一种隔离泵，尤其涉及一种永磁隔离泵装置。属于水泵风机领域。

背景技术

目前，磁力驱动的隔离泵的技术现状是：永磁隔离泵是属于泵领域的一个分支，是一种将永磁联轴器的工作原理应用于离心泵的产品。主要由泵、永磁传动装置、电动机三部分组成。关键部件永磁传动装置由外磁转子、内磁转子及不导磁的隔离套组成。当电动机带动驱动外磁体旋转时，磁场能穿透空气隙和非磁性物质，带动与叶轮相连的被动内磁体作同步旋转，实现动力的无接触传递，将动密封转化为静止密封；由于泵轴、内磁转子被泵体、隔离套完全封闭，从而解决了泄漏问题，消除了炼油化工行业易燃、易爆、有毒、有害介质通过泵密封泄漏的安全隐患。具有全密封，无泄漏，耐腐蚀等特点。

常见的永磁隔离泵，是利用磁场力来驱动的泵体，其结构为：由泵头、永磁传动装置和电机等其它零部件共三部分组成。其中泵头部分主要由叶轮、内磁转子、泵体、轴承、轴套、泵盖、泵轴等零件组成；磁力驱动装置部分主要由内磁转子、外磁转子、隔离套等部件组成；其它零部件主要包括托架、底座、电机、中间轴承体等。在电机轴上装有圆筒形的外磁转子，在其内侧圆柱面上均匀密排着N、S极相间排列的外磁钢(永磁体)，在泵轴的一端也装有一个圆筒形的内磁转子，在其圆柱外表面上同样均匀密排着N、S极相间排列的内磁钢。在内、外转子之间设置有隔离套，隔离套紧紧固定在泵盖上，将被抽送的介质以静密封的形式密封在泵体内，故介质不会外泄。当电机带动外磁转子旋转时，由于永磁体的吸斥作用，带动内磁转子同步旋转，因为叶轮与内磁转子连成一体，从而使叶轮随内磁转子一起旋转，使介质得到输送。

现在磁力隔离泵的是由泵头、磁力驱动装置和电机等其它零部件共三部分组成。但由于需要永磁联轴器通过隔离套传动，传动距离远磁路长，传输介质压力大的隔离套更厚，磁路就更长了的原因，所以现有磁力传输效率只有50％左右，有着结构复杂、零部件多、体积大、重量大、用磁材料多、传输效率低的缺点和不足，而且电机大部分是鼠笼式电机驱动，效率低，起动电流大，对电网造成冲击，降低电网功率因数。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明公开一种直接驱动式永磁隔离泵及直接驱动的结构，旨在提供一种不需要永磁传动装置的隔离泵，由定子线圈直接驱动永磁转子带动叶轮转动。

本发明通过以下技术方案实现:

直接驱动式永磁隔离泵，主要包括：轴、叶轮、永磁转子、定子线圈、隔离罩、支架和叶轮壳；叶轮壳和隔离罩与支架固定连接；永磁转子、轴和叶轮固定连接，并置于由叶轮壳和隔离罩形成的泵腔内；在泵腔外隔离罩的另一侧，与永磁转子对应设置定子线圈，定子线圈和永磁转子耦合；轴、叶轮和永磁转子与定子线圈间由隔离罩隔离开。

永磁转子及定子线圈的对应设置可采用两种分布方式：

方式一：轴向式分布，即永磁转子的永磁体按轴的轴向绕轴分布排列，隔离罩呈凹陷式套筒状，与永磁转子对应的定子线圈也按轴的轴向绕轴分布排列。

方式二：径向式分布，即永磁转子的永磁体按轴的径向分布排列，隔离罩呈板状，与永磁转子对应的定子线圈也按轴的径向绕轴分布排列。

径向分布式结构优于轴向分布式结构，因为作用力面面积等于半径的平方乘上π，半径的增大等于增加力臂的长度，同样的消耗磁铁量输出扭矩增大。

在上述技术方案的基础上，进一步地，

定子线圈为无铁芯线圈；永磁转子的永磁体采用多级永磁体；

永磁转子的永磁体嵌于叶轮本体内并与其固定；

定子线圈可以与支架固定连接，或直接固定于隔离罩上；

直接驱动式永磁隔离泵，还包括一个外转子和风叶轮，外转子的磁体置于定子线圈的另一侧并与定子线圈耦合；风叶轮与外转子连接并随外转子转动。

定子线圈可以根据叶轮的功率大小配置。

其工作原理是：通过电机驱动器给定子线圈通以电流，利用定子线圈形成的旋转磁场，进而直接驱动永磁转子带动轴和叶轮转动；由于隔离罩的作用，使永磁转子及叶轮与定子线圈相互隔离。与此同时，在定子线圈的另一侧，利用定子线圈外侧的磁场驱动外转子转动，实现了泵和风机的一体化联动，在小型壁挂炉上等有广泛的应用价值。

相对于现有的永磁隔离泵，本发明公开的直接驱动式永磁隔离泵，无须额外的电机，采用无铁芯定子线圈，没有铁损，降低了成本，由于采用将定子线圈直接安装在隔离罩外面，与隔离罩内的多级永磁体构成直流无刷无铁芯电机，和配套的无刷电机驱动器使用，启动电流小、扭矩大、功率因数高、对电网冲击小，从而比鼠笼式电机提高了效率。而且利用了现有的内永磁转子、免去了永磁联轴器，不仅节约了驱动磁体，且使得现有的永磁传动泵系统效率在20％到50％左右，提高到系统效率90％左右，配套上无刷电机驱动器，取代了鼠笼电机，实现软启动并提高了电机效率，磁隔离泵重量减轻60％以上，具有部件少、体积小的优点，使用寿命更长，同时启动扭矩大、发热小、结构简单紧凑，在提高产品性能的同时还可降低成本20％以上。

直接驱动式永磁隔离泵，利用其结构构成的永磁无刷无铁芯定子与转子隔离的电机。将定子固定在设备基座上，转子直接安装在被动设备上，可代替各种轴向、径向永磁联轴器直接驱动。

附图说明

图1转子轴向式泵剖视结构示意图

图2带有风机功能的转子轴向式泵剖视结构示意图

图3转子径向式泵剖视结构示意图

图4带有风机功能的转子径向式泵剖视结构示意图

图中：1-轴，2-叶轮，3-永磁转子，4-定子线圈，5-隔离罩，6-支架，7-叶轮壳，8-外转子的磁体，9-风叶轮，10-涡壳，11-轴套，12-导流帽，13-轴承，15-外转子。

具体实施方式

下面，对直接驱动式永磁隔离泵的具体实施方式作进一步的说明。

直接驱动式永磁隔离泵，主要包括：轴、叶轮、永磁转子、定子线圈、隔离罩、支架和叶轮壳；叶轮壳和隔离罩与支架固定连接；永磁转子、轴和叶轮固定连接，并置于由叶轮壳和隔离罩形成的泵腔内；在泵腔外隔离罩的另一侧，与永磁转子对应设置定子线圈，定子线圈和永磁转子耦合；轴、叶轮和永磁转子与定子线圈间由隔离罩隔离开。定子线圈可以根据叶轮的功率大小配置。

现举出四种较佳的具体实施例，但本发明的实施并不限于以下的形式。

实施例1转子轴向式分布泵

参见图1，隔离罩5呈凹陷式套筒状，叶轮壳7和隔离罩5与支架6固定连接；叶轮2和轴1固定连接，并置于由叶轮壳和隔离罩形成的泵腔内，永磁转子3的磁体嵌于叶轮本体内并与其固定；永磁转子3的磁体按轴的轴向绕轴分布排列；在轴外靠近轴的两端设有轴套11，轴外端头装有导流帽12；在泵腔外隔离罩5的另一侧，与永磁转子对应设置定子线圈4，与永磁转子3对应的定子线圈4也按轴的轴向绕轴分布排列，定子线圈和永磁转子耦合，定子线圈4固定于支架6上；轴、叶轮和永磁转子与定子线圈间由隔离罩隔离开。

定子线圈通过驱动器通电后产生旋转磁场，磁场直接驱动永磁转子并带动叶轮转动，达到输送介质的功能。

实施例2带有风机的转子轴向式分布泵

参见图2，在实施例1的轴向式泵基础上，增加了风机功能。

基本结构与实施例1中相同，此外，还包括一个外转子15和风叶轮9；外转子的磁体8置于定子线圈的另一侧并与定子线圈耦合，外转子的磁体8按轴的轴向绕轴分布排列；外转子15通过轴承13安装于支架上，风叶轮9与外转子15连接并随外转子转动，风叶轮9外有涡壳10。

定子线圈通过驱动器通电后产生旋转磁场，磁场直接驱动永磁转子并带动叶轮转动，与此同时，在定子线圈4外侧磁场的作用下，外转子15转动并带动风叶轮9转动，在不影响隔离泵工作的情况下，同时实现了风机的功能，缩小了体积提高了定子的利用率。

实施例3转子径向式分布泵

参见图3，隔离罩5呈板状，叶轮壳7和隔离罩5与支架6固定连接；叶轮2和轴1固定连接，并置于由叶轮壳和隔离罩形成的泵腔内，永磁转子3的磁体嵌于叶轮本体内并与其固定；永磁转子3的磁体按轴的径向绕轴分布排列；在轴外靠近轴的两端设有轴套11；在泵腔外隔离罩5的另一侧，与永磁转子对应设置定子线圈4，与永磁转子3对应的定子线圈4也按轴的径向绕轴分布排列，定子线圈和永磁转子耦合，定子线圈4固定于支架6上或直接固定于隔离罩5上；轴、叶轮和永磁转子与定子线圈间由隔离罩隔离开，使用这样的局部结构形式：将定子固定在设备基座上、转子直接安装在被动设备上，可代替各种轴向、径向永磁联轴器直接驱动。

实施例4带有风机功能的转子径向式分布泵

参见图4，在实施例3的径向式泵基础上，增加了风机功能。

基本结构与实施例3中相同，此外，还包括风叶轮9；外转子的磁体置于定子线圈的另一侧并与定子线圈耦合；外永磁转子的磁体8按轴的径向绕轴分布排列，外转子的磁体8嵌于风叶轮9的本体内并与其固定，并通过轴承13安装于支架上，风叶轮9与外转子15连接并随外转子转动，风叶轮9外有涡壳10。

在不影响隔离泵工作的情况下，同时实现了风机的功能，缩小了体积提高了定子的利用率。

以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，并非因此局限本发明的专利范围，故凡是运用本发明说明书内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的保护范围。

Claims

1.一种直接驱动式永磁隔离泵，主要包括：轴、叶轮、永磁转子、定子线圈、隔离罩、支架和叶轮壳；叶轮壳和隔离罩与支架固定连接；永磁转子、轴和叶轮固定连接，并置于由叶轮壳和隔离罩形成的泵腔内；在泵腔外隔离罩的另一侧，与永磁转子对应设置定子线圈，定子线圈和永磁转子耦合。

2.根据权利要求1所述直接驱动式永磁隔离泵，其特征在于，所述永磁转子及定子线圈采用轴向式分布，即永磁转子的永磁体按轴的轴向绕轴分布排列，隔离罩呈凹陷式套筒状，与永磁转子对应的定子线圈也按轴的轴向绕轴分布排列。

3.根据权利要求1所述直接驱动式永磁隔离泵，其特征在于，所述永磁转子及定子线圈采用径向式分布，即永磁转子的永磁体按轴的径向分布排列，隔离罩呈板状，与永磁转子对应的定子线圈也按轴的径向绕轴分布排列。

4.根据权利要求1所述直接驱动式永磁隔离泵，其特征在于，所述定子线圈为无铁芯线圈。

5.根据权利要求1所述直接驱动式永磁隔离泵，其特征在于，所述永磁转子的永磁体采用多级永磁体。

6.根据权利要求1所述直接驱动式永磁隔离泵，其特征在于，所述永磁内转子的永磁体嵌于叶轮本体内并与其固定。

7.根据权利要求1所述直接驱动式永磁隔离泵，其特征在于，所述定子线圈与支架固定连接或直接固定于隔离罩上。

8.根据权利要求1所述直接驱动式永磁隔离泵，其特征在于，所述直接驱动式永磁隔离泵，还包括一个外转子和风叶轮，外转子的磁体置于定子线圈的另一侧并与定子线圈耦合；风叶轮与外转子连接并随外转子转动。