CN105298865A - 一种基于轴向电机驱动的微型机泵一体式磁力泵 - Google Patents

Abstract

一种基于轴向电机驱动的微型机泵一体式磁力泵，包括泵壳、叶轮、泵盖、定子单元、电机盖板、第一衬套、第二衬套、永磁铁、定子轴；定子轴的一端与叶轮连接，另一端固定在电机盖板上；叶轮背侧设有大凸环和小凸环，大凸环的外端面上安装有永磁铁；定子单元安装在定子轴上，定子单元中的定子磁轭和绕组与永磁铁相对应；泵盖内表面上设有第一衬套，大凸环的外表面上设有第二衬套，第二衬套与第一衬套相对应；第一衬套、第二衬套、定子轴的凸缘和小凸环共同将叶轮的背部空间分成高、中、低三个压力腔。本发明中，叶轮与永磁铁转子集成于一体，减少了传动部件，缩小了磁力泵体积，减少了磁力泵重量；叶轮背侧的高压腔和中压腔使叶轮的轴向力得到抵消。

Description

一种基于轴向电机驱动的微型机泵一体式磁力泵

技术领域

本发明涉及一种磁力泵，特别是一种基于轴向电机驱动的微型机泵一体式磁力泵。

背景技术

作为一种无泄漏泵，磁力泵被广泛地应用于医药、化工、石化等领域内进行非水介质的泵送。

现有磁力泵往往由电动机、磁力传动器和泵三部分组成，其中，磁力传动器由外磁转子、内磁转子及不导磁的隔离套组成；内磁转子与泵转子相连，位于隔离套和泵体构成的密闭空间内；外磁转子与电机转子相连，位于隔离套外；隔离套将动密封改为静密封，非水介质不会泄漏。这种磁力泵中电机转子功率通过磁力传动器传递给泵转子，一体性不强，占用空间，且重量较大。

随着社会的发展和各个领域的技术升级，人们对磁力泵的要求也越来越高，现有的重量大、体积大的磁力泵已经很难满足人们的需求。为了解决现有的磁力泵重量大、体积大的问题，有很多相关文献相继被公开。如文献CN104153999A公开了一种机泵一体式微型高速磁力泵，通过在叶轮的后盖板外圆周表面安装永磁体，使永磁体与定子绕组组成径向的电机，从而实现机泵一体化，以减小磁力泵的体积与重量。但是由于这种磁力泵是将永磁体安装在叶轮的后盖板上，因而需要叶轮的后盖板具有一定的长度，否则无法安置永磁体。叶轮后盖板的长度会制约着整个磁力泵的体积，所以文献CN104153999A所公开的磁力泵无法从最大程度上减小磁力泵的体积。而如果直接将永磁体安装在叶轮的背侧，与定子形成轴向的电机，则可以避免叶轮后盖板对磁力泵体积的制约，从而从更大程度上减小磁力泵的重量和体积。

然而，直接将永磁体安装在叶轮的背侧，与定子形成轴向的电机这一方案，虽然可以实现减小磁力泵体积和重量的目的，但是叶轮在运动时由于受到轴向的电磁力，会向定子的方向发生移动/倾斜，大大降低了叶轮的运动稳定性。

发明内容

本发明的目的是，为了克服现有技术的上述不足，提供一种体积小、重量轻、叶轮运行稳定的基于轴向电机驱动的微型机泵一体式磁力泵。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于轴向电机驱动的微型机泵一体式磁力泵，包括泵壳、叶轮、泵盖、定子单元、电机盖板、第一衬套、第二衬套、永磁铁、定子轴；叶轮安装在泵壳内，泵壳的外侧安装有泵盖，泵盖的外侧安装有电机盖板；定子轴的一端与叶轮连接，另一端固定在电机盖板上；叶轮背侧设有大凸环和小凸环，小凸环位于大凸环与叶轮根部之间；大凸环的外端面上安装有永磁铁；定子单元安装在定子轴上，定子单元中的定子磁轭和绕组与永磁铁相对应；泵盖内表面上设有第一衬套，大凸环的外表面上设有第二衬套，第二衬套与第一衬套相对应；第一衬套、第二衬套、定子轴的凸缘和小凸环共同将叶轮的背部空间分成高、中、低三个压力腔，低压腔与叶轮根部周向的回流孔相连。

进一步地，所述大凸环的外端面上设有环形凹槽；永磁铁固定安装在环形凹槽内。

进一步地，一种基于轴向电机驱动的微型机泵一体式磁力泵，还包括驱动板和隔板；隔板安装在定子单元的内侧，与泵盖接触；所述隔板、定子轴、泵盖和电机盖板组成环形密闭空间；定子单元和驱动板位于所述密闭容腔内。

进一步地，所述定子磁轭由硅钢片叠压而成，绕组缠绕于定子磁轭的轭部上；定子磁轭和绕组绕定子轴周向分布。

进一步地，所述定子轴通过螺栓固定于电机盖板上。

进一步地，所述隔板、定子单元和驱动板沿定子轴轴向依次排列。

进一步地，所述泵盖与泵壳之间、隔板与泵盖之间以及隔板与定子轴之间设置有密封圈。

进一步地，所述泵壳的背部设有与泵盖和电机盖板的连接部；泵盖和电机盖板通过螺栓固定在连接部上。

进一步地，所述连接部为圆柱形凹槽；连接部的边缘具有向外扩展的凸缘。

本发明的原理为：叶轮背侧大凸环外端面环形凹槽内永磁体与定子单元中的磁轭和线圈构成轴向电机；轴向电机会沿着轴向转动从而产生周向力，叶轮在周向力的作用下旋转。这种方式，是将永磁体直接安装到叶轮的背侧，从而不需要文献CN104153999A中所述的叶轮后盖板，因而使得磁力泵的尺寸更小；并且，叶轮和镶嵌在叶轮背侧大凸环外端面的永磁体组成磁转子，定子单元、驱动板和电机盖板组成电机静止单元；磁转子同时具备电机转子部件和磁力泵转子部件，从而减少了传动部件，提高了转换效率，减少了轴向长度，减少了磁力泵体积和重量，实现了机泵一体化。

将永磁体直接安装在叶轮背侧，与定子定子单元中的磁轭和线圈构成轴向电机则会导致叶轮在运动时由于受到轴向的电磁力，会向定子的方向发生移动/倾斜；为了解决这一问题，第一衬套与第二衬套之间的节流缝隙以及定子轴与叶轮背侧小凸环之间的节流缝隙将叶轮背部空间分隔成高、中、低三个压力腔，由于高压力腔和中压力腔中具有较大的压力，可以有效地平衡轴向电机给叶轮提供的轴向受力以及叶轮前侧压力，降低了叶轮轴向力冲击。

隔板、定子轴和泵盖隔离泵体与电机静止单元，使液体不进入电机电子绕组，将机械密封（动密封）变成密封圈静止密封。

本发明与现有技术相比具有如下特点：

1.体积小、重量轻；本发明将永磁体直接安装到叶轮的背侧，使得磁力泵的尺寸更小；并且，叶轮和镶嵌在叶轮背侧大凸环外端面的永磁体组成磁转子，定子单元、驱动板和电机盖板组成电机静止单元；磁转子同时具备电机转子部件和磁力泵转子部件，减少了传动部件，提高了转换效率，减少了轴向长度，减少了磁力泵体积和重量，实现了机泵一体化；

2.叶轮运行稳定；第一衬套与第二衬套之间的节流缝隙以及定子轴与叶轮背侧小凸环之间的节流缝隙将叶轮背部空间分隔成高、中、低三个压力腔，由于高压力腔和中压力腔中具有较大的压力，可以有效地平衡轴向电机给叶轮提供的轴向受力以及叶轮前侧压力，降低了叶轮轴向力冲击，保证了叶轮运行的稳定性。

以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。

附图说明

图1—为本发明的结构示意图。

图中：1－泵壳，2－叶轮，3－泵盖，4－定子单元，5－电机盖板，6－驱动板，7－第一衬套，8－第二衬套，9－永磁铁，10－隔板，11－定子轴，12－螺母，13－泵进口，14－泵出口，15－连接部，16－定子磁轭，17－绕组，2’－大凸环，2’’－小凸环。

具体实施方式

如图所示，一种基于轴向电机驱动的微型机泵一体式磁力泵，其特征在于，包括泵壳1、叶轮2、泵盖3、定子单元4、电机盖板5、驱动板6、第一衬套7、第二衬套8、永磁铁9、隔板10、定子轴11，大凸环2’外端面具有环形凹槽，环形凹槽内固定安装有永磁铁9；叶轮2通过螺母和轴承与所述定子轴11连接，防止叶轮2往进口方向串动，同时绕定子轴11转动；隔板10、定子轴11、泵盖3和电机盖板5组成环形密闭空间，定子单元4和驱动板6位于所述密闭容腔内，定子单元4中定子磁轭16和绕组17与永磁铁9相对应，且绕定子轴11周向分布；泵壳1的背部具有与泵盖3和电机盖板5的连接部，泵盖3和电机盖板5通过螺栓固定在所述连接部上。泵盖3内表面上设有第一衬套7，大凸环2’的外表面上设有第二衬套8，第二衬套8与第一衬套7相对应；

隔板10将所述微型磁力泵的输送液体隔离，使液体不进入电机定子单元4，将动密封改为静密封。

第一衬套7与第二衬套8之间的节流缝隙以及凸缘11’与小凸环2”之间的节流缝隙将叶轮背部空间分成高、中、低三个压力腔，低压腔与叶轮2根部周向的回流孔相连。叶轮2背侧压力腔，可以有效地平衡轴向电机给叶轮2提供的轴向受力，以及叶轮2前侧压力，降低了叶轮2轴向力冲击。

定子磁轭16由硅钢片叠压而成，绕组17缠绕于定子磁轭16的轭部上；定子磁轭16和绕组17绕定子轴11周向分布。

定子轴11通过螺栓固定于电机盖板5上。

隔板10、定子单元4和驱动板6沿定子轴11轴向依次排列。

泵盖3与泵壳1之间、隔板10与泵盖3之间以及隔板10与定子轴11之间设置有密封圈。

泵壳1的背部设有与泵盖3和电机盖板5的连接部15；泵盖3和电机盖板5通过螺栓固定在连接部15上。

连接部15为圆柱形凹槽；连接部15的边缘具有向外扩展的凸缘。

工作时，驱动板6的交变电流在定子单元4左侧形成一个绕定子轴11几何轴心的旋转磁场，旋转磁场驱动隔板10左侧永磁体9转动，永磁体9带动叶轮2同步旋转。定子轴11对叶轮2起到轴向和径向的定位作用，保证叶轮2的正常旋转，如此同时，流体从泵进口13流进，增压后，从泵出口14流出。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种基于轴向电机驱动的微型机泵一体式磁力泵，包括泵壳（1）、叶轮（2）、泵盖（3）、定子单元（4）、电机盖板（5）、第一衬套（7）、第二衬套（8）、永磁铁（9）、定子轴（11）；叶轮（2）安装在泵壳（1）内，泵壳（1）的外侧安装有泵盖（3），泵盖（3）的外侧安装有电机盖板（5）；其特征在于：定子轴（11）的一端与叶轮（2）连接，另一端固定在电机盖板（3）上；叶轮（2）背侧设有大凸环（2’）和小凸环（2’’），小凸环（2’’）位于大凸环（2’）与叶轮根部之间大凸环（2’）的外端面上安装有永磁铁（9）；定子单元（4）安装在定子轴（11）上，定子单元（4）中的定子磁轭（16）和绕组（17）与永磁铁（9）相对应；泵盖（3）内表面上设有第一衬套（7），大凸环（2’）的外表面上设有第二衬套（8），第二衬套（8）与第一衬套（7）相对应；第一衬套（7）、第二衬套（8）、定子轴（11）的凸缘（11’）和小凸环（2”）共同将叶轮（2）的背部空间分成高、中、低三个压力腔，低压腔与叶轮（2）根部周向的回流孔相连。

2.如权利要求1所述的基于轴向电机驱动的微型机泵一体式磁力泵，其特征在于：所述大凸环（2’）的外端面上设有环形凹槽；永磁铁（9）固定安装在环形凹槽内。

3.如权利要求1或2所述的基于轴向电机驱动的微型机泵一体式磁力泵，其特征在于：还包括驱动板（6）和隔板（10）；隔板（10）安装在定子单元（4）的内侧，与泵盖（3）接触；所述隔板（10）、定子轴（11）、泵盖（3）和电机盖板（5）组成环形密闭空间；定子单元（4）和驱动板（6）位于所述密闭容腔内。

4.如权利要求3所述的基于轴向电机驱动的微型机泵一体式磁力泵，其特征在于：所述定子磁轭（16）由硅钢片叠压而成，绕组（17）缠绕于定子磁轭（16）的轭部；定子磁轭（16）和绕组（16）绕定子轴（11）周向分布。

5.如权利要求1或2所述的基于轴向电机驱动的微型机泵一体式磁力泵，其特征在于：所述定子轴（11）通过螺栓固定于电机盖板（5）上。

6.如权利要求3所述的基于轴向电机驱动的微型机泵一体式磁力泵，其特征在于：所述隔板（10）、定子单元（4）和驱动板（6）沿定子轴（11）轴向依次排列。

7.如权利要求3所述的基于轴向电机驱动的微型机泵一体式磁力泵，其特征在于：所述泵盖（3）与泵壳（1）之间、隔板（10）与泵盖（3）之间以及隔板（10）与定子轴（11）之间设置有密封圈。

8.如权利要求1或2所述的基于轴向电机驱动的微型机泵一体式磁力泵，其特征在于：所述泵壳（1）的背部设有与泵盖（3）和电机盖板（5）的连接部（15）；泵盖（3）和电机盖板（5）通过螺栓固定在连接部（15）上。

9.如权利要求8所述的基于轴向电机驱动的微型机泵一体式磁力泵，其特征在于：所述连接部（15）为圆柱形凹槽；连接部（15）的边缘具有向外扩展的凸缘。