CN105720726A - 一种环式无刷电机及采用该电机的电动泵 - Google Patents

一种环式无刷电机及采用该电机的电动泵 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种环式无刷电动泵，包括具有圆柱状内腔的壳体，其特征在于：还包括通过轴承套装在壳体内的导管，若干在壳体内壁并沿其周向均匀设置的励磁体，若干在导管外壁并沿其周向均匀设置的永磁体，设置在导管内并与导管内壁连接的叶轮，以及分别安装在壳体两端的端盖；端盖上开设用流体经过的通孔。本发明的有益效果是：集无刷电机的优点于一身，主要在于体积小，可安装在比较狭小的空间内或者是安装在对空间要求比较高的船舶、潜艇及设备等当中去，大大缩小了泵的空间占有量。通过改变盖板的结构，可作为一种泵喷推进器。根据其环式无刷电机的结构原理，亦可作相应变化变用于其他设备，如风扇、洗衣机等中用到的无刷电机。

Description

一种环式无刷电机及采用该电机的电动泵
技术领域
本发明属于流体输送技术领域，尤其涉及一种环式无刷电机及采用该电机的电动泵。
背景技术
随着微控电路的快速发展，有刷电机逐步向无刷电机过渡。相比有刷电机，无刷直流电机不使用机械的电刷装置，采用方波自控式永磁同步电机，以霍尔传感器取代碳刷换向器，以钕铁硼作为转子的永磁材料，性能上相较一般的传统直流电机有很大优势，是当今最理想的调速电机。它的优势在于：高效率、低能耗、低噪音、超长寿命、高可靠性、可伺服控制、无级变频调速、相对低成本且简单易用。基于无刷电机诸多优点，无刷电动泵孕育而生，相比传统的电动泵，无刷电动泵具备了无刷电机所有的优点，但在泵的整体体积及传动效率上并没有有所改进，无刷电动泵只是将原有的有刷电机用无刷电机替换掉，仍然采用无刷电机输出轴将力矩传递给传动轴，再由转动轴传递给叶轮的方式输出功率，这样的传动结构不仅增大了泵整体的体积，而且降低了传动效率，在诸如设备制作（由电动泵组装的）及船舶制造行业这类相对利用空间有限，各种电动泵交叉使用，一台体积大的泵就需要占用很大的空间，且检修不方便，本发明旨在制作一台体积小巧、传动效率高、更智能的无刷电动泵。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种环式无刷电机及采用该电机的电动泵，体积小巧、传动效率高、便于智能控制。
为解决现有技术问题，本发明公开了一种环式无刷电机，包括壳体以及控制器，其特征在于：还包括活动套装在壳体内的导管，若干在壳体内壁并沿其周向均匀设置的励磁体，若干在导管外壁并沿其周向均匀设置的永磁体，以及分别安装在壳体两端的端盖；控制器与励磁体电连接用于产生磁场。
优选的，端盖的内端面上设置有止口结构，用于连接壳体端部或定位轴承；壳体两端的端面上设置有与止口结构相匹配的台阶结构，并通过螺栓与端盖连接。
本发明还公开了一种环式无刷电动泵，包括上述环式无刷电机，以及设置在导管内并与导管内壁连接的叶轮；端盖上开设用流体经过的通孔。
优选的，端盖与导管之间还设置有密封元件，其包括推力环，推力环具有一环部以及连接在该环部一端的凸缘，环部的外壁开设有两道第一密封槽，第一密封槽内嵌有密封胶圈；凸缘的内端面开设有第二密封槽，第二密封槽内嵌有密封垫片；环部的外壁通过密封胶圈与端盖上通孔的孔壁形成静密封，凸缘的内端面通过密封垫片与导管的端部形成动密封。
优选的，还包括信号接收模块，信号发送模块，传感器数据运算模块；其中各种传感器、信号接收模块、信号发送模块均连接于传感器数据运算模块；传感器数据运算模块与控制器电连接，用于搜集处理数据并发出相应的指令给控制器执行。
优选的，端盖的通孔内还安装有用于检测介质压力的压力传感器，压力传感器与传感器数据运算模块电连接。
优选的，推力环的环部外侧还套装有弹簧，弹簧的内端与凸缘的外端面抵接，外端与端盖的内端面抵接。
优选的，至少在用作介质入口的端盖通孔处安装有过滤网。
优选的，端盖上设置有螺纹接头或法兰接头。
优选的，叶轮与导管为一体加工成型。
本发明具有的有益效果：
1、集无刷电机的优点于一身，主要在于体积小，可安装在比较狭小的空间内或者是安装在对空间要求比较高的船舶、潜艇及设备等当中去，大大缩小了泵的空间占有量。通过改变盖板的结构，可作为一种泵喷推进器。根据其环式无刷电机的结构原理，亦可作相应变化变用于其他设备，如风扇、洗衣机等中用到的无刷电机。
2、还加入了压力传感器，并通过无线单元，可实现运行数据远程监控及调节。
3、通过推力环实现端部密封，防止流体进入壳体与导管之间的空隙内影响泵的正常运行。
4、端盖上加工有止口结构，一方面便于安装拆卸，另一方面还能够限位轴承的窜动。
5、推力环的外侧套装弹簧，从而为推力环提供一个轴向的推力补偿，保证更好的活动面密封。
附图说明
图1是本发明的横截面示意图；
图2是本发明的无密封条件下的纵截面示意图；
图3是本发明的有密封条件下的纵截面示意图；
图4是图3中A处的局部放大图；
图5是本发明的工作原理图。
附图标记：
1壳体；2励磁体；3永磁体；4导管；5叶轮；6端盖；7轴承；8弹簧；9密封胶圈；10密封垫片；11推力环；12凸缘；13环部。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1至5所示，一种环式无刷电动泵，壳体1、叶轮5、微控单元、励磁体2、永磁体3、轴承7、导管4、端盖6密封元件、弹簧8、传感器。
壳体1呈环形状并具有一圆柱状内腔，沿壳体1内壁的周向均匀分布若干励磁体2，并与壳体1组成一个整体，励磁体2能够产生旋转的磁场。壳体1的两端加工有台阶结构，分别用于定位及安装轴承7，且两端均加工有螺栓孔，用于安装端盖6。
端盖6分别安装在壳体1的两端，并通过螺栓与壳体1端部连接。端盖6的内端面加工有止口结构，一方面方便安装，另一方面可限位轴承7的窜动。端盖6的中央开设用于介质流过的通孔，通孔内还安装压力传感器，用于检测流过介质的压力，并将压力信号传输给传感器数据运算模块，显示在控制面板上或通过无线电发送给特定接受器，用于监控泵的运转情况。
导管4呈环形，通过轴承7活动套装在壳体1内，沿均匀导管4外壁的周向均匀分布若干永磁体3，并与导管4组成一个整体，导管4的两端加工有台阶结构，分别用于定位及安装轴承7。
轴承7安装在壳体1内部的两端，用与导管4外壁的两端配合，实现导管4在壳体1内的转动，亦承受径向和轴向的负荷。
微控单元包括控制器、信号接收模块、信号发送模块以及传感器数据运算模块。其中各种传感器、信号接收模块、信号发送模块均连接于传感器数据运算模块，传感器数据运算模块与控制器电连接，用于搜集处理数据并发出相应的指令给控制器执行。控制器为现有技术，其与励磁体电连接用于产生磁场，控制电动机的启动、停止和制动等。微控单元可以作环状，安装于泵的内部，亦可作盒状安装于泵的外部。优选环状安装于泵的内部，减小体积，泵的内部可专门设置一个安装微控单元的腔室。
叶轮5安装在导管4内，其可与导管4制作成一个整体，亦或单独制作，再与导管4组合成一体，可随导管4一起旋转，将力矩转化为对流体介质推力。
端盖6与导管4的端部之间还安装有密封元件，密封元件包括推力环11，推力环11具有一环部13以及连接在该环部13一端的凸缘12。环部13的外壁开设有两道第一密封槽，第一密封槽内嵌有密封胶圈9。凸缘12的内端面开设有第二密封槽，第二密封槽内嵌有密封垫片10。通孔的孔壁为光滑精加工面，便于与密封胶圈9贴合，形成良好的静密封。导管4的两端端面均为光滑精加工面，便于与密封垫片10接触时形成良好的动密封。
弹簧8分别套装在两推力环11的环部13外侧上，弹簧8的内端与凸缘12的外端面抵接，外端与端盖6的内端面抵接，从而为推力环11提供一个轴向的推力补偿，保证更好的活动面密封（动密封）。
在用作流体介质入口和出口的端盖6通孔处均安装滤网，保护叶轮5及其他部件。
端盖6上设置有螺纹接头或法兰接头，便于直接安装与管路上。也可设置成其它管路接头形式用于与不同类型管路连接固定。
本发明中，改变端盖6的结构，可作为一种泵喷推进器。壳体、励磁体、导管、永磁体、端盖以及控制器等组成环式无刷电机，其结构亦可用于其他类似的设备中，不单是泵或者泵喷推进器，如风扇、洗衣机等。在诸如油类这种腐蚀性不高的介质中亦可取消推力环11和弹簧8，减少面摩擦，提高效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种环式无刷电机，包括壳体以及控制器，其特征在于：还包括活动套装在壳体内的导管，若干在壳体内壁并沿其周向均匀设置的励磁体，若干在导管外壁并沿其周向均匀设置的永磁体，以及分别安装在壳体两端的端盖；控制器与励磁体电连接用于产生磁场。
2.根据权利要求1所述的一种环式无刷电机，其特征在于，端盖的内端面上设置有止口结构，用于连接壳体端部或定位轴承；壳体两端的端面上设置有与止口结构相匹配的台阶结构，并通过螺栓与端盖连接。
3.一种环式无刷电动泵，其特征在于：包括根据权利要求1或2所述的一种环式无刷电机，以及设置在导管内并与导管内壁连接的叶轮；端盖上开设用流体经过的通孔。
4.根据权利要求3所述的一种环式无刷电动泵，其特征在于，端盖与导管之间还设置有密封元件，其包括推力环，推力环具有一环部以及连接在该环部一端的凸缘，环部的外壁开设有两道第一密封槽，第一密封槽内嵌有密封胶圈；凸缘的内端面开设有第二密封槽，第二密封槽内嵌有密封垫片；环部的外壁通过密封胶圈与端盖上通孔的孔壁形成静密封，凸缘的内端面通过密封垫片与导管的端部形成动密封。
5.根据权利要求4所述的一种环式无刷电动泵，其特征在于，还包括信号接收模块，信号发送模块，传感器数据运算模块；其中各种传感器、信号接收模块、信号发送模块均连接于传感器数据运算模块；传感器数据运算模块与控制器电连接，用于搜集处理数据并发出相应的指令给控制器执行。
6.根据权利要求4所述的一种环式无刷电动泵，其特征在于，推力环的环部外侧还套装有弹簧，弹簧的内端与凸缘的外端面抵接，外端与端盖的内端面抵接。
7.根据权利要求4所述的一种环式无刷电动泵，其特征在于，端盖的通孔内还安装有用于检测介质压力的压力传感器，压力传感器与传感器数据运算模块电连接。
8.根据权利要求4所述的一种环式无刷电动泵，其特征在于，至少在用作介质入口的端盖通孔处安装有过滤网。
9.根据权利要求4所述的一种环式无刷电动泵，其特征在于，端盖上设置有螺纹接头或法兰接头。
10.根据权利要求4所述的一种环式无刷电动泵，其特征在于，叶轮与导管为一体加工成型。
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