CN108194373A - 一种无轴驱动且易于实现电子程控的流体机械 - Google Patents

Abstract

一种无轴驱动且易于实现电子程控的流体机械，其叶轮附壁安装于流体机械主体体壁的内侧，流体机械主体体壁的外侧设置为永磁的电动机转子组，流体机械主体两端安装于固定支撑轴承的内环上，共同构成流体机械的旋转过流部分，同时也是电动机的转子部分；固定支撑轴承外环连接件的内侧设置为电动机的定子线圈组，通过电磁力驱动前述转子部分旋转和工作；其运行与控制由外接的电子程控模块进行调节和控制。附壁叶轮可以多个串联使用，或者多个本流体机械串联使用，以满足不同的应用需求。本发明巧妙地将流体机械内置于电动机的转子内部，创新性地将二者合二为一，结构紧凑，无需传动机构，节能高效，控制简便，应用前景良好。

Description

一种无轴驱动且易于实现电子程控的流体机械

技术领域

本发明属于流体机械领域，涉及一种无轴驱动且易于实现电子程控的流体机械，适用于流体的输送和压缩，且可以很方便地实现其运行调控。

背景技术

在各种流体机械中，以叶轮式机械占据绝大部分，也是最为常见的流体机械，包括各种类型的叶轮式泵、叶轮式压缩机等等。目前，所有这些类型的叶轮式流体机械中，几乎无一例外的均具有至少一个安装在中心轴上的叶轮，驱动叶轮转动，从而进行工作。它们工作过程中，均需要将动力源的动力通过某种机械传动的方式，传递到工作的叶轮上，然后才能驱动叶轮工作。即使是号称无轴的螺旋泵，其无轴的叶轮也是安装在其一端的轴及轴承上，进而驱动无轴螺旋泵一端的轴传输动力并进行工作。这些具有中心轴的叶轮式机械，均需要动力源通过某种形式的机械传动而获得动力，其动力机械传动过程中必定会存在着一定的动力与能量损耗，从而造成了动力与能源的浪费。

与本发明比较接近的机械是已有的磁力泵，其工作方式仍然是通过电动机驱动磁力传动器，进而驱动叶轮的中心轴进行工作，其结构复杂，远远不如本发明设计简单与高效。

发明内容

本发明针对叶轮式流体机械一般结构比较复杂，机械传动困难，效率低下而能耗巨大等缺点，本发明提出一种创新性的无轴驱动流体机械，创造性地将叶轮部件安装在流体机械主体的体壁内侧，从而叶轮可以随流体机械的体壁一起转动。而在流体机械的体壁外侧设置为永磁的电动机转子组，流体机械体壁外部的壳层为电动机的定子组线圈，二者通过轴承相相连接，从而通过电动机定子组线圈的电磁作用力驱动叶轮转子组转动。也就是说，本发明创造性地将流体机械的叶轮部件与电动机转子合二为一，设计为同一个部件，从而将电动机与流体机械非常巧妙地设计为一体化的机械装置，无任何衔接及传动部件，精巧而且高效。

本发明的技术方案是：

一种无轴驱动且易于实现电子程控的流体机械，其特征在于，叶轮附壁安装于流体机械主体的体壁内侧，流体机械主体的体壁外侧设置为永磁的电动机转子组，流体机械主体的两端连接于固定支撑轴承的内环上，共同构成流体机械的旋转过流部分，同时也是电动机的转子部分；两端的固定支撑轴承的外环之间通过固定支撑连接件连接，固定支撑连接件的内侧设置为电动机的定子线圈组，通过电磁力的作用驱动永磁的电动机转子组转动，即驱动流体机械的旋转过流部分转动与工作；流体机械的运行控制由与电动机的定子线圈组连接的电子程控模块进行调节和控制。

进一步地，上述流体机械主体的入口端、出口端位于同一轴线上，且出口端的口径小于入口端的口径，流体机械出口端通过出口支撑连接件连接支撑轴承的内环。

进一步地，多个上述叶轮多级设置，顺次排列于流体机械主体内部，其叶轮直径沿进口至出口的顺序逐级减小，以提高流体机械的工作效率。

进一步地，上述多级设置的叶轮，通过电子程控模块实现其各级叶轮的衔接与分级控制，以满足不同的应用及需求。

换句话说，本发明将流体机械的叶轮附壁安装于电动机的转子内部，使电动机的转子内部成为了流体机械的旋转过流部件，从而也将流体机械和电动机设计为完全一体化的装置。因此，本发明的流体机械实质上是内置于电动机转子内部，其整体本质上等同于电动机，其运行控制完全可以采取电动机运行调控的电子程控方式，采用外部的集成电路微电子工业程控模块进行调控和管理。

本发明设计的流体机械，不改变工作流体的流向，因而不损失更多的流体机械能。为提高本发明设计流体机械的工作性能，可以将其内置于电动机转子内部的附壁叶轮，多个串联使用。或者，进一步地，将本发明设计的流体机械多个串联使用，从而利用其电子程控模块的便捷性，对每一级的流体机械运行进行精确控制，使每一级流体机械的运行和衔接更为顺畅和密切，达到更好的工作效果。

本发明设计具有很多无可比拟的优势。首先，本发明的流体机械与动力源为完全的一体化装置，无需动力传动结构，因此本发明相对于传统的流体机械而言，结构非常简单和紧凑，体积大大减小，极大地减少了设备制造成本以及维护成本。其次，由于本发明无传动结构，因而也无机械传动过程中的动力消耗，众所周知电动机的能效转换效率是所有动力源中最为高效的，通常可以高达80％以上，本发明流体机械的工作效率可以直接与电动机效率相媲美。最为重要的是，电动机的运行与调控完全可以通过电子程控的方式实现，无论是其转速、转向、功率波动与匹配等因素都可以通过电子程控的方式实现，而本发明设计的流体机械本身就等同于一台电动机，同样可以实现其运动与控制的电子调节，精确控制和便捷管理，无需笨重的机械调节结构。具有显著的优点和优良特性，具有广阔的实际用途与良好的市场前景。

附图说明

图1是本发明的无轴驱动且易于实现电子程控流体机械图示。

图中：1叶轮；2电动机的定子线圈组；3永磁的电动机转子组；4固定支撑轴承的外环；5固定支撑轴承的滚珠；6固定支撑轴承的内环；7电子程控模块。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。

本专利设计的一种无轴驱动且易于实现电子程控流体机械，其叶轮1安装在流体机械体壁的内侧，永磁的电动机转子组3安装在流体机械体壁的外侧，流体机械体壁的两端连接于固定支撑轴承的内环6上，共同构成流体机械的旋转过流部件。固定支撑轴承的外环4由固定连接件相连接，其内侧设置为电动机定子线圈组2，通过电磁力的作用，驱动前述旋转过流部件的转动与工作。电动机定子线圈组2的运行控制，由外部的电子程控模块7进行调节和控制。

为提高本发明流体机械的工作效率，叶轮1可以多个串联使用，从而具有多级的流体推进或者压缩工作效果。本发明流体机械并不改变工作流体的流向，因而也可以很方便地实现多个本发明专利装置的串联使用，以实现特定的工程应用目的及应用需求。

本专利并不意味着被示意图及说明书所局限，在没有脱离本发明技术原理及其宗旨的前提下可以有所变化。本发明专利技术创新性地实现了流体机械与电动机的有机结合，巧妙地将流体机械工作部分内置于电动机转子的内部，无需特别的传动机构，整体结构紧凑，制造简单，运行控制易于实现电子程控方式的调节与控制。因而，本发明专利装置紧凑简洁，制造与维护容易，控制调节便捷，节能绿色环保，具有广阔的市场应用推广前景。

Claims (4)

1.一种无轴驱动且易于实现电子程控的流体机械，其特征在于，叶轮(1)附壁安装于流体机械主体的体壁内侧，流体机械主体的体壁外侧设置为永磁的电动机转子组(3)，流体机械主体的两端连接于固定支撑轴承的内环(6)上，共同构成流体机械的旋转过流部分，同时也是电动机的转子部分；两端的固定支撑轴承的外环(4)之间通过固定支撑连接件连接，固定支撑连接件的内侧设置为电动机的定子线圈组(2)，通过电磁力的作用驱动永磁的电动机转子组(3)转动，即驱动流体机械的旋转过流部分转动与工作；流体机械的运行控制由与电动机的定子线圈组(2)连接的电子程控模块(7)进行调节和控制。

2.根据权利要求1所述的无轴驱动且易于实现电子程控的流体机械，其特征还在于，流体机械主体的入口端、出口端位于同一轴线上，且出口端的口径小于入口端的口径，流体机械出口端通过出口支撑连接件连接支撑轴承的内环。

3.根据权利要求1或2所述的无轴驱动且易于实现电子程控的流体机械，其特征还在于，叶轮(1)多级设置，顺次排列于流体机械主体内部，其叶轮直径沿进口至出口的顺序逐级减小。以提高流体机械的工作效率。

4.根据权利要求3所述的无轴驱动且易于实现电子程控的流体机械，其特征还在于，多级设置的叶轮(1)，通过电子程控模块(7)实现其各级叶轮的衔接与分级控制。