CN110026121A - 搅拌装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施方式提供一种搅拌装置，属于物料搅拌领域。所述搅拌装置包括：壳体，所述壳体包括周壁，所述周壁内侧形成有搅拌腔；磁性搅拌件，可转动地安装于所述搅拌腔内；以及多个电磁线圈，位于所述壳体外侧并沿所述周壁的周向间隔布置，被配置为通过在所述磁性搅拌件周围产生旋转磁场来驱动所述磁性搅拌件转动，以对所述搅拌腔内的物料进行搅拌。本发明述技术方案中的搅拌装置更有利于将搅拌装置中的物料与搅拌装置的金属材料进行隔离，从而可以避免被搅拌的物料对金属材料进行腐蚀，进而增加搅拌装置的使用寿命。

Description

搅拌装置

技术领域

本发明涉及物料搅拌领域，具体地涉及一种搅拌装置。

背景技术

搅拌装置是将两种或多种物料(包括固体物料、液体物料或固液体混合物料)充分混合的一类设备，目前的搅拌装置都是由电动机驱动搅拌叶片将物料混合到一起。根据用途不同，有的使用直流电动机提供动力，有的使用交流电动机提供动力。然而，现有技术在混合一些特殊用途的物料时，通过电动机驱动搅拌叶片的方案存在如下缺点：首先，当通过电动机驱动搅拌叶片时，需要通过传动轴将搅拌腔外的电动机与搅拌腔内的搅拌叶片彼此连接，该传动轴会导致搅拌腔的密封性不好，无法将搅拌腔与电动机等金属材料充分隔离，从而导致搅拌设备的金属材料容易被物料腐蚀。其次，电动机使用时间久了，会由于磨损严重导致噪音很大。

发明内容

为了至少部分地解决现有技术中存在的上述问题，本发明实施方式的目的是提供一种搅拌装置，该搅拌装置可以避免被搅拌的物料对金属材料进行腐蚀，从而增加使用寿命。

为了实现上述目的，本发明实施方式提供一种搅拌装置，所述搅拌装置包括：壳体，所述壳体包括周壁，所述周壁内侧形成有搅拌腔；磁性搅拌件，可转动地安装于所述搅拌腔内；以及多个电磁线圈，位于所述壳体外侧并沿所述周壁的周向间隔布置，被配置为通过在所述磁性搅拌件周围产生旋转磁场来驱动所述磁性搅拌件转动，以对所述搅拌腔内的物料进行搅拌。

可选地，所述磁性搅拌件包括搅拌部和磁体，所述搅拌部能够在所述磁体的带动下转动，以对所述搅拌腔内的物料进行搅拌。

可选地，所述磁体为永磁体，所述搅拌装置还包括：驱动模块，连接于所述电磁线圈和用于为所述电磁线圈供电的直流电源之间，被配置为控制所述电磁线圈中的电流方向，以在所述永磁体周围产生旋转磁场。

可选地，包括所述驱动模块包括：驱动电路，所述驱动电路包括多个第一可控开关和多个第二可控开关，所述多个电磁线圈中的每个电磁线圈的任意端均通过与该端对应的第一可控开关与所述直流电源的正极连接，并通过与该端对应的第二可控开关与所述直流电源的负极连接；控制器，与每个所述第一可控开关和每个所述第二可控开关的控制端连接，被配置为通过控制所述第一可控开关和所述第二可控开关的通断来改变所述电磁线圈内的电流方向。

可选地，所述多个电磁线圈中的每两个所述电磁线圈作为一组沿所述周壁的彼此相对布置，并且每个电磁线圈的一端与同组电磁线圈的对应端连接，另一端通过与该端对应的第一可控开关与所述直流电源的正极连接，并通过与该端对应的第二可控开关与所述直流电源的负极连接。

可选地，所述搅拌装置包括沿所述周壁的周向均匀布置的三个电磁线圈，三个所述电磁线圈基于星形接法或三角形接法与用于为所述电磁线圈供电的三相交流电源连接。

可选地，所述磁体为永磁体或软磁体。

可选地，所述搅拌装置还包括转轴，所述转轴穿过所述搅拌腔并与所述周壁平行设置，所述搅拌部安装于所述转轴外周，并能够以所述转轴为旋转中心转动。

可选地，所述磁体安装于所述转轴上，并能够以所述转轴为旋转中心自转，所述搅拌部包括环绕所述磁体布置的多个搅拌叶片。

可选地，所述磁体为永磁体，所述搅拌部包括环绕所述转轴布置的搅拌叶片，所述永磁体位于所述搅拌叶片上。

可选地，所述永磁体位于所述搅拌叶片的径向外端。

可选地，所述磁体由耐腐蚀且非导磁材料包裹。

可选地，所述多个电磁线圈与所述磁性搅拌件设置于同一平面。

通过上述技术方案，由于搅拌装置不需要电动机驱动，也不需要设置在搅拌叶片与电动机之间的传动轴，因此更有利于将搅拌装置中的物料与搅拌装置的金属材料进行隔离，从而可以避免被搅拌的物料对金属材料进行腐蚀，进而增加搅拌装置的使用寿命。另外，本发明的搅拌装置设计更为紧凑，因此可以将搅拌装置做的更小型化，以便于将搅拌装置应用到更轻量化、小型化的场景中。并且，由于不采用电动机，因此不存在电动机磨损老化的问题，搅拌装置的噪音问题也能够得到改善。

本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施方式，但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中：

图1示例性示出了本发明一种实施方式提供的搅拌装置的示意图；

图2示例性示出了本发明一种可选实施方式提供的搅拌装置的电路图；

图3示例性示出了本发明一种可选实施方式提供的控制器的控制时序图；

图4示例性示出了本发明一种可选实施方式提供的搅拌装置的剖视图；

图5示例性示出了本发明一种可选实施方式提供的搅拌装置的立体图；

图6示例性示出了本发明一种可选实施方式提供的磁性搅拌件和转轴的剖视图；以及

图7示例性示出了本发明一种可选实施方式提供的磁性搅拌件和转轴的立体图。

附图标记说明

10 壳体 20 磁性搅拌件

30 电磁线圈 40 转轴

11 周壁 21 搅拌部

22 磁体 31 绝缘材料

211 搅拌叶片

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

需要说明，若本发明实施方式中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施方式中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1至7所示，本发明实施方式提供一种搅拌装置，该搅拌装置可以用于将两种或多种物料(包括固体物料、液体物料或固液体混合物料)进行混合。在本实施方式中，该搅拌装置可以包括壳体10、磁性搅拌件20和多个电磁线圈30。其中，壳体10包括周壁11，在周壁11内侧形成有搅拌腔，磁性搅拌件20可转动地安装于搅拌腔内。在壳体10外侧沿周壁11的周向间隔布置多个电磁线圈30，该多个电磁线圈30被配置为通过在磁性搅拌件20周围产生旋转磁场来驱动磁性搅拌件20转动，以对搅拌腔内的物料进行搅拌。

如此，由于本发明实施方式所提供的搅拌装置不需要电动机驱动，也不需要设置在搅拌叶片与电动机之间的传动轴，因此更有利于将搅拌装置中的物料与搅拌装置的金属材料进行隔离，从而可以避免被搅拌的物料对金属材料进行腐蚀，进而增加搅拌装置的使用寿命。另外，本发明实施方式所提供的搅拌装置设计更为紧凑，因此可以将搅拌装置做的更小型化，以便于将搅拌装置应用到更轻量化、小型化的场景中。并且，由于不采用电动机，因此不存在电动机磨损老化的问题，搅拌装置的噪音问题也能够得到改善。

具体地，如图1、图4和图5所示，搅拌装置的壳体10可以例如为圆柱体状，该壳体10用于将电磁线圈30与被搅拌的物料隔离，其中壳体10的周壁11内部形成为用于搅拌物料的搅拌腔，搅拌腔上侧为物料输入口，搅拌腔下侧为物料输出口。在壳体10的外侧沿周壁11的周向间隔布置有多个电磁线圈30，即在周壁11外侧的一周布置有多个电磁线圈30。其中，该多个电磁线圈30优选沿周壁的周向在同一水平面以相同的角度间隔均匀布置。壳体10内可以具有用于安装磁性搅拌件20的结构，以使得磁性搅拌件20能够可转动地安装于壳体10的内部。当电磁线圈30通电后，能够在搅拌腔内产生旋转磁场，磁性搅拌件20能够在旋转磁场的作用下转动，以对搅拌腔内的物料进行搅拌。其中，壳体10优选采用耐腐蚀的非导磁材料，例如该壳体10可以采用塑料材质，更优选的，该壳体10可以采用聚四氟乙烯材料。这样，壳体10相对于大多数种类的被搅拌物料具有较佳的抗腐蚀性，同时也可以避免对电磁线圈30的磁场产生影响。可以理解的是，壳体10的形状不限于圆柱体状，也可以为长方体状或棱柱状等，只要其内部的搅拌腔不影响磁性搅拌件20转动即可。其中，搅拌腔优选形成为圆柱体状或椭球体状等便于磁性搅拌件20转动的空间形状。

在本发明一种可选实施方式中，如图4至图7所示，磁性搅拌件20可以包括搅拌部21和磁体22。在电磁线圈30通电后，磁体22能够在电磁线圈30产生的旋转磁场的作用下转动，该转动可以指沿一轴线自转或者沿一轴线公转。搅拌部21与磁体22固定连接，在磁体22转动时，搅拌部21能够在磁体22的带动下转动，以对搅拌腔内的物料进行搅拌。

进一步地，该搅拌装置可以例如通过直流电源供电，磁性搅拌件20上的磁体22可以为永磁体。搅拌装置还可以包括驱动模块，该驱动模块可以连接于电磁线圈30和用于为电磁线圈30供电的直流电源之间，被配置为控制电磁线圈30中的电流方向，以在永磁体周围产生旋转磁场。如此，更利于搅拌装置对搅拌速度进行控制，并且搅拌装置可以更小、更轻，同时产生的噪音也更小。

举例来说，如图2所示，该驱动模块可以包括驱动电路和控制器C。驱动电路可以包括多个第一可控开关K1和多个第二可控开关K2，第一可控开关K1和第二可控开关K2的1、2端为输入端或输出端，3端为控制端。电磁线圈30可以包括电磁线圈L1～L4，第一可控开关K1用于将电磁线圈L1～L4与直流电源S的正极连接，第二可控开关K2用于将电磁线圈L1～L4与直流电源S的负极连接，即多个电磁线圈30中的每个电磁线圈30的任意端均通过与该端对应的第一可控开关K1与直流电源的正极连接，并通过与该端对应的第二可控开关K2与直流电源的负极连接。控制器C与每个第一可控开关K1和每个第二可控开关K2的控制端连接，该控制器C通过控制第一可控开关K1和第二可控开关K2的通断顺序来对电磁线圈L1～L4内的电流方向进行控制，以在搅拌腔内产生一个旋转磁场。其中，第一可控开关K1和第二可控开关K2可以为金属氧化物半导体场效应管(即MOS管)、三极管或绝缘栅双极型晶体管(即IGBT)等。控制器C可以包括但不限于通用处理器、专用处理器、常规处理器、多个微处理器、单片机、控制器、微控制器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)电路、其他任何类型的集成电路(IC)以及状态机等。

在使用时，当控制器C控制一电磁线圈30的第一端对应的第一可控开关K1和第二端对应的第二可控开关K2闭合时，该电磁线圈30会与直流电源S形成通路，电磁线圈30中流过电流并在搅拌腔内部形成磁场。当控制器C控制该电磁线圈30的第一端对应的第二可控开关K2和第二端对应的第一可控开关K1闭合时，该电磁线圈30同样会与直流电源S之间形成通路，但电磁线圈30中电流的方向改变，从而在搅拌腔内形成相反的磁场。如此，控制器C通过控制每个第一可控开关K1和每个第二可控开关K2的通断，可以使得每个电磁线圈30产生期望的磁场，这样在多个电磁线圈30产生的磁场按一定规律周期性变化时，能够在搅拌腔内形成旋转磁场。永磁体可以在旋转磁场的作用下转动，从而带动搅拌部21对搅拌腔内的物料进行搅拌。

可选地，为了简化驱动电路、节约成本，在布置电磁线圈30时，多个电磁线圈30中的每两个电磁线圈30可以作为一组沿周壁11的彼此相对布置。其中，每个电磁线圈30的一端与同组电磁线圈30的对应端连接，另一端通过与该端对应的第一可控开关K1与直流电源S的正极连接，并通过与该端对应的第二可控开关K2与直流电源S的负极连接。

例如，如图2所示，搅拌装置可以包括四个电磁线圈30，其中电磁线圈L1与电磁线圈L3可以作为一组彼此相对设置，电磁线圈L2与电磁线圈L4可以作为一组彼此相对设置。电磁线圈L1的一端通过与该端对应的第一可控开关K1与直流电源S的正极连接，并通过与该端对应的第二可控开关K2与直流电源S的负极连接，电磁线圈L1的另一端并不直接与第一可控开关K1或第二可控开关K2连接，而是通过电磁线圈L3与对应的第一可控开关K1和第二可控开关K2间接连接。由此，对于每个电磁线圈30可以节省一对可控开关，驱动电路也更为简单。在使用时，如图2和图3所示，控制器C可以为安装于搅拌装置上的一主控芯片，该主控芯片通过管脚1A、1B、2A、2B、3A、3B、4A、4B来控制8个可控开关，从而控制四个电磁线圈L1～L4z的电源通断和电流方向。其中，管脚1B、2A、3A、4B用于控制四个第一可控开关K1，管脚1A、2B、3B、4A用于控制四个第二可控开关K2，因此，主控芯片通过控制管脚1A、3A和1B、3B就可以控制电磁线圈L1和电磁线圈L3的磁场方向，通过控制管脚2A、4A和2B、4B就可以控制电磁线圈L1和电磁线圈L3的磁场方向。当需要在搅拌腔内产生有序的旋转磁场时，主控芯片可以例如依照图3所示的控制时序对驱动电路中的可控开关进行控制，其中当对应的管脚输出高电平时，该管脚对应的可控开关导通。

可以理解的是，驱动电路并不限于图2中所示的电路，控制器的控制时序也不限于图3中所示的控制时序。任何可以用于改变电磁线圈30内电流方向的电路形式，在与本发明实施方式其它特征不矛盾的情况下，均可以作为本发明实施方式中的驱动电路。任何可以在搅拌腔内产生旋转磁场的控制时序，在与本发明实施方式其它特征不矛盾的情况下，均可以应用于控制器，以在搅拌腔内产生旋转磁场。

在本发明另一种可选实施方式中，搅拌装置可以通过三相交流电源供电，搅拌装置可以包括沿壳体10的周壁11的周向均匀布置的三个电磁线圈30，该三个电磁线圈30可以基于星形接法或三角形接法与用于为其供电的三相交流电源连接。当电磁线圈30通电时，由于三相交流电源各相电流的周期性变化，会在搅拌腔内产生旋转磁场，从而使得磁体22带动搅拌部21转动。其中，磁体22可以为永磁体或软磁体，该软磁体可以例如为鼠笼式电磁线圈。如此，由于无需驱动模块，因此搅拌装置的成本更低，同时也具有更高的可靠性。

如图4至图7所示，在本发明一种可选实施方式中，搅拌装置还可以包括转轴40，该转轴40可以穿过搅拌腔并与周壁11平行设置，搅拌部21可以安装于转轴40的外周，并能够以所转轴40为旋转中心转动。其中，搅拌部21可以与转轴40固定安装，从而可以与转轴40同步转动；搅拌部21还可以与转轴40可转动地连接，例如搅拌部21可以通过轴承与转轴40连接，这样当搅拌部21转动时，转轴40不会跟随搅拌部21转动，从而搅拌部21的转动阻力更小，进而能够降低搅拌装置的功耗。

在本发明又一种可选实施方式中，如图1所示，磁体22可以安装于转轴40上，并能够以转轴40为旋转中心自转，搅拌部21可以包括环绕磁体22布置的多个搅拌叶片211。在使用时，当搅拌腔内形成有旋转磁场时，磁体22能够在旋转磁场的作用下以转轴40为旋转中心自转，进而带动搅拌叶片211转动，以对搅拌腔内的物料进行搅拌。其中，磁体22可以为永磁体或软磁体，该软磁体可以例如为鼠笼式电磁线圈。

在本发明另一种可选实施方式中，如图4至图7所示，磁体22可以为永磁体，搅拌部21可以包括环绕转轴40布置的搅拌叶片211，永磁体可以位于搅拌叶片211上。在使用时，当搅拌腔内形成有旋转磁场时，位于搅拌叶片211上的永磁体能够在旋转磁场的作用下以转轴40为旋转中心公转，进而带动搅拌叶片211转动，以对搅拌腔内的物料进行搅拌。如此，通过将永磁体设置在搅拌叶片211上，可以使得永磁体与电磁线圈30之间的距离更近，旋转磁场对永磁体作用力更强，从而可以提高搅拌装置的搅拌效率。

其中，永磁体优选位于搅拌叶片211的径向外端，这样不仅可以使得永磁体与电磁线圈30更近，而且还能增加永磁体作用于搅拌叶片211上的力矩，从而更容易带动搅拌叶片211转动。

举例来说，搅拌叶片211可以例如为四个，并且四个搅拌叶片211可以沿转轴40的径向成对布置。磁体22例如为永磁体，每个搅拌叶片211的径向外端设置一个永磁体，并且每对搅拌叶片211上的永磁体的朝向径向外侧的磁极极性彼此相反。电磁线圈30可以沿壳体10的中心轴线的径向成对布置，并且电磁线圈30和驱动模块的接线方式可以如图2所示，其中电磁线圈L1和电磁线圈L3径向相对，电磁线圈L4和电磁线圈L2径向相对，电磁线圈L1和电磁线圈L3的绕线方向相反，电磁线圈L2和电磁线圈L4绕线方向相反，从而电磁线圈L1和电磁线圈L3在通电后产生方向相反的磁场，电磁线圈L2和电磁线圈L4在通电后产生方向相反的磁场。在使用时，驱动模块中的控制器可以例如依照图3所示的控制时序对驱动电路中的可控开关进行控制，从而在搅拌腔产生旋转磁场，位于搅拌叶片211上的永磁体在旋转磁场的作用下开始转动，以带动搅拌叶片211对搅拌腔内的物料进行搅拌。

在本发明可选实施方式中，磁体22可以由耐腐蚀且非导磁材料包裹，例如可以采用塑料包裹。更优选的，磁体22可以采用聚四氟乙烯材料包裹。在在包裹永磁体的材料表面也可以设置一些叶片或者花纹。磁力线圈30可以固定安装在周壁11的外侧上，并且磁体线圈30可以由绝缘材料31包裹，以避免发生漏电，该绝缘材料31例如为塑料等，多个电磁线圈30优选地与磁性搅拌件20设置于同一平面。此外，也可以沿转轴40的轴向设置多个磁性搅拌件20，以提高搅拌效果，此时在周壁11上也可以对应多个磁性搅拌件20设置分别与各个磁性搅拌件20同平面的多层电磁线圈30。

以上结合附图详细描述了本发明的可选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施方式的技术构思范围内，可以对本发明实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施方式的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施方式方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本发明各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施方式的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (13)

1.一种搅拌装置，其特征在于，所述搅拌装置包括：

壳体，所述壳体包括周壁，所述周壁内侧形成有搅拌腔；

磁性搅拌件，可转动地安装于所述搅拌腔内；以及

多个电磁线圈，位于所述壳体外侧并沿所述周壁的周向间隔布置，被配置为通过在所述磁性搅拌件周围产生旋转磁场来驱动所述磁性搅拌件转动，以对所述搅拌腔内的物料进行搅拌。

2.根据权利要求1所述的搅拌装置，其特征在于，所述磁性搅拌件包括搅拌部和磁体，所述搅拌部能够在所述磁体的带动下转动，以对所述搅拌腔内的物料进行搅拌。

3.根据权利要求2所述的搅拌装置，其特征在于，所述磁体为永磁体，所述搅拌装置还包括：

驱动模块，连接于所述电磁线圈和用于为所述电磁线圈供电的直流电源之间，被配置为控制所述电磁线圈中的电流方向，以在所述永磁体周围产生旋转磁场。

4.根据权利要求3所述的搅拌装置，其特征在于，包括所述驱动模块包括：

驱动电路，所述驱动电路包括多个第一可控开关和多个第二可控开关，所述多个电磁线圈中的每个电磁线圈的任意端均通过与该端对应的第一可控开关与所述直流电源的正极连接，并通过与该端对应的第二可控开关与所述直流电源的负极连接；

控制器，与每个所述第一可控开关和每个所述第二可控开关的控制端连接，被配置为通过控制所述第一可控开关和所述第二可控开关的通断来改变所述电磁线圈内的电流方向。

5.根据权利要求4所述的搅拌装置，其特征在于，所述多个电磁线圈中的每两个所述电磁线圈作为一组沿所述周壁的彼此相对布置，并且每个电磁线圈的一端与同组电磁线圈的对应端连接，另一端通过与该端对应的第一可控开关与所述直流电源的正极连接，并通过与该端对应的第二可控开关与所述直流电源的负极连接。

6.根据权利要求2所述的搅拌装置，其特征在于，所述搅拌装置包括沿所述周壁的周向均匀布置的三个电磁线圈，三个所述电磁线圈基于星形接法或三角形接法与用于为所述电磁线圈供电的三相交流电源连接。

7.根据权利要求6所述的搅拌装置，其特征在于，所述磁体为永磁体或软磁体。

8.根据权利要求2所述的搅拌装置，其特征在于，所述搅拌装置还包括转轴，所述转轴穿过所述搅拌腔并与所述周壁平行设置，所述搅拌部安装于所述转轴外周，并能够以所述转轴为旋转中心转动。

9.根据权利要求8所述的搅拌装置，其特征在于，所述磁体安装于所述转轴上，并能够以所述转轴为旋转中心自转，所述搅拌部包括环绕所述磁体布置的多个搅拌叶片。

10.根据权利要求8所述的搅拌装置，其特征在于，所述磁体为永磁体，所述搅拌部包括环绕所述转轴布置的搅拌叶片，所述永磁体位于所述搅拌叶片上。

11.根据权利要求10所述的搅拌装置，其特征在于，所述永磁体位于所述搅拌叶片的径向外端。

12.根据权利要求2所述的搅拌装置，其特征在于，所述磁体由耐腐蚀且非导磁材料包裹。

13.根据权利要求1所述的搅拌装置，其特征在于，所述多个电磁线圈与所述磁性搅拌件设置于同一平面。