CN114884270A - 具离心单元的主动驱动单元及其固液分离设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具离心单元的主动驱动单元以及具有该主动驱动单元的直驱式固液分离设备，其特征在于具电绝缘措施的主动驱动单元包括至少一个转子单元以及由离心单元、间隔部和至少一个转子单元支撑部所构成的转子单元支撑件，而固液分离设备则包括具离心单元的主动驱动单元、液体收集与排出单元、旋转支持单元以及包含至少一个定子单元的定子总成。本发明的有益之处是：该设备将执行固液分离任务的离心单元与主动驱动单元设计为一体式结构，各部件制造以及整机组装方便，设备安全性高且运转安静、稳定，容易维护和清洁验证，可以克服现有固液分离设备存在的各种缺陷或弊端。

Description

具离心单元的主动驱动单元及其固液分离设备

本申请是申请日2017年02月28日、申请号CN201710118952.7、申请公布号CN106655619 A、发明名称为“具离心单元的主动驱动单元及其固液分离设备”的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种具离心单元的主动驱动单元以及具有该主动驱动单元的直驱式固液分离设备，其最终产品形态是一种小型固液混合物离心分离设备，属于离心机领域。

背景技术

在实验室小试和中试研究过程中，最常用的固液分离设备主要是布氏漏斗加抽滤瓶的组合以及各种规格的离心机，其中布氏漏斗加抽滤瓶的组合仅适合实验室小试研究，为了模拟生产中的实际情况，并为生产提供必要的离心分离操作数据，更值得推荐的是离心机。

目前常用的离心机都是采用驱动装置(主要是电机)和固液分离装置(主要是液体收集排出腔和离心单元)分置、再组装而成，这种设备仍然过于复杂笨重、噪音和振动太大，且制造工艺复杂、维修不方便、设备清洁验证比较困难等各种缺陷或弊端，不能完全满足实验室小试和中试中固液混合物彻底分离的需要。

发明内容

发明目的：

本发明的目的在于提供一种具离心单元的主动驱动单元以及具有该主动驱动单元的直驱式固液分离设备，该设备可以克服现有的离心机或固液分离机存在的各种缺陷或弊端，更好地满足实验室小试和中试中固液混合物彻底分离的需要。

技术方案：

为了克服现有固液混合物分离设备存在的各种缺陷或弊端，本发明提供了一种将主动驱动单元和离心单元进行一体式结构设计的直驱式固液分离设备，该主动驱动单元包括：

至少一个转子单元，所述转子单元通过与适配的定子单元之间的电磁相互作用产生的旋转力使主动驱动单元绕电机轴中心线作旋转运动；

离心单元，其包括周壁具离心通孔的离心转筒和中央具加料孔的离心盖；

间隔部，其在将主动驱动单元分隔为上侧的离心单元和下侧的转子单元支撑部的同时控制位于离心单元内和/或外的目标物质及其各组成成分的流动方向，所述间隔部封闭离心单元的底部；

至少一个承载转子单元的转子单元支撑部；以及

轴连接方式(A)～(C)中的一种，所述主动驱动单元通过下述(A)～(C)中的任一种轴连接方式与电机轴发生关系：

(A)通过位于间隔部中央的电机轴安装孔；

(B)通过安装支架，所述安装支架与间隔部和电机轴固定连接，或与间隔部和/或电机轴为一体结构；

(C)电机轴与主动驱动单元为一体结构；

其中所述离心单元、间隔部、转子单元支撑部共同构成转子单元支撑件。

根据本发明所述的主动驱动单元，所述间隔部与转子单元支撑部之间特别是位于最外侧的转子单元支撑部之间共同构成纵截面为

型的一体结构，所述

型结构包括衍生自至少一种金属部件的金属结构部分和/或衍生自聚合物材料模制成型的模制结构部分，由聚合物材料模制成型的模制结构部分所构成的模制部件使转子单元支撑件或主动驱动单元拥有完整的结构与功能。

具体地，所述离心单元或其部件、

型结构以及电绝缘措施(I)～(III)所组成的框架性技术特征共同保证本发明所述的主动驱动单元获得成功。

具体地，实施例3(图3)为轴连接方式(A)，实施例1(图1)为轴连接方式(B)，实施例2(图2)和实施例4(图4)为轴连接方式(C)，转子单元如图1中104、106所示，离心单元包括离心通孔(111)、离心转筒(110)、加料孔、离心盖(304)，间隔部如图2中207所示，转子单元支撑部如图1～图4中116和117所示结构但不包括转子单元。

具体地，实施例1(图1)中的安装支架(103)通过电绝缘的安装支架安装孔(101，由注塑绝缘孔(115)注塑成型后所形成)实现与间隔部之间的固定连接，同时通过电机轴孔与电机轴固定连接，通过简单的改变可以使安装支架与电机轴成为一体结构，实施例2(图2)则具体展示了安装支架与间隔部以及电机轴为一体结构的情况，也间接展示了安装支架与电机轴成为一体结构的方法。

具体地，一体结构的所述

型结构包括径向部分和轴向部分，优选所述

型结构的径向部分和/或轴向部分包括衍生自至少一种金属部件的金属结构部分和/或衍生自聚合物材料模制成型的模制结构部分，更优选所述

型结构的径向部分和/或轴向部分所包括的金属结构部分衍生自一体结构的金属部件，所述

型结构优选用于与密封元件构成密封和/或用于设置至少具有离心单元的部件的固定连接结构(比如注塑绝缘孔115)，所述密封阻止目标物质及其各组成成分的渗漏。

具体地，一般而言，各种材料的结构强度依次为：金属材料＞金属材料+聚合物材料＞聚合物材料，所述

型结构作为主动驱动单元中承受作用力最强的部位，一体结构的

型结构与一体结构的金属部件的组合不但可以最大程度的满足设备的各种强度要求，而且特别方便用于设置至少具有离心单元的部件特别是第二金属部件的固定连接结构和/或解除所述固定连接的结构(实施例4)，还可以最大程度地减少零部件的种类和数量，方便制造各种结构和规格的主动驱动单元。

具体地，实施例1～实施例4(图1～图4)中封闭离心单元底部的所述间隔部与最外侧的转子单元支撑部(116)之间共同构成纵截面为

型的结构(图2A中207所示位置)，实施例1～实施例3中的

型结构包括衍生自一体结构的第二金属部件的金属结构部分，实施例4(图4)的

型结构包括衍生自一体结构的第一金属部件的金属结构部分和聚合物材料模制成型的模制结构部分。

根据本发明所述的主动驱动单元，所述主动驱动单元优选通过旋转支持单元以及抵紧后轴承并旋紧固定于电机轴上的螺母而固定于离心液体收集单元的底部。

具体地，实施例2(图2)和实施例4(图4)中的电机轴尾端的结构特别适合本安装方式。

根据本发明所述的主动驱动单元，与轴产生关联的部件与所述主动驱动单元的其余部分之间优选被电绝缘地隔离，所述“与轴产生关联的部件”包括但不限于第一金属部件。

具体地，实施例2(图2)和实施例3(图3)中与轴关联的第一金属部件与第二金属部件之间通过聚合物材料模制成型后被电绝缘的隔离连接，实施例4(图4)中的聚合物材料模制成型件包含非电绝缘地承载着转子单元的第一金属部件，该注塑成型件与至少具有离心单元的第二金属部件之间通过注塑绝缘孔(115)被电绝缘的隔离连接。

根据本发明中所述的主动驱动单元或固液分离设备，为了确保在任何情况下转子单元与定子单元之间的电绝缘，更为了确保转子单元与电机轴之间的电绝缘，特别是为了确保目标物质及其各组成成分与主动驱动单元之间的电绝缘，从而提高设备的安全性，作为对下述(I)～(III)三种电绝缘措施单独使用和组合使用方式的同等替换，本发明所述主动驱动单元中的至少包含转子单元的部件，该部件面向气隙的表面和/或非面向气隙而与转子单元支撑件邻接的表面被非导电的绝缘材料层电绝缘地隔离，所述至少包含转子单元的部件包括但不限于转子单元、非电绝缘地承载着转子单元的金属部件中的一者或两者。

根据本发明中所述的主动驱动单元或固液分离设备，所述主动驱动单元或固液分离设备具有下述(I)～(III)三种电绝缘措施中的至少一种：

(I)所述转子单元至少面向气隙的表面被使用适宜的处理工序处理后覆有非导电的绝缘材料层；

(II)所述转子单元与邻接的转子单元支撑件的各部分之间被非导电的绝缘材料层电绝缘地隔离；

(III)所述非电绝缘地承载着转子单元的金属部件，其与转子单元支撑件的其余部分之间以及与位于离心单元内和/或外的目标物质及其各组成成分之间被非导电的绝缘材料层电绝缘地隔离。

具体地，所述(I)～(III)三种电绝缘措施的单独和组合使用方式中，优选使至少包含转子单元的部件中非面向气隙的表面与所述主动驱动单元的其余部分之间被电绝缘地隔离，更优选使至少包含转子单元的部件中面向气隙的表面和非面向气隙的表面与所述主动驱动单元的其余部分之间被电绝缘地隔离。

具体地，径向气隙磁通的转子单元一般为筒状结构，轴向气隙磁通的转子单元一般为盘状结构，两种类型的转子单元表面均包括上表面、下表面、内表面和外表面，这四种表面又可以更简单地分为面向气隙的表面、非面向气隙的表面(与转子单元支撑件邻接的表面)，所述电绝缘措施(I)主要针对面向气隙的表面，所述电绝缘措施(II)和(III)主要针对非面向气隙的表面，(I)～(III)的各种组合则针对面向气隙的表面和/或非面向气隙的表面，所述非电绝缘地承载着转子单元的金属部件指的是转子单元与金属部件部件之间未电绝缘地隔离，所述非电绝缘地承载着转子单元的金属部件也包括面向气隙的表面以及非面向气隙的表面。

具体地，实施例1(图1)和实施例3(图3)采取电绝缘措施(II)，实施例4(图4)采取电绝缘措施(III)，实施例2(图2)采取电绝缘措施(I)和(II)，将图2B中位于标注线201与203之间左右两侧的转子单元支撑部外加强筋和内加强筋与图1B中D和E所示位置比较可知，图2B中的内、外转子单元与内、外加强筋之间存在空隙、二者不接触，按照图2B中各部件之间的位置关系经过注塑成型后所获得的主动驱动单元，其转子单元与金属部件之间被电绝缘隔离。

根据本发明所述的主动驱动单元，所述目标物质及其各组成成分指的是待离心分离的混合物以及构成待离心分离混合物的各个组成成分，所述绝缘材料层包括但不限于电绝缘的聚合物材料层、由位于第一金属部件和/或第二金属部件表面的金属氧化物构成的不导电的陶瓷层、用于铁芯的电绝缘骨架和/或电绝缘涂层，所述电绝缘措施的选择根据转子单元的结构、第一金属部件或第二金属部件的结构、第一金属部件和第二金属部件的连接方式、离心单元的结构以及主动驱动单元的结构决定，同时以方便生产与降低产品成本为准则。

具体地，所述(I)、(II)和(III)3种电绝缘措施中优选编号(II)的第二种，对于该电绝缘措施而言，相当于转子单元与第一金属部件和/或第二金属部件之间被非导电的绝缘材料层电绝缘地隔离，本电绝缘措施可以扩大第一金属部件或第二金属部件结构的可选择范围、第一金属部件和第二金属部件连接方式的可选择范围、或主动驱动单元结构的可选择范围，故为首选。

根据本发明所述的主动驱动单元，依据转子单元的构造方式，所述转子单元优选自下述(7)～(10)四种结构中的任一种：

(7)导电绕组或铁芯与导电绕组的组合；

(8)铁芯及永磁体的组合；

(9)转子导条、端环以及铁芯的组合；

(10)永磁体、转子导条、端环以及铁芯的组合；

其中永磁体包括但不限于钕铁硼磁铁、钐钴磁铁、铝镍钴磁铁、铁氧体磁铁、塑磁磁铁中的任一种或它们两者或多者之间的组合，所述转子单元结构优选由永磁体和铁芯组成，次选转子导条、端环以及铁芯的组合，当然也可以由铁芯及其可通电导体绕组构成，也或者是其它的转子单元结构。

根据本发明所述的主动驱动单元，具有两个或两个以上转子单元(图1和图2中116、117)的所述主动驱动单元，其转子单元以电机轴中心线为轴心沿轴向阵列或沿径向并列，所述轴向阵列的转子单元其规格相同，所述径向并列的转子单元其规格不相同(转子单元的半径不同，外侧转子单元的半径大于内侧转子单元半径)。

根据本发明所述的主动驱动单元，依据定子单元和转子单元的相对布置方式，其转子单元优选自下述(1)～(4)的径向气隙磁通结构共四种结构中的任一种：

(1)径向气隙磁通的外定子单内转子结构；

(2)径向气隙磁通的内定子单外转子结构；

(3)径向气隙磁通的内外双定子中间转子结构；

(4)径向气隙磁通的中间定子与内转子和外转子相结合的双转子结构。

根据本发明所述的主动驱动单元，依据定子单元和转子单元的相对布置方式，其转子单元优选自下述(5)～(6)的轴向气隙磁通结构共两种结构中的任一种：

(5)轴向气隙磁通的单定子单转子结构；

(6)轴向气隙磁通的中间定子上下转子结构。

具体地，所述径向气隙磁通结构电机转子的转子单元优选内转子或外转子(图3和图4中116)，或内转子与外转子相结合的双转子结构，所述双转子结构包括外侧为外转子、内侧为内转子(图1和图2中116、117)和外侧为内转子、内侧为外转子两种情况；所述轴向气隙磁通构造的电机转子优选单定子单转子或中间定子上下转子的盘式结构电机(俗称盘式电机)。

具体地，所述转子单元特别优选径向气隙磁通的中间定子与内转子和外转子相结合的双转子结构，这种结构形式在电机转子处于离心运转状态时可以增加其平衡性，同时在市场上可以从用于洗衣机的直驱电机中选择到符合参数要求的配件，降低产品成本。

根据本发明所述的主动驱动单元，所述主动驱动单元包括下述(11)～(13)三者中的至少一者：

(11)位于主动驱动单元内侧间隔部位置的第一金属部件；

(12)位于主动驱动单元外侧离心单元位置的第二金属部件；

(13)使主动驱动单元拥有完整结构与功能的由聚合物材料模制成型的模制部件。

具体地，所述主动驱动单元包括第一金属部件、第二金属部件、相对于金属部件而言由聚合物材料模制成型的模制部分所构成的模制部件中的任一者、任两者或三者。

具体地，所述转子单元、第一金属部件、第二金属部件以及聚合物材料模制成型的模制部件两者之间、三者之间或四者之间在结构上相互适配从而使转子单元支撑件或主动驱动单元拥有完整的结构和功能。

根据本发明所述的主动驱动单元，所述第一金属部件包括但不限于选自下述(14)～(20)七种结构中的任一种：

(14)各种结构的花键；

(15)各种结构的电机轴；

(16)具有内侧轴安装结构和外侧连接结构的转子嵌件，所述转子嵌件具有安装支架的功能；

(17)具有部分或全部间隔部的第一金属部件；

(18)具有间隔部和转子单元支撑部的第一金属部件；

(19)具有间隔部和离心转筒的第一金属部件；

(20)具有间隔部、离心转筒以及离心盖的第一金属部件。

根据本发明所述的主动驱动单元，所述第二金属部件包括但不限于选自下述(21)～(27)五种结构中的任一种：

(21)具有离心转筒和离心盖的第二金属部件；

(22)具有离心转筒和转子单元支撑部的第二金属部件；

(23)具有离心转筒、离心盖和转子单元支撑部的第二金属部件；

(24)具有离心转筒、部分或全部间隔部以及转子单元支撑部的第二金属部件；

(25)具有离心转筒、部分或全部间隔部的第二金属部件；

(26)具有离心转筒、离心盖以及部分或全部间隔部的第二金属部件；

(27)具有离心转筒、离心盖、部分或全部间隔部以及转子单元支撑部的第二金属部件。

具体地，所述(15)中各种结构的电机轴优选指的是类似于转子嵌件与电机轴为一体结构的情况。

具体地，通常情况下本发明所述的第一金属部件、第二金属部件并未作严格的区分，当主动驱动单元仅有一种金属部件时，这种区分毫无意义，多数情况下该金属部件既可以视作第一金属部件又可以视作第二金属部件，只有当主动驱动单元具有两种金属部件时，为示区别才将位于转子单元支撑件内侧间隔部位置与轴关联的金属部件视作第一金属部件，将位于转子单元支撑件外侧离心单元位置的金属部件视作第二金属部件。

具体地，包括但不限于上述(16)的转子嵌件(实施例2和图2中202所示的第一金属部件)可以独立实现实施例1中安装支架的功能，因而可以作为安装支架使用或进一步制造与电机轴为一体结构的安装支架，第一金属部件这种结构上的巧妙设计使其可以广泛用于轴连接方式为(A)、(B)、(C)的主动驱动单元，并通过实施例2将轴连接方式(A)、(B)、(C)有机地联系在一起，同时也方便制作不同结构和规格的主动驱动单元，降低生产成本。

具体地，包括但不限于上述(14)～(20)以及实施例1～实施例4中的所述第一金属部件可以单独与转子单元组合以聚合物材料模制成型为主动驱动单元，上述(21)～(27)以及实施例1～实施例4中的所述第二金属部件也可以单独与转子单元组合以聚合物材料模制成型为主动驱动单元，而在结构上相互适配的第一金属部件和第二金属部件也可以与转子单元组合以聚合物材料模制成型为主动驱动单元，由于同一设备不可能同时具有两个离心单元，因此具有离心转筒的第一金属部件与具有离心转筒的第二金属部件不能组合使用。

具体地，包括但不限于上述(14)、(16)～(20)以及实施例1～实施例4中的所述第一金属部件理论上均可以作为第二金属部件使用，只要在制造时不制作电机轴孔或在模制成型为主动驱动单元时以聚合物材料封闭掉电机轴孔即可，但是第二金属部件由于无电机轴孔很难直接作为第一金属部件使用。

具体地，实施例2和3仅作细微改变就可以非常容易地转变成实施例4，图1中的第二金属部件稍作处理可以与图2、图3中的第一金属部件组合使用，图2、图3中的第一和第二金属部件既可以如实施例2、3那样组合使用也可以交叉组合使用，或者单独与转子单元组合使用，因此图1～图4中的第一和第二金属部件、转子单元、聚合物材料部件可以组合创造出各种结构的主动驱动单元及其实施例，优选的实施例1～4仅展示了最具代表性的第一和/或第二金属部件的结构以及它们之间最具代表性的组合方式。

具体地，上述(18)～(27)的第一、第二金属部件之间可以经过简单的结构改变相互转变，实施例4的第二金属部件如上述(21)，实施例1～3中的第二金属部件如上述(24)～(27)，实施例4的第一金属部件如上述(18)，实施例2的第一金属部件如上述(16)，实施例3的第一金属部件如上述(14)。

具体地，本发明中所述的第一金属部件或第二金属部件，优选所述离心盖(304)和离心转筒(110)两者一体成型，或离心转筒与转子单元支撑部两者一体成型，或间隔部和转子单元支撑部两者一体成型，或离心转筒和间隔部两者一体成型，或离心盖、离心转筒和转子单元支撑部三者一体成型，或离心转筒、间隔部和转子单元支撑部三者为一体成型，或离心盖、离心转筒、间隔部、转子单元支撑部四者优选为一体成型，所述一体成型工艺包括但不限于模制成型、切割成型、弯折成型、冲压成型中的至少一种成型工艺，这样便于制造和降低成本。

根据本发明所述的主动驱动单元，所述第一和/或第二金属部件中非离心单元的部分，优选选用与转子单元铁芯相同的材料并采用适宜的制造工序制造而成，这样可以减少制造工序和降低成本，所述适宜的制造工序优选包括但不限于模制工序、切割工序、弯折工序、冲压工序中的至少一种制造工序。

根据本发明所述的主动驱动单元，对于采用适宜的制造工序(第一制造工序)制造而成的所述第一金属部件和/或第二金属部件，优选通过再使用适宜的制造工序(第二制造工序)对该部件对应间隔部和/或转子单元支撑部的位置进行处理从而形成下述(28)～(32)结构中的至少一种：

(28)间隔部加强筋，所述间隔部加强筋包括但不限于沿径向和/或周向分布；

(29)转子单元支撑部，所述转子单元支撑部包括但不限于沿周向间隔分布的圆筒状、瓦片状、条状或柱状的结构；

(30)转子单元支撑部加强筋，所述转子单元支撑部加强筋包括但不限于沿周向间隔分布的圆筒状、瓦片状、条状或柱状的结构；

(31)离心盖，所述离心盖优选由离心盖前体制成；

(32)至少具有离心单元的部件的固定连接结构。

根据本发明所述的主动驱动单元，所述适宜的制造工序(第一制造工序、第二制造工序)包括但不限于模制工序、切割工序、弯折工序、冲裁工序中的至少一种制造工序，所述加强筋可以兼作固定结构。

具体地，所述第二制造工序既包括对第一和/或第二金属部件采用金属机械加工方式的进一步处理，也包括采用聚合物材料模制加工方式的进一步处理，而由此形成的加强筋根据方向分为平行于电机轴方向的轴向外加强筋(107)、轴向内加强筋(109)和加强筋(301)，以及垂直于电机轴方向的径向内加强筋(302)、径向加强筋(305)、径向外加强筋(401)、周向加强筋(306)，根据材料分为金属材料加强筋(107、109、301、302、401)、聚合物材料加强筋(305、306)，根据所处位置分为间隔部加强筋(302、305、306、401)和转子单元支撑部加强筋(107、109、301)，后者包含前两者的各种表现形式，经过所述第二制造工序的处理也可以形成具连续周壁的圆筒状的转子单元支撑部、离心盖(如实施例2中处理离心盖前体206而得)、至少包含离心单元的部件的固定连接结构(包括但不限于实施例4中402所示)。

通常情况下，所述金属部件的转子单元支撑部或转子单元支撑部加强筋为具有连续周壁的圆筒状结构，特别是采用第一制造工序制造而成的金属部件多数如此，该结构适合于径向气隙磁通结构的电机转子，但是转子单元支撑部为全金属结构则会显著增加整个主动驱动单元的重量，为减少主动驱动单元的重量，应尽可能增加使用比重较小的聚合物材料制作，通过处理第一金属部件或第二金属部件所获得的沿圆周方向间隔分布的多个瓦片状、条状或柱状结构既可以作为转子单元支撑部，也可以作为转子单元支撑部的金属加强筋，在将转子单元定位于其上并注塑成型为主动驱动单元后，相应地可以减轻主动驱动单元的重量，同时位于瓦片状或条状结构之间的间隙在注塑前或后可以同时起到固定转子单元的卡槽的作用，其特别适合于具某些结构转子单元(比如转子导条、端环以及铁芯的组合)的主动驱动单元的制造。

具体地(图1、图2)，通过切割与离心转筒一体模制成型的的第二金属部件间隔部位置并弯折切割件从而形成大致瓦片状的转子单元支撑部外加强筋(107)和内加强筋(109)；

具体地(图3)，通过切割与离心转筒一体模制成型的第二金属部件转子单元支撑部位置并弯折切割件从而形成瓦片状的转子单元支撑部加强筋(301)和间隔部径向内加强筋(302)；

具体地(图4)，通过切割与间隔部一体模制成型的第一金属部件的转子单元支撑部位置并弯折切割件从而形成瓦片状的转子单元支撑部加强筋(301)和间隔部径向外加强筋(401)。

根据本发明所述的主动驱动单元，优选所述离心盖与离心转筒为一体结构，更优选制造成型至少包含离心盖的部件后再将其与其它部件装配而成所述主动驱动单元，所述“至少包含离心盖的部件”包括但不限于离心盖、至少具有离心单元的部件中的一种，所述其它部件包括但不限于第一金属部件、第二金属部件、至少包含

型结构和转子单元的模制成型件中的一种。

根据本发明所述的主动驱动单元，进一步详细地，对于具有离心转筒的所述第一或第二金属部件，其离心盖的制作包括但不限于优选自下述(33)～(36)四种工艺中的任一种：

(33)以聚合物材料模制成型后装配至第一或第二金属部件；

(34)与离心转筒一体模制形成；

(35)通过使用至少包含收口机进行收口工序的制作工艺对第一或第二金属部件的无离心通孔的顶部敞口端进行处理从而形成中央具加料孔的离心盖；

(36)通过卷曲/缝合工艺将离心盖与具离心转筒的第一或第二金属部件固定连接，所述缝合工艺优选采用冲压连接成型法。

具体地，实施例1(图1)中离心盖的制作采用上述(33)的方式，实施例4(图4)中离心盖的制作采用上述(34)的方式，实施例2(图2)中离心盖的制作采用上述(35)的方式，实施例3(图3)中离心盖的制作采用上述(36)的方式，其中(33)和(36)分别是将制造成型的离心盖或至少具有离心单元的部件与其它部件进行装配，所述其它部件包括但不限于第一金属部件、第二金属部件、包含电机轴孔的注塑成型件中的一种，其中(34)和(35)中的离心盖与离心转筒为一体结构，离心盖的具体制作方式根据第一金属部件或第二金属部件的结构、离心转筒的制造材料来选择，以减少工序和降低生产成本为准则。

根据本发明所述的主动驱动单元，使用上述(33)～(36)的方法制作离心盖可以方便第一金属部件和/或第二金属部件的制造，方便第一金属部件和第二金属部件的模制成型连接，或者方便第一金属部件和第二金属部件固定连接后模制成型为拥有完整结构与功能的主动驱动单元，其中卷曲/缝合工艺特别适合金属离心盖与金属离心转筒之间的固定连接。

根据本发明中所述的主动驱动单元，通过适宜的制造工序制造成型的所述第一金属部件和/或第二金属部件在位于间隔部的位置具有以电机轴中心线为轴心并间隔分布的用于增强结构强度和/或用于连接的结构(简称间隔部增强结构和/或连接结构)，该结构包括但不限于下述(37)～(40)四种结构中的至少一种：

(37)凹槽或卡槽；

(38)通孔或卡孔；

(39)卡扣连接结构或卡止连接结构：

(40)凸起或卡状凸起；

用于增强结构强度和/或用于连接的上述(37)～(40)结构的分布方式选自下述(41)～(42)两种方式中的至少一种：

(41)沿周向和径向；

(42)沿周向和轴向；

上述(37)～(40)的结构优选用于增强主动驱动单元的结构强度以对抗离心力的破坏作用，或者优选用于第一金属部件和第二金属部件之间的固定连接或模制成型连接，更优选同时用于增强和连接。

具体地，所述(37)～(40)的结构包括但不限于位于第一金属部件和/或第二金属部件上的间隔部增强和/或连接结构、由相邻的间隔部加强筋和/或转子单元支撑部加强筋所构成的间隔部增强和/或连接结构。

具体地，通过适宜的制造工序制造成型的所述第一金属部件、第二金属部件，其相互邻接的部件之间实现固定连接的凹槽或卡槽、通孔或卡孔、卡扣连接结构或卡止连接结构、凸起或卡状凸起连接结构优选通过使用适宜的制造工序处理相应的部件形成，所述适宜的制造工序包括但不限于模制工序、切割工序、弯折工序、冲压工序中的至少一种制造工序，所述“相应的部件”就是第一金属部件、第二金属部件以及离心盖。

根据本发明所述的主动驱动单元，同时具有所述第一金属部件和第二金属部件的主动驱动单元，从轴向方向观察，所述第一金属部件和第二金属部件中具有上述(37)～(40)结构的部位在径向方向上具有重叠、交叉、对峙、交错四种状态中的至少一种，所述第一金属部件和第二金属部件被非电绝缘或电绝缘地固定连接，或被聚合物材料模制连接而电绝缘地隔离，所述固定连接方式包括但不限于焊接、熔接、卡接、压接、插接、过盈连接、螺栓连接、紧固件连接中的任一种、或它们两者或多者之间的联合，优选电绝缘的连接方式。

具体地，“重叠状态”如图4中通过固定通孔(403)和固定螺钉(404)连接的第一金属部件和第二金属部件(即离心单元)之间的连接状态，“交叉状态”分为交叉接触和交叉不接触，类似于图1中电机轴与安装支架之间的连接状态、图2和图4中电机轴与第一金属部件之间的连接状态为交叉接触状态，“对峙状态”如图2中第一金属部件和第二金属部件之间卡槽(204)对卡槽、卡状突起(205)对卡状突起的状态，“交错状态”类似于“对峙状态”的变种，如图3中第一金属部件(花键)键槽和第二金属部件凹槽(位于相邻的径向内加强筋(302)之间)之间的状态。

具体地，图4中的第一金属部件和第二金属部件(即至少具有离心单元的部件)之间被电绝缘地固定连接，图2和图3中的第一金属部件和第二金属部件之间被聚合物材料模制连接而电绝缘地隔离。

根据本发明所述的主动驱动单元，为进一步增强本发明中所述的主动驱动单元或主动驱动单元的结构强度，防止其在第一金属部件和第二金属部件的聚合物材料连接处的断裂所引起的潜在不安全性，本发明中所述第一金属部件和第二金属部件优选的连接方式为卡接或插接，同时优选以聚合物材料模制填充第一和第二金属部件之间的连接空隙以电绝缘地隔离第一金属部件和第二金属部件。

具体地，所述主动驱动单元或主动驱动单元具有如下(43)～(45)“更进一步详细地”所述的三种结构中的至少一种：

(43)更进一步详细地，所述第一金属部件和第二金属部件中的其中一个的连接臂上具有轴向延伸的轴向凸起，相对应的另一个具有供轴向凸起插入的插孔和/或卡槽，优选所述轴向凸起的高度大于插孔和/或卡槽的高度，以便于制作位于轴向凸起上的贯穿通孔和/或卡槽。

(44)更进一步详细地，所述第一金属部件和第二金属部件中的其中一个部件的连接臂上具有至少由两个轴向延伸的轴向凸起所形成的凹槽和/或卡槽，相对应的另一个具有卡入前述凹槽的大致为“T”型的连接臂。

(45)更进一步详细地，所述第一金属部件和第二金属部件中的径向凸起、连接臂、轴向凸起具有在其厚度方向贯穿的贯穿通孔、凹槽、卡槽中的至少一种，所述聚合物材料模制成型地填充所述贯穿通孔、凹槽或卡槽。

根据本发明所述的主动驱动单元，所述间隔部上侧和/或下侧具有用作增强主动驱动单元结构强度的径向加强筋(305)和/或周向加强筋(306)，所述径向和/或周向加强筋优选在以聚合物材料模制成型为拥有完整结构与功能的主动驱动单元时所形成。

根据本发明，所述主动驱动单元的制造包括但不限于选自下述工序(46)～(48)中的任一种：

(46)将离心单元、间隔部、转子单元支撑部三者中的任一者、任两者或三者通过适宜的制造工序制造并组装成型的部件与转子单元一起组装成型和/或模制成型为主动驱动单元的工序；

(47)将通过适宜的制造工序制造成型的第一金属部件、第二金属部件、转子单元三者中的任一者、任两者或三者一起模制成型为主动驱动单元的工序；

(48)直接将转子单元置于模具中模制成型为主动驱动单元的工序；

具体地，上述(46)～(48)中适宜的制造工序优选包括但不限于模制、切割、弯折、冲压成型中的至少一种制造工序。

具体地，优选将转子单元和金属花键置于模具中以聚合物材料模制成型为主动驱动单元，更优选将转子单元与第一金属部件和/或第二金属部件一起模制成型为主动驱动单元，特别优选将转子单元与具有电机轴孔的第一金属部件一起模制成型的部件与至少具有离心单元的部件之间进行固定连接，非常优选(48)中直接将转子单元以聚合物材料模制成型为与安装支架配套使用的主动驱动单元。

根据本发明，所述固液分离设备至少包括：

定子总成，所述定子总成包含至少一个与转子单元相适配的定子单元，所述定子单元与转子单元通过电磁相互作用构成可产生旋转运动的电机器；

具离心单元的主动驱动单元，所述主动驱动单元通过旋转支持单元固定于离心液体收集与排出单元的底部；

包含附属顶盖的大致为桶状结构的离心液体收集与排出单元；

旋转支持单元，所述旋转支持单元至少包括电机轴、轴承室以及轴承；

其中所述定子总成、轴承室以及轴承采用其轴心与电机轴轴心重合的方式布置于大致为桶状结构的离心液体收集与排出单元的底部。

根据本发明所述的任一种主动驱动单元或固液分离设备，其制造所采用的聚合物材料是选自聚烯烃(包括聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚丁烯-1(PB-1))或卤代聚烯烃、聚环烯烃、聚砜、聚醚酮、聚酯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚酰胺(PA)、聚酰亚胺、聚碳酸酯(PC)、聚氨酯、聚缩醛、聚苯乙烯(PS)、丙烯晴/丁二烯苯乙烯共聚物(ABS)、液晶聚合物(LCP)、以及聚苯硫醚(PPS)中的任一种，或者是这些中的两者或多者的共聚物，其中优选耐酸、碱和/或耐有机溶剂都比较强的聚合物材料，以提高设备的使用寿命。

进一步详细地，所述聚合物材料优选为增强聚合物材料，所述增强聚合物材料至少包括按重量计占5％到50％，优选是按重量计占7％到30％的纤维增强填料。

更进一步详细地，特别优选包含按重量计占7％到12％玻璃纤维增强填料的聚烯烃。

有益效果：

与现有技术相比，本发明提供的主动驱动单元及其固液分离设备，其优点是：

(1)、将执行固液离心分离任务的离心单元与主动驱动单元设计为一体式结构，最大程度地减少了设备零件和简化了其制造工艺，设备制造和组装变得简单，同时减轻了整机重量，便于搬运；

(2)、由于主动驱动单元所采取的电绝缘措施，提高了整个设备的安全性；

(3)、主动驱动单元直接驱动离心单元执行固液分离任务，电能/机械能转化效率高，降低了设备运转的能耗；

(4)、设备同轴度高并且运转稳定、安静，避免了常规皮带驱动的固液分离设备由于同轴度偏差引起的震动和噪音；

(5)、设备容易维护和清洁验证，使用费用低。

附图说明

附图1为具离心单元的主动驱动单元1结构示意图；

附图2为具离心单元的主动驱动单元2结构示意图；

附图3为具离心单元的主动驱动单元3结构示意图；

附图4为具离心单元的主动驱动单元金属部件分解与组合结构示意图；

附图5为模制和组装成型的具离心单元主动驱动单元4结构示意图；

其中：

101、安装支架安装孔； 102、电机轴孔； 103、安装支架；

104、内转子单元； 105、永磁体； 106、外转子单元；

107、外加强筋； 108、料液分配盘； 109、内加强筋；

110、离心转筒； 111、离心通孔； 112、离心盖安装孔；

113、离心盖凹槽； 114、加料孔； 115、注塑绝缘孔；

116、外转子； 117、内转子； 118、绝缘层E；

119、绝缘层F； 120、绝缘层G； 121、绝缘层H；

201、电机轴； 202、第一金属部件； 203、通孔；

204、卡槽； 205、卡状凸起； 206、离心盖前体；

207、间隔部； 208、绝缘层I； 209、绝缘层J；

301、加强筋； 302、径向内加强筋； 303、花键；

304、离心盖； 305、径向加强筋； 306、周向加强筋；

401、径向外加强筋； 402、安装臂； 403、固定通孔；

404、固定螺钉。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明中具离心单元的主动驱动单元及其固液分离设备的示例性实施例。

除非特别说明，本专利中各术语的基本含义如下：

“周向”即圆周方向，是指以电机轴中心线上一点为圆心所形成的垂直于电机轴中心线的圆的圆周方向；

“轴向”是指与电机轴中心线重合或平行的方向；

“径向”是指垂直于电机轴中心线并通过位于中心线上的圆心的半径方向；

“过盈连接”是指利用零件间的配合过盈来实现两个零件间的连接，其装配方法包括压入法、热胀配合法、冷缩配合法等；

“卡接”是指通过包括但不限于两零件上相互配合的凹槽与凸起、卡槽/卡孔/卡口与卡扣或燕尾槽与燕尾榫之间的镶嵌连接从而限制两零件之间产生相对位移的连接方式；

“径向”是指垂直于电机轴中心线并通过位于中心线上的圆心的半径方向；

“过盈连接”是指利用零件间的配合过盈来实现两个零件间的连接，其装配方法包括压入法、热胀配合法、冷缩配合法等；

“卡接”是指通过包括但不限于两零件上相互配合的凹槽与凸起、卡槽/卡孔/卡口与卡扣或燕尾槽与燕尾榫之间的镶嵌连接从而限制两零件之间产生相对位移的连接方式；

“模制成型”是指生产工序中通过使用模具获得目标几何形状的物体的过程，包括但不限于冲压成型、冲裁成型、铸造成型、注塑成型等方式，所述“熔接”为“模制成型”的一种特殊形式；

“切割成型”是指采用除“模制成型”以外的，包括但不限于车、刨、铣、钻孔、磨、切(割)等工艺获得目标几何形状物体的过程；

“弯折成型”是指采用包括但不限于卷制、绕制、弯曲等工艺获得目标几何形状物体的过程，比如将某种物体卷制或绕制成圆筒状物体或将其弯曲成任意角度。

实施例1

本实施例主动驱动单元的结构示意图见图1。

如图1A所示，一体冲压成型的第二金属部件具有离心转筒(110)、转子单元支撑部外加强筋(107)和内加强筋(109)、料液分配盘(108)、注塑绝缘孔(115)以及通过冲孔工序形成的规则分布于离心转筒上的离心通孔(111)和离心盖安装孔(112)。

如图1A所示，安装支架(103)具安装支架安装孔(101)和电机轴孔(102)，注塑成型的离心盖具加料孔(114)、离心盖安装孔(112)以及定位在离心转筒上的离心盖凹槽(113)。

如图1B所示，将第二金属部件和由导磁磁轭以及粘贴于其上的永磁体(105)构成的转子单元(105、106)定位于模具中，其中转子单元(105、106)与转子单元支撑部外加强筋和内加强筋之间不接触(图中D、E指示处)，然后注塑成型为如图1C所示的主动驱动单元，该主动驱动单元具有外转子(116)、内转子(117)、电绝缘的安装支架安装孔(101)以及如图1D所示的位于转子单元与第二金属部件之间的电绝缘层E(118)、电绝缘层F(119)、电绝缘层G(120)、电绝缘层H(121)。

最后将离心盖与离心转筒固定连接，再将电机轴与安装支架固定连接后所形成的安装部件通过由注塑绝缘孔(115)注塑形成的安装支架安装孔(101)固定于间隔部，从而获得完整结构的主动驱动单元。

实施例2

本实施例主动驱动单元的结构示意图见图2。

如图2A所示，一体冲压成型后形成第一和第二金属部件，其中第一金属部件(202)具有电机轴孔、用于增强注塑后结构强度的通孔(203)、卡状凸起以及由相邻卡状凸起所构成的卡槽，第二金属部件具有离心转筒、转子单元支撑部外加强筋和内加强筋、离心盖前体(206)、通过冲孔工序形成的规则分布于离心转筒上的离心通孔、用于增强注塑后结构强度的通孔(203)、卡状凸起(205)以及由相邻卡状凸起所构成的卡槽(204)。

如图2B所示，将第一金属部件固定于电机轴后，使之与第二金属部件以及转子单元(105、106)三者一起定位于模具中，然后注塑成型为如图2C所示的主动驱动单元，该主动驱动单元具有同时封闭转子单元支撑部和离心单元的间隔部(207所示位置)、外转子(116)、内转子(117)、电机轴以及通过喷涂工艺形成的用于实现与定子单元电绝缘的绝缘层I(208)和绝缘层J(209)。

最后通过收口机的收口工序将离心盖前体制作为中央具有加料孔的离心盖(本工序也可置于注塑成型之前)，从而获得完整结构的主动驱动单元。

实施例3

本实施例主动驱动单元的结构示意图见图3。

如图3A所示，一体冲压成型的第二金属部件具有离心转筒、转子单元支撑部加强筋(301)、间隔部径向内加强筋(302)、位于间隔部径向内加强筋上用于增强注塑后结构强度的通孔(203)、由相邻的间隔部径向内加强筋所形成的卡槽以及通过冲孔工序形成的规则分布于离心转筒上的离心通孔(111)。

如图3B所示，将第一金属部件一花键(303)、第二金属部件和转子单元(106)三者一起定位于模具中，其中转子单元与转子单元支撑部加强筋之间不接触，然后注塑成型为如图3C所示的主动驱动单元，该主动驱动单元具有外转子(116)、注塑成型的径向加强筋(305)和周向加强筋(306)。

最后将离心盖(304)通过卷曲/缝合工艺与具离心转筒的第二金属部件固定连接(本工序也可置于注塑成型之前)，从而获得完整结构的主动驱动单元。

实施例4

本实施例主动驱动单元的结构示意图见图4。

如图4A所示，一体冲压成型的第一金属部件具有电机轴孔(102)、用于增强注塑后结构强度的通孔、转子单元支撑部加强筋(301)、间隔部径向外加强筋(401)以及位于间隔部径向外加强筋上用于安装离心单元的注塑绝缘孔(115)，一体冲压成型的第二金属部件具有离心盖(304)、离心转筒(110)以及通过冲孔工序形成的规则分布于离心转筒上的离心通孔和固定离心单元的固定通孔(403)，并且通过切割和弯折工序制造成型安装臂(402)。

如图4B所示，将第一金属部件固定于电机轴后，使之和转子单元(106)一起定位于模具中(转子单元与转子单元支撑部加强筋之间接触)，然后注塑成型(注塑料覆盖整个第一金属部件和电机轴端部以获得对离心的目标物质及其各组成成分的电绝缘)，再将第二金属部件通过安装臂(402)上的固定通孔(403)由固定螺钉(404)与注塑成型件固定连接，从而获得如图5所示的完整结构的主动驱动单元，该主动驱动单元具有外转子(116)、电机轴(201)、注塑成型的径向加强筋(305)和周向加强筋(306)。

上述对实施例的描述是为了便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明，熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动，因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的任何改进和修改都应该在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种具离心单元的主动驱动单元，其特征在于，包括：

至少一个转子单元，所述转子单元通过与适配的定子单元之间的电磁相互作用产生的旋转力使主动驱动单元绕电机轴中心线作旋转运动；

离心单元，其包括周壁具离心通孔的离心转筒和中央具加料孔的离心盖；

间隔部，其在将主动驱动单元分隔为上侧的离心单元和下侧的转子单元支撑部的同时控制位于离心单元内和/或外的目标物质及其各组成成分的流动方向，所述间隔部封闭离心单元的底部；

至少一个承载转子单元的转子单元支撑部；以及

轴连接方式(A)～(C)中的任一种，所述主动驱动单元通过下述轴连接方式(A)～(C)中的任一种与电机轴发生关系：

(A)通过位于间隔部中央的电机轴安装孔；

(B)通过安装支架，所述安装支架与间隔部和电机轴固定连接，或与间隔部和/或电机轴为一体结构；

(C)电机轴与主动驱动单元为一体结构；

其中所述离心单元、间隔部、转子单元支撑部共同构成转子单元支撑件；

其中所述间隔部与转子单元支撑部之间共同构成纵截面为

型的一体结构，所述

型结构包括衍生自至少一种金属部件的金属结构部分和/或衍生自聚合物材料模制成型的模制结构部分；

其中所述主动驱动单元具有下述(I)～(III)三种电绝缘措施中的至少一种：

(I)所述转子单元至少面向气隙的表面被使用适宜的处理工序处理后覆有非导电的绝缘材料层；

(II)所述转子单元与邻接的转子单元支撑件的各部分之间被非导电的绝缘材料层电绝缘地隔离；

(III)所述非电绝缘地承载着转子单元的金属部件，其与转子单元支撑件的其余部分之间以及与位于离心单元内和/或外的目标物质及其各组成成分之间被非导电的绝缘材料层电绝缘地隔离。

2.根据权利要求1所述的主动驱动单元，其特征在于，所述转子单元包括：

导电绕组或铁芯与导电绕组的组合；

铁芯及永磁体的组合；

转子导条、端环以及铁芯的组合；

永磁体、转子导条、端环以及铁芯的组合四种结构中的一种；

其中具有两个以上转子单元的所述主动驱动单元，其转子单元以电机轴中心线为轴心沿轴向阵列或沿径向并列。

3.根据权利要求2所述的主动驱动单元，其特征在于，所述主动驱动单元包括下述结构中的一种：

径向气隙磁通的外定子单内转子结构；

径向气隙磁通的内定子单外转子结构；

径向气隙磁通的内外双定子中间转子结构；

径向气隙磁通的中间定子与内转子和外转子相结合的双转子结构；

轴向气隙磁通的单定子单转子结构；

轴向气隙磁通的中间定子上下转子结构。

4.根据权利要求3所述的主动驱动单元，其特征在于：所述主动驱动单元包括至少一种金属部件和/或由聚合物材料模制成型的模制结构部分所构成的模制部件；

其中所述金属部件中的第一金属部件位于主动驱动单元内侧间隔部的位置；

其中所述金属部件中的第二金属部件位于主动驱动单元外侧离心单元的位置；

其中所述主动驱动单元中由聚合物材料模制成型的模制结构部分所构成的模制部件使转子单元支撑件或主动驱动单元拥有完整的结构与功能。

5.根据权利要求4所述的主动驱动单元，其特征在于，制造成型所述主动驱动单元至少包括：

将转子单元与至少一种金属部件以聚合物材料模制成型的工序；或

将转子单元以聚合物材料直接模制成型的工序；

其中同时具有第一金属部件和第二金属部件的主动驱动单元，所述第一金属部件和第二金属部件之间被电绝缘地隔离。

6.根据权利要求5所述的主动驱动单元，其特征在于，所述主动驱动单元中的第一金属部件包括下述结构中的一种：

花键；

具内侧轴安装结构和外侧连接结构的转子嵌件，所述转子嵌件具有安装支架的功能；

具部分或全部间隔部的第一金属部件：

具间隔部和转子单元支撑部的第一金属部件；

具间隔部和离心转筒的第一金属部件；

具间隔部、离心转筒和离心盖的第一金属部件。

7.根据权利要求5所述的主动驱动单元，其特征在于，所述主动驱动单元中的第二金属部件包括下述结构中的一种：

具离心转筒和离心盖的第二金属部件；

具离心转筒和转子单元支撑部的第二金属部件；

具离心转筒、离心盖以及转子单元支撑部的第二金属部件；

具离心转筒、部分或全部间隔部以及转子单元支撑部的第二金属部件；

具离心转筒、部分或全部间隔部的第二金属部件；

具离心转筒、离心盖以及部分或全部间隔部的第二金属部件；

具离心转筒、离心盖、部分或全部间隔部以及转子单元支撑部的第二金属部件。

8.根据权利要求6或7所述的主动驱动单元，其特征在于，对于采用适宜的制造工序制造而成的第一金属部件和/或第二金属部件，再通过适宜的制造工序对第一金属部件和/或第二金属部件进行处理从而形成包括：

间隔部加强筋；

转子单元支撑部加强筋；

间隔部加强筋和转子单元支撑部加强筋的组合；

部分或全部间隔部；

转子单元支撑部；

离心盖；

至少具有离心单元的部件的固定连接结构七种结构中的一种；

或上述前五种结构中的一种与间隔部增强结构和/或连接结构的组合。

9.根据权利要求6～8所述的任一种主动驱动单元，其特征在于，对于具有离心转筒的所述第一金属部件或第二金属部件，其离心盖的制作包括下述工艺中的一种：

以聚合物材料模制成型后装配至第一金属部件或第二金属部件；

与离心转筒一体模制形成；

通过使用至少包含收口机进行收口工序的制作工艺对第一金属部件或第二金属部件的无离心通孔的顶部敞口端进行处理从而形成中央具加料孔的离心盖；

通过卷曲/缝合工艺将离心盖与具离心转筒的第一金属部件或第二金属部件固定连接。

10.一种固液分离设备，包括：

定子总成，所述定子总成包含至少一个与转子单元相适配的定子单元，所述定子单元与转子单元通过电磁相互作用构成可产生旋转运动的电机器；

包含附属顶盖的大致为桶状结构的离心液体收集与排出单元；

旋转支持单元，所述旋转支持单元包括电机轴、轴承室以及轴承；

其中所述定子总成、轴承室以及轴承采用其轴心与电机轴轴心重合的方式布置于离心液体收集与排出单元的底部；

其特征在于，还包括：

权利要求1～9所述的任一种主动驱动单元，所述主动驱动单元通过旋转支持单元固定于离心液体收集与排出单元的底部。

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