CN2844514Y - 具有内径配向环状铁氧磁石的外转式泵浦 - Google Patents

Abstract

一种具有内径配向环状铁氧磁石的外转式泵浦，由一壳体、一轮叶、一定子及一环绕于定子周围的外转子所构成，其中，轮叶设于壳体的汲水区内，可与外转子同步旋转，当电源导入定子产生磁极交互变化，即可使外转子因磁耦合作用而被驱动，并使轮叶同步旋转，以利用轮叶在汲水区内进行抽送流体的动作，其特征在于：外转子由一转盘及一固定于转盘内周缘的内径配向环状铁氧磁石所组成，且该内径配向环状铁氧磁石为多极异方性永久磁石，其本体分为不具磁性的导磁外层以及具有磁性的磁性内层，使磁性内层的磁力线行经导磁外层即折返，以缩短磁回路并增加磁力、提高磁能积，以达到提高外转式泵浦效率的功效。

Description

具有内径配向环状铁氧磁石的外转式泵浦

技术领域

本实用新型涉及一种外转式泵浦，特别是由具有内径配向环状铁氧磁石的外转子，可达到增加磁力、提高磁能积的功效，进而提高泵浦的效率。

背景技术

泵浦的运用范围相当广泛，举凡需要将水或其它流体抽送之处，都需要用到泵浦。例如养殖业使用的沉水泵浦、加工机具用的油压泵浦、汽车及计算机水冷散热用的泵浦、以及废水抽水泵浦等等。

在各种不同用途的泵浦中，采外转式直流无刷马达原理所制成的外转式泵浦，由于利用磁耦合方式传动不需要衬垫防水，因此具有完全不漏水、使用寿命长、不需任何保养维修及泵浦无水或水中有杂质也不会损伤的优异特性，因此在运用上将逐渐取代传统利用感应马达原理所制成的泵浦。

例如，计算机水冷散热用的泵浦(计算机CPU散热从鳍片式散热器演进到Heat Pipe热管式散热器，已逐渐无法有效散热，因此近期已有计算机厂商将水冷式散热器列为其标准配备之一)，由于泵浦必须安装在计算机主机内或者在主机周围，一旦漏水，就可能造成极大的损害，因此需要使用毫无漏水顾虑的外转式泵浦。

又如洗车厂用的环保废水回收抽水泵浦，由于其回收废水中含有大量尘砂及化学物(水腊)，若使用传统感应马达原理所制成的泵浦，很容易就会因为水中杂质而损坏，而使用外转式泵浦就可大幅延长其使用寿命。显见外转式泵浦在将来在这些产业中必然具有领导地位。

惟，目前外转式泵浦所使用的外转子磁石，大都采用钕铁硼(NdFeB)系列，其材料是以94％的钕铁硼和6％的尼龙(nylon)混合，并用射出成型机制成环状体后，在环型体内径充磁，以形成具有多极异方性环型磁石。其材料的磁力特性固然足以满足驱动泵浦所需，但其缺点为材料成本较高(钕Nd为产量较少的稀有金属)且制作困难，故其成品相当昂贵。

因此，就有制造商以铁氧磁体/异方性/湿式冲压成型方式的磁石来取代前述的钕铁硼系列磁石，以降低成本。这种外转子磁石因制作技术的问题，仅能做成半月型异方性铁氧磁石后，再将至少3片以上的半月型磁石组立成环状。这种利用半月型异方性铁氧磁石组立成环形的永久磁石，在性能上具有下列重大缺失：

1.组立时，磁石与磁石之间形成气隙而容易漏磁，使环形永久磁石运转时会有顿转矩(cogging)的情况发生。

2.由于环形永久磁石是由数片半月型磁盘所组合，所以在加工组立上较为费工，而且内部真圆度较差。

3.钕铁硼射出成型的磁石表面磁束密度为2100～2300Gauss，而铁氧磁体制成的磁石仅有1650～1950Gauss，磁力稍嫌不足。

4.铁氧磁体烧结温度约在1240℃左右，烧结时磁石厚度不可太薄，否则容易碎裂，因此造成组立成环状磁石时的外径较大，亦使整体马达及风扇的外壳体积庞大。

5.由于上述漏磁、顿转矩、磁力不足、外径较大等种种问题，目前使用此种半月型异方性铁氧磁石所组立而成的环形永久磁石，尚无法取得规范加以认证；就商品的附加价值而言，较不具竞争力。

此外，无论是钕铁硼复合材或半月型片状铁氧磁体，使用在外转式泵浦时，其磁力线皆需经过环状磁石外围的铁制转盘及空气后再与内面定子构成一磁回路，如此磁力线的损失极大，使泵浦的效能降低。

其实利用半月形铁氧磁体组立的环状磁石，除了价格优势外并非一无是处。其物理特性就比用钕铁硼系列的磁石来得佳；对温度范围、耐湿、抗酸碱性要求较高的产业而言，仍是极佳的材料选择。再加上铁氧磁体材料主要来自于酸洗钢板所产生的回收物(mill-Scale)来制成，更能符合环保的趋势。

再者，如前所述，单就磁力特性而言，铁氧磁体的材料不若钕铁硼系列材料的磁力特性佳。因此，若能就环状铁氧磁石的结构上作一改进，以作为外转式泵浦所使用的外转子磁石，又能减少漏磁、提高表面磁束密度以及磁场强度，同时还能节省组立的工序，使得铁氧磁体能发挥其磁力特性到极致，将可完全取代产量较少、昂贵的钕铁硼系列的磁石，并且对外转式泵浦带来革命性的影响，促进产业的进步；这也是本申请研发创设此结构的肇因。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有内径配向环状铁氧磁石的外转式泵浦。

为实现上述目的，本实用新型提供的具有内径配向环状铁氧磁石的外转式泵浦，由一壳体、一轮叶、一定子及一环绕于定子周围的外转子所构成，其中，轮叶设于壳体上具有进、出水口的汲水区内，可与外转子同步旋转，定子与汲水区隔离，电源导入定子产生磁极交互变化，可使外转子因磁耦合作用而被驱动，并使轮叶同步旋转以进行抽送流体的动作；外转子由一转盘及一固定于转盘内周缘的内径配向环状铁氧磁石所组成，且该内径配向环状铁氧磁石为多极异方性永久磁石，其本体分为不具磁性的导磁外层以及具有磁性的磁性内层，使磁性内层的磁力线行经导磁外层即折返，以缩短磁回路并增加磁力、提高磁能积。

其中定子进一步是由一组轭铁及感应线圈所组成，电源以电子换相方式导入感应线圈，可使定子产生磁极交互变化。

其中外转子的转盘及内径配向环状铁氧磁石设置在壳体的汲水区内，转盘的中心位置设有一转轴，使转盘及内径配向环状铁氧磁石得以在汲水区内旋转。

其中轮叶设置在转盘上。

其中轮叶与转盘以塑料材料一体射出成型。

其中壳体上具有一与汲水区相隔离的隔离区，以供定子设置固定。

其中外转子的转盘及内径配向环状铁氧磁石设置在隔离区内，而且转盘中心位置设置一与转盘同步旋转的转轴，该转轴一端穿出隔离区，并延伸至汲水区内与轮叶中心固定以传动轮叶旋转。

本实用新型将内径配向环状铁氧磁石分成磁性内层与导磁外层的目的，是让磁性内层的磁力线行经导磁外层即折返，以缩短磁回路，并增加磁力、提高磁能积，进而提高外转式泵浦的效率。不若公知钕铁硼复合材或半月型片状铁氧磁体，使用在外转式泵浦时，其磁力线皆需经过磁石外围的铁制转盘及空气后再与内面定子构成一磁回路，如此磁力线的损失极大，使泵浦的效能降低。

此外，本实用新型利用磁耦合的方式传动，因此不需要衬垫防水，使用在泵浦上具有完全不漏水、使用寿命长、不需任何保养维修及泵浦无水或水中有杂质也不会损伤等优点。

本实用新型在实施时，外转子有以下两种传动轮叶的配置方式：

1.将外转子的转盘及内径配向环状铁氧磁石设置在壳体的汲水区内，且轮叶设置在转盘上，定子则设置在壳体的隔离区内，当电源导入定子产生磁极交互变化，即可驱动外转子及轮叶旋转，由轮叶达成泵浦抽送流体的功能。

本实施例外转子是位于和流体接触的汲水区内，由于内径配向环状铁氧磁石本体即已分成磁性内层与导磁外层，不需在磁石外围添置导磁性金属即可形成磁回路；亦即，转盘的材质不必限定在必须是导磁性金属(如铁材)，因此可以直接与轮叶以塑料材料一体射出成型，不但可降低组立成本，而且使用在必须抽送某些特殊流体时，不会有导磁性金属容易氧化、锈蚀的问题。再加上内径配向环状铁氧磁石本身具有的温度范围较广、耐湿、抗酸碱性的优异特性，使本实施例可应用的范围更为宽广。

2.本实用新型的第二实施例，是将外转子的转盘及内径配向环状铁氧磁石设置在壳体上与汲水区隔离的隔离区内，且转盘中心位置的转轴穿出隔离区，其末端位于汲水区内与轮叶固定。将电源导入定子产生磁极交互变化，即可驱动外转子旋转，并使转轴同步旋转，而该转轴穿出隔离区与轮叶固定，故可由转轴的传动，使汲水区内的轮叶同步旋转来抽送流体。

本实施例的原理与第一实施例相同，都是利用磁耦合的方式传动，其与第一实施例不同的是，外转子的转盘及内径配向环状铁氧磁石并未与流体接触，而且内径配向环状铁氧磁石与定子之间没有壳体阻隔，磁耦合的效能较佳。

附图说明

图1为本实用新型外转式泵浦的第一实施例构造示意图。

图2为本实用新型外转式泵浦的第二实施例构造示意图。

图3为本实用新型内径配向环状铁氧磁石的磁力线回路示意图。

具体实施方式

以下由第一、二实施例的图标及配合图标的详细说明而得以更深入了解本实用新型。

如图1、图2所示，本实用新型的两种实施例，都是由一壳体10、一轮叶20、一定子30及一环绕于定子周围的外转子40所构成，其中，轮叶20设于壳体10的汲水区11内，可与外转子40同步旋转，当电源导入定子30产生磁极交互变化，即可使外转子40因磁耦合作用而被驱动，并使轮叶20同步旋转。其中，汲水区11上具有进、出水口12、13，当轮叶20在汲水区11内旋转时，流体可由进水口12进入汲水区11，并由旋转的轮叶20将流体由出水口13推出，能进行抽送流体的动作。

请配合图3所示，本实用新型的特征在于：外转子40由一转盘41及一固定于转盘41内周缘的内径配向环状铁氧磁石50所组成，且该内径配向环状铁氧磁石50为多极异方性永久磁石，其本体分为不具磁性的导磁外层51以及具有磁性的磁性内层52，使磁性内层52的磁力线行经导磁外层51即折返，以缩短磁回路并增加磁力、提高磁能积，以达到提高外转式泵浦效率的功效。

请再参阅图1、图2，上述组件中，定子30进一步是由一组轭铁31及感应线圈32所组成，当电源以电子换相方式导入感应线圈32，可使整体定子30产生磁极交互变化，能以磁耦合方式驱动转子40。由于定子30不得与流体接触，因此定子30须与汲水区11相隔离，实施时可在壳体10上设置一与汲水区11相隔离的隔离区14，以供定子30安装。除此，定子30上可另添设一霍尔组件33(感磁IC)，由霍尔组件33感应磁极交互变化状态后输出讯号以供控制，使整体泵浦得以正常运作。

至于本实用新型中外转子40传动轮叶20的方式，以图1所示的第一实施例及图2所示的第二实施例分别说明如下：

如图1所示的第一实施例结构示意图，是将外转子40的转盘41及内径配向环状铁氧磁石50设置在壳体10的汲水区11内，转盘41的中心位置设有一转轴42，使转盘41及内径配向环状铁氧磁石50得以在汲水区11内旋转；此外，且轮叶20设置在转盘41上，因此当隔离区14内的定子30因电源导入而产生磁极交互变化，即可驱动外转子40及轮叶20旋转，由轮叶20达成前述泵浦抽送流体的功能。

本实施例中，外转子40的转盘41及内径配向环状铁氧磁石50是位于和流体接触的汲水区11内，由于内径配向环状铁氧磁石50本体即已分成磁性内层52与导磁外层51，因此不需在内径配向环状铁氧磁石50外围添置导磁性金属即可形成磁回路；亦即，转盘41的材质不必限定在必须是导磁性金属，因此实施时可以直接将轮叶20设置在转盘41上，甚至将轮叶20及转盘41以塑料材料一体射出成型，不但可降低组立成本，而且使用在必须抽送某些特殊流体时，不会有导磁性金属容易氧化、锈蚀的问题。再加上内径配向环状铁氧磁石50本身具有的温度范围较广、耐湿、抗酸碱性的优异特性，使本实施例可应用的范围更为宽广。

如图2所示的第二实施例结构示意图，是将前述外转子40的转盘41及内径配向环状铁氧磁石50设置在壳体10上与汲水区11隔离的隔离区14内，而且转盘41中心位置设置一与转盘41同步旋转的转轴42，该转轴42末端穿出隔离区14，并延伸至汲水区11内与轮叶20中心固定。当电源导入定子30产生磁极交互变化，即可驱动外转子40旋转，并使转轴42同步旋转，而该转轴42穿出隔离区14与轮叶20固定，故可由转轴42的传动，使汲水区11内的轮叶20同步旋转来抽送流体。

本实施例的原理与第一实施例相同，都是利用磁耦合的方式传动，其与第一实施例不同的是，本例中的外转子40的转盘41及内径配向环状铁氧磁石50设于隔离区14，并未与流体接触，而且内径配向环状铁氧磁石50与定子30之间没有壳体的阻隔(仍须保持适当间距)，因此磁耦合的效能较佳。

以上是为方便描述本实用新型而举的实施例，而非用以限制本实用新型的权利范围；凡依据本实用新型的创作精神所做的等效转换替代，均应在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种具有内径配向环状铁氧磁石的外转式泵浦，由一壳体、一轮叶、一定子及一环绕于定子周围的外转子所构成，其中，轮叶设于壳体上具有进、出水口的汲水区内，与外转子同步旋转，定子与汲水区隔离，电源导入定子产生磁极交互变化，外转子因磁耦合作用而被驱动，轮叶同步旋转以进行抽送流体的动作，其特征在于：外转子由一转盘及一固定于转盘内周缘的内径配向环状铁氧磁石所组成，且该内径配向环状铁氧磁石为多极异方性永久磁石，其本体分为不具磁性的导磁外层以及具有磁性的磁性内层，磁性内层的磁力线行经导磁外层即折返，缩短磁回路并增加磁力、提高磁能积。

2.如权利要求1所述具有内径配向环状铁氧磁石的外转式泵浦，其特征在于：其中定子进一步是由一组轭铁及感应线圈所组成，电源以电子换相方式导入感应线圈，定子产生磁极交互变化。

3.如权利要求1所述具有内径配向环状铁氧磁石的外转式泵浦，其特征在于：其中外转子的转盘及内径配向环状铁氧磁石设置在壳体的汲水区内，转盘的中心位置设有一转轴，转盘及内径配向环状铁氧磁石得以在汲水区内旋转。

4.如权利要求3所述具有内径配向环状铁氧磁石的外转式泵浦，其特征在于：其中轮叶设置在转盘上。

5.如权利要求3所述具有内径配向环状铁氧磁石的外转式泵浦，其特征在于：其中轮叶与转盘以塑料材料一体射出成型。

6.如权利要求1所述具有内径配向环状铁氧磁石的外转式泵浦，其特征在于：其中壳体上具有一与汲水区相隔离的隔离区，供定子设置固定。

7.如权利要求6所述具有内径配向环状铁氧磁石的外转式泵浦，其特征在于：其中外转子的转盘及内径配向环状铁氧磁石设置在隔离区内，而且转盘中心位置设置一与转盘同步旋转的转轴，该转轴一端穿出隔离区，并延伸至汲水区内与轮叶中心固定以传动轮叶旋转。

Images