專利名稱：橫向磁場磁力泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電磁傳動磁力泵技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種橫向磁場磁力泵。
技術(shù)背景
磁力泵由驅(qū)動電機、磁力傳動器、泵體三部分組成。其中，關(guān)鍵部件磁力傳動器由外磁轉(zhuǎn)子、內(nèi)磁轉(zhuǎn)子及不導(dǎo)磁的隔離套組成。當(dāng)驅(qū)動電機帶動外磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，磁場能穿透空氣隙和非磁性物質(zhì)，帶動與泵體內(nèi)泵軸上的葉輪相連的內(nèi)磁轉(zhuǎn)子作同步旋轉(zhuǎn)，內(nèi)磁轉(zhuǎn)子帶動泵軸轉(zhuǎn)動，使葉輪轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動工作。目前，驅(qū)動電機和磁力傳動器是兩個分開的部件，各自單獨設(shè)計。同時，常用的稀土永磁電機和稀土永磁磁力傳動器在磁力泵的制造過程中要使用昂貴的稀土材料。稀土作為戰(zhàn)略資源，比較稀缺，價格昂貴，生產(chǎn)過程中對環(huán)境有較大的破壞，且不是模塊化設(shè)計，可靠性有待提高。
在永磁電機驅(qū)動的磁力泵，把電機的永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子和磁力泵的外磁轉(zhuǎn)子在電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動葉輪的機構(gòu)中省去，也就是電勵磁直接安裝到原來磁力泵的外磁轉(zhuǎn)子部位，把磁力泵的內(nèi)磁轉(zhuǎn)子直接作為永磁電機的內(nèi)轉(zhuǎn)子，采用上述設(shè)計，結(jié)構(gòu)合理，并節(jié)約了電機的內(nèi)磁轉(zhuǎn)子和磁力泵的外磁轉(zhuǎn)子。
同時，采用橫向磁場電勵磁定子結(jié)構(gòu)，各相間沒有耦合，可以獨立分析與控制。結(jié)構(gòu)設(shè)計的自由度大，線圈截面積不受制約，可達到較高線負(fù)荷?？梢暂^容易實現(xiàn)多極結(jié)構(gòu)， 特別適合于低轉(zhuǎn)速、大轉(zhuǎn)矩直接驅(qū)動領(lǐng)域方面的應(yīng)用。橫向磁場磁力泵的模塊化結(jié)構(gòu)易于組成多相形式，缺相也能正常工作，提高了容錯能力。
故針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本案設(shè)計人憑借從事此行業(yè)多年的經(jīng)驗，積極研究改良，于是有了本發(fā)明橫向磁場磁力泵。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對現(xiàn)有技術(shù)中，現(xiàn)有驅(qū)動電機和磁力傳動器是兩個分開的部件，各自單獨設(shè)計，且常用的稀土永磁電機和稀土永磁磁力傳動器在磁力泵的制造過程中要使用昂貴的稀土材料，價格昂貴，生產(chǎn)過程中對環(huán)境有較大的破壞，且不是模塊化設(shè)計，可靠性有待提高等缺陷提出一種橫向磁場磁力泵。
為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種橫向磁場磁力泵，所述橫向磁場磁力泵，包括泵體；殼體，所述殼體具有端蓋，并設(shè)置在所述泵體一側(cè)；橫向磁場磁力驅(qū)動裝置，設(shè)置在所述殼體內(nèi)腔；其中，所述橫向磁場磁力驅(qū)動裝置還包括橫向磁場電勵磁定子，所述橫向磁場電勵磁定子由定子線圈和定子鐵心構(gòu)成；內(nèi)磁轉(zhuǎn)子，所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子由間隔設(shè)置隔磁環(huán)的內(nèi)磁轉(zhuǎn)子磁體環(huán)和內(nèi)磁轉(zhuǎn)子鐵心構(gòu)成，所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子之近于殼體的端蓋側(cè)的內(nèi)磁轉(zhuǎn)子磁體環(huán)向所述端蓋方向延伸形成凸部；內(nèi)軸套與輸出轉(zhuǎn)軸，所述內(nèi)軸套用于將所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子設(shè)置在所述輸出轉(zhuǎn)軸上，所述輸出轉(zhuǎn)軸的近泵體的一端設(shè)置磁力泵葉輪，所述輸出轉(zhuǎn)軸的近端蓋一端通過所述內(nèi)軸套設(shè)置所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子鐵心；轉(zhuǎn)子位置傳感器，設(shè)置在所述殼體內(nèi)壁且近所述殼體的端蓋一側(cè)；隔離套，設(shè)置在所述橫向磁場電勵磁定子與所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子之間，與所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子形成環(huán)形腔，并固定設(shè)置在所述泵體上。
可選的，所述定子鐵心呈“U”型結(jié)構(gòu)。
可選的，所述定子鐵心的凹槽處設(shè)置所述定子線圈，所述定子線圈為環(huán)形集中繞組，并沿周向錯開一個極矩布置。
可選的，所述凸部與所述轉(zhuǎn)子位置傳感器構(gòu)成內(nèi)磁轉(zhuǎn)子位置檢測裝置。
可選的，所述轉(zhuǎn)子位置傳感器包括兩個霍爾元件，所述霍爾元件在空間間隔90° 電角度。
可選的，所述殼體的端蓋上設(shè)置所述定子線圈和所述轉(zhuǎn)子位置傳感器的連接線出□。
可選的，所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子磁體環(huán)的相鄰永磁體被充磁成不同極性。
可選的，所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子磁體環(huán)由周向設(shè)置的2η個永磁磁極構(gòu)成，且所述任一兩個相鄰的內(nèi)磁轉(zhuǎn)子磁體環(huán)在周向錯開一個磁極，η為任一自然數(shù)取值。
可選的，所述輸出轉(zhuǎn)軸由滑動軸承支撐。
可選的，所述橫向磁場電勵磁定子與所述隔離套緊密結(jié)合，并通過所述殼體散熱。
可選的，所述橫向磁場電勵磁定子和所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子采用N相結(jié)構(gòu)，N > 2。
可選的，所述橫向磁場電勵磁定子和所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子采用兩相結(jié)構(gòu)，兩相間互差 90°電角度。
可選的，所述兩相結(jié)構(gòu)的相位差通過將所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子位置對齊，所述橫向磁場電勵磁定子相位差為90°電角度的方式實現(xiàn)。
可選的，所述兩相結(jié)構(gòu)的相位差通過將所述橫向磁場電勵磁定子位置對齊，所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子相位差為90°電角度的方式實現(xiàn)。
綜上所述，本發(fā)明橫向磁場磁力泵的新型結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅節(jié)約昂貴的稀土材料使用量，而且采用橫向磁場電勵磁定子，提高橫向磁場磁力泵的轉(zhuǎn)矩密度，實現(xiàn)模塊化設(shè)計和生產(chǎn)，并提高橫向磁場磁力泵的運行可靠性。
圖1所示為本發(fā)明橫向磁場磁力泵的剖視結(jié)構(gòu)示意圖2所示為所述橫向磁場磁力泵沿圖1的A-A方向的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為詳細說明本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所達成目的及功效，下面將結(jié)合實施例并配合附圖予以詳細說明。
請參閱圖1，圖1所示為本發(fā)明橫向磁場磁力泵1的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。所述橫向磁場磁力泵1包括泵體10 ；殼體11，所述殼體具有端蓋111，并設(shè)置在所述泵體10 —側(cè)；橫向磁場磁力驅(qū)動裝置12，設(shè)置在所述殼體11內(nèi)腔。
其中，所述橫向磁場磁力驅(qū)動裝置12包括由定子線圈131和定子鐵心132構(gòu)成的橫向磁場電勵磁定子13、由間隔設(shè)置隔磁環(huán)141的內(nèi)磁轉(zhuǎn)子磁體環(huán)142和內(nèi)磁轉(zhuǎn)子鐵心 143構(gòu)成的內(nèi)磁轉(zhuǎn)子14、用于將所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子14設(shè)置在所述輸出轉(zhuǎn)軸15上的內(nèi)軸套16、設(shè)置在所述殼體11內(nèi)壁且近所述殼體11的端蓋111 一側(cè)的轉(zhuǎn)子位置傳感器17，以及設(shè)置在4所述橫向磁場電勵磁定子13與所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子14之間并與所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子14形成環(huán)形腔18 的隔離套19。
請繼續(xù)參閱圖1，所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子14之近于殼體11的端蓋111側(cè)的內(nèi)磁轉(zhuǎn)子磁體環(huán) 142向所述端蓋111方向延伸形成凸部144。所述轉(zhuǎn)子位置傳感器17包括兩個霍爾元件， 并固定在所述橫向磁場磁力泵1的殼體11內(nèi)壁，其在空間間隔90°電角度。所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子磁體環(huán)142的凸部144與所述轉(zhuǎn)子位置傳感器17構(gòu)成內(nèi)磁轉(zhuǎn)子位置檢測裝置。所述隔離套19固定設(shè)置在所述泵體10上。所述殼體11的端蓋111上設(shè)置所述定子線圈131和所述轉(zhuǎn)子位置傳感器17的連接線出口 112。
請繼續(xù)參閱圖1，并結(jié)合參閱圖2，圖2所示為所述橫向磁場磁力泵1沿圖1的A-A 方向的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。所述橫向磁場電勵磁定子13的定子鐵心132呈“U”型結(jié)構(gòu)，并沿周向錯開一個極矩布置。所述定子鐵心132的凹槽處設(shè)置定子線圈131。所述定子線圈 131為環(huán)形集中繞組。定子線圈131產(chǎn)生的磁通經(jīng)過定子鐵心132，可產(chǎn)生徑向、切向，以及橫向磁場。
所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子14外表面的軸向上設(shè)置間隔有所述隔離環(huán)141的內(nèi)磁轉(zhuǎn)子磁體環(huán) 142，所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子磁體環(huán)142的相鄰永磁體被充磁成不同極性，即為N極145，S極146。所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子磁體環(huán)142由周向設(shè)置的2η (η為任一自然數(shù)取值)個永磁磁極構(gòu)成。其中，所述兩個相鄰的內(nèi)磁轉(zhuǎn)子磁體環(huán)142在周向錯開一個磁極。
所述由滑動軸承(未圖示)支撐的輸出轉(zhuǎn)軸15的近泵體10的一端設(shè)置磁力泵葉輪151。所述輸出轉(zhuǎn)軸15的近端蓋111 一端通過所述內(nèi)軸套16設(shè)置所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子鐵心 143。所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子鐵心143的外壁上設(shè)置間隔有所述隔離環(huán)141的內(nèi)磁轉(zhuǎn)子磁體環(huán)142。
所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子14與所述隔離套19之間形成環(huán)形腔18，使得所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子14與所述隔離套19之間無機械接觸。所述橫向磁場電勵磁定子13與所述隔離套19緊密結(jié)合，并通過所述殼體11散熱。所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子14與所述橫向磁場電勵磁定子13之間由所述隔離套19形成環(huán)形腔18，并將所述輸出轉(zhuǎn)軸15和所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子14封閉在所述環(huán)形腔18內(nèi)，既防止流體向外部滲漏，又起到冷卻所述橫向磁場磁力驅(qū)動裝置12的作用。
當(dāng)所述定子線圈131中通過某一方向電流后，所述定子鐵心132中便會產(chǎn)生磁場， 所述定子鐵心132兩端便形成兩個磁極。根據(jù)同性相斥、異性相吸的原理，所述定子鐵心 132的磁極將會與內(nèi)磁轉(zhuǎn)子14的磁極相互作用并產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，使得所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子14沿某一方向旋轉(zhuǎn)，進而驅(qū)動輸出轉(zhuǎn)軸15運動，并帶動所述磁力泵葉輪151旋轉(zhuǎn)。具體地，根據(jù)所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子位置檢測裝置檢測到的信號，在所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子14轉(zhuǎn)過某一角度后改變電流方向，就會產(chǎn)生持續(xù)的轉(zhuǎn)矩，使得所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子14沿某一固定方向不停地旋轉(zhuǎn)，并帶動所述橫向磁場磁力泵1的磁力泵葉輪151旋轉(zhuǎn)工作。
所述橫向磁場磁力泵1可采用多相(相數(shù)結(jié)構(gòu)，因為每一相就相當(dāng)于一個模塊組，每個模塊組具有相似的結(jié)構(gòu)，這樣總輸出轉(zhuǎn)矩就是各相輸出轉(zhuǎn)矩之和。所述橫向磁場電勵磁定子13和所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子14至少要有兩相以上級聯(lián)，根據(jù)需要模塊化生產(chǎn)安裝。 本實施例采用兩相結(jié)構(gòu)，兩相間互差90°電角度。為了保證這個相位差，橫向磁場磁力泵 1在設(shè)計時可采用如下方案方案一，將所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子14位置對齊，所述橫向磁場電勵磁定子13相位差為90°電角度；方案二，所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子14相位差為90°電角度，將所述橫向磁場電勵磁定子13位置對齊。為了更好地實施本發(fā)明，優(yōu)選設(shè)計方式采用方案一。
綜上所述，本發(fā)明橫向磁場磁力泵的新型結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅節(jié)約昂貴的稀土材料使用量，而且采用橫向磁場電勵磁定子，提高橫向磁場磁力泵的轉(zhuǎn)矩密度，實現(xiàn)模塊化設(shè)計和生產(chǎn)，并提高橫向磁場磁力泵的運行可靠性。
本領(lǐng)域技術(shù)人員均應(yīng)了解，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可以對本發(fā)明進行各種修改和變型。因而，如果任何修改或變型落入所附權(quán)利要求書及等同物的保護范圍內(nèi)時，認(rèn)為本發(fā)明涵蓋這些修改和變型。
權(quán)利要求
1.一種橫向磁場磁力泵，其特征在于，所述橫向磁場磁力泵包括 泵體；殼體，所述殼體具有端蓋，并設(shè)置在所述泵體一側(cè)； 橫向磁場磁力驅(qū)動裝置，設(shè)置在所述殼體內(nèi)腔； 其中，所述橫向磁場磁力驅(qū)動裝置還包括橫向磁場電勵磁定子，所述橫向磁場電勵磁定子由定子線圈和定子鐵心構(gòu)成； 內(nèi)磁轉(zhuǎn)子，所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子由間隔設(shè)置隔磁環(huán)的內(nèi)磁轉(zhuǎn)子磁體環(huán)和內(nèi)磁轉(zhuǎn)子鐵心構(gòu)成， 所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子之近于殼體的端蓋側(cè)的內(nèi)磁轉(zhuǎn)子磁體環(huán)向所述端蓋方向延伸形成凸部；內(nèi)軸套與輸出轉(zhuǎn)軸，所述內(nèi)軸套用于將所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子設(shè)置在所述輸出轉(zhuǎn)軸上，所述輸出轉(zhuǎn)軸的近泵體的一端設(shè)置磁力泵葉輪，所述輸出轉(zhuǎn)軸的近端蓋一端通過所述內(nèi)軸套設(shè)置所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子鐵心；轉(zhuǎn)子位置傳感器，設(shè)置在所述殼體內(nèi)壁且近所述殼體的端蓋一側(cè)； 隔離套，設(shè)置在所述橫向磁場電勵磁定子與所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子之間，與所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子形成環(huán)形腔，并固定設(shè)置在所述泵體上。
2.如權(quán)利要求1所述的橫向磁場磁力泵，其特征在于，所述定子鐵心呈“U”型結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的橫向磁場磁力泵，其特征在于，所述定子鐵心的凹槽處設(shè)置所述定子線圈，所述定子線圈為環(huán)形集中繞組，并沿周向錯開一個極矩布置。
4.如權(quán)利要求3所述的橫向磁場磁力泵，其特征在于，所述凸部與所述轉(zhuǎn)子位置傳感器構(gòu)成內(nèi)磁轉(zhuǎn)子位置檢測裝置。
5.如權(quán)利要求1所述的橫向磁場磁力泵，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子位置傳感器包括兩個霍爾元件，所述霍爾元件在空間間隔90°電角度。
6.如權(quán)利要求1所述的橫向磁場磁力泵，其特征在于，所述殼體的端蓋上設(shè)置所述定子線圈和所述轉(zhuǎn)子位置傳感器的連接線出口。
7.如權(quán)利要求1所述的橫向磁場磁力泵，其特征在于，所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子磁體環(huán)的相鄰永磁體被充磁成不同極性。
8.如權(quán)利要求7所述的橫向磁場磁力泵，其特征在于，所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子磁體環(huán)由周向設(shè)置的2η個永磁磁極構(gòu)成，且所述任一兩個相鄰的內(nèi)磁轉(zhuǎn)子磁體環(huán)在周向錯開一個磁極，η 為任一自然數(shù)取值。
9.如權(quán)利要求1所述的橫向磁場磁力泵，其特征在于，所述輸出轉(zhuǎn)軸由滑動軸承支撐。
10.如權(quán)利要求1所述的橫向磁場磁力泵，其特征在于，所述橫向磁場電勵磁定子與所述隔離套緊密結(jié)合，并通過所述殼體散熱。
11.如權(quán)利要求1所述的橫向磁場磁力泵，其特征在于，所述橫向磁場電勵磁定子和所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子采用N相結(jié)構(gòu)，N > 2。
12.如權(quán)利要求11所述的橫向磁場磁力泵，其特征在于，所述橫向磁場電勵磁定子和所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子采用兩相結(jié)構(gòu)，兩相間互差90°電角度。
13.如權(quán)利要求12所述的橫向磁場磁力泵，其特征在于，所述兩相結(jié)構(gòu)的相位差通過將所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子位置對齊，所述橫向磁場電勵磁定子相位差為90°電角度的方式實現(xiàn)。
14.如權(quán)利要求12所述的橫向磁場磁力泵，其特征在于，所述兩相結(jié)構(gòu)的相位差通過將所述橫向磁場電勵磁定子位置對齊，所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子相位差為90°電角度的方式實現(xiàn)。
全文摘要
一種橫向磁場磁力泵，包括泵體；殼體；橫向磁場磁力驅(qū)動裝置。其中，所述橫向磁場磁力驅(qū)動裝置還包括橫向磁場電勵磁定子，由定子線圈和定子鐵心構(gòu)成；內(nèi)磁轉(zhuǎn)子，由間隔設(shè)置隔磁環(huán)的內(nèi)磁轉(zhuǎn)子磁體環(huán)和內(nèi)磁轉(zhuǎn)子鐵心構(gòu)成；內(nèi)軸套與輸出轉(zhuǎn)軸，所述內(nèi)軸套用于將所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子設(shè)置在所述輸出轉(zhuǎn)軸上；轉(zhuǎn)子位置傳感器，設(shè)置在所述殼體內(nèi)壁且近所述殼體的端蓋一側(cè)；隔離套，設(shè)置在所述橫向磁場電勵磁定子與所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子之間，與所述內(nèi)磁轉(zhuǎn)子形成環(huán)形腔。本發(fā)明橫向磁場磁力泵的新型結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅節(jié)約昂貴的稀土材料使用量，而且采用橫向磁場電勵磁定子，提高橫向磁場磁力泵的轉(zhuǎn)矩密度，實現(xiàn)模塊化設(shè)計和生產(chǎn)，并提高橫向磁場磁力泵的運行可靠性。
文檔編號F04D13/02GK102518590SQ20111044080
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者劉軍, 杜世勤 申請人:上海電機學(xué)院