專利名稱：一種離心電泵的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種離心電泵，特別涉及無機械軸連接的密閉電泵。
背景技術：
現有的普通電泵由電機，水泵，以及聯軸器等部件構成，其中電機軸通過聯軸器把運動傳遞給水泵的葉輪軸。這樣普通電泵產品都存在如下的缺點1.由于電機軸和葉輪軸的存在，造成電泵體積增大，原材料耗費多；2.葉輪軸需要伸出密閉的泵體外運動，存在容易產生泄漏的動密封，造成環境污染，同時，密封件易磨損，維護工作量大；3.電機軸和葉輪軸之間存在同心度偏差，振動噪聲大；4.傳統機械軸承運轉時會產生相應的振動與噪聲。
中國專利“97250027.8”提出的盤式密閉電泵，雖然取消了電機軸和聯軸器，利用盤式電機定子和轉子間的電磁傳動代替傳統的電機軸驅動式機械傳動，克服了軸傳動產生的噪聲和泄漏問題。但仍然存在如下缺點1.仍然存在軸承，會產生相應的噪聲；2.葉輪在固定軸上旋轉，而此軸固接于泵體上，葉輪運行時的振動會通過固定軸、泵體傳給空氣和地基。
實用新型內容本實用新型的目的是針對上述普通泵和盤式密閉電泵在噪聲控制方面存在的不足，提供一種無聯軸器傳動，葉輪無實體軸運轉，無傳統機械軸承支撐的磁懸浮離心電泵。它具有無機械磨損、體積小、無泄漏的特點，盡可能將噪聲降至最低，可滿足非常安靜型離心電泵的特種需求。
本實用新型采用如下技術方案本實用新型包括泵體、泵葉輪、扁平永磁電機、磁懸浮軸承、密閉端蓋和底座。其中，泵葉輪、永磁電機轉子、磁懸浮軸承動子布置在泵體和密閉端蓋圍成的空腔中，三者固定連接成一體，實現共同運動。
永磁電機定子、磁懸浮軸承定子布置在底座與密閉端蓋圍成的空腔中，并與泵體密閉隔開。永磁電機定子與泵體內的永磁電機轉子間，以及磁懸浮軸承定子與磁懸浮軸承轉子間沒有任何機械性接觸，而是通過磁場之間的相互作用，實現無接觸式力的傳遞。因而，本實用新型旋轉部分和靜止部分完全隔離，無需動密封部件。這樣就從根本上解決了泵由于動密封而容易產生泄漏，污染環境的問題。
由于永磁電機定子與轉子之間以電磁力無接觸式傳動，取消了傳統的軸驅動式機械傳動，使得該離心電泵消除了原有機械傳動的振動與噪音；同時，由于取消了傳動軸和聯軸器，泵的體積明顯減小，重量減輕。
泵葉輪在磁懸浮軸承的作用下運行，由于取消了葉輪旋轉所需的固定實體轉軸，以及相應的滾動或滑動軸承，就使得本實用新型在運轉過程中更加安靜并且沒有磨損。
圖1為本實用新型具體實施方式
結構示意圖。圖中1底座、2密閉端蓋、3泵體、4泵葉輪、5永磁電機轉子、6內磁環、8外磁環、7上鐵軛、9下鐵軛、10永磁電機定子、11外鐵心、12內鐵心、13鐵軛、14線圈。
圖2為圖1中A-A剖面結構示意圖。
圖3為磁懸浮軸承定子結構示意圖。
圖4為磁懸浮軸承內主磁通路徑圖。
圖5為磁懸浮軸承控制線路圖。圖中15放大器、16比較器、17鎖存器、18吸斥驅動器、19軸承線圈。
具體實施方式
以下結合附圖及具體適合方式詳細描述本實用新型如圖1、2所示，本實用新型電泵為立式泵，從上面吸入流體，從側面排出流體。
泵分上下兩個腔室，上腔室由泵體3和密閉端蓋2圍成，其中安裝有泵葉輪4，永磁電機轉子5及磁懸浮軸承動子。磁懸浮軸承動子由內磁環6、外磁環8、上鐵軛7和下鐵軛9構成。其中，上鐵軛7和下鐵軛9均為圓環形。上鐵軛7固接于泵葉輪4的底面上，并與之同軸。上鐵軛7下端面和下鐵軛9上端面之間布置有內磁環6與外磁環8，四者固定連接并且相互同軸。永磁電機轉子5與磁懸浮軸承動子均設置在圓盤形泵葉輪4的底面上，永磁電機轉子5設置在圓盤形泵葉輪4底面的外圈，磁懸浮軸承動子設置在圓盤形泵葉輪4底面的內圈，三者同軸組合為一體；泵的下腔室由密閉端蓋2和圓形底座1圍成，其中安裝有永磁電機定子10，磁懸浮軸承定子。磁懸浮軸承定子由外鐵心11、內鐵心12、鐵軛13、以及線圈14構成。其中，線圈14纏繞在外鐵心11上，而外鐵心11和內鐵心12布置在鐵軛13的上面，并且固定連接。永磁電機定子10與磁懸浮軸承定子均設置在圓形底座1的上面，永磁電機定子10設置在圓形底座1上面的外圈，它上面隔著密閉端蓋2與端蓋上方的永磁電機轉子5相對；磁懸浮軸承定子設置在圓形底座的內圈，它上面隔著密閉端蓋2與端蓋上方的磁懸浮軸承動子相對。兩者同軸并與底座1結合為一體；上腔室與下腔室中心軸同軸，上下兩腔室不連通；永磁電機轉子5與永磁電機定子10構成扁平永磁電機；而磁懸浮軸承動子與磁懸浮軸承定子構成磁懸浮軸承；該磁懸浮軸承設置在該扁平永磁電機的中央空心軸孔的位置。
本實用新型由永磁電機定子與轉子間的電磁力驅動泵葉輪旋轉，磁懸浮軸承動子與定子之間的電磁力使泵葉輪懸浮在由泵體3與密閉端蓋2圍成的上腔室中，實現無磨損運行。
下面結合圖3、4、5介紹磁懸浮軸承工作原理圖3所示為磁懸浮軸承的定子結構，它由四個單元組成。每個單元包括定子外鐵心11、內鐵心12、線圈14和四個單元共用的鐵軛13，圖中HA、HB、HC、HD分別為四個單元所屬的霍耳傳感器。
磁懸浮軸承定子和動子間有如圖2所示的六個自由度，分別為X、Y、Z三個方向的移動和三個軸向的轉動。其中只有繞Z軸的轉動是需要的，其他五個自由度應該受到限制。
泵在正常運轉時，磁懸浮軸承動子和定子間的主磁通如圖4所示。扁平永磁電機轉子和定子鐵心間構成外環磁通路，同軸的磁懸浮軸承構成內環磁通路；內、外環磁通路共同約束泵葉輪沿垂直旋轉軸平面的移動。
由于軸承定子內鐵心12、外鐵心11所產生的磁性分別與軸承動子內外永磁環6、8的磁性相反，使磁懸浮軸承動子受到斥力的作用而浮起。定子線圈產生斥力的大小控制著動子沿Z軸的移動，即Z軸向的移動受到了定子四個線圈所產生斥力的影響而受到了控制。
當軸承動子有X、Y方向的移動(即XY平面的移動)時，由于這使得軸承定子鐵心11、12，軸承定子鐵軛13和軸承動子下鐵軛9組成磁回路中的磁阻增加，使得軸承定子與動子下鐵軛間的磁力有使其保持原來位置的趨勢；同時，設計的永磁電機轉子5和永磁電機定子10有相同的徑向尺寸，X、Y方向的移動同樣會使得永磁電機轉子和定子間磁回路中的磁阻增加，永磁電機轉子和定子間的電磁力會阻止其相對位置的偏移。這樣，就控制了軸承動子在X、Y方向的移動。
當軸承動子產生X、Y方向的轉動時，軸承動子和定子四個單元間的位置發生變化，有的距離增大，有的距離變小。這時，霍耳傳感器所在位置的磁通密度發生變化。由于磁通密度隨軸承動子與定子間距離增大而成單調減小變化，因此霍耳傳感器的輸出信號可以作為反饋控制信號。如圖5所示，霍耳傳感器的模擬輸出信號在經微分放大器15放大后同參考電壓V參考(5V)在比較器16中進行比較，得到反饋信號SA，SB，SC，SD。這四個反饋信號可以作為動子的姿態信號。
例如，當動子靠近霍耳傳感器HA超過一定限度時，SA變成“0”；相反，當動子偏離霍耳傳感器HA超過一定限度時，SA變成“1”。由于軸承定子單元A在霍耳傳感器A、B之間，因此，單元A線圈19中電流的大小由信號SA、SB控制。當SA、SB都為“1”時，表明磁懸浮軸承動子與單元A的距離增大，超過了預定的限度，于是，吸斥驅動器18使得單元A線圈19中電流變小，斥力減小，甚至反向，形成吸力。這樣磁懸浮軸承動子就會向單元A的方位轉動；當SA、SB都為“0”時，表明磁懸浮軸承動子與單元A的距離減小，超過了預定的限度，于是，單元A線圈19中電流變大，斥力增大。磁懸浮軸承動子就會向偏離單元A的方位轉動；當SA、SB信號不相同時，單元A線圈19中電流不變，磁懸浮軸承動子保持原有姿態。這樣磁懸浮軸承動子在X、Y方向的轉動就受到了限制。
另外，把葉輪外緣設計成有錐度的形狀也有利于其旋轉時保持在中心位置穩定運行。
本實用新型是把泵與永磁電機以及磁懸浮軸承設計成一體的一種電泵。適用于各種輸送液體、氣體、汽液兩相流等領域，特別在對靜音有較高要求的民用住宅，供暖、軍事等領域更具應用價值。
權利要求1.一種離心電泵，包括泵體[3]、泵葉輪[4]、扁平永磁電機和軸承，其特征在于其軸承為磁懸浮軸承，磁懸浮軸承設置在扁平永磁電機的空心軸孔；泵葉輪[4]和永磁電機轉子[5]、磁懸浮軸承動子三者同軸組合為一體，永磁電機定子[10]與磁懸浮軸承定子同軸并與底座[1]結合為一體。
2.根據權利要求1所述的離心電泵，其特征在于磁懸浮軸承由磁懸浮軸承動子和磁懸浮軸承定子構成；磁懸浮軸承動子由內磁環[6]、外磁環[8]、上鐵軛[7]和下鐵軛[9]構成；上鐵軛[7]和下鐵軛[9]均為圓環形；上鐵軛[7]固接于泵葉輪[4]的底面上，并與之同軸；上鐵軛[7]下端面和下鐵軛[9]上端面之間布置有內磁環[6]與外磁環[8]，四者固定連接并且相互同軸；磁懸浮軸承定子由外鐵心[11]、內鐵心[12]、鐵軛[13]及線圈[14]構成，線圈[14]纏繞在外鐵心[11]上，而外鐵心[11]和內鐵心[12]布置在鐵軛[13]的上面，并且固定連接。
3.根據權利要求1或2所述的離心電泵，其特征在于永磁電機轉子[5]與磁懸浮軸承動子均設置在圓盤形泵葉輪[4]的底面上，永磁電機轉子[5]設置在圓盤形泵葉輪4底面的外圈，磁懸浮軸承動子設置在圓盤形泵葉輪4底面的內圈，三者同軸組合為一體；泵的下腔室由密閉端蓋[2]和圓形底座[1]圍成，其中安裝有永磁電機定子[10]和磁懸浮軸承定子；永磁電機定子[10]與磁懸浮軸承定子均設置在圓形底座[1]的上面，永磁電機定子[10]設置在圓形底座[1]上面的外圈，它上面隔著密閉端蓋[2]與端蓋上方的永磁電機轉子[5]相對；磁懸浮軸承定子設置在圓形底座[1]的內圈，它上面隔著密閉端蓋[2]與端蓋上方的磁懸浮軸承動子相對，兩者同軸并與圓形底座[1]結合為一體；上腔室與下腔室中心軸同軸，上下兩腔室不連通。
4.根據權利要求1所述的離心電泵，其特征在于扁平永磁電機轉子和定子鐵心間構成外環磁通路，同軸的磁懸浮軸承構成內環磁通路；內、外環磁通路共同約束泵葉輪沿垂直旋轉軸平面的移動。
5.根據權利要求1所述的離心電泵，其特征在于其旋轉部分和靜止部分完全隔離，沒有動密封部件。
6.根據權利要求1所述的離心電泵，其特征在于其為立式泵，從上面吸入流體，從側面排出流體。
專利摘要一種離心電泵，涉及無機械軸連接的密閉電泵。它包括泵體[3]、泵葉輪[4]、扁平永磁電機和磁懸浮軸承；磁懸浮軸承設置在扁平永磁電機的空心軸孔。泵葉輪[4]和永磁電機轉子[5]、磁懸浮軸承動子三者同軸組合為一體，永磁電機定子[10]與磁懸浮軸承定子同軸并與底座[1]結合為一體。扁平永磁電機轉子和定子鐵心間構成外環磁通路，同軸的磁懸浮軸承構成內環磁通路；內、外環磁通路共同約束泵葉輪沿垂直旋轉軸平面的移動。泵的旋轉部分和靜止部分完全隔離，沒有動密封部件，解決了由于動密封而易產生的泄漏，污染環境的問題。同時，本泵運轉時更加安靜并且沒有磨損，消除了機械傳動的振動與噪音。由于取消了傳動軸和聯軸器，泵的體積明顯減小，重量減輕。
文檔編號F04D13/06GK2793384SQ20042000904
公開日2006年7月5日 申請日期2004年5月24日 優先權日2004年5月24日
發明者彭燕, 鄭毅, 凌金福, 沙次文, 趙凌志, 李然, 周適, 楊愛華 申請人:中國科學院電工研究所