CN101922456A - 磁力齿轮耐高温高速磁力泵 - Google Patents
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Abstract
磁力齿轮耐高温高速磁力泵，涉及机械工程中的传动技术领域。本发明将磁力齿轮与异步磁力联轴器巧妙的结合在一起，作为所述高速磁力泵中的传动部分，两者共用中转子总成(III)，不使用机械变速结构，而采用磁力齿轮进行变速，可以提高泵的转速，其转速最高可以达到15000r/min左右，可以实现无泄漏的效果，并且可以达到输送高温介质的目的。
Description
技术领域
本发明涉及机械工程中的传动技术领域，它将磁力齿轮与异步磁力联轴器巧妙的结合起来，可以实现传动比的改变，适用于有耐高温要求的高速磁力泵。
背景技术
磁力传动是一种新型的传动技术，利用永磁材料或电磁铁产生的磁力，来实现力或者扭矩的传递。跟机械传动相比，磁力传动的优点很突出，如：减少摩擦、提高效率、隔振、自动过载保护、输入轴与输出轴的物理分离等。在磁力传动中，目前广泛应用的是磁力联轴器，而磁力传动的另一种结构形式——磁力齿轮却很少在工程中得到应用，主要是由于传统的磁力齿轮能够提供的扭矩很低，达不到工程上的需求。磁力齿轮除了拥有磁力传动的优点之外，还可以实现改变转速的目的，如果与其他的磁力传动相结合则可以减小甚至去除结构中的机械变速机构。2004年，英国人K.Atalla和D.Howe提出了高性能磁力齿轮结构，它由内、外转子以及放置在两个转子中间的定子组成，其扭矩传递能力与传统磁力齿轮相比大大提高，甚至可以与机械齿轮相媲美。因此，如何将高性能磁力齿轮应用于工程中也就成了热门问题。
耐高温磁力泵的磁力联轴器由内、外转子组成，内转子没有使用永磁体而采用类似于电机的鼠笼式结构，利用电磁感应原理运行，外转子的永磁体与高温介质之间用隔离套隔开，所以不会产生高温退磁现象。它的出现解决了传统磁力泵的输送高温介质时的退磁问题，因此被称为耐高温磁力泵。
对于耐高温磁力泵，如果要实现高速运转，则需要加入一套变速机构，如果采用机械变速，那么机械变速箱的摩擦磨损、振动和噪音都会使整个机构中的效率下降、稳定性降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种磁力泵——磁力齿轮耐高温高速磁力泵。它将磁力齿轮与异步磁力联轴器巧妙的结合在一起，不使用机械变速结构，而采用磁力齿轮进行变速，可以提高泵的转速，其转速最高可以达到15000r/min左右，可以实现无泄漏的效果，并且可以达到输送高温介质的目的。而且在应用过程中，由于磁力齿轮和磁力泵中的磁力联轴器的某些结构相似，结合应用的过程中可以共用 其中的一部分，从而可以减小整体结构的体积和质量。但是在应用过程中，如何将多个转子进行结合，磁力齿轮和磁力联轴器的共用部分的结构如何设计，这些都是将两者结合过程中需要解决的问题。
本发明包括：泵体、传动部分、电动机。其中，泵体采用普通高速泵的泵体，电动机可以根据具体的参数进行选择，这里不再进行说明。其传动部分未本发明的核心部分，它由定子总成(I)、外转子总成(II)、中转子总成(III)、内转子总成(IV)组成。外转子总成(II)通过平键与输入轴连接，输入轴与电动机联接，由电动机带动并旋转；内转子总成(IV)通过平键与输出轴连接，输出轴带动泵体旋转；中转子总成(III)通过轴承放置在输入轴上。定子总成(I)包括外壳(2)、调磁钢片(7)和隔离套(9)，隔离套(9)位于中转子(III)总成与内转子总成(IV)之间，固定在外壳(2)上，用于隔离传输的介质，调磁钢片(7)利用软磁材料制造成长条形，数量为R，均匀的将其固定在外壳的侧壁上；外转子总成(II)包括外转子基体(3)和第一永磁体(8)，第一永磁体(8)按N极、S极偶数相间紧密排列粘装在外转子基体(3)内表面上，磁极对数为P1；中转子(III)总成包括中转子基体(4)和第二永磁体(11)，中转子基体(4)上开有数量为2P2的槽，永磁体按N极、S极偶数相间嵌在槽内，磁极对数为P2；P1、R、P2之间的关系为R＝P1+P2；内转子总成(IV)包括内转子基体(5)和导条(6)；内转子基体(5)为实心圆柱体上开有若干槽，然后将导条嵌入其中，形成类似于电机转子的鼠笼结构。其中，外转子总成(II)、中转子总成(III)与调磁钢片(7)可以形成磁力齿轮结构，中转子总成(III)、内转子总成(IV)与隔离套(9)可以形成耐高温磁力泵中的磁力联轴器，两者共用了中转子总成(III)，其结构形式得到了进一步简化。而由于共用了中转子总成(III)，第二永磁体(11)的磁极对数P1由R和P2确定，内转子导条上的槽数应按照电机设计的方法由P1确定。
上述的磁力齿轮耐高温高速磁力泵中的传动部分，其特征在于：将高性能磁力齿轮和耐高温异步磁力联轴器结合，作为磁力齿轮耐高温高速磁力泵中的传动部分，两者共用中转子总成(III)，将其作为其中的一部分。
上述的磁力齿轮耐高温高速磁力泵中的传动部分，其特征在于：外转子总成(II)包括外转子基体(3)和永磁体(8)，永磁体按N极、S极偶数相间紧密排列粘装在外转子内表面上，磁极对数为P1；
上述的磁力齿轮耐高温高速磁力泵中的传动部分，其特征在于：调磁钢片(7)利用软磁材料制造成长条形，数量为R，均匀的将其固定在外壳的侧壁上；
上述的磁力齿轮耐高温高速磁力泵中的传动部分，其特征在于：中转子(III)总成包括中转子基体(4)和永磁体(8)，中转子基体(4)上开有数量为2P2的槽，永磁体按N极、S极偶数相间嵌在槽内，磁极对数为P2；
上述的磁力齿轮耐高温高速磁力泵中的传动部分，其特征在于：P1、R、P2之间的关系为R＝P1+P2；
上述的磁力齿轮耐高温高速磁力泵中的传动部分，其特征在于：内转子总成(IV)包括内转子基体(5)和导条(6)；内转子基体(5)为实心圆柱体上开有若干槽，然后将导条嵌入其中，形成类似于电机转子的鼠笼结构。
工作原理：当外转子总成(II)转动时，永磁体(磁极对数为P1)产生的旋转磁场通过定子总成(I)中的调磁钢片(7)(数量为R)将磁场调制成具有磁极对数为P2、并且转速发生改变的旋转磁场，从而使中转子总成(III)的转速发生改变，若P2＞P1，则中转子的转速提高，其传动比为P1∶-P2，负号表示方向相反。中转子上的永磁体的旋转会产生一个旋转磁场，使内转子上的导条产生感应电流，从而带动内转子产生旋转。内转子与涡轮链接，可以达到输送介质的作用。由于内转子与中转子之间用隔离套隔开，可以达到静密封的效果，能够起到完全密封的效果，而且隔离套能够使液体与永磁体隔开，从而在输送高温介质的时候不会由于介质的温度过高而影响到永磁体的磁性能。根据高速泵所需的转速以及电动机提供的转速，忽略中转子与内转子之间较小的转速差，可以获得所需的传动比，从而可以得到P1、P1以及R的数值。
本发明的优点为：它将磁力齿轮和异步磁力联轴器巧妙的结合起来，作为磁力泵的传动部分，将磁力齿轮的内转子作为了磁力联轴器的外转子，使得结构更加的紧凑。跟普通的通过机械变速的高速泵相比，可以大大减小结构的尺寸，同时，可以有效地减小摩擦和磨损，提高传动效率。
附图说明
以下结合附图及实施例对本发明的传动部分作进一步说明
图1为磁力泵总体结构图
图2为传动部分结构图
图3为传动部分剖面图
图中的标号分别代表：1、输入轴；2、外壳；3、外转子基体；4、中转子基体；5、内转子基体；6、导条；7、调磁钢片；8、永磁体；9、隔离套；10、输出轴11、第二永磁体
I、定子总成 II、外转子总成 III、中转子总成 IV、内转子总成
具体实施方式：
本发明的总体结构如图1所示，该装置包括：泵体、传动部分、电动机。其中，泵体采用普通的高速泵，电动机按照参数进行选择，其传动部分包括：定子总成(I)、外转子(II)、中转子总成(III)、内转子总成(IV)。外转子(II)通过平键与输入轴连接；内转子总成(IV)通过平键与输出轴连接，中转子总成(III)通过轴承放置在输入轴上。
传动部分的具体结构为：定子总成(I)包括外壳(2)、调磁钢片(7)和隔离套(9)，调磁钢片数量为R；外转子总成包括外转子基体(3)和永磁体(8)，永磁体按N极、S极偶数相间紧密排列粘装在外转子内表面上，磁极对数为P1；中转子总成包括中转子基体(4)和永磁体(8)，中转子基体(4)上开有数量为2P2的槽，永磁体按N极、S极偶数相间嵌在槽内，磁极对数为P2；P1、R、P2之间的关系为R＝P1+P2；内转子总成(IV)包括内转子基体(5)和导条(6)；内转子基体(5)为实心圆柱体上开有若干槽，然后将导条嵌入其中，形成类似于电机转子的鼠笼结构。
Claims (4)
1.磁齿轮耐高温高速磁力泵，包括泵体、传动部分、电动机，其特征在于：将高性能磁力齿轮和耐高温异步磁力联轴器结合，作为所述高速磁力泵中的传动部分，两者共用中转子总成(III)。
2.权利要求1所述的磁齿轮耐高温高速磁力泵，其特征在于：传动部分由定子总成(I)、外转子总成(II)、中转子总成(III)和内转子总成(IV)组成；定子总成(I)包括外壳(2)、调磁钢片(7)和隔离套(9)，调磁钢片(7)利用软磁材料制造成长条形并均匀的固定在外壳(2)的侧壁上；外转子总成(II)包括外转子基体(3)和第一永磁体(8)，第一永磁体(8)按N极、S极偶数相间紧密排列粘装在外转子基体(3)内表面上；中转子(III)总成包括中转子基体(4)和第二永磁体(11)，中转子基体(4)上开槽，第二永磁体(11)按N极、S极偶数相间嵌在槽内；内转子总成(IV)包括内转子基体(5)和导条(6)；内转子基体(5)为实心圆柱体，圆柱体上开有若干数量的槽，然后将导条(6)嵌入其中，形成类似于电机转子的鼠笼结构；其中，外转子总成(II)、中转子总成(III)与调磁钢片(7)形成磁力齿轮结构，中转子总成(III)、内转子总成(IV)与隔离套(9)形成耐高温磁力泵中的磁力联轴器，磁力齿轮结构和磁力联轴器结合作为所述磁力齿轮耐高温高速磁力泵中的传动部分，两者共用中转子总成(III)。
3.权利要求1所述的磁齿轮耐高温高速磁力泵，其特征在于：调磁钢片数量为R，外转子内表面上的永磁体(8)的磁极对数为P1，中转子基体(4)上开有数量为2P2的槽，嵌在槽内的永磁体(8)的磁极对数为P2，R＝P1+P2。
4.权利要求1所述的磁齿轮耐高温高速磁力泵，其特征在于：外转子总成(II)通过平键与输入轴连接，输入轴与电动机联接，由电动机带动并旋转；内转子总成(IV)通过平键与输出轴连接，输出轴带动泵体旋转；中转子总成(III)通过轴承放置在输入轴上。
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