[实用新型]悬浮叶轮轴流泵机

说明书

技术领域

本实用新型涉泵与风机技术，特别是一种悬浮叶轮轴流泵机。

背景技术

传统的泵或风机、电机是两种独立的设备，常用联轴器联接在一起工作。如图1，为一种现有的弯管式轴流泵或风机与电机联接在一起的结构示意图。轴流泵或风机由叶轮1、支架2、轴承3、弯管道4、轴5、轴承6组成，轴流泵或风机用联轴器7与电机8联接在一起。这种泵或风机在管道4内需安装支架2，支架2和轴5对流体有不小的阻力，因而效率不高；在轴承6处需要密封，此密封是动态密封，密封件受转动的轴5的摩擦，易失效造成泄漏。

如图2，为另一种现有的常规的轴流泵或风机的示意图。将叶轮9直接安装在电机12的轴上，用支架11支撑固定电机于直管道10内。因电机12的外径比前一种泵或风机的轴5的直径大，所以这种泵或风机的支架11和电机12对流体的阻力更大，效率更低。

发明内容

本实用新型设计一种悬浮叶轮轴流泵机，旨在克服现有轴流泵或风机的上述缺陷，利用永磁力使叶轮悬浮，利用电磁能和永磁能驱动，实现高效、节能。

本实用新型按下述技术方案实现。

本实用新型由定子、转子、控制系统构成；在定转子上设置永磁环，使转子悬浮在定子之中；在转子的叶轮外周固结一个有若干永磁磁极的圆环，定子上有若干被绝缘包皮线圈包围的齿，形成电磁极，所述定转子及控制系统构成一种特殊电机，它有电动机和发电机，控制系统由转子位置传感器、控制器、蓄电池及整流调压器组成，控制器根据传感器测取转子磁极相对于定子齿的位置信号或观测器(观测器是估算转子位置和速度信息的硬件及包含算法的简称，观测器根据输入所述电动机定子线圈中的电流和电压在设定坐标系下的分量来估算出所述转子位置和速度。观测器已有成熟的技术。如滑模观测器等)确定转子磁极相对于电动机定子齿的位置信号，从蓄电池取电给电动机定子各组线圈有规律地通电，则转子因其永磁极受到电动机定子齿的电磁极的吸引力矩和排斥力矩而旋转，从而驱动叶轮，并驱动所述电机的发电机发电，发出的电经整流调压器存入蓄电池。

假设将所述电机的电动机部分的转子的永磁磁极用纯软铁做成有若干齿的转子代替，那么它的工作原理与开关磁阻电机很相似，不计损耗，开关磁阻电机输出能量等于输入的电能，并不节能。而本实用新型使转子永磁极同时获得相应电动机定子一个电磁极吸引力矩和另一个电磁极的斥力矩，而且引力矩或斥力矩均由电磁场与永磁场共同提供；开关磁阻电机仅是定子齿的电磁力吸引其转子的软铁齿，而且这个引力仅由电磁场提供。所以，本实用新型的电机的电动机输出能量大于需输入的电能。本实用新型的电机的电动机定子的电磁极与转子永磁极之间作用力大小与在它们之间间隙中的磁感应强度的平方成正比，而此磁感应强度值是电磁极和永磁极磁感应强度的叠加值，若保持此值不变，提高永磁极在所述间隙中的磁感应强度值，等量地减小电磁极在所述间隙中的磁感应强度值的，则所述电动机机输出能量值不变，但大幅度地降低了所需输入的电能，这就是说能量输出输入差值变大。所以本实用新型巧妙使用永磁体能，使能量增值，而且增值随永磁场的增强而大幅度增长，这个增值的能量的大部分向外输出驱动所述叶轮，小部分用于所述发电机发电，以支持所述电机运行。

还应该指出，本实用新型的电动机结构和工作原理与永磁电机(详细了解可参考有关资料)有实质上的不同，永磁电机利用定子的旋转电磁场与含有永磁体的转子磁场相互作用驱动转子，是基于电磁感应原理，而本实用新型的电动机基于电磁体与永磁体之间的引力和斥力。永磁电机定子电磁力与转子永磁力对其转子产生的转矩不如本实用新型的大，原因是这种定子电磁力仅对转子产生引力矩，而本实用新型电动机的转子永磁极同时受到相应定子齿的电磁极的吸引力矩和排斥力矩。永磁电机定子的旋转电磁场会在转子铁心和永磁体中感应出涡流造成能量损耗，而且涡流生热造成危害，旋转电磁场还会在转子铁心中产生磁滞损耗。而本实用新型电动机的定子磁场进入转子的磁力线很少，在转子中感应很弱，所以本实用新型节能比永磁电机显著的多。

为了避免流过所述悬浮叶轮轴流泵机中的流体对泵机定子的内部腐蚀或磨损，可在定子的内壁打衬非磁性绝缘密封圆筒。

本实用新型既是泵，又是风机，能单独作泵用或单独作风机用，能用作船和飞行器的推进器；若将定子线圈都接到整流调压器，本实用新型就是风力发电机或水轮发电机或汽轮发电机。

本实用新型有以下优点:

1、由于叶轮悬浮于定子中，不需要轴承、支架，从而避免了对流体的阻力，避免了额外的能量损耗；