【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于磁懸浮泵，具體涉及一種采用附加永磁貼片轉子的磁懸浮泵。
技術介紹
1、磁懸浮泵利用磁場使葉輪轉子懸浮，實現了轉子的無接觸旋轉，由于沒有了機械軸承，因此在旋轉過程中沒有磨損與摩擦，廣泛用于半導體領域、生命科學領域及化工領域。
2、磁懸浮泵采用主動控制的三個自由度與被動控制的三個自由度相結合的方式，被動控制的三個自由度對于磁懸浮泵的懸浮穩定性起著至關重要的作用，通常用軸向剛度與傾斜剛度來表征其被動懸浮性能。被動剛度不足，磁懸浮泵在工作時會產生較大的位移，可能會碰壁摩擦，乃至不能懸浮旋轉。如何提高被動剛度是磁懸浮泵需要解決的一大關鍵問題。
3、傳統磁懸浮泵僅僅采用三自由度的傳感器，包括轉子的徑向位移與旋轉角度，角度傳感器置于轉子下方，位置傳感器位于徑向，該傳感器信噪比低，轉子在發生位移時計算得到的數據不準確。不能通過傳感器數據得到轉子軸向位移與傾斜位移，無法進行位姿姿態確認與抗干擾控制。
技術實現思路
1、為了克服上述存在的問題，本專利技術提供了一種采用附加永磁貼片轉子的磁懸浮泵，主要通過附加的永磁貼片與永磁體轉子配合增大定子附近的磁通密度，從而增加磁懸浮泵的被動軸向剛度，以解決磁懸浮泵在工作時軸向位移過大的問題，使磁懸浮泵在工作時更穩定、不易碰壁。
2、本專利技術的技術方案如下：
3、所述磁懸浮泵包括泵殼、葉輪、轉子、定子和傳感器；所述泵殼內部可轉動地布置有葉輪和轉子，所述泵殼外部設有定子，定子同軸、間隔布置于轉子的徑向外側
4、所述轉子包括附加永磁貼片、永磁轉子和轉子外殼；永磁轉子軸向的兩端各布置有一個附加永磁貼片，所述附加永磁貼片的充磁方向與所述永磁轉子產生的磁場方向相同，均沿所述永磁轉子的直徑方向，所述永磁轉子和永磁貼片均容納于轉子外殼內，轉子外殼與葉輪固定連接并帶動葉輪同步運動；
5、所述定子包括懸浮繞組、驅動繞組和數根定子硅鋼；數根定子硅鋼沿所述轉子的周向間隔布置于所述轉子的徑向外側，每個定子硅鋼均沿所述轉子的軸向延伸布置；所述定子硅鋼一端在靠近轉子的內側設有一個凸出的齒部，所述齒部沿所述轉子的徑向方向朝內側延伸，所述齒部與所述轉子相對間隔布置；所述定子硅鋼的另一端纏繞布置有懸浮繞組和驅動繞組，所述懸浮繞組用于產生懸浮磁場并使所述轉子懸浮，所述驅動繞組用于產生旋轉磁場并使所述轉子在徑向平面上旋轉。
6、具體地，所述傳感器對應安裝于轉子在軸向方向的、上下兩個端面之間的位置。
7、具體地，所述永磁轉子是圓環形薄片轉子，永磁轉子的軸向高度小于永磁轉子的直徑，永磁轉子的徑向端面與定子硅鋼的一個端面對齊。
8、具體地，兩個附加永磁貼片對稱布置。
9、具體地，所述附加永磁貼片的磁極排列與永磁轉子的磁極排列相同。
10、所述附加永磁貼片改善了定子硅鋼附近的磁密分布，減小了所述轉子在發生軸向位移時的磁阻，增大了定子硅鋼附近的磁通量密度，從而增大了磁懸浮泵的被動軸向與傾斜懸浮剛度。
11、所述定子硅鋼一端的齒部的在軸向方向上的兩個端面分別與所述永磁轉子的在軸向方向上的兩個端面對齊設置。
12、所述傳感器包括n個用于測量所述轉子的徑向位移的位置傳感器、2n個用于測量所述轉子的軸向位移與旋轉及傾斜角度的角度傳感器；所述的n個位置傳感器沿所述轉子的周向均勻間隔排布于同一徑向平面內，所述的角度傳感器包括n個沿所述轉子的周向均勻間隔排布的角度傳感器對，角度傳感器對由沿軸向方向一上一下排布的兩個角度傳感器組成；兩個相鄰的位置傳感器之間布置有一個角度傳感器對。
13、具體地，所述的數個角度傳感器排布于兩個平行的徑向平面內。
14、所述角度傳感器中，上傳感器、下傳感器所在的兩個安裝平面應具有3mm以上間距。
15、所述位置傳感器所在的徑向平面設置在轉子的高度1/2處。
16、所述位置傳感器的數量為四個，相鄰的兩個位置傳感器之間間隔90°的圓周角度；所述角度傳感器的數量為八個，角度傳感器對的數量為四個，相鄰的兩個角度傳感器對之間間隔90°的圓周角度；相鄰的位置傳感器與角度傳感器對之間間隔45°的圓周角度。
17、所述定子還包括定子架，所述定子硅鋼的齒部安裝于所述定子架，所述定子架布置在所述轉子的徑向外側；
18、所述定子架的內壁上開設有2n個凹槽，所述凹槽中對應布置有一個所述角度傳感器；所述定子架的內壁上安裝有n個支架，所述支架上對應布置有一個位置傳感器。
19、所述附加永磁貼片的內徑大于或等于所述永磁轉子的內徑；
20、所述附加永磁貼片的外徑小于或等于所述永磁轉子的外徑。
21、所述附加永磁貼片的厚度為所述永磁轉子的厚度的1/10～1/6，具體可視目標軸向剛度而定。
22、所述附加永磁貼片與所述永磁轉子粘接或通過一體化加工制造技術連接。
23、所述的定子硅鋼采用7字形硅鋼，7字形硅鋼的未設置齒部的一端插裝在圓形硅鋼頂部的凹槽中。
24、作為本專利技術的一種實施方案，每根7字形硅鋼上均纏繞布置有一個懸浮繞組和一個驅動繞組。
25、作為本專利技術的另一種實施方案，每根7字形硅鋼上均纏繞布置有一個懸浮繞組，7字形硅鋼兩兩一組，一組7字形硅鋼上纏繞有一個驅動繞組。
26、作為優選，所述定子硅鋼采用多片硅鋼片疊加。
27、所述定子的懸浮繞組的磁極對數與驅動繞組的磁極對數之間的差值為一，所述驅動繞組的磁極對數等于所述永磁轉子的磁極對數。
28、具體實施中，所述懸浮繞組、驅動繞組的相數、極對數繞組類型根據實際情況設置。
29、所述附加永磁貼片與所述永磁轉子的材質相同。
30、本專利技術的有益效果是：
31、(1)本專利技術采用增加附加永磁貼片的方式，改善了定子硅鋼附近的磁密分布，減小轉子在發生軸向位移時的磁阻，增大了定子硅鋼附近的磁通量密度，從而增大了磁懸浮泵的被動軸向與傾斜懸浮剛度。在相同外界干擾的情況下，本專利技術可以大大提高磁懸浮泵的穩定性，減小轉子的位移，使其不容易發生碰壁摩擦。
32、(2)本專利技術采用的特殊的轉子結構通過定轉子高度差所帶來的部分漏磁提高了信號的信噪比，有助于使用霍爾傳感器對轉子的角度進行測量，對于了解磁懸浮泵的工作狀態與磁懸浮泵抗干擾控制具有重要意義。
33、(3)本專利技術可以實現對磁懸浮泵轉子更為準確的位姿調控，以及抗干擾控制。
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1.一種采用附加永磁貼片轉子的磁懸浮泵，其特征在于：所述磁懸浮泵包括泵殼(12)、葉輪(13)、轉子、定子和傳感器；所述泵殼(12)內部可轉動地布置有葉輪(13)和轉子，所述泵殼(12)外部設有定子，定子同軸、間隔布置于轉子的外側，所述定子的內側布置有傳感器，所述傳感器與所述轉子相對布置；所述轉子與葉輪(13)連接，所述定子與泵殼(12)連接；
2.根據權利要求1所述的一種采用附加永磁貼片轉子的磁懸浮泵，其特征在于：所述定子硅鋼(3)一端的齒部的兩個端面分別與所述永磁轉子(2)的兩個端面對齊設置。
3.根據權利要求1所述的一種采用附加永磁貼片轉子的磁懸浮泵，其特征在于：所述傳感器包括N個用于測量所述轉子的徑向位移的位置傳感器(8)、2N個用于測量所述轉子的軸向位移與旋轉及傾斜角度的角度傳感器(6)；所述的N個位置傳感器(8)沿所述轉子的周向均勻間隔排布，所述的角度傳感器(6)包括N個沿所述轉子的周向均勻間隔排布的角度傳感器對，角度傳感器對由沿軸向方向排布的兩個角度傳感器(6)組成；兩個相鄰的位置傳感器(8)之間布置有一個角度傳感器對。
4.根據
5.根據權利要求3所述的一種采用附加永磁貼片轉子的磁懸浮泵，其特征在于：所述定子還包括定子架(4)，所述定子硅鋼(3)的齒部安裝于所述定子架(4)，所述定子架(4)布置在所述轉子的徑向外側；所述定子架(4)的內壁上開設有2N個凹槽(5)，所述凹槽(5)中對應布置有一個所述角度傳感器(6)；所述定子架(4)的內壁上安裝有N個支架(7)，所述支架(7)上對應布置有一個位置傳感器(8)。
6.根據權利要求1所述的一種采用附加永磁貼片轉子的磁懸浮泵，其特征在于：所述附加永磁貼片(1)的內徑大于或等于所述永磁轉子(2)的內徑；所述附加永磁貼片(1)的外徑小于或等于所述永磁轉子(2)的外徑。
7.根據權利要求1所述的一種采用附加永磁貼片轉子的磁懸浮泵，其特征在于：所述附加永磁貼片(1)與所述永磁轉子(2)粘接連接或通過一體化加工制造技術連接。
8.根據權利要求1所述的一種采用附加永磁貼片轉子的磁懸浮泵，其特征在于：所述的定子硅鋼(3)采用7字形硅鋼(3a)，7字形硅鋼(3a)的未設置齒部的一端插裝在圓形硅鋼(3b)頂部的凹槽中。
9.根據權利要求1所述的一種采用附加永磁貼片轉子的磁懸浮泵，其特征在于：所述定子的懸浮繞組(9)的磁極對數與驅動繞組(10)的磁極對數之間的差值為一，所述驅動繞組(10)的磁極對數等于所述永磁轉子(2)的磁極對數。
10.根據權利要求1所述的一種采用附加永磁貼片轉子的磁懸浮泵，其特征在于：所述附加永磁貼片(1)的厚度為所述永磁轉子(2)的厚度的1/10～1/6。
...【技術特征摘要】
1.一種采用附加永磁貼片轉子的磁懸浮泵，其特征在于：所述磁懸浮泵包括泵殼(12)、葉輪(13)、轉子、定子和傳感器；所述泵殼(12)內部可轉動地布置有葉輪(13)和轉子，所述泵殼(12)外部設有定子，定子同軸、間隔布置于轉子的外側，所述定子的內側布置有傳感器，所述傳感器與所述轉子相對布置；所述轉子與葉輪(13)連接，所述定子與泵殼(12)連接；
2.根據權利要求1所述的一種采用附加永磁貼片轉子的磁懸浮泵，其特征在于：所述定子硅鋼(3)一端的齒部的兩個端面分別與所述永磁轉子(2)的兩個端面對齊設置。
3.根據權利要求1所述的一種采用附加永磁貼片轉子的磁懸浮泵，其特征在于：所述傳感器包括n個用于測量所述轉子的徑向位移的位置傳感器(8)、2n個用于測量所述轉子的軸向位移與旋轉及傾斜角度的角度傳感器(6)；所述的n個位置傳感器(8)沿所述轉子的周向均勻間隔排布，所述的角度傳感器(6)包括n個沿所述轉子的周向均勻間隔排布的角度傳感器對，角度傳感器對由沿軸向方向排布的兩個角度傳感器(6)組成；兩個相鄰的位置傳感器(8)之間布置有一個角度傳感器對。
4.根據權利要求3所述的一種采用附加永磁貼片轉子的磁懸浮泵，其特征在于：所述位置傳感器(8)的數量為四個，相鄰的兩個位置傳感器(8)之間間隔90°；所述角度傳感器(6)的數量為八個，角度傳感器對的數量為四個，相鄰的兩個角度傳感器對之間間隔90°；相鄰的位置傳感器(8)與角度傳感器對之間間隔45°。
5.根據權利要求3所述的一種采...
【專利技術屬性】
技術研發人員：胡亮，李鴻兵，阮曉東，蘇芮，申英男，付新，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發明
國別省市：
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