專利名稱：一種高溫液態金屬磁力驅動泵的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種高溫液態金屬磁力驅動泵，用于核能、冶金等行業，屬于高溫流體驅動領域。
背景技術：
傳統的機械泵驅動高溫液態金屬存在泄漏、磨損大以及結構復雜維護費用高等缺點，因此很多液態金屬(特別是密封要求較高或腐蝕性強的液態金屬)的傳輸均采用電磁感應泵驅動，應用較多的電磁感應泵為三相感應式電磁泵(包括三相平面型感應泵、三相圓柱型感應泵以及三相螺旋型感應泵)，然而三相感應式電磁泵無功損耗大效率低，長期運行電能需求量極大。隨著永磁體技術的發展，通過永磁體旋轉產生行波磁場，行波磁場在液態金屬中感應出感應電流，行波磁場與感應電流相互作用產生洛倫磁力(即液態金屬的驅動力)的永磁式高溫液態金屬驅動泵，由于其相對于上述三相感應泵結構更簡單、效率更高等優勢， 在高溫液態金屬驅動領域，特別是核能領域得到廣泛應用。但是永磁式電磁泵由于其永磁體強度無法任意改變，并有高溫退磁現象，因此其使用可靠性和壽命都受到了溫度的限制。
發明內容
本發明要解決的技術問題克服現有技術的不足，提供一種效率較高、壽命長、輸出參數易調節且無任何泄漏問題的高溫液態金屬磁力驅動泵。本發明的技術方案如下一種高溫液態金屬磁力驅動泵，包括旋轉電機和泵體， 所述泵體包括繞線轉子、泵溝流道6、泵體進口段5、泵體出口段7、進口過渡段10、出口過渡段10’、進口流道11和出口流道12 ;繞線轉子與旋轉電機轉軸I相連，繞線轉子上設有8個磁極3，磁極3磁性由纏繞在上面通有直流電流的銅帶激勵，相鄰磁極3上銅帶中電流方向相反，從而產生相鄰磁極3極性相異，N、S極相間的效果；所述泵溝流道6外側，貼有導磁鐵芯4，用以提高裝置效率；高溫液態金屬通過進口段5進入分叉成多個進口流道11，多個進口流道11由各自的過渡段10進入多個平行的泵溝流道6，多個平行的泵溝流道6圍繞繞線轉子螺旋旋轉多圈后通過出口過渡段10’和出口流道12流出磁作用區域；所述8個N，S 極相間的磁極3組成的繞線轉子在電機旋轉下產生行波磁場，行波磁場在泵溝流道6中產生感應電流，從而由洛倫磁力驅動液體流動。述導磁鐵芯4為鐵鈷合金與云母片相間疊壓而成。所述導磁鐵芯4與泵溝流道6之間以及泵溝流道6內側貼有一層保溫絕緣物質， 以降低導磁鐵芯4和繞線轉子的工作環境溫度。所述平行的泵溝流道6圍繞繞線轉子螺旋盤繞圈數及流道數可根據用戶對于壓頭和流量的需求可增加或調整。本發明的原理本發明的高效率的高溫液態金屬磁力驅動泵，通過電機旋轉，帶動與電機轉軸連接的繞線轉子旋轉，繞線轉子上的磁極由直流電激勵，相鄰磁極直流電方向相反，從而形成8個N，S極相間的效果，繞線轉子上的8個磁極在轉動下將在盤繞在它外部的平行泵溝流道中產生行波磁場，行波磁場的速度必大于液態金屬的流速，因此在其多個平行流道內會產生與流體運動方向及泵溝流道中磁場方向都垂直的感應電流，行波磁場與感應電流相互作用產生驅動多個平行泵溝流道內的液態金屬流動的洛倫磁力。由于流道的螺旋結構，洛倫磁力作用區域大且長，因此在相同電機轉動功率下泵體功率遠大于普通U 字形流道；且行波磁場的產生機制有效解決了永磁體高溫退磁，磁場強度難以調解的缺點。本發明與現有技術相比的優點在于(I)本發明泵進口分叉為多個結構相同且平行的泵溝流道，相對于傳統的單個流道進入磁場作用區域，有效的增大泵所能到達的最大流量；并且與將多個傳統的單個流道的并聯的措施對比，節省了成本及空間。其兩個結構相同且平行的流道螺旋盤繞在磁極所構成的圓筒外，相對于傳統的U字形盤繞，可以大大增加泵的磁作用段長度，也就增大了泵所能達到的最大壓頭，并且與將多個傳統的U字形盤繞的驅動泵對比，節省了材料成本及空間。通過這種泵溝流道的布置，在相同的電機輸入電功率下大大增加驅動的流量和壓頭， 從而提高了泵體效率。(2)本發明中行波磁場由電機旋轉8個N、S極相間排列的磁極而產生，8個磁極固定在圓柱型轉子圓筒上，磁極上饒有紫銅導體，磁極磁性由導體中通以直流電激勵，相鄰磁極上直流電流方向相反，從而產生相鄰磁極異性的效果。其優點在于無類似于交流電勵磁的無功損耗；且無永磁體高溫退磁、以及無法調節磁性大小的缺點；因此該裝置效率高，驅動力大小易調節，且適用于高溫液態金屬的驅動，且壽命長。(3)本發明中的平行的泵溝流道在繞線轉子外地盤繞圈數，以及平行流道的個數， 可根據用戶對于壓頭和流量的需求而進行設計，圈數越多相當于增加了泵溝的磁作用段長度，泵的最大壓頭就會增大，增大了結構的靈活性。(4)本發明中包裹在泵溝流道外側的導磁鐵芯能夠引導磁通路徑，提高驅動泵的工作效率。
圖I為本發明的高溫液態金屬驅動裝置泵體原理結構圖；圖2為本發明的高溫液態金屬驅動裝置泵體原理結構俯視圖；圖3為本發明的高溫液態金屬驅動裝置泵體原理結構側視圖。
具體實施例方式如圖1、2、3所示，本發明實施例包括旋轉電機和泵體，泵體包括繞線轉子3、泵溝流道6(采用扁平狀)、泵體進口段5、泵體出口段7、進口過渡段10、出口過渡段10’、進口流道11和出口流道12。通有主流電流的繞線轉子安裝在與鼠籠式旋轉電機轉軸I相連的稱筒2上，繞線轉子上安裝有8個磁極3，磁極上饒有紫銅導體，磁極3磁性由通以直流電的導體激勵，相鄰磁極3直流電流方向相反，從而相鄰磁極3極性相反，形成N、S極相間排列的效果；輸送高溫(> 300°C )液態金屬通過泵體進口段5進入時分叉成兩個進口流道11， 兩個進口流道11分別通過兩個過渡段10變成兩個平行的泵溝流道6進入磁作用區，兩個平行的泵溝流道6內側包裹一層保溫層9，兩個平行的泵溝流道6外層同樣涂有一層保溫
4絕緣層8，保溫絕緣層8外表面安裝有鐵鈷合金片與云母片相間疊壓而成的導磁鐵芯4 ;泵溝流道6在通直流電的繞線轉子周圍旋轉兩圈后通過出口過渡段10’過渡，由泵體出口段 7流出泵體。工作時繞線轉子上的磁極3通以直流電后形生8個N，S極相間排列的效果， 然后繞線轉子隨旋轉電機旋轉，由于8個磁極3的旋轉在螺旋盤繞的流道中產生行波磁場， 行波磁場在泵溝流道6中產生感應電流，從而由洛倫磁力驅動液體流動。在泵體底部安裝風扇，對繞線轉子及導磁鐵芯4進行風冷降低工作溫度，提高裝置壽命。本發明實施例的平行的泵溝流道6的流道數為兩個，圍繞繞線轉子螺旋盤繞圈數也為兩圈。實際使用時，平行的泵溝流道6圍繞繞線轉子螺旋盤繞圈數及流道數可根據用戶對于壓頭和流量的需求可增加。
權利要求
1.一種高溫液態金屬磁力驅動泵，其特征在于包括旋轉電機和泵體，所述泵體包括繞線轉子、泵溝流道(6)、泵體進口段(5)、泵體出口段(7)、進口過渡段(10)、出口過渡段 (10’)、進口流道(11)和出口流道(12);繞線轉子與旋轉電機轉軸(I)相連，繞線轉子上設有8個磁極(3)，磁極(3)磁性由纏繞在上面通有直流電流的銅帶激勵，相鄰磁極(3)上銅帶中電流方向相反，從而產生相鄰磁極(13)極性相異，N、S極相間的效果；所述泵溝流道 (6)外側，貼有導磁鐵芯(4)，用以提高裝置效率；高溫液態金屬通過進口段(5)進入分叉成多個進口流道(11)，多個進口流道(11)由各自的過渡段(10)進入多個平行的泵溝流道(6)，多個平行的泵溝流道￠)圍繞繞線轉子(3)螺旋旋轉多圈后通過出口過渡段(10’)和出口流道(12)流出磁作用區域；所述8個N，S極相間的磁極(3)組成的繞線轉子在電機旋轉下產生行波磁場，行波磁場在泵溝流道￠)中產生感應電流，從而由洛倫磁力驅動液體流動。
2.根據權利要求I所述的高溫液態金屬磁力驅動泵，其特征在于所述導磁鐵芯(4) 為鐵鈷合金與云母片相間疊壓而成。
3.根據權利要求I或2所述的高溫液態金屬磁力驅動泵，其特征在于所述導磁鐵芯 ⑷與泵溝流道(6)之間以及泵溝流道(6)內側涂有一層的保溫絕緣物質，以降低導磁鐵芯(4)和繞線轉子的工作環境溫度。
4.根據權利要求I所述的高溫液態金屬磁力驅動泵，其特征在于所述平行的泵溝流道(6)圍繞繞線轉子螺旋盤繞圈數及流道數可根據用戶對于壓頭和流量的需求可增加。
全文摘要
一種高溫液態金屬磁力驅動泵，包括電機、泵溝流道、繞線轉子等；高溫液態金屬進入泵體磁作用區，分叉成多個平行的扁平狀流道，平行的扁平狀流道圍繞繞線轉子螺旋盤繞多圈后流出驅動系統；線轉子由8個磁極組成，磁極上的磁性由纏繞在磁極上通以直流電的銅帶激勵，相鄰磁極上接通的電流相反，從而產生N，S極相間排列的效果。該裝置的有益效果為由于流道的特殊結構，增加了磁作用段長度和面積，因此在相同的電機功率下大大增加了該裝置的驅動效率；且行波磁場是由直流電勵磁的磁極旋轉產生，因此行波磁場大小可調，控制精確；是一種適用于高溫液態金屬的高效率的磁力驅動裝置，且無泄漏問題。
文檔編號H02K44/06GK102611276SQ20121008922
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月30日 優先權日2012年3月30日
發明者呂科鋒, 朱志強, 高勝, 黃群英 申請人:中國科學院合肥物質科學研究院