[发明专利]磁能密封驱动器

说明书

技术领域

本发明涉及机电一体化技术，特别是一种磁能密封驱动器。

背景技术

传统的泵、阀门、反应釜等装置的转轴与壳体之间的密封，用静止密封件包夹转轴实现，是动态密封，其中的流体难免会渗漏到外面。磁传动装置应用于诸如泵、阀门、反应釜等，能将其改进成全密封的，彻底杜绝流经其中的流体向外滴、冒、渗、漏，从而延长使用寿命，节约资源，带来较大的经济效益和环保效益。然而，现有的全密封磁传动装置，存在缺陷，因而应用受到限制。比如现有的全密封磁传动泵由泵体、磁传动装置、磁传动装置支持架、联轴器、电动机(或驱动机)组成，这种泵比由泵体、联轴器及电动机组成的传统泵结构复杂、体积大、效率低、成本高。现有的全密封磁传动阀门、反应釜等也存在类似的缺陷。

发明内容

本发明设计一种磁能密封驱动器，克服现有磁传动装置的缺陷，利用电磁能和永磁能驱动，能简化结构、缩小体积、降低成本，实现高效、节能。因而用途广。

本发明按下述技术方案实现。

本发明由定子、转子、控制系统、冷却风扇构成；定转子用轴承联系，转子被完全密封在定子之中，转子轴头部安装工作件(如动轮、转动板等)；在转子上有若干永磁磁极，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，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。用磁传动驱动冷却风扇。

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。而本发明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，本发明的电机的电动机输出能量大于需输入的电能。本发明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。所以本发明巧妙使用永磁体能，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动轮，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，本发明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，而本发明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发明的大，原因是这种定子电磁力仅对转子产生引力矩，而本发明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。而本发明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，所以本发明节能比永磁电机显著的多。

为了避免流体对磁能密封驱动器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。

若将本发明定子线圈都接到整流调压器，当本发明的转子被外力驱动，本发明就是发电机。

本发明有以下优点：

1.由于本发明将所述工作件与它们的驱动电机设计成一体，省掉了现有的全密封磁传动泵、全密封磁传动阀门、全密封磁传动反应釜中的磁传动装置、磁传动装置支持架、联轴器、驱动电机的轴，因而本发明结构简单、体积小、材料便宜、工艺性好、易装配，所以本发明造价低。