[发明专利]具有磁悬浮叶轮的紧凑型离心泵

权利要求书

1.一种泵设备，包括：

壳体，其具有中心轴线和适于分别接收和排出流体的入口和出口；

转子，其磁悬浮在所述壳体中并能围绕所述中心轴线旋转，所述转子具有叶轮，所述叶轮适于泵送流体；

电机，其适于围绕与所述中心轴线大致重合的旋转轴线驱动所述转子，所述电机包括设置在所述转子中的电机转子组件和设置在所述壳体中的电机定子组件；

磁悬浮装置，其适于提供关于所述转子的轴向和倾斜位移的被动稳定性以及径向位移的主动稳定性，所述磁悬浮装置包括：

环形转子主极片，其与所述旋转轴线同轴地设置在所述转子内，所述环形转子主极片包括适于引导磁通量的铁磁材料，并且具有第一端面、第二端面和圆柱形侧面，所述圆柱形侧面适于用作转子极面；

多个电磁体单元，其设置在所述壳体中，并且围绕所述中心轴线以规则间隔周向地分布，每个电磁体单元都包括：

极靴，具有第一极靴端面、第二极靴端面和侧极靴圆柱形面，所述侧极靴圆柱形面配置为用作外壳极面；

铁芯，其从所述极靴延伸；

背轭，其将不同电磁体单元的所述铁芯中的两个或多个连接在一起；和

线圈，其围绕所述铁芯缠绕并且适于传导电流；其中所述极靴、所述铁芯和所述背轭包括适于引导磁通量的铁磁材料；

其中所述转子主极片的所述第一端面和所有所述极靴的所述第一极靴端面沿着轴向方向位于相同侧；

其中所述转子极面和每个所述外壳极面彼此相对，并且在所述转子极面和每个所述外壳极面之间限定主悬浮间隙，所述主悬浮间隙彼此轴向对齐，并且周向地彼此分开；

至少一个永磁体，其适于产生多个偏置磁通量，每个所述偏置磁通量径向地穿过所述主悬浮间隙中的一个，并穿过所述转子主极片和所述电磁体单元的所述极靴；其中所述至少一个永磁体在这样的方向上磁化，即，使得所有所述偏置磁通量在相同的极性方向上穿过所述主悬浮间隙；

多个位置传感器，其设置在壳体中且围绕所述转子周向设置，并且适于检测所述转子极面的径向位置；

反馈控制系统，其适于根据所述位置传感器的实时输出产生电流并将所述电流输送到所述多个电磁体单元的所述线圈中；其中所述反馈控制系统包括适于实现所述转子的径向定位稳定性的控制策略；

其中多个所述电磁体单元电连接且磁连接，以共同产生调制磁通量，用于沿着两个正交的径向轴线中的任一个主动控制所述转子的位置，第一径向轴线具有由第二径向轴线分开的第一侧和第二侧，所述调制磁通量径向地穿过多个所述主悬浮间隙，并且叠加所述偏置磁通量，以增强位于所述径向轴线的第一侧上的所述主悬浮间隙中的偏置磁通量，并减弱位于所述径向轴线的第二侧上的所述主悬浮间隙中的偏置磁通量。

2.根据权利要求1所述的泵设备，其特征在于，

所述偏置磁通量的任何闭合磁路都穿过所述电磁体单元的任何铁芯的外部，并且

所述调制磁通量的任何闭合磁路都穿过用于产生所述偏置磁通量的任何永磁体的外部。

3.根据权利要求1所述的泵设备，其特征在于，当所述转子旋转时，所述主悬浮间隙中的所有所述偏置磁通量在大小上大致保持稳定。

4.根据权利要求1所述的泵设备，其特征在于，在所述转子和所述壳体之间的流道允许无障碍的流动，以清洗所述流道的边界表面。

5.根据权利要求1所述的泵设备，其特征在于，所述至少一个永磁体包括：环形永磁体中的一个，其设置在所述转子主极片的一个端面上；或者一对环形永磁体，其分别设置在所述转子主极片的两个端面上。

6.根据权利要求1所述的泵设备，其特征在于，所述至少一个永磁体包括：环形永磁体中的一个，其设置在所述极靴的所述第一端面上；或者一对环形永磁体，其分别设置在所述极靴的两个端面上。

7.根据权利要求1所述的泵设备，其特征在于，所述至少一个永磁体是多个环形分段永磁体，所述多个环形分段永磁体设置在所述极靴的所述第一端面或者两个端面上。