一种磁悬浮离心泵
阅读说明：本技术 一种磁悬浮离心泵 (Magnetic suspension centrifugal pump ) 是由 丁强 王贝易 于 2021-09-16 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种磁悬浮离心泵,包括泵室,泵室安装有磁悬浮电机定子组件,磁悬浮电机定子组件中间设有离心泵叶轮转子组件,泵室侧边设有流体出口,所述磁悬浮电机定子组件包括：与泵室之间螺栓连接的定子紧固壳体,所述定子紧固壳体内部预留空腔,此空腔内壁处贴设若干分块定子块,分块定子块所围成的区域中环形阵列绕组组件,所述离心泵叶轮转子组件位于绕组组件围成的区域内,离心泵叶轮转子包括：叶轮轮体、嵌设在叶轮轮体端面内的转子本体,所述叶轮轮体外围套设有传感器支架,所述传感器支架靠近转子本体一端的端面上安装有信号电路板。解决了摩擦造成的使用寿命缩短等问题。(The invention relates to a magnetic suspension centrifugal pump, which comprises a pump chamber, wherein a magnetic suspension motor stator component is installed in the pump chamber, a centrifugal pump impeller rotor component is arranged in the middle of the magnetic suspension motor stator component, a fluid outlet is arranged at the side edge of the pump chamber, and the magnetic suspension motor stator component comprises: and the stator fastening casing of bolted connection between the pump chamber, the inside cavity of reserving of stator fastening casing, a plurality of piecemeal stator pieces of this cavity inner wall department subsides, annular array winding subassembly in the region that the piecemeal stator piece encloses, centrifugal pump impeller rotor subassembly is located the region that the winding subassembly encloses, and centrifugal pump impeller rotor includes: the impeller comprises an impeller body and a rotor body embedded in the end face of the impeller body, wherein a sensor support is sleeved on the periphery of the impeller body, and a signal circuit board is installed on the end face, close to one end of the rotor body, of the sensor support. The problem of life shortening etc. that friction caused has been solved.)
技术领域
本发明涉及离心泵技术领域，尤其是一种磁悬浮离心泵。
背景技术
离心泵作为流体输送环节的重要传动机构而存在广泛应用。在半导体工业中，蚀刻、制板、清洗或抛光等过程需用到腐蚀性化学液体，产品质量取决于化学液体质量，这就要求液体输送泵必须运行可靠、无污染，具有抗腐蚀能力。
传统气动和薄片泵存在使用寿命短，运动阀和薄片会产生杂质微粒，液体传输存在不均匀脉动等问题，进而对工艺质量存在影响。
在化学工业中，放射性环境或高温辐射环境等恶劣运行工况会对传统转轴密封泵的机械轴承使用产生不利影响。据统计化工领域转轴密封泵与轴承相关的运行故障率占比高达20％，导致运维成本升高，工艺流程可靠性降低。
在生命科学领域中，离心泵作为人工心脏的核心部件可以部分或全部替代心脏功能。然而，传统机械轴承血泵会产生摩擦和发热，使血细胞破损，引起溶血、凝血和血栓等问题。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的磁悬浮离心泵，减少了泵体运转过程中的轴承摩擦，在同一定子框架内，同时实现旋转驱动、径向力驱动以及离心泵叶轮转子状态检测功能，从而延长设备使用寿命，提高系统集成度和轴向利用率。
本发明所采用的技术方案如下：
一种磁悬浮离心泵，包括泵室，所述泵室顶部有流体入口，泵室背离流体入口一侧安装有磁悬浮电机定子组件，所述磁悬浮电机定子组件中间预留空腔，空腔内设有离心泵叶轮转子组件，
所述泵室顶部设有端盖，流体入口位于端盖圆心位置，泵室侧边设有流体出口，
所述磁悬浮电机定子组件包括：与泵室之间螺栓连接的定子紧固壳体，所述定子紧固壳体内部预留空腔，此空腔内壁处贴设若干分块定子块，分块定子块所围成的区域中环形阵列绕组组件，
所述离心泵叶轮转子组件位于绕组组件围成的区域内，离心泵叶轮转子包括：叶轮轮体、嵌设在叶轮轮体端面内的转子本体，所述叶轮轮体外围套设有传感器支架，所述传感器支架靠近转子本体一端的端面上安装有信号电路板。
所述绕组组件包括绕组骨架，绕组骨架上有转矩绕组线圈和悬浮绕组线圈；所述悬浮绕组线圈靠近离心泵叶轮转子组件设置。
所述绕组骨架包括分别对应转矩绕组线圈和悬浮绕组线圈的转矩骨架、悬浮骨架，所述转矩骨架和悬浮骨架均包括杆体、位于杆体两端面的端片；所述转矩骨架的杆体长度大于悬浮骨架的杆体长度；转矩骨架、悬浮骨架端片相贴。
所述分块定子块包括圆弧段、从圆弧段引出的且指向圆弧圆心的直线段；所述圆弧段两端分别设置为凸块、凹槽，相邻两分块定子块首尾相连，凸块与凹槽嵌合连接。
所述传感器支架包括与信号电路板安装连接的底圈、环形阵列于底圈上的立杆、连接于立杆顶部的顶圈。
相邻两立杆之间预留间隙，分块定子块的直线段端部填充于两立杆之间的间隙内。
每个立杆的内部上均设有支架凸块，所述支架凸块上缠绕位移线圈。
所述定子紧固壳体包括与泵室端面相连的第一壳体、包覆在第一壳体外的第二壳体；所述第一壳体的外径与分块定子块的外径相等。
所述磁悬浮电机定子组件的两端面均密封封装。
叶轮轮体的轴向高度大于传感器支架的轴向高度，叶轮轮体的叶片超出传感器支架顶面。
本发明的有益效果如下：
1.将磁悬浮技术与离心泵技术相结合，解决了在半导体工业、化学工业、生命科学领域使用机械轴承的离心泵系统中轴承摩擦造成的使用寿命缩短、运维成本高的实际问题。本发明运转过程中，离心泵叶轮转子组件与泵室、磁悬浮电机定子组件之间均无接触，避免了机械摩擦。
2.在同一定子框架内，同时实现旋转驱动、径向力驱动以及离心泵叶轮转子状态检测等功能。系统集成度和轴向利用率较高。本发明中，旋转驱动由磁悬浮电机定子组件与离心泵叶轮转子组件相互作用可同时产生，旋转过程中，还同时产生支撑离心泵叶轮转子组件维持径向自由稳定悬浮的径向力。检测功能则由信号电路板实现。
3.将叶轮流体机械与磁悬浮电机转子直接集成，离心泵的叶轮转子集成度得到提高。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的另一视角的整体结构示意图。
图3为本发明的爆炸图。
图4为本发明的侧视图。
图5为图4的A-A截面的剖视图。
图6为本发明的磁悬浮电机定子组件和离心泵叶轮转子组件组装结构示意图。
图7为本发明的磁悬浮电机定子组件和离心泵叶轮转子组件组装结构另一视角的示意图。
图8为图6的结构中隐藏一组转矩绕组线圈和一组悬浮绕组线圈的结构示意图。
图9为本发明中磁悬浮电机定子组件隐藏一块分块定子块的结构示意图。
图10为图9的基础上再隐藏离心泵叶轮转子组件的结构示意图。
图11为本发明中的分块定子块的结构示意图。
其中：1、泵室；2、流体入口；3、流体出口；4、磁悬浮电机定子组件；5、离心泵叶轮转子组件；6、封装位置；
401、定子紧固壳体；402、分块定子块；403、绕组组件；404、圆弧段；405、直线段；406、凸块；407、凹槽；408、第一壳体；409、第二壳体；
501、叶轮轮体；502、转子本体；503、传感器支架；504、信号电路板；505、绕组骨架；506、转矩绕组线圈；507、悬浮绕组线圈；508、杆体；509、端片；510、底圈；511、立杆；512、顶圈；513、支架凸块；514、位移线圈。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1-图11所示，本实施例的磁悬浮离心泵，包括泵室1，泵室1顶部有流体入口2，泵室1背离流体入口2一侧安装有磁悬浮电机定子组件4，磁悬浮电机定子组件4中间预留空腔，空腔内设有离心泵叶轮转子组件5，
泵室1顶部设有端盖，流体入口2位于端盖圆心位置，泵室1侧边设有流体出口3，
磁悬浮电机定子组件4包括：与泵室1之间螺栓连接的定子紧固壳体401，定子紧固壳体401内部预留空腔，此空腔内壁处贴设若干分块定子块402，分块定子块402所围成的区域中环形阵列绕组组件403，
离心泵叶轮转子组件5位于绕组组件403围成的区域内，离心泵叶轮转子包括：叶轮轮体501、嵌设在叶轮轮体501端面内的转子本体502，叶轮轮体501外围套设有传感器支架503，传感器支架503靠近转子本体502一端的端面上安装有信号电路板504。
绕组组件403包括绕组骨架505，绕组骨架505上有转矩绕组线圈506和悬浮绕组线圈507；悬浮绕组线圈507靠近离心泵叶轮转子组件5设置。
绕组骨架505包括分别对应转矩绕组线圈506和悬浮绕组线圈507的转矩骨架、悬浮骨架，转矩骨架和悬浮骨架均包括杆体508、位于杆体508两端面的端片509；转矩骨架的杆体508长度大于悬浮骨架的杆体508长度；转矩骨架、悬浮骨架端片509相贴。
分块定子块402包括圆弧段404、从圆弧段404引出的且指向圆弧圆心的直线段405；圆弧段404两端分别设置为凸块406、凹槽407，相邻两分块定子块402首尾相连，凸块406与凹槽407嵌合连接。
传感器支架503包括与信号电路板504安装连接的底圈510、环形阵列于底圈510上的立杆511、连接于立杆511顶部的顶圈512。
相邻两立杆511之间预留间隙，分块定子块402的直线段405端部填充于两立杆511之间的间隙内。
每个立杆511的内部上均设有支架凸块513，支架凸块513上缠绕位移线圈514。
定子紧固壳体401包括与泵室1端面相连的第一壳体408、包覆在第一壳体408外的第二壳体409；第一壳体408的外径与分块定子块402的外径相等。
磁悬浮电机定子组件4的两端面均密封封装。
叶轮轮体501的轴向高度大于传感器支架503的轴向高度，叶轮轮体501的叶片超出传感器支架503顶面。
本实施例的具体结构及工作过程如下：
如图1和图2所示，泵室1呈圆柱形，泵室1的顶面有端盖，端盖圆心位置延伸出管道状的流体入口2，在泵室1的圆周，沿切线方向延伸出流体出口3。
结合参考图3，为离心泵的爆炸结构，可知离心泵的泵室1内安装有磁悬浮电机定子组件4，磁悬浮电机定子组件4为环形，中间位置则为离心泵叶轮转子组件5。
如图4和图5所示，为离心泵的剖视图，从剖视图中可以看到各部件的装配关系，图5中，从上到下首先有端盖，端盖与泵室1之间螺栓连接，形成腔室。在泵室1背离端盖一侧的圆周通过螺栓安装有定子紧固壳体401。定子紧固壳体401的外圆表面与泵室1的外圆表面落在同一圆弧面上，结合图6和图8，定子紧固壳体401包括第一壳体408，第一壳体408贴在泵室1底端面上，第二壳体409包裹在第一壳体408的外圆表面上。
如图8-图10所示，在第二壳体409内壁环形阵列设置分块定子块402，本发明中采用四块分块定子块402首尾相接组成；结合参考图11，每一个分块定子块402为四分之一的圆弧状，圆弧状部分为圆弧段404，在圆弧段404内壁引出有两根直线段405，直线段405指向圆弧段404的圆心位置，所有的分块定子块402组合完整后，八根直线段405环形阵列设置。为了便于分块定子块402的首尾相接，每个分块定子块402的首尾两端分别设置有凸块406和凹槽407，凹槽407正好能够容纳前一个分块定子块402的凸块406。
在每个直线段405上套设一组绕组骨架505，每一组绕组骨架505包括两个轴向长度不等的转矩骨架和悬浮骨架。转矩骨架和悬浮骨架都包括杆体508和位于杆体508两端的端片509，转矩骨架的杆体508长度比悬浮骨架的杆体508长度长。
离心泵叶轮转子组件5包括位于整个离心泵圆心位置的叶轮轮体501，叶轮轮体501的底部嵌设转子本体502，在叶轮轮体501外同轴套设传感器支架503，传感器支架503底部安装信号电路板504，传感器支架503中间位置的立杆511内壁通过支架凸块513缠绕位移线圈514。
磁悬浮电机定子组件4与离心泵叶轮转子组件5相互作用，同时产生旋转驱动力和支撑离心泵叶轮转子组件5径向自由度稳定悬浮的径向力。
定子紧固壳体401选用非导磁材料，本发明中采用金属铝。分块定子块402采用硅钢片制成，沿着离心泵轴向叠压形成，转矩绕组线圈506极对数和所述悬浮绕组线圈507极对数互差1。
传感器支架503嵌放于分块定子块402的直线段405所形成的区域中。传感器支架503上安放叶轮转子状态检测组件传感器探头，也就是本实施例中的位移线圈514；以及信号电路板504。
叶轮转子状态检测组件传感器探头检测原理包括但不局限于电感检测原理、电容检测原理、电涡流检测原理以及霍尔检测原理。
完成上述结构装配过程后，将定子紧固壳体401的两个端面封装，封装材料包括但不局限于环氧树脂灌封胶、有机硅灌封胶、聚氨酯灌封胶等。
泵室1作为工作流体介质处理空间，其材料为耐腐蚀材料，包括但不局限于PTFE、PFA等。泵室1沿径向设有流体流出口作为对流体加速并离心排出的腔体。
转子本体502被所述叶轮轮体501完全包裹，其作用是将机械能传递给工作流体介质。叶轮轮体501材料为耐腐蚀材料，包括但不局限于PTFE、PFA等。转子本体502可采用隐极式永磁转子、凸极式永磁转子、隐极式磁阻转子、凸极式磁阻转子等。转子本体502的外径轴向长度比大于等于2.5，以实现轴向自由度被动稳定。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。
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