用于生成流体流动的装置的制作方法

背景技术：

技术实现思路

1、为此且根据第一方面，本发明提出了一种用于生成在纵向方向(l)上延伸的流体流动的装置，其特征在于，该装置包括：

2、-机架，

3、-至少一个凸缘，

4、-横向地延伸并且与至少一个凸缘相对地布置的至少一个膜，该至少一个膜具有朝向该装置的外侧取向的外部面，

5、-至少一个致动器，该至少一个致动器被构造为使至少一个膜以往复式平移运动移动，

6、-没有与至少一个膜的外面相对的壁。

7、根据本发明的用于生成流体流动的装置具有以下优点：提出少量的部件、减小的形状因数，避免在将由凸缘构成的推进室中被藻类类型的对象阻塞以及允许高频往复式移动。这种布置也使得能够提出一种用于生成流体流动的装置，该装置提供低制造和维护成本。

8、根据另选实施方式，所述装置可以包括以下步骤中的一个或更多个：

9、-至少一个凸缘布置在横向面上，至少一个膜具有与至少一个凸缘相对的凸缘面，外部面与凸缘面相反；

10、-单个凸缘和单个膜；

11、-单个凸缘和一个接一个地布置、优选地同轴地布置的一对膜，该对膜能够同相或相反地操作；

12、-至少两个凸缘和至少两个膜，每个凸缘布置在机架或致动器的不同端部处。

13、凸缘被理解为是指相对于与流体的流动、特别是液压流动相对应的纵向方向横向地定位的壁。每个凸缘与至少一个膜协作，以便局部地对存在的流体加压，以便相对于周围环境局部地产生流率的增加。

14、优选地，每个凸缘布置在机架或致动器的纵向端部处。

15、每个凸缘可以为刚性的或具有一定弹性。它可以具有各种形状，例如矩形、圆柱形、圆形、椭圆形、盘状、管状。它可以包括使得压力升高的空隙、微凸体或唇缘。每个凸缘由一种或更多种特定材料构成或组成，例如海洋材料、食品安全材料、生物相容材料或烃类。例如，凸缘包括以下材料中的一种或更多种：pbt、asa、abs、pvc、ptfe、peek、pa、pet、pe、铝、不锈钢和弹性体。

16、根据特定实施方式，凸缘可以为航海载具壳体元件，例如船的船体元件。

17、优选地，每个膜可以具有各种形状，例如矩形、圆柱形、圆形、椭圆形、盘状、管状。每个膜由一种或更多种特定材料构成或组成，例如海洋材料、食品安全材料、生物相容材料或烃类。例如，每个膜包括以下材料中的一种或更多种：弹性体、橡胶、聚氨酯、epdm、硅树脂、ptfe、或甚至塑料、或金属。

18、每个膜被布置成沿着装置的纵向轴线以直线和交替方式平移移动。每个膜被设置成以预定频率和幅值振荡。

19、根据另选实施方式，所述装置还可以包括以下步骤中的一个或更多个：

20、-至少一个凸缘具有与纵向轴线同轴地延伸的管状区段，该特征使得能够产生文丘里效应；

21、-至少一个膜具有中心开口，该中心开口的直径优选地大于凸缘的管状区段的直径；

22、-至少一个凸缘和至少一个膜分别具有椭圆形形状，或者

23、-至少一个凸缘和至少一个膜分别具有圆形形状。

24、优选地，至少一个致动器布置在机架上或机架中，使得该装置具有自由中心区。该特征特别地允许流体纵向地穿过流动生成装置。

25、优选地，流动生成装置不包括面向至少一个膜的外部面的壁。特别地，流动生成装置不包括横向地延伸并且面向至少一个膜的外部面的壁。优选地，流动生成装置不包括围绕、特别是径向地围绕至少一个凸缘和至少一个膜延伸的侧壁。

26、前述一个或更多个壁使得能够引导流动生成装置、特别是推进器装置的流动，并且可以改善流动参数。

27、至少一个致动器可以为或者包括电磁机器。电磁机器包括被称为定子部件的固定部件和移动部件。

28、定子被理解为是指电磁机器的固定部件。它附接到机器的机架。优选地，定子由由铁磁材料(优先地为软铁)制成的片状金属板的叠堆和传导线的绕组组成。当电流通过导线时，定子生成电磁场。

29、根据第一实施方式，至少一个致动器是电磁机器，包括：

30、-被布置成创建磁场的定子，该定子包括围绕纵向轴线布置并且相对于纵向轴线在周向或径向正交方向上延伸的至少两个定子元件，

31、-线性可移动部分，该线性可移动部分包括沿着相应的驱动轴线并且沿着围绕纵向轴线延伸的圆周间隔开的至少两个不同的可移动杆，每个杆包括至少一个磁性元件，每个杆布置在两个定子元件之间并且相对于至少两个定子元件磁性地可移动。

32、定子元件被理解为是指定子的生成电磁场的一部分的部件。优选地，每个定子元件包括由绕组包围的片状金属板的中心叠堆以及两个气隙叠堆，每个气隙叠堆布置在中心叠堆的一个端部处。取决于机器的形状，每个定子元件具有至少一个直线或圆弧部分。每个气隙叠堆具有被设置成与杆相对地布置的远侧端部。气隙叠堆的远侧端部具有被布置成部分地包围可移动部分的杆的形状。优选地，远侧端部具有与杆的形状互补的形状。例如，在圆柱形形状的杆的情况下，气隙叠堆的远侧端部具有凹形形状。对于上述内容且对于说明书的其余部分，每个定子元件连接两个杆，每个杆由气隙与远侧端部间隔开。

33、优选地，每个定子元件包括纵向地间隔开的一组至少两个不同的片状金属板叠堆，以便产生两个不同的磁路部分。

34、例如，板可以由一个或更多个线圈供电。

35、线性可移动部分包括至少两个磁性杆。每个杆包括至少一个磁性元件或由磁性元件组成。作为杆的另选方案，机器的可移动部分可以包括可以承载至少一个磁性元件或由至少一个磁性元件组成的任何移动部件。至少一个磁性元件被整合进杆或所述部件的外膜中，或者其具有与杆或所述部件相同的外部一般形状。

36、优选地，每个杆包括至少两对交替的磁极。根据另选实施方式，每个杆包括至少四对交替的磁极。优选地，每个杆包括多个相反的磁极。

37、一对磁极被理解为是指具有北磁极和南磁极的系统。一对磁极优选地为磁体。例如，每个杆包括或对应于至少一个永磁体。两对交替的磁极被理解为是指以颠倒方式布置的如上文所定义的两个系统，或者使得第一对的每个磁极与第二对或相邻对的反转极性的磁极相反地布置。

38、根据其中每个杆包括至少一个永磁体的实施方式，至少一个永磁体占据所述杆的横截面的至少50％，优选地为至少75％。此外，每个永磁体可以具有与所述杆的形状基本上相同的形状。在可移动杆包括若干磁体的情况下，这些磁体沿着所述杆的驱动轴线同轴地对齐。

39、优选地，每个杆包括布置在两对磁极之间的间隔件。在移动杆包括多个磁体的情况下，每个杆包括布置在两个磁体之间的间隔件。该特征使得能够限定承载所述间隔件的杆的力或运动幅值。间隔件可以为可磁化的或非磁性的，这取决于期望的力和幅值。

40、根据另一个实施方式，每个杆由铁磁材料和非磁性材料组成。将永磁体从机器的可移动部分移除。因此，两个磁体中的一个磁体可以由磁芯代替，另一个是非磁性的。安装定子元件的电磁体的线圈，以便仅在正电流下操作并且在反转情况下被短路。这允许每个杆以振荡方式交替地被定子的电磁场吸引，然后例如被位置返回装置、优选地为弹簧的力推回。下文描述返回装置。该实施方式使得能够提出特别简化且廉价的机器。

41、根据任何类型的杆，可移动部分的至少两个杆可以沿着其纵向轴线为中心的圆间隔开。优先地，至少两个杆可以沿着其纵向轴线为中心的圆等距地间隔开。

42、优选地，杆彼此并且相对于纵向轴线平行。

43、杆可以具有不同的形状。根据横截面，每个杆可以具有平行六面体、矩形、六边形、圆柱形或圆形形状。

44、优选地，由至少两个定子元件和至少两个杆限定的体积在中心处是自由的。在机器的中心部分内没有部件。这允许各种优点，诸如，例如：

45、-允许部件或流体(特别是热传递流体)穿过中心，

46、-较低的体积和重量，这对于车载系统很重要，

47、-允许在机器的处理期间更好地夹持机器，或者

48、-经由更好的冷却改善机器的热性能。

49、根据第二实施方式，至少一个致动器是电磁机器，包括：

50、-被布置成创建磁场的定子，该定子包括面向彼此的至少两个定子元件，

51、-线性可移动部分，该线性可移动部分包括：

52、-至少两个独立的杆，该至少两个独立的杆沿着相应的驱动轴线可移动，每个杆布置在两个定子元件的一个端部处，

53、-与至少两个杆相关联的至少一个磁性元件，该至少一个磁性元件布置在两个定子元件之间并且能够关于至少两个定子元件磁性地移动，

54、-在至少一个磁性元件与杆之间的联接装置。

55、定子元件被理解为是指定子的生成电磁场的部件。优选地，每个定子元件包括片状金属板的叠堆，该片状金属板包括至少两个齿。优先地，每个定子元件包括片状金属板的叠堆，该片状金属板包括至少一个凹口。例如，片状金属板可以由一个或更多个线圈供电。定子元件成对或成双地布置，以便产生一个或更多个磁路。它们彼此间隔开以便在齿之间插入至少一个磁性元件，并且能够在穿过所述齿的磁场的作用下磁性地移动。

56、根据一个实施方式，每个定子元件包括片状金属板的叠堆，该片状金属板包括三个齿，以便产生“e”形图案。两个凹口被电线的绕组占据。根据其它实施方式，定子元件可以包括无限数量的纵向对齐的齿。

57、线性可移动部分包括至少两个磁性杆，该杆布置在一对定子元件的任一侧上。杆可以具有矩形横截面，优选地为正方形、或圆柱形，优选地为圆形。

58、可移动部分还包括至少一个磁性元件，该至少一个磁性元件旨在在定子的磁场的作用下移动。至少一个磁性元件连接至两个杆。优选地，至少一个磁性元件布置在两个杆之间。

59、至少一个磁性元件不完全地适配到杆中。根据一个实施方式，每个磁性元件相对于两个杆径向地或垂直地延伸。根据优选实施方式，可移动部分包括连接至两个杆的至少一个磁性元件。

60、根据联接装置的一个实施方式，所述装置包括：

61、-杆部件，该杆部件被布置成附接至杆，

62、-磁性元件部件，该磁性元件部件被布置成固定至少一个磁性元件，并且因此将至少一个磁性元件机械地联接到杆。

63、优选地，杆部件包围杆的外膜并且由用于保持就位的装置连接至该外膜，以便在至少一个磁性元件的移动期间驱动杆。优先地，磁性元件部件包括腔或凹部，以便接收至少一个磁性元件的一个端部或一部分，诸如在凹槽中的钥匙型安装件。

64、根据联接装置的另一个实施方式，所述装置包括布置在杆的圆周上或外部面上的腔或凹部，诸如在凹槽中的钥匙型安装件。

65、每个磁性元件包括至少一对交替的磁极。优选地，每个磁性元件包括至少两对交替的磁极。根据另选实施方式，每个磁性元件包括至少四对交替的磁极。优选地，每个磁性元件包括多个相反的磁极。

66、一对磁极被理解为是指具有北磁极和南磁极的系统。一对磁极优选地为磁体。两对交替的磁极被理解为是指以颠倒方式布置的如上文所定义的两个系统，或者使得第一对的每个磁极与第二对或相邻对的反转极性的磁极相反地布置。

67、根据一个实施方式，至少一个磁性元件包括或者是至少一个永磁体。磁体可以具有不同的几何形状。优选地，每个磁体具有一般矩形形状。优选地，每个磁体具有矩形横截面。该实施方式具有提供关于长度和/或宽度的小厚度以便使有效磁化面积最大化的优点。根据第一变型，每个磁体是直线的。根据第二变型，每个磁体是弯曲的或凹形的。

68、优选地，线性可移动部分包括布置在两对磁极之间的间隔件。在可移动部分包括多个磁体的情况下，间隔件布置在两个磁体之间。该特征使得能够限定连接至所述磁体的杆的力和/或运动幅值。间隔件可以为可磁化的或非磁性的，这取决于期望的力和幅值。

69、根据另一个实施方式，至少一个磁性元件由铁磁材料制成。将永磁体从机器的可移动部分移除。该机器还可以包括用于返回到位置以便将至少一个磁性元件返回到初始位置的至少一个装置。

70、根据具体实施方式，定子包括至少四个定子元件，该至少四个定子元件形成围绕纵向轴线布置并且相对于纵向轴线在周向或径向正交方向上延伸的两对两个定子元件，并且其中，线性可移动部分包括形成两对两个杆的四个杆。对于上述内容且对于说明书的其余部分，与一对杆和至少一个磁性元件相关联的一对定子元件也被称为模块。因此，电磁机器可以包括一个或更多个模块。

71、优选地，至少两对定子元件沿着以纵向轴线为中心的圆间隔开。

72、根据任何类型的杆，可移动部分的至少两对杆可以沿着以纵向轴线为中心的圆间隔开。优选地，至少两个杆可以沿着以纵向轴线为中心的圆等距地间隔开。

73、优选地，杆彼此并且相对于纵向轴线平行。

74、根据任何实施方式，杆可以具有不同的形状。根据横截面，每个杆可以具有平行六面体、矩形、六边形、圆柱形或圆形形状。

75、优选地，定子元件被布置成限定自由中心区。由至少两个定子元件和至少两个杆限定的体积在中心处是自由的。在机器的中心部分内没有部件。这允许各种优点，诸如，例如：

76、-允许部件或流体(特别是热传递流体)穿过中心，

77、-较低的体积和重量，这对于车载系统很重要，

78、-允许在机器的处理期间更好地夹持机器，或者

79、-经由更好的冷却改善机器的热性能。

80、根据特定实施方式，定子包括形成六对定子元件的十二个定子元件，并且可移动部分包括形成六对杆的十二个杆。优选地，线性可移动部分包括与每对定子元件协作的两个永磁体。

81、优选地，成对的定子元件和相关联的可移动部分以交替方式反相地布置。三对定子元件相对于其它三对定子元件偏移180度。优选地，杆以在10hz(赫兹)与150hz之间的频率移动。

82、根据任何类型的电磁机器，该装置可以包括以下特征。

83、优选地，电磁机器包括用于引导平移的装置，例如轴承、滑块和/或垫。引导装置可以与杆、至少一个磁性元件(优选地为磁体)和/或联接装置协作。

84、优选地，电磁机器包括用于相对于外部环境密封定子和/或至少两个杆的装置。

85、密封装置包括杆密封装置。优选地，两个杆密封装置与每个杆相关联，每个装置布置在杆的一个端部处。它们使得能够保护围绕每个杆的气隙。根据一个实施方式，提供单个杆密封装置，例如波纹管。

86、密封装置必须保护机器在浸没期间免于含盐大气、污染大气或淡水或盐水的影响。例如，密封装置可以为o型环、确保密封的滑动元件、柔性波纹管(由弹性体或金属制成)或机械波纹管或它们的组合。密封可以为如下：刮片式密封、缓冲密封、单效密封、双作用密封、唇缘密封(或spi密封)、弹簧密封。可以单独使用这些密封或者将它们组合以便获得不同的功能，例如过滤杂质，执行预密封以便获得浸没室并因此润滑引导衬里，并且然后另一种密封允许完全密封。

87、另外，机器、特别是定子或每个有线圈的定子元件可以例如用环氧树脂或有机硅树脂制成。甚至另外，可移动部分的至少两个杆可以被油浴包围，从而提供在深浸没的情况下维持压力或者永久性地润滑和冷却系统的优点。

88、此外，电磁机器可以包括与至少一个杆相关联的至少一个位置返回装置。根据一个实施方式，该机器包括用于每个杆的位置返回装置。优选地，位置返回装置是有回弹力的弹性返回装置，例如弹簧，优选地为金属弹簧，特别是由钢制成。尽管每个杆产生往复式移动，但可能有益的是促进两种移动中的一种移动的动力学。在正常操作中，根据本发明的具有在磁极距上振荡或由控制电子器件驱动以移动的可移动杆的电磁机器不需要用于可移动杆的返回装置。然而，可能有益的是添加该返回装置以便优化机器的效率。例如，弹簧可以放置在可移动杆的第一端部处和/或所述可移动杆的与第一端部相反的第二端部处。该特征使得能够在运动反转的第一阶段期间吸收动能，以便在其中存储势能，并且然后在反转的第二阶段期间将势能重新传递到所述移动杆。这些返回装置也使得能够避免任何不受控制的过度幅值的移动，这可能导致机器的过早磨损，或者导致一个或更多个可移动杆意外地从机器中延伸出去。优先地，杆的振荡频率与系统的共振频率相同，以便消耗将在运动中设定的最少可能能量。

89、电磁机器包括电力电子器件和/或控制装置，使得可移动部分的杆的移动由电力电子器件以开环控制。使用电力电子器件进行控制使得能够以不同的频率使电压起伏，诸如，例如可以改变有效电压和频率的逆变器。

90、根据另一个实施方式，机器包括至少一个传感器，诸如，例如用于移动可移动部分的传感器、或电流传感器。电力电子器件和/或控制装置借助于来自至少一个传感器的信息来控制可移动部分的杆在闭环中的移动。

91、优选地，机器包括温度传感器以便测量所述机器的温度，该温度传感器优选地直接连接至控制电子器件。由于热熔断器，它也可以防止过度升温。这两个构件优先地安装在线圈的外围，并且有利地在其中心处，因为线圈是扩散热的主要构件。

92、控制装置使得能够独立地或者以与其它模块同步或非同步的方式控制每个模块，和/或以便消除不平衡，例如通过控制两个模块在反相中的振荡。

93、根据其它实施方式，该装置可以包括多个致动器。至少一个致动器可以为任何类型的：电动的(线性的，或旋转的，其部件转换移动)、热的、压缩空气的、机械的(手动的，诸如踏板)。

94、优选地，用于生成流体流动的装置是液压流动生成装置。例如，所述装置可以为泵、混合器、推力器，特别是用于航海载具的液压推力器。

95、根据本发明的第二方面，提供了一种用于航海载具的推进的液压推力器，该液压推力器包括根据第一方面的特征中的一个或更多个特征的流动生成装置。该装置以电动机模式操作。该装置包括被布置成在电动机模式下控制该装置的控制装置或控制器。

96、根据本发明的第三方面，提供了一种水力发电机，该水力发电机包括根据第一方面的特征中的一个或更多个特征的流动生成装置。该装置以发电机模式操作。该装置包括被布置成在发电机模式下控制该装置的控制装置或控制器。