专利名称：旋转式导电液体永磁无接触驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种旋转式永磁无接触驱动装置，特别涉及导电液体的旋转式永磁无接触驱动的装置。
背景技术：
目前广泛使用的液体泵主要有旋转式和往复式两大类型，它通过叶轮的转动或者活塞的直线运动把原动机的能量转化为液体能量，从而达到传输液体的目的。无论是旋转式还是往复式液体泵，它们的共同特点是存在一个运动部件与液体相接触。当原动机驱动运动部件运动时，该部件使液体的压力改变，从而产生液体的运动。该运动部件作用于液体时，会对液体产生影响，例如血泵的叶轮会造成溶血，而且液体也会通过气蚀和腐蚀来破坏运动部件。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术液体泵中的运动部件必须与液体直接接触，产生不良相互作用的缺点，提出一种旋转式导电液体永磁无接触驱动装置。本发明通过旋转运动的永磁体所产生的永磁磁场与导电液体的相对运动，在导电液体中感应电流和电磁力来实现导电液体的无接触驱动。本发明的液体驱动装置由缸体、吸入和排出单向阀门、连接管、永磁磁体和永磁磁体的旋转运动驱动装置组成。所述的缸体是一个中心线为圆弧的、具有一定弧度的、空心的部分圆环体，所述的缸体由不导磁的材料制成，缸体的外壁尽可能的薄，以便对永磁磁体所产生的磁场的磁阻尽可能小。缸体的两个端部需要连接管道和单向阀门，因此用较厚的不导磁的材料制成。缸体的两个端部通过单向阀门或者直接与液体管道的连接管相连接。永磁磁体由永磁材料制成，位于缸体外壁的外部，与缸体外壁间有一定的间隙。永磁磁体在部分圆环形的缸体内产生两极或多极的高强度磁场。永磁磁体的旋转中心点与圆环状缸体中心线所在圆的几何中心点重合，它在旋转运动驱动装置的驱动下沿着缸体的中心线方向做旋转运动。对具有两极N极和S极或多极的永磁磁体进行结构和尺寸设计以及确定充磁方向的原则是当永磁磁体安装在缸体外的相应位置时，它在缸体内部所产生磁场尽可能均勻，并且其磁感应强度尽可能大。永磁磁体的旋转运动驱动装置由一台旋转电动机和一个永磁磁体连接机构构成。永磁磁体的旋转运动驱动装置通过连接机构与永磁磁体相连接。本发明的液体驱动装置的工作原理是永磁磁体安装在缸体外壁的外部、充磁后的永磁磁体磁势在缸体内部的导电液体区域产生一个三维静磁场，当具有电动机的永磁磁体旋转运动驱动装置带动永磁磁体沿着部分圆环状缸体的中心线方向做旋转运动时，它所产生的磁场也随着永磁磁体开始做旋转运动，这一磁场将与位于缸体内部静止的导电液体存在相对运动。按照电磁感应定律，位于这一三维运动磁场前端的导电液体中将产生阻碍磁场增加的感应电流，而位于这一三维运动磁场后端的导电液体中将产生阻碍磁场减少的感应电流，这些感应电流在磁场的作用下将产生驱动导电液体沿该三维磁场运动方向(圆环状缸体中心线方向)运动的电磁力。在这一磁场的作用下导电液体将在缸体内沿其中心线方向运动，通过上述过程，永磁磁体所产生的磁场将电动机输出的机械能无接触地传递到缸体内的导电液体中，达到了对导电液体进行无接触驱动的目的。本发明的液体驱动装置的工作过程是假设旋转式导电液体永磁无接触驱动装置开始工作的时间点为导电液体驱动的初始状态，这时缸体内部充满导电液体，永磁磁体位于缸体前端外部的某一位置。当永磁磁体在旋转运动驱动装置的电动机驱动下开始沿缸体的中心线旋转时，它在缸体内所产生的磁场也随着永磁磁体开始沿缸体的中心线旋转， 这一运动的磁场将在位于缸体内部静止的导电液体中感应电流，这些感应电流在该磁场的作用下将产生驱动导电液体沿该磁场运动方向运动的电磁力，从而驱动导电液体沿永磁磁体的旋转方向移动。这时缸体前端的导电液体的压力随着降低，当缸体前端进入管路中的液体压力大于缸体前端中液体的压力时，导电液体在压差作用下，打开缸体前端的吸入阀而进入缸体内；同时缸体后端的导电液体的压力随着升高，当缸体后端液体的压力大于管路中的液体压力时，导电液体在压差作用下，打开缸体后端的排出阀门而流出缸体。当永磁磁体到达并离开缸体后端时，永磁磁体磁场在导电液体中所产生的感应电流和电磁力消失，缸体两端的单向阀门关闭，这一液体输送过程完成。然后永磁磁体在其旋转驱动装置的电动机驱动下又到达缸体前端，这时旋转式导电液体永磁无接触驱动装置完成一个工作周期，随着它的不断工作，实现其输送导电液体的功能。本发明的永磁无接触驱动装置除了用于导电液体的输送之外，还可用于磁性液体的输送。
图1单缸体旋转式导电液体永磁无接触驱动装置示意图；图2矩形缸体和“C”形永磁磁体的中心横截面图；图3多边形缸体和“C”形HALBACH永磁磁体的中心横截面图；图4双缸体旋转式导电液体永磁无接触驱动装置示意图。
具体实施例方式以下结合附图和具体实施方式
进一步说明本发明。本发明一个实施例导电液体的永磁无接触驱动装置由缸体、吸入阀门、排出阀门、连接管、永磁磁体和永磁磁体的旋转运动驱动装置组成，它们的结构和相对位置如图1 所示。如图1所示，永磁无接触驱动装置的缸体为部分圆环体，缸体垂直于其中心线的截面形状为空心的正方形、矩形、多边形、圆形或椭圆形，缸体的外壁由不导磁、不导电或不导磁、低导电率的，薄的金属或非金属材料制成。缸体的两个端部由具有一定厚度的、不导磁、不导电或不导磁、低导电率的金属或非金属材料制成，以保证缸体有足够的刚度和强度。缸体的前端部通过吸入阀门与液体管道的连接管相连接，缸体的后端部通过排出阀门与液体管道的连接管相连接。在永磁无接触驱动装置工作时，导电液体可从缸体的一端的液体管道经过吸入阀门和缸体的内腔流入到缸体另一端的排出阀门和液体管道中去。永磁磁体由钕铁硼永磁材料制成，磁体的磁极为两极N极和S极。永磁磁体充磁后安装在缸体外的相应位置，永磁磁体在缸体内部产生一个均勻磁场。永磁磁体的旋转运动驱动装置由一台旋转电动机和一个永磁磁体连接机构构成。永磁磁体的旋转运动驱动装置通过连接机构与永磁磁体相连接。在永磁无接触驱动装置工作时，它驱动永磁磁体沿着缸体的中心线方向按照一定的规律做旋转运动。图2所示为本发明的一个矩形缸体和“C”形永磁磁体的实施例中的缸体和永磁磁体的中心横截面。如图2所示，当所述的缸体垂直于其中心线的截面形状为空心的矩形时， 缸体为空心的、矩形截面的部分圆环体，永磁磁体为上、下两块长方体，布置在缸体外壁的两侧。充磁后的N和S极如图中所示。在这种情况下上、下两块磁体在缸体内产生一个均勻的平行磁场。为了减少永磁磁场所遇到的磁阻，在两块永磁磁体的右侧安置了一块长方形的高导磁材料。图3所示为本发明的一个多边形缸体和“C”形HALBACH永磁磁体的实施例中的缸体和永磁磁体的中心横截面。如图3所示，缸体为空心的、八边形截面的部分圆环体，永磁磁体为一个由七个永磁块组成的、左侧开口的HALBACH环形体，按照HALBACH定律进行充磁，充磁后磁场的方向如图中的N和S所示。在这种情况下HALBACH环形磁体在缸体内产生一个两极的均勻磁场。本发明的另一个实施例如图4所示，导电液体的永磁无接触驱动装置由上、下两个缸体、以及各自的吸入阀门、排出阀门、连接管、两个永磁磁体和一个永磁磁体的旋转运动驱动装置组成。上、下两个缸体为半圆环体，两个缸体的前端部通过各自的吸入阀门与液体管道的连接管相连接，两个缸体的后端部通过各自的排出阀门与液体管道的连接管相连接。空间位置相差180°的两个永磁磁体由钕铁硼永磁材料制成，磁体的磁极为两极N极和S极。永磁磁体充磁后安装在缸体外的相应位置，永磁磁体在缸体内部产生一个均勻磁场。永磁磁体的旋转运动驱动装置通过连接机构与两个永磁磁体相连接。在永磁无接触驱动装置工作时，永磁磁体的旋转运动驱动装置驱动两个空间位置相差180°的永磁磁体做旋转运动，它们所产生的旋转磁场分别在两个缸体内输送导电液体，它相当于第一实施例中的两套装置共同运行。可通过与两个缸体相连的管道将两个缸体并联或串联运行。
权利要求
1.一种旋转式导电液体永磁无接触驱动装置，其特征在于所述的驱动装置由缸体、吸入和排出单向阀门、连接管、永磁磁体和永磁磁体的旋转运动驱动装置组成；所述的缸体是一个中心线为圆弧的、空心的部分圆环体，所述的缸体由不导磁的材料制成，缸体的外壁为薄壁，以减小缸体外壁对永磁磁体所产生的磁场的磁阻；缸体的前端部通过吸入阀门与液体管道的连接管相连接，缸体的后端部通过排出阀门与液体管道的连接管相连接；永磁磁体由永磁材料制成，位于缸体外壁的外部，与缸体外壁间有一定的间隙，永磁磁体在部分圆环形的缸体内产生两极或多极的磁场；永磁磁体的旋转中心点与圆环状缸体中心线所在圆的几何中心点重合，永磁磁体的旋转运动驱动装置通过连接机构与永磁磁体相连接，永磁磁体在旋转运动驱动装置的驱动下沿着缸体的中心线方向做旋转运动。
2.根据权利要求1所述的旋转式导电液体永磁无接触驱动装置，其特征在于所述的缸体垂直于其中心线的截面形状为空心的正方形、矩形、多边形、圆形或椭圆形。
3.根据权利要求2所述的旋转式导电液体永磁无接触驱动装置，其特征在于所述的缸体垂直于其中心线的截面形状为空心的矩形，所述的缸体为空心的、矩形截面的部分圆环体，所述的永磁磁体为上、下两块长方体，所述的永磁磁体布置在缸体外壁的两侧，在两块永磁磁体的右侧安置了一块长方形的高导磁材料。
4.根据权利要求2所述的旋转式导电液体永磁无接触驱动装置，其特征在于所述的缸体垂直于其中心线的截面形状为八边形，所述的缸体为空心的、八边形截面的部分圆环体， 所述的永磁磁体为一个由七个永磁块组成的、左侧开口的HALBACH环形体。
5.根据权利要求1所述的旋转式导电液体永磁无接触驱动装置，其特征在于所述的缸体由上、下两个缸体、以及各自的吸入阀门、排出阀门、连接管、两个永磁磁体和一个永磁磁体的旋转运动驱动装置组成；上、下两个缸体为半圆环体，所述的上、下两个缸体的前端部通过各自的吸入阀门与液体管道的连接管相连接，两个缸体的后端部通过各自的排出阀门与液体管道的连接管相连接；空间位置相差180°的两个永磁磁体的磁极为两极；通过与两个缸体相连的管道将两个缸体并联或串联运行。
6.根据权利要求1所述的旋转式导电液体永磁无接触驱动装置，其特征在于所述的缸体的前后两个端部直接与液体管道的连接管相连接。
全文摘要
一种旋转式导电液体永磁无接触驱动装置，由缸体、吸入和排出单向阀门、连接管、永磁磁体和永磁磁体的旋转运动驱动装置组成。所述的缸体是一个中心线为圆弧的、空心的部分圆环体，所述的缸体由不导磁的材料制成，缸体的外壁为薄壁。缸体的前端部通过吸入阀门与液体管道的连接管相连接，缸体的后端部通过排出阀门与液体管道的连接管相连接。永磁磁体由永磁材料制成，位于缸体外壁的外部，与缸体外壁间有一定的间隙。永磁磁体在圆环形的缸体内产生两极或多极的磁场；永磁磁体的旋转中心点与圆环状缸体中心线所在圆的几何中心点重合，永磁磁体在旋转运动驱动装置的驱动下沿着缸体的中心线方向做旋转运动。
文档编号H02K44/02GK102170217SQ20111009666
公开日2011年8月31日 申请日期2011年4月18日 优先权日2011年4月18日
发明者夏东 申请人:中国科学院电工研究所