液态金属电磁泵的制作方法

本实用新型涉及一种液态金属电磁泵，尤其是一种能够耐高温大流量的电导式液态金属电磁泵。

背景技术：

液态金属电磁泵分为电导式和电感式，电导式结构简单、效率高，多为小型产品，提供较小的流量和用于小型电子产品的散热。而且由于电极直接接触金属流体，因此要获得较高的耐高温和大流量的电磁泵比较困难。而且，在高温环境下，磁体的磁性会减弱。为此，人们期望提供一种能够适应高温环境的大功率电磁泵。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种液态金属电磁泵，包括：电绝缘泵芯，具有直通泵腔和纵向连接液态金属管道的进出口；沿着与泵芯的进出口的纵向垂直的方向分别布置在泵芯相对侧的成对磁铁阵列，成对磁铁阵列之一的N极面对成对磁铁阵列另一个阵列的S极，由此使得泵芯位于成对磁极之间的空间内；在泵芯外表面和每个磁铁阵列之间布置有隔热层；以及在与成对磁铁阵列布置方向垂直的方向的泵芯的两侧设置有用于布置电极的通孔，所述电极用于对泵腔内的液态金属通电，其中所述泵腔内表面以及通孔内表面涂布有耐热涂层，并且所述通孔和电极之间以及进出口接头处采用高温密封胶密封。

根据本实用新型的液态金属电磁泵，其中所述成对磁铁阵列之一包括三块磁铁，其沿着直通泵腔的纵向从左至右布置，并且左右两侧的磁铁的N极方向垂直于中间磁铁的N极方向；而所述成对磁铁阵列的另一个包括三块磁铁，其沿着直通泵腔的纵向从左至右布置，并且左右两侧的磁铁的S极方向垂直于中间磁铁的S极方向。

根据本实用新型的液态金属电磁泵，其中所述成对磁铁阵列之一包括五块磁铁，其在泵芯的一个侧面布置成十字，并且前后左右四个磁铁的N极方向垂直于中间磁铁的N极方向；而所述成对磁铁阵列的另一个阵列也对应包括五块磁铁，其在泵芯的另一相对侧面布置成十字，并且前后左右四个磁铁的S极方向垂直于中间磁铁的S极方向。

根据本实用新型的液态金属电磁泵，其中所述泵芯由上下两片通过多个螺栓紧固件紧固构成，所述上下两片的边缘接触部分以及螺栓紧固部位采用高温密封胶密封。

根据本实用新型的液态金属电磁泵，其中所述耐热涂层为耐热温度高于600℃的纳米陶瓷涂料。

根据本实用新型的液态金属电磁泵，其还包括布置在所述成对磁铁阵列外侧的风扇，用于对成对磁铁阵列磁铁进行风冷散热。

根据本实用新型的液态金属电磁泵，其中所述隔热层为空气层、隔热材料件或者真空隔热板。

根据本实用新型的耐高温电导式电磁泵由于其泵腔内壁采用耐高温绝缘涂料和通过具有挤压边缘磁场的磁铁阵列排列方式，使得根据本实用新型的电磁泵可以耐300℃以上的高温，且扬程更大。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1所示为使用根据本实用新型的耐高温电导式液态金属电磁泵的实施例的原理结构示意图。

图2所示为使用根据本实用新型的耐高温电导式液态金属电磁泵的实施例的侧视结构示意图。

图3所示为使用根据本实用新型的耐高温电导式液态金属电磁泵的磁铁排列结构。

图4所示为使用根据本实用新型的耐高温电导式液态金属电磁泵的第二个实施例的磁铁排列立体结构示意图。

图5所示为使用根据本实用新型的耐高温电导式液态金属电磁泵的第二个实施例的磁铁排列结构的俯视结构示意图。

图6所示为使用根据本实用新型的耐高温电导式液态金属电磁泵的第二个实施例的磁铁排列结构的仰视结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本实用新型使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本开。在本实用新型和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本实用新型可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，例如，第一磁铁也可以被称为第二磁铁，反之亦然，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”。

为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

图1所示为使用根据本实用新型的耐高温电导式液态金属电磁泵100的实施例的原理结构示意图。如图1所示，电磁泵100安装在外壳170内,包括电绝缘泵芯110，其具有直通泵腔120和纵向连接液态金属管道的进出口140。磁铁或磁铁阵列130沿着与泵芯的进出口140的纵向垂直的方向分别布置在泵芯相对侧。具体而言，即在图1纸张的内外方向的两侧沿着泵芯110的水平方向布置。在与成对磁铁阵列布置方向垂直的方向的泵芯的两侧(如图的上下两侧)设置一对电极150。

图2所示的是根据本实用新型的电磁泵的实施例的剖视图。如图2所示，成对电极150穿过泵芯110两侧通孔对泵腔内的液态金属通电。泵芯110和磁体130之间布置有隔热层180。通过隔热层180可以减少或消除泵腔12内部液态金属传递给磁体130的热量。隔热层180可以是空气层、隔热材料件或者真空隔热板。磁体的磁性通常会随温度变换有所变化。尤其是在高温下，超过磁体的居里温度(Curie Temperature)时，磁体还会失去磁性。因此采用隔热层180防止泵腔中液态金属的高温热量对磁体磁性的影响就非常有必要。

为了进一步降低高温对磁体的磁性的影响，根据本实用新型的电磁泵100还为磁体设置了风冷风扇160(参见图1)。通过风冷风扇，可以进一步保持磁体的温度，从而为保持高温液态金属电磁泵的磁场强度提供了进一步保障。

图3所示的是根据本实用新型的电磁泵的磁体阵列的排列方式的实例。如图3所示，在泵芯110的上下外侧，布置有磁体阵列130。在上部侧面，上部磁体阵列130包括三个磁体130-1、130-2以及130-3，封装在一个磁体外壳135内以便彼此固定。图3中的箭头表示磁体的磁极反向。位于中间磁体130-2的N极方向面对泵腔，并且与泵腔120的相对侧的下部磁铁阵列130-4、130-5以及130-6中的中间磁体130-5的S极相对，形成穿过泵腔120的封闭磁场。而上部磁铁阵列130中的两侧的磁体130-1和130-3的N极方向面对中间磁体130-2的两侧。同样，下部磁铁阵列130中的两侧的磁体130-4和130-6的S极方向面对中间磁体130-2的两侧。这种排列方式将会通过磁体阵列的两侧的成对磁体挤压中间磁体的磁场，使得成对磁体130-2和130-5形成的封闭磁场的中心磁场强度比单纯的一对磁铁提高了35％～50％，同时使得边缘磁场强度保持与中心磁场强度基本相同。由此在泵腔内获得更好的均匀磁场，从而获得稳定和更大扬程的液态金属流速和流量。此外，采用绝热客体135也可以进一步降低泵腔内高温液态金属对磁体的磁性的影响。

图4所示的是根据本实用新型的电磁泵的磁体阵列的排列方式的另一个实例示意图。如图4所示，该排列方式的有图3所示的排列方式不同之处在于上部和下部磁体阵列在中间磁体的前后两侧分别增加了一个磁体，从而使得上部磁体阵列和下部磁体阵列形成十字磁体阵列。同样，上部磁体阵列所增加的前后两个磁体的N极也面对中间磁体的前后两侧；而下部磁体阵列所增加的前后两个磁体的S极也面对中间磁体的前后两侧。同样，在图4中，箭头代表了磁体磁极方向，而“X”也表示中间磁体的磁极N极指向以及“●”也表示下部中间磁体的磁极S极的指向。为了更清楚显示该排列方式，图5所示的是图4所示的磁体阵列排列方式的上部磁体阵列的俯视示意图，而图6所示的图4所示的磁体阵列排列方式的下部磁体阵列的俯视示意图。这种十字形排列方式从两个方向对泵腔区域内的磁场进行了进一步挤压，使得成对磁体130-2和130-5形成的封闭磁场的中心磁场强度进一步提高，并且由此使得泵腔区域的磁场更为均匀，同时使得边缘磁场强度保持与中心磁场强度进一步趋同。

尽管此处仅仅表述了两种磁体阵列130，但是其排列方式可以增加米字形排列方式或其他围绕中心磁体进行类似排列的排列方式，同样可以挤压中心磁场的边缘磁场，提高中心磁场强度和边缘磁场的均匀性。

返回参见图1，所述泵腔120内表面以及通孔内表面涂布有耐热以及隔热涂层，由此进一步隔断了本强120内的高温液态金属的热量传导到外部磁体。所述耐热涂层可以是耐热温度高于600℃的纳米陶瓷涂料。需要注意的是，泵腔130的通孔和电极之间以及进出口接头处采用高温密封胶密封，以防止泄漏。此外为了涂布隔热图层方便，可以使得泵芯110由上下两片通过多个螺栓紧固件或其他紧固件紧固构成。这样上下两片的边缘接触部分以及螺栓紧固部位采用高温密封胶密封。

根据上述说明可知，本实用新型的耐高温液态金属电磁泵既能适应高温散热环境也能够获得进行大流量大扬程的磁场。

上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。