磁力泵结构及工作原理的介绍
1磁力泵的布局及工作原理。
CQ型不锈钢磁力驱动离心泵（简称磁力泵）是将永磁联轴器的工作原理应用于离心泵的产物,泵体及过流部件采取304不锈钢材质,设计公道,具有全密封,无泄露,耐侵蚀的特点,本磁力泵结构紧凑,外形美不雅,体积小,噪音低,运行靠得住,使用维修便利．CQ型不锈钢磁力驱动离心泵可应用于化工,制药,石油,电镀,食物,片子照相洗印,科研机构,国防工业等单元抽送酸,碱液,油类,稀有珍贵液,镀液,挥发性液体,以及循环水装备配套．特别是易燃,易爆,挥发性液体的抽送。

　　内磁转子与叶轮一路固定在泵轴,外磁转子与机电相连接,在机电的驱动下,外磁转子做扭转运动,由于外磁转子与内磁转子彼此之间的磁作用力,使得内磁转子带动叶轮一起扭转。

　　2,Halbach阵列介绍。

　　20世纪80年月,美国劳伦斯伯克利国度实验室KlausHalbach教授提出了一种永磁体阵列Halbach阵列<6>,随后的10年里,Halbach阵列被许多研究机构相继应用于粒子加快器,自由电子激光装配,同步辐射装配,真空装备,磁悬浮手艺等高能物理领域<7>。

　　基于当前的出产加工工艺,要取得理想Halbach阵列需要整体环形充磁,由于利用现有的技术对整体工艺还不敷完善,因此在绝年夜多数的工程应用领域中,都采取分段拼装方式的分段式Halbach阵列<8>。

　　Halbach阵列使得阵列的内部磁场增强,同时阵列的外部磁场获得削弱,同理,通过磁体的分歧排列,可以获得外部磁场加强,内部磁场减弱的阵列,内磁转子采取这种阵列,可以加强磁力传念头构的气隙磁场强度,进而到达增大磁传动机构传递转矩的目的。

　　3几何模型的成立及材料属性。

　　磁极其24极,R1=35mm,R2=45mm,R3=55mm,R4=58mm,R5=68mm,R6=78mm,内,外轭铁的磁导率取4000H/m,磁体磁导率取1,1H/m,矫顽力取Hc=870000A/m,空气的磁导率取1,0H/m。

　　4磁场力与转矩的计算方式。

　　4,1电磁场基本方程麦克斯韦方程组是支配所有宏不雅磁现象的一组基本控制方程,由以下4个微分方程构成<9>：D=vE=-BtB=0H=J+Dt式中：D为电位移（或称电通密度）,C/m2,v为单元体积中的电荷,即电荷体密度,E为电场强度,V/m,B为磁感应强度（或称磁通密度）,T,H为磁场强度,A/m,J为电流密度,A/m2。

　　以上4个微分方程也别离称为：高斯电通定律,法拉第电磁感应定律,高斯磁通定律和安培环路定律（或称全电流定律）。

　　以上的微分方程其实不能得到确定的解,还有与材料相干的本构方程（或称电磁性能关系式）：D=EB=H在电源以外区域,有：J=E式中：,和别离为介电常数,F/m,磁导率,H/m,电导率,S/m,4,2力与转矩的计较。

　　经典电磁理论供给了麦克斯韦应力法,虚位移法等解析计算方式等<10>。

　　4,2,1麦克斯韦应力法。

　　经过有限元阐发,通过已经得到个单位的磁感应强度和磁场强度,只有适被选定封闭曲面,通过上式就可求出作用在S面所包抄磁性体上的合力及转矩。

　　4,2,2虚位移法按照虚功原理,当磁场能量用磁链暗示时,处于磁场中的物体受到的作用力及转矩可由下式计算：fg=-Wmg140磁力泵Halbach阵列传念头构有限元分析丛小青王利伟白滨等M=-Wm#式中：Wm为所研究系统的磁场能量,g为广义坐标,#为角度坐标。

　　当媒介为线性时有：Wm=12#vHBdv+12sHAds5数值模拟数值模拟过程为二维瞬态磁场阐发,利用Ansoft有限元阐发软件来进行模拟计算,麦克斯韦方程组通过简化可以获得二维瞬态磁场的计算方程：vA=J-At-v+Hc式中：Hc为永磁体的矫顽力,v为活动物体的速度,A为磁矢量,J为电流密度。

　　模拟过程连结外磁转子固定,使内磁转子旋转来计算内磁转子的转矩年夜小,此模拟去除隔离套,只斟酌磁转子的传动效应,而只有隔离套的涡流损掉与转动速度有关,因此模拟进程中内磁转子的转动速度可以任意设定,不会对转矩的年夜小有影响,这里,我们设其转速为360/s,瞬态计较总时间为1s,每0,001s做一次求解,对内,外轭铁施加磁通量均衡条件。

　　6模拟结果及阐发。

　　别离对传统阵列,紧密阵列和Halbach阵列进行数值计较,采取Ansoft商用软件的二维瞬态分析模块。

　　6,1传统阵列。

　　传统阵列内磁转子转矩的转变曲线图,取其一个转变周期,对传统阵列,一个转变周期的转角为30,从转矩图可以看出第一个可年夜转矩绝对值为T=4380Nm/m,其转角为7,5（即实际工作中表里磁转子的转角差为7,5）,对于磁力转念头构的实际工作情况,取磁块轴向长度L=40mm,则实际传动可年夜转矩值Tmax=TL=175,2Nm。

　　6,2慎密阵列。

　　取一个转变周期,一个转变周期的转角为60,第一个可年夜转矩绝对值处的位移角为15,转矩值为4720Nm/m,对于磁力转念头构的实际工作情况,取磁块长度为40mm,则实际传动可年夜转矩值为188,8Nm,图8紧密阵列转矩转变曲线（取一个周期）。

　　6,3Halbach阵列（每极4段）。

　　一个转变周期的转角为60,第一个可大转矩绝对值呈现在转角差为15处,转矩值为5400Nm/m,取磁块长度为40mm,则实际工作的可年夜转矩为216Nm,Halbach阵列（每极4段）转矩转变曲线（取一个周期）。

　　6,4阐发。

　　今朝,磁力泵传念头构主要使用传统阵列和紧密阵列,从模拟成果来看紧密阵列与传统阵列相比,慎密阵列只有约7,8%的晋升,而Halbach阵列能提高约23,3%,是以,Halbach阵列对提高磁体利用率有着很是重要的作用,使得高转矩磁力泵的设计同样成为可能。

　　同时,Halbach阵列具有磁屏障作用,外磁转子在空气中磁通量线闭合在磁阵列内部,是以,使用Halbach阵列的传念头构可以减小轭铁的厚度,甚至可以打消轭铁,对于取消轭铁的传念头构,其动弹惯量减小,传动机构的启动性能将获得提升。

　　7结语。

　　（1）通过数值摹拟,阐发传统阵列,慎密阵列,Halbach阵列的可年夜转矩值,得出慎密阵列与传统阵列相比提高约7,8%,Halbach阵列与传统阵列比拟提高约23,3%。

　　（2）Halbach阵列具有磁屏障作用,利用Halbach阵列可以减小轭铁的厚度,从而提高传念头构的启动性能。

　　（3）本文未斟酌隔离套对转矩的影响,现实工作中,金属隔离套在交变的磁场中会发生涡流损失,是以,今后有需要对于金属隔离套的涡流损失进行深入的研究。

　　CQ不锈钢磁力泵概述。

　　CQ型不锈钢磁力驱动离心泵（简称磁力泵）是将永磁联轴器的工作原理应用于离心泵的产物,泵体及过流部件采取304不锈钢材质,设计公道,具有全密封,无泄露,耐侵蚀的特点,本磁力泵结构紧凑,外形美不雅,体积小,噪音低,运行靠得住,使用维修便利．CQ型不锈钢磁力驱动离心泵可应用于化工,制药,石油,电镀,食物,片子照相洗印,科研机构,国防工业等单元抽送酸,碱液,油类,稀有珍贵液,镀液,挥发性液体,以及循环水装备配套．特别是易燃,易爆,挥发性液体的抽送。