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1、一种新颖的磁浮轴承叶轮泵现有的离心泵均有单独分离的电机驱动电机与离心泵之间还必须有联轴器或其它传动系统。离心泵内都设置机械轴承用以克服转子在其重量及液体力作用下偏离径向与轴向的中心位置，产生与定子之间的磨擦。为了避免叶轮泵输送的流体泄漏至泵外泵内必须配置各种形式的密封装置。因此，按照传统设计方法，一台叶轮泵需要几十个甚至几百个零部件每个零部件的损坏或失灵都可能导致整个系统的故障必须停机检修。此外，机械轴承与密封均存在磨损及寿命问题，整个系统每隔一定时间需要保养和维护，更换易损件。叶轮泵这些习以为常的复杂和麻烦有望即将终止。作者最近设计制造成一种新颖的叶轮泵。它仅有一个运动部件即转子，以及一个固
2、定部件即定子，没有单独分离的电机，没有机械轴承，没有任何密封。这种泵。另外最具前途的永磁磁浮（也称无源磁浮）技术，由于 1842 年英国人 Earnshaw 及 1939 年 Braun-beck 的研究断定，不可能达到稳定的平衡，至今未得到发展。作者在解决叶轮血泵轴承磨损问题时却发现，Earnshaw 理论和 Braunbeck 推论只是说单纯由永磁力作用下的静止磁浮是不可能的而磁浮技术在应用时遇到的则都是非磁力（比如重力）参与的运动体（比如高速火车舶悬浮问题。作者进一步研制了多种不同结构的永磁磁浮叶轮血泵在此基础上又设计制造了本文所报道的磁浮轴承叶轮泵。完全由永久磁铁组成的磁场中磁铁要想稳
3、定的悬浮是不可能的这是因为两个磁铁间的吸力或斥力与它们之间的距离平方成反比。更具体地说，两块磁铁之间不存在稳定的的平衡点。这表明，仅仅凭借永磁磁铁要实现稳定的磁浮，必须要求磁体的运动至少在一个自由度上受到约束。在电磁磁浮高速列车上这种约束主要由电磁力来芫成就需要附加相应的位置测量和反馈系统等复杂的系统。场、静磁场和静力场中，如果相对介电常数（5和相对磁导率（）都大于或等于一个单位实现磁浮是不可能的。对于所有材料有 5，1，因此在静电场中实现磁浮是不可能的。但是在静电场中，如果1，仍然可以实现稳定磁浮。有两种材料的 y1：抗磁性材料的略小于 1，超导材料的=0 这表明超导状态下可以实现稳定磁浮。
4、1.3 作者的发现 2000 年，作者在解决叶轮血泵轴承磨损问题时发现，在永磁力及非永磁力共同作用下，运动体可以达到稳定的平衡。而且，参与作用的非磁力如果由其它非磁力取代磁浮的稳定平衡不会打破。行性。首先，Earnshaw 指出，单纯由永磁力作用下的磁浮是不可能的而实际上磁浮体不可能只受到永磁力的作用。其次，Braunbeck 断言，静磁场中的永磁磁浮是不可能的而实际应用中悬浮体都是运动的。2 材料和方法 2.1 泵机合一的机械结构图堤在江苏丹徒电机厂生产的 Y801-2 型三相异步电动机基础上改装的叶轮泵外形图。是该泵的结构示意图。在紧固叶轮 1 的转子 6 上镶嵌有永磁磁力轴承 2及小磁环
5、以及驱动转子旋转的硅钢（磁钢）3*在定子上绕有线圈 4及磁力轴承 2 和 5 的大磁环。这样，整个系统仅有一个运动的部件，卩转子。除转子外只、有一个固定的部件，即定子包括与其互为一体的泵壳。当电流通入线圈后，转子便连同叶轮一起旋转，芫成离心泵的功能。这种结构在微型泵上已经成功运用，功率仅 10W 左石本文报道的叶轮泵功率增加至 750 证实功率大小不是技术的关键。2.2 磁力轴承的卸载作用从可见，磁力轴承 2 和 5 分别由两个大小不同的磁环组成它们既有径向排斥的轴承功能，又有轴向抗压及抗拉的弹簧作用。当电流通入线圈后，线圈铁心会产生旋转的磁力场，拉动磁钢旋转。在新颖的叶轮泵内，线圈铁心及转子
6、磁钢之间的径向吸引力由磁力轴承抵消，理论上转子与定子之间没有正压力因此也没有摩擦力，任何径向机械轴承均无必要。磁环之间的斥力是自重的 100 倍左石转子的重量与磁力相比，可以忽略，由重量引起的位置偏离也无须加以考虑。同样地，两磁环在轴向存在弹簧作用可以抵消转子上由液体力产生的轴向力所以任何轴向轴承也无需配置。当转子旋转后，由于液压力及液流的作用，转子与定子之间充满介质，转子悬浮在液体中，用霍尔元件检测转子径向及轴向位置证实转子与定子之间没有任何接触，也就是说，转子磁浮是由磁力轴承及液体力共同芫成的所以所达到的磁浮是稳定的。2.3 无泄漏及抗腐蚀性能从可知，转子与定子之间的间隙充满液体定子内表面
7、及转子外表面均由抗腐蚀材料包层整个泵外壳是全封闭的任何流体成分均不可能泄漏至泵外，任何形式的密封是没有必要的。叶轮是由不锈钢材料线切割加工而成；泵壳及进、出口部分由有机玻璃制作为的是能清晰地见到叶轮地旋转及轴向颤动。2.4 流线型叶片的设计新颖叶轮泵的叶片，见。采用 30*对数螺旋线形状，由三元流线型设计方法推导 1（U1.按照这种设计方法片与流道内的流线和流面处处、时时相切不会产生分离、冲击和紊流等二次流动及不规则流动。作者推导此型叶片时考虑的是尽量减少血泵内的血损结果与国外同行寻求泵的最高效率的研究不谋而合131.叶轮叶片数根据 Rathod 及 Roddy 的结果取 6 片。磁浮泵的叶轮
