磁力泵采用磁力传动,实现力矩的无接触传递,是为彻底解决机械传动泵轴封泄漏而设计的无密封、无泄漏、无污染的新型工业用泵。在车船等特定的使用场合,要求泵机组体积小、无泄漏,同时还要求泵具有高的性能参数。采用高速磁力泵可以满足这些特殊要求。高速磁力泵由变频电机直接驱动外磁转子,磁力穿越隔离套,使内磁转子旋转,内磁转子无轴封,实现无泄漏输送。高速磁力泵的特点是转速高、无轴封、无泄漏。 本文结合某军工工程的实际需要,设计研制GCB90-70型400Hz高速磁力泵。分析了高速磁力泵磁转子的运行机理,利用数值方法求解了永磁体磁场,通过合理的结构设计解决了汽蚀、噪音,轴向力平衡等关键技术问题。 磁力泵由于结构上的特殊性,决定了其能量损失构成因素的复杂性,且能量损失较其它类型泵大。本文在能量分析的基础上提出了以求效益最高为目标的单目标优化设计数学模型,为优化设计磁力泵效率提供了理论依据。 在磁力泵的设计中,磁转矩计算十分重要,工程上常用的公式作为简易快速的计算方法具有一定的实用型。但是传统的基于磁路的计算只能求出永磁机构各部分的场量平均值而无法求出场的分布形态,这就意味着不能掌握永磁磁极在不同角度下的工作点。利用有限元软件对磁力传动的结构参数进行模拟、分析,可以准确计算场的分布,也避免了单纯利用实验方法进行设计时周期长、费用高的不足。 内磁转子轴向力的平衡直接影响泵机组的寿命和运转的可靠性。在要求具有最小轴向尺寸的前提下,利用冷却循环回路来减小内磁转子右端轴向力的分布,同时冷却了滑动轴承和隔离套。经过实际运转证明各轴向力几乎达到完全平衡。 作为一种高转速小流量的无泄漏泵,无论是从结构设计,水力设计和磁路设计等方面都不能完全照搬传统的设计经验。本文设计成功的高速磁力泵为今后类似产品的开发积累了经验,具有重要的实用价值。