[发明专利]一种一体永磁式液态金属电磁泵

说明书

本发明公开了一种一体永磁式液态金属电磁泵，包括定子铁轭、三相绕组线圈、转子永磁体、转子支撑结构、转子转轴、液态金属流道和外部铁轭。三相绕组线圈内通三相交流电时，在定子铁轭和转子永磁体之间形成旋转磁场，转子上固定的转子永磁体在旋转磁场中受到磁场力，使得转子跟随旋转磁场转动，旋转的转子永磁体与外部铁轭之间在流道内形成的径向磁场将会旋转，进而在流道内的液态金属内产生感应涡电流，液态金属在此涡电流与转子永磁体和外部铁轭之间形成的磁场共同作用下产生安培力，进而驱动液态金属向着周向运动。本发明的一体永磁式液态金属电磁泵适用于驱动液态金属流动，如钠、锂、铅铋合金、钠钾合金等。

技术领域

本发明涉及液态金属驱动设备领域，具体是一种一体永磁式液态金属电磁泵。

背景技术

随着第四代核反应堆及空间堆技术的发展，液态金属作为冷却剂的反应堆得到了越来越多的研究及应用，如铅铋快堆、钠冷快堆、以钠钾合金为冷却剂的空间堆。国内外对液态金属热工水力特性的实验研究也朝着大型化、极端工况方向发展，这些发展趋势对液态金属的驱动设备提出了更高的要求，要求电磁泵耐温更高，输出压头更大。而现有的直线感应式电磁泵由于需考虑高温下的绝缘问题，其最高工作温度受到很大的限制，通常为400℃。且对于高电阻率的液态金属，如铅铋合金、钠钾合金等，直线感应式电磁泵的传输效率非常低，不能满足实验研究的需求。本发明基于上述问题，结合永磁式电磁泵的工作特征，提出一种耐高温，高效率的液态金属电磁泵。

发明内容

针对高温液态金属的驱动需求，本发明提出了一种一体永磁式液态金属电磁泵，能够高效传输高温液态金属。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种一体永磁式液态金属电磁泵，包括由定子铁轭1和三相绕组线圈2构成的定子、由转子永磁体3及转子支撑结构4和转子转轴5构成的转子、液态金属流道6和外部铁轭7；所述定子铁轭1由硅钢片堆叠而成，定子铁轭1上加工一定数量的齿；所述三相绕组线圈2绕于定子铁轭1的齿上，三相绕组线圈2的接线顺序为AZBXCY，以形成旋转磁场；所述转子永磁体3为圆弧形，固定于转子支撑结构4内周圈并位于定子铁轭1外周圈，转子永磁体3磁场方向沿着径向，多个转子永磁体N极和S极交替朝向转子转轴5中心；转子转轴5与转子支撑结构4相连接；液态金属流道6置于转子外部，外部铁轭7置于液态金属流道6外部；当三相绕组线圈2内通三相交流电时，在定子铁轭1和转子永磁体3之间形成旋转磁场，转子上固定的转子永磁体3在旋转磁场中受到磁场力，使得转子跟随旋转磁场转动，旋转的转子永磁体3与外部铁轭7之间在液态金属流道6内形成的径向磁场将会旋转，进而在液态金属流道6内的液态金属内产生感应涡电流，液态金属在感应涡电流与转子永磁体3和外部铁轭7之间的形成的磁场共同作用下产生安培力，进而驱动液态金属在液态金属流道6内沿着出口方向运动。

所述定子铁轭1的齿数为六的整数倍，如6、12、18、24等，所述转子永磁体3的个数为齿数的三分之一，如齿数为18时，永磁体的个数为6

所述三相绕组线圈2内交变电流的频率为5-200Hz，频率由变频器控制，不同频率下电磁泵的输出压力不同，因此，通过控制变频器的输出频率来控制电磁泵的输出压力。

所述转子永磁体3由钐钴材料加工，钐钴材料最高工作温度350℃，转子高速转动时，其与空气的对流换热系数大大增加，可保证转子永磁体3工作在安全温度范围内，液态金属流道6与外部铁轭7外部布置布置热阻大的隔热层，减小高温流体向电磁泵转子的传热，以保证电磁泵可驱动0-600℃的液态金属。

所述外部铁轭7由铁磁材料加工，如纯铁或硅钢片，其目的是提高液态金属流道6内的磁感应强度，进而增加涡电流和安培力大小，提高电磁泵的效率。

所述电磁泵可实现液态金属流道自加热，当电磁泵工作时，转子转动，液态金属流道壁内形成涡电流发热，可实现自加热。

和现有技术相比，本发明具备如下优点：