[發明專利]旋轉設備

無效

• 申請號: 200680008512.6
• 申請日: 2006-01-27
• 公開（公告）號: CN101163880A
• 公開（公告）日: 2008-04-16
• 發明（設計）人: 羅伯特·蒂博德奧
• 申請（專利權）人: 羅伯特·蒂博德奧;磁浮技術有限責任公司
• 主分類號: F04B17/00
• 分類號: F04B17/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所
• 代理人: 蘇娟

相關申請

本申請要求了2005年1月28日提交的題為“Rim-Driven?FluidPump?System”的美國臨時申請No.60/593608和2005年12月5日提交的題為“Rotational?Apparatus”的美國專利申請No.11/293982的優先權，這些文獻的全部內容通過引用并入本文。

技術領域

本發明涉及一種可旋轉元件，更具體地說，涉及一種具有磁性軸承裝置和驅動裝置的非軸驅動設備。

背景技術

驅動可旋轉元件(例如旋轉設備的推進器)的一種普通技術是通過使用推進器驅動軸。推進器驅動軸通常穿過外殼和被驅動流體而與推進器的中央軸轂連接。這種結構使得推進器驅動軸穿過泵外殼和被驅動流體，因此需要流體密封件或軸外殼等部件以在軸穿過外殼時密封軸，從而防止被驅動流體離開外殼或穿過軸進入的位置。

在旋轉設備技術方面的最新發展已經無需驅動軸來驅動旋轉設備的推進器，因此已經無需驅動軸密封件和驅動軸外殼。一個進步在于結合了磁體或電磁體代替驅動軸作為推進器驅動組件。但是，磁性或電磁驅動組件單獨仍然需要固定到其上安裝有推進器的主軸或軸上的機械軸承。該布置結構的一個缺點在于機械軸承容易隨著時間磨損，從而需要維護、停機并且在有些時候需要更換。另外，機械軸承仍然需要一個或多個密封件來防止軸承、被驅動流體或者兩者被污染，而密封件容易隨著時間而泄漏。

在旋轉設備技術方面的其它最近發展包括與磁性驅動組件分開的磁性軸承組件，以代替機械軸承。然而，由于用于容納磁性軸承組件或以其它方式容納位于旋轉設備中央的軸承組件的推進器中央部分的尺寸增大，位于推進器組件的中央部分處的磁性軸承組件容易妨礙流體運動穿過旋轉設備。另外，相對于磁性驅動組件設置磁性軸承組件比較關鍵以便避免在磁性軸承組件和磁性驅動組件之間出現磁性干涉，因為每個磁性組件產生出獨特專有的磁場。另外，單獨磁性軸承組件和單獨磁性驅動組件往往需要復雜的控制系統來在旋轉設備的操作例如啟動、斷開、加速或減速期間補償磁場強度變化。而且，推進器組件繞著其轉動的位于流體運動設備中央的磁性軸承組件往往需要一個或多個密封件來防止軸承、被驅動流體或兩者受到污染。

因此，需要這樣一種具有磁性驅動組件和磁性軸承組件的設備，該設備能夠避免妨礙被驅動流體流動，避免設置和控制磁性驅動組件和磁性軸承組件的復雜性，并且避免需要密封件來防止軸承、被驅動流體或兩者受到污染。

發明內容

本發明解決了與具有可旋轉元件、磁性驅動組件和磁性軸承組件的設備相關的上述局限之處。本發明提供了一種驅動和支撐具有成型定子組件和成型轉子組件的設備的可旋轉元件的方案。定子組件被構造成沿著定子組件的內壁周邊產生出可成形磁場以利用磁力繞著旋轉軸線驅動可旋轉元件并且利用磁力控制可旋轉元件繞著旋轉軸線的徑向、軸向和傾斜位置。定子組件可被構造成包括一個或多個電磁體、一個或多個磁體或磁體和電磁體的任意組合。轉子組件可被構造成形成可旋轉元件的遠端部分，可被構造成緊固在可旋轉元件的遠端部分上，或者可被構造成緊固在可旋轉元件的外表面上。另外，轉子組件可以在可旋轉元件的制造期間形成。

在本發明的一種實施方式中，披露了一種旋轉設備。該旋轉設備包括具有圓形橫截面的可旋轉元件和具有定子的磁性組件。定子被構造成沿著內壁部分的周邊產生出可成形磁場以驅動可旋轉元件繞著旋轉軸線進行軸向轉動，并且控制可旋轉元件相對于旋轉軸線的徑向位置和軸向位置。

定子可被構造成包括圓形橫截面、內部通道、外壁和成型內壁。在本發明的一個方面中，定子的外壁具有凸形形狀。在本發明的一個方面中，定子的內壁具有凹形形狀。在本發明的其它方面中，定子的成型內壁具有以下形狀之一，多邊形形狀或凸形形狀。

磁性組件可以包括轉子。轉子可被構造成具有成型外壁和可以安裝在可旋轉元件上的內壁。轉子外壁的形狀與定子的成型內壁的形狀互補。

磁性組件被構造成使得由定子產生出的可成形磁場的幅度變化以基本上相同的比例改變可旋轉元件的驅動以及可旋轉元件的徑向和軸向位置的控制。由定子產生出的可成形磁場能夠控制可旋轉元件相對于旋轉軸線的傾斜位置。

旋轉設備的定子形成磁性軸承裝置和磁性驅動裝置的一部分。旋轉設備的定子可以為磁體、電磁體或兩者。