本公開(kāi)涉及一種液態(tài)金屬電磁泵，尤其是一種能夠減少液態(tài)金屬流阻的大流量的電導(dǎo)式液態(tài)金屬電磁泵。

背景技術(shù)：

液態(tài)金屬電磁泵是用來(lái)驅(qū)動(dòng)液態(tài)金屬的一種特殊泵，液態(tài)金屬循環(huán)在冶金、機(jī)械設(shè)備散熱、電子設(shè)備散熱中都有應(yīng)用。液態(tài)金屬電磁泵的性能決定了液態(tài)金屬循環(huán)系統(tǒng)的規(guī)模和性能。液態(tài)金屬電磁泵分為電導(dǎo)式和電感式，電導(dǎo)式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高，多為小型產(chǎn)品，提供較小的流量和用于小型電子產(chǎn)品的散熱。為了獲得均勻的磁場(chǎng)，通常在電磁驅(qū)動(dòng)部分，對(duì)泵腔采用扁平化涉及，從而將用磁體布置在扁平泵腔部位為泵腔內(nèi)的液態(tài)金屬提供均勻的磁通量。但是這種扁平泵腔通常在流出泵體之后會(huì)進(jìn)行變徑處理，以便將泵腔出的扁平截面變成圓柱截面。這種電磁泵的流道通過(guò)泵腔后由于需經(jīng)過(guò)兩次變徑，這增加了液態(tài)流體流動(dòng)阻力，也容易使氣體留在泵中無(wú)法排除，同時(shí)為了得到更大的驅(qū)動(dòng)力，要求扁平泵腔的上下兩磁鐵的間距小，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、隔熱設(shè)計(jì)較困難。因此，人們期望提供一種能夠降低流體流經(jīng)泵腔時(shí)的流阻，擴(kuò)大流量的液態(tài)金屬電磁泵。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本公開(kāi)提出了一種液態(tài)金屬電磁泵，包括：電絕緣泵腔，具有圓筒截面或橢圓筒截面的直通泵腔和縱向連接液態(tài)金屬管道的進(jìn)出口；沿著與泵腔截面的圓周方向布置的多塊瓦片狀磁體，所述多塊永磁體在所述圓周方向上布置成海爾貝克磁鐵陣列，由此在所述海爾貝克磁鐵陣列中心的泵腔內(nèi)形成均勻的平行磁場(chǎng)；在泵腔外表面和每個(gè)瓦片狀磁鐵之間布置有隔熱層；以及在與海爾貝克磁鐵陣列形成的磁場(chǎng)方向垂直的方向的泵腔的中間相對(duì)兩側(cè)設(shè)置有用于布置電極的通孔，所述電極用于對(duì)泵腔內(nèi)的液態(tài)金屬通電；其中所述泵腔內(nèi)表面以及電極通孔內(nèi)表面涂布有耐熱涂層，并且所述通孔和電極之間以及進(jìn)出口接頭處采用高溫密封膠密封。

根據(jù)本公開(kāi)的液態(tài)金屬電磁泵，其中所述海爾貝克磁鐵陣列的磁鐵數(shù)量至少為8塊，其中面向泵腔的截面所述海爾貝克磁鐵陣列的一半磁體的充磁方向按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，另一半磁體的充磁方向按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。

根據(jù)本公開(kāi)的液態(tài)金屬電磁泵，其中所述海爾貝克磁鐵陣列的磁鐵數(shù)量為16塊。

根據(jù)本公開(kāi)的液態(tài)金屬電磁泵，其中所述海爾貝克磁鐵陣列的任意相鄰兩塊磁體的充磁方向之間的夾角相同。

根據(jù)本公開(kāi)的液態(tài)金屬電磁泵，其中所述泵腔為整體構(gòu)件或由上下兩片通過(guò)多個(gè)螺栓緊固件緊固構(gòu)成。

根據(jù)本公開(kāi)的液態(tài)金屬電磁泵，其中所述泵腔的進(jìn)出口有與系統(tǒng)連接的螺紋或法蘭，并且所述電極孔的中心連線通過(guò)泵腔截面的圓心且與泵腔的軸垂直。

根據(jù)本公開(kāi)的液態(tài)金屬電磁泵，其中所述隔熱層為空氣層、隔熱材料件或者真空隔熱板。

根據(jù)本公開(kāi)的液態(tài)金屬電磁泵，其中所述耐熱涂層為耐熱溫度高于600℃的納米陶瓷涂料。

根據(jù)本公開(kāi)的液態(tài)金屬電磁泵，其中還包括布置在所述海爾貝克磁鐵陣列外側(cè)的風(fēng)扇，用于對(duì)海爾貝克磁鐵陣列磁鐵進(jìn)行風(fēng)冷散熱。

根據(jù)本公開(kāi)的液態(tài)金屬電磁泵，其中所述海爾貝克磁鐵陣列外表面或內(nèi)表面與所述隔熱層之間布置有水冷系統(tǒng)的水冷管路用于為磁鐵散熱。

根據(jù)本公開(kāi)的液態(tài)金屬電磁泵的磁鐵排列為圓環(huán)狀，整個(gè)泵體的流道無(wú)變徑，流動(dòng)阻力小，同時(shí)通過(guò)使用特殊的磁鐵排列方式，得到圓柱狀區(qū)域的均勻平行磁場(chǎng)，并且特殊的磁鐵排列方式使得工作區(qū)域的磁場(chǎng)強(qiáng)度更強(qiáng)。另外，流道與磁鐵之間有一定的間隙，間隙中通過(guò)填充隔熱材料或隔熱層保護(hù)磁鐵，使得電磁泵可以有更高的工作溫度，并且也便于更好的設(shè)計(jì)隔熱散熱結(jié)構(gòu)。

附圖說(shuō)明

此處的附圖被并入說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分，示出了符合本公開(kāi)的實(shí)施例，并與說(shuō)明書(shū)一起用于解釋本公開(kāi)的原理。

圖1所示為使用根據(jù)本公開(kāi)的液態(tài)金屬電磁泵的實(shí)施例的縱向剖視圖。

圖2所示的是本公開(kāi)的液態(tài)金屬電磁泵的實(shí)施例的海爾貝克磁鐵陣列的示意圖。

圖3所示的是本公開(kāi)的液態(tài)金屬電磁泵的實(shí)施例的第二種海爾貝克磁鐵陣列的示意圖。

圖4所示的是根據(jù)本公開(kāi)的液態(tài)金屬電磁泵的第二實(shí)施例的橫剖圖。

具體實(shí)施方式

這里將詳細(xì)地對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時(shí)，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性實(shí)施例中所描述的實(shí)施方式并不代表與本公開(kāi)相一致的所有實(shí)施方式。相反，它們僅是與如所附權(quán)利要求書(shū)中所詳述的、本公開(kāi)的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

在本公開(kāi)使用的術(shù)語(yǔ)是僅僅出于描述特定實(shí)施例的目的，而非旨在限制本開(kāi)。在本公開(kāi)和所附權(quán)利要求書(shū)中所使用的單數(shù)形式的“一種”、“所述”和“該”也旨在包括多數(shù)形式，除非上下文清楚地表示其他含義。還應(yīng)當(dāng)理解，本文中使用的術(shù)語(yǔ)“和/或”是指并包含一個(gè)或多個(gè)相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)目的任何或所有可能組合。

應(yīng)當(dāng)理解，盡管在本公開(kāi)可能采用術(shù)語(yǔ)第一、第二、第三等來(lái)描述各種信息，例如，第一磁鐵也可以被稱(chēng)為第二磁鐵，反之亦然，但這些信息不應(yīng)限于這些術(shù)語(yǔ)。這些術(shù)語(yǔ)僅用來(lái)將同一類(lèi)型的信息彼此區(qū)分開(kāi)。取決于語(yǔ)境，如在此所使用的詞語(yǔ)“如果”可以被解釋成為“在……時(shí)”或“當(dāng)……時(shí)”。

為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本公開(kāi)，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本公開(kāi)作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

圖1所示為使用根據(jù)本公開(kāi)的液態(tài)金屬電磁泵的實(shí)施例的縱向剖視圖。如圖1所示，電磁泵100包括電絕緣泵腔110，其具有圓管狀直通泵腔110和縱向連接液態(tài)金屬管道的進(jìn)出口140。磁鐵或磁鐵陣列130圍繞圓管狀直通泵腔110的圓周方向布置成海爾貝克磁鐵陣列，從而在泵腔110內(nèi)形成與泵腔的進(jìn)出口140方向垂直的平行磁場(chǎng)。在圓管狀直通泵腔110的布置有海爾貝克磁鐵陣列的中間位置，設(shè)置有兩個(gè)用于電極150安裝的通孔，所述兩個(gè)通孔的中心的連線與泵腔110的中心軸線的相交，并且同時(shí)與泵腔110的中心軸線和海爾貝克磁鐵陣列130在泵腔110內(nèi)形成的平行磁場(chǎng)的方向垂直。

圖2所示的是本公開(kāi)的液態(tài)金屬電磁泵的實(shí)施例的海爾貝克磁鐵陣列的示意圖。如圖2所示，海爾貝克磁鐵陣列130包括8個(gè)排列成環(huán)形的磁體130-1、130-2、130-3、130-4、130-5、130-6、130-7以及130-8。該海爾貝克磁鐵陣列130中一半磁體的充磁方向按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，例如磁體130-1、130-2、130-3、130-4以及130-5，而另一半磁體的充磁方向按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)130-1、130-8、130-7、130-6以及130-5。通過(guò)這種排列方式，在磁鐵陣列中央部位，即圓管狀直通泵腔110內(nèi)部形成均勻的平行磁場(chǎng)，如圖中間位置中寬幅所示的平行磁場(chǎng)。如圖2所示，任意相鄰兩塊磁體之間的充磁方向的變化角度都相等。當(dāng)然，根據(jù)需要也可以將任意兩塊磁體之間的充磁方向的變化角度設(shè)置為不相等。

為了增加圓管狀直通泵腔110內(nèi)中間平行磁場(chǎng)的平行層度和均勻?qū)佣群痛磐芏?，也可以增加海爾貝克磁鐵陣列130中磁體的數(shù)量。圖3所示的是本公開(kāi)的液態(tài)金屬電磁泵的實(shí)施例的第二種海爾貝克磁鐵陣列的示意圖。如圖3所示，其中海爾貝克磁鐵陣列130包括16個(gè)排列成環(huán)形的磁體，每一半有8個(gè)，這樣進(jìn)一步增強(qiáng)的中間磁通密度和平行磁場(chǎng)的均勻性。盡管此處列舉了8和16個(gè)的情形，但是也可以設(shè)置成由12個(gè)磁體構(gòu)成的海爾貝克磁鐵陣列130。

通過(guò)采用上述海爾貝克磁鐵陣列，形成的封閉磁場(chǎng)的中心磁場(chǎng)強(qiáng)度比單純的一對(duì)或多對(duì)磁鐵形成的平行磁場(chǎng)強(qiáng)度提高了45％～60％，尤其是使得邊緣磁場(chǎng)強(qiáng)度保持與中心磁場(chǎng)強(qiáng)度基本相同從而形成均勻磁場(chǎng)。由此在泵腔內(nèi)獲得更好的均勻磁場(chǎng)，從而獲得穩(wěn)定和更大揚(yáng)程的液態(tài)金屬流速和流量。

圖4所示的是根據(jù)本公開(kāi)的液態(tài)金屬電磁泵的第二實(shí)施例的橫剖圖。如圖4所示，成對(duì)電極150穿過(guò)泵腔110兩側(cè)通孔對(duì)泵腔內(nèi)的液態(tài)金屬通電。泵腔110和磁體130之間布置有隔熱層180。通過(guò)隔熱層180可以減少或消除泵腔110內(nèi)部液態(tài)金屬傳遞給磁體130的熱量。隔熱層180可以是空氣層、隔熱材料件或者真空隔熱板。磁體的磁性通常會(huì)隨溫度變換有所變化。尤其是在高溫下，超過(guò)磁體的居里溫度(curietemperature)時(shí)，磁體還會(huì)失去磁性。因此采用隔熱層180防止泵腔中液態(tài)金屬的高溫?zé)崃繉?duì)磁體磁性的影響就非常有必要。

為了進(jìn)一步降低高溫對(duì)磁體的磁性的影響，根據(jù)本公開(kāi)的電磁泵100還為磁體設(shè)置了風(fēng)冷風(fēng)扇(未示出)。通過(guò)風(fēng)冷風(fēng)扇，可以進(jìn)一步保持磁體的溫度，從而為保持高溫液態(tài)金屬電磁泵的磁場(chǎng)強(qiáng)度提供了進(jìn)一步保障。

為了防止環(huán)形磁體陣列收到流經(jīng)泵腔的液態(tài)金屬的影響和外部環(huán)境的影響，對(duì)環(huán)形磁體陣列采用絕熱殼體(未示出)進(jìn)行包裹，以便進(jìn)一步降低泵腔內(nèi)高溫液態(tài)金屬對(duì)磁體的磁性的影響。

盡管此處僅僅表述了兩種海爾貝克磁鐵陣列130，但是其構(gòu)成可以包括其他數(shù)量的磁鐵，以提高中心磁場(chǎng)強(qiáng)度和邊緣磁場(chǎng)的均勻性。

返回參見(jiàn)圖1，所述泵腔110內(nèi)表面以及通孔內(nèi)表面涂布有耐熱以及隔熱涂層，由此進(jìn)一步隔斷了泵腔110內(nèi)的高溫液態(tài)金屬的熱量傳導(dǎo)到外部磁體。所述耐熱涂層可以是耐熱溫度高于600℃的納米陶瓷涂料。需要注意的是，泵腔130的通孔和電極之間以及進(jìn)出口接頭處采用高溫密封膠密封，以防止泄漏。此外為了涂布隔熱圖層方便，可以使得泵腔110由上下兩片通過(guò)多個(gè)螺栓緊固件或其他緊固件緊固構(gòu)成。這樣上下兩片的邊緣接觸部分以及螺栓緊固部位采用高溫密封膠密封。

盡管在圖4中顯示的電極并沒(méi)有穿透泵腔110的側(cè)壁，這是為了顯示方便，實(shí)際上也可以顯示為穿透形式。

根據(jù)上述說(shuō)明可知，本公開(kāi)的耐高溫液態(tài)金屬電磁泵既能適應(yīng)高溫散熱環(huán)境也能夠獲得進(jìn)行大流量大揚(yáng)程的磁場(chǎng)。

上述具體實(shí)施方式，并不構(gòu)成對(duì)本公開(kāi)保護(hù)范圍的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白的是，取決于設(shè)計(jì)要求和其他因素，可以發(fā)生各種各樣的修改、組合、子組合和替代。任何在本公開(kāi)的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本公開(kāi)保護(hù)范圍之內(nèi)。