永磁罐裝泵結構改良的製作方法

2023-05-15 08:06:46

專利名稱：永磁罐裝泵結構改良的製作方法
技術領域：
無軸封罐裝泵為馬達與泵浦做成一體，且其馬達轉子與定子線圈都是經耐腐蝕材料封裝隔絕保護，而且是直接與輸送液體相接觸，無軸封罐裝泵的驅動馬達可以區分為感應馬達，以下簡稱感應罐裝泵，與永磁馬達，以下簡稱永磁罐裝泵，在許多零洩漏需求的工業用途逐漸為使用者重視，尤其在含有毒性、易燃、高腐蝕等化學液體，另外，無軸封罐裝泵的轉子是直接接觸輸送液體，多數選用耐磨耗的陶瓷材質滑動軸承，例如石墨、氧化鋁、炭化矽等，但是軸承磨耗會導致轉子偏心運轉，固定軸結構必須承受更高的離心力及其力矩，而造成轉子與封罐後蓋相互磨擦損毀而失效洩漏，使得馬達軸系統的結構成為設計焦點之一，在零洩漏的高可靠度需求下常見的方法便是裝設軸承磨耗監測裝置。因此，本創作為塑料或塑料內襯的永磁罐裝泵結構改良，目的在增進固定軸的結構剛性並能裝設傳感器，例如軸承磨耗監測裝置。
背景技術：
金屬制的感應罐裝泵系以極低導磁且耐蝕之金屬薄板圓筒狀封罐來封裝馬達轉子與定子，封罐系被安裝在定子內徑面內用來隔絕液體與定子線圈，鼠籠轉子表面也用金屬薄板封裝來隔絕液體，因此馬達的氣隙是由定子齒部矽鋼片表面到轉子齒部矽鋼片表面的單邊徑向距離，總氣隙寬度多數小於3_，電機特徵為小氣隙馬達結構；在清潔無腐蝕性液體輸送也需無軸封罐裝泵用途，如汽車引擎冷卻水泵，常使用耐高溫但耐蝕性有限制之耐熱塑料材料來製作，如PPS，來封裝馬達定子與馬達轉子，其封裝厚度無腐蝕裕度單邊1. 5mm以上，總氣隙寬度通常高於4mm以上，使得電機特徵為高氣隙馬達結構；在滿足高毒性、高腐蝕性化學液體輸送，如氫氟酸等，必須使用溫度在85°C以上時容易降低強度的耐腐蝕塑料結構件或內襯，如PP、氟樹酯等材料，來封裝馬達定子與馬達轉子，由於耐腐蝕塑料材料的使用，使得馬達軸系統的結構強度成為設計焦點之一，而在馬達轉子系統上也因此區分為轉動軸與固定軸，本創作針對固定軸系統提出較佳方案，由於封裝厚度含腐蝕裕度單邊3mm以上，總氣隙寬度通常高於7mm以上，使得電機特徵為高氣隙馬達結構，因此，永磁同步馬達為高氣隙電機的較佳選擇，無軸封罐裝泵浦雖然已經使用陶瓷材質滑動軸承，但是軸承仍然會因軸承磨損、無水空轉、過高震動等原因而磨損，因此，安裝監測軸承磨耗的傳感器來增進其可靠度為必要手段；另外，本創作之傳感器也可以選用霍爾組件，使得永磁罐裝泵的驅動方式除了無傳感器驅動外也可以使用有傳感器驅動，以減少對特定驅動器的依賴有助於使用者設備選配的方便性；以下的引證案是針對無軸封罐裝泵習知的解決方案，包含固定軸結構、無傳感器驅動與有傳感器驅動及軸承磨耗監測等方案，習知技術的相關引證案說明如下引證案一2009年臺灣專利TWM369391永磁罐裝泵浦之結構改良，應用於耐高溫耐腐蝕用途，其馬達結構為懸臂固定軸結構但馬達為徑向氣隙內轉子設計，本引證案的封裝厚度含腐蝕裕度，其單邊厚度為3_總氣隙寬度8_，使用無感測組件方法計算磁極位置以驅動永磁馬達，使用剛性複合固定軸結構以滿足高溫、高馬力數用途；但本引證案之結構無軸承磨耗監測功能。引證案二2005年日本專利JP2005344589A-CANNED MOTOR PUMP，應用於引擎冷卻之永磁罐裝泵，本引證案為小功率泵浦為簡單固定軸結構，陶磁軸由耐熱塑料結構件支撐固定，含三腳架與泵浦後蓋，在主磁鐵軛部的內徑空間裝設有二次磁鐵與霍耳組件，用來偵測磁極位置以驅動永磁馬達，該霍耳組件由後蓋底部軸向伸出，而轉子磁鐵長度也相對軸向伸長以減少獨立霍耳組件的軸向伸長量；清潔液體輸送無須考慮軸承磨損所增加的負載，使用簡單固定軸結構，但增加磁鐵長度會增加成本，只能偵測磁鐵表面漫射的磁力線不利於磁極精確位置偵測。引證案三2008年日本專利 JP2008220008A—BRUSHLESS MOTOR AND FLUID PUMP DEVICE，應用於引擎冷卻的永磁罐裝泵，本引證案為小功率泵浦為簡單固定軸結構，陶磁軸由耐熱塑料結構件支撐固定，含三腳架與泵浦後蓋，在馬達後蓋底部外測裝設有霍爾組件及其驅動電路板，用來偵測磁極位置以驅動永磁馬達，磁鐵長度軸向加長使其尾端接近霍爾組件，並把磁鐵尾端加工成斜面，使磁力線能斜向射出經過裝設在電路板上的霍耳組件以提高磁極位置檢出精度；清潔液體輸送無須考慮軸承磨損所增加的負載，使用簡單固定軸結構，但增加磁鐵長度會增加成本，只能偵測磁鐵表面斜向漫射的磁力線不利於磁極精確位置偵測。引證案四1980年美國專利US4211973A_Apparatus for detecting faults to be occurredor initially existing in a running electric rotary machine,應用於感應罐裝泵，其感應線圈的長度是涵蓋定子積厚全長，感應線圈可以輸出周期性感應電壓，包含與電源同步主磁通感應電壓與由轉子滑差引起的轉子感應諧波電壓，當軸承磨損時會造成氣隙大小的微量改變，此一變化也會反映在線圈輸出的感應電壓上，當二個在定子齒部相對徑向位置的線圈，其輸出電壓值會因相減而只留下周期性諧波電壓，當軸承磨耗使轉子發生偏心運轉時，周期性諧波電壓的值會增加，適用於徑向氣隙感應馬達與軸向氣隙感應馬達，此一方法也同時可以監測馬達電源問題或線圈本身問題，例如三項不平衡等問題，但本案僅適用於感應馬達之徑向軸承磨損監測，不包含軸向止推軸承磨耗監測。引證案五1999美國專利US5926001A_Canned motor bearing wear monitoring device,應用於感應罐裝泵，其裝置是在定子二端齒部內徑側空間角度差度90各做出四個共計二組八個縫穴，使定子二端共有八個獨立齒部可以裝設感應線圈，定子二端相對應縫穴有相同的空間角度，八組線圈將能感測出軸承徑向磨耗、軸向磨耗及傾斜磨耗等功能；引證案六1999 美國專利 US5955880A_Sealless pump rotor position and bearingmonitor,應用於感應罐裝泵,系使用二極性相反的線圈及軛鐵構成一組的高頻激發線圈組，該線圈組並排由軛鐵固定在封罐外表面上，且位於定子二端外側軸向位置，該線圈組其磁力線會首先穿過封罐並進入轉子二端外側空間，並經由轉軸上之轉子二側端的圓盤的導磁材料，再由空間轉向經封罐回到極性相反線圈構成徑向的密閉磁路，也就是導磁材料與線圈組為同心位置關係，線圈是以三條線並繞一條線圈用來高頻激發另二條為感應線圈，這二條線圈之一條用來做徑向感測另一條線圈做為軸向感測，當單邊軸承有徑向磨耗時，圓盤的徑向位置會產生徑向偏移，會使得圓盤會更靠近或離開線圈組，也就是磁路的磁阻會發生改變，也就是線圈組的輸出電壓會發生改變，當同一軸向位置裝設有空間角度互為
90度的4個線圈組時，就可以偵測出軸承的徑向磨耗，當轉子二側軸端都裝設有線圈組與圓盤時，就可以增加軸向位移的偵測，軸向感測的訊號處理是利用轉子二端線圈的電壓訊號作對比，以計算出轉子的軸向位移量，另外，1K-4K高頻訊號可以避免馬達原有的線圈諧波訊號幹擾，另外，為降低諧波幹擾本引證案在定子線圈尾端增加導磁隔離裝置。引證案七2000 年美國專利 US6114966A—Motor having a bearing wear monitoringdevice，應用於感應罐裝泵，本引證案清楚指出雖然在定子的前後端加裝複數感應線圈確實可以達到偵測軸承之軸向磨損，但是馬達維修可能更換定子、轉子、軸心及感應線圈，這時的定子與轉子的機械軸向定位可能無法與電氣軸向定位一致，或感應線圈重新繞線不一致，將會導致訊號重大異常，也就是偵測裝置必須能調整相對位置並把軸向磨損訊號歸零，其方法就是轉子有較定子稍長的積厚，組裝時在軸端側轉子端面相對於定子端面距離必須確認，轉子端面對齊線圈中心，轉子稍長的積厚伸出定子尾端面，轉子尾端完全涵蓋線圈並有軸向餘裕，當前止推軸承磨損時轉子前移，而前端線圈訊號變動較明顯，但尾端的線圈訊號變動較低；引證案八2002 年美國專利 US642978lB2_Axial bearing wear detector device forcanned motor，應用於感應罐裝泵，其裝置為一組線圈為空間角度180度相對應，含定子一齒部全幅的二個線圈，一組線圈組含定子兩端齒部的二個線圈，本引證案清楚指出雖然在定子的前後端加裝複數感應線圈確實可以達到偵測軸承之軸向磨損，但是馬達前後磨損環的軸向長度比轉子的前後止推軸承之軸向長度長，轉子可以在前後磨損環之間自由軸向位移±2. 5mm，軸承軸向磨耗偵測裝置必須區分出轉子的正常軸向位移與不正常的磨耗位移，也就是必須能真正偵測出軸承實際磨耗量，本引證案使用一個參考電路與一個死點電路來分別比較出感測線圈訊號，以區別轉子軸向位移是在正常範圍否。引證案九2006年美國專利US7019661B2_Axial abrasion detector of bearing in cannedmotor，應用於感應罐裝泵，使用引證案八相同的線圈感測方法，本引證案清楚指出雖然在定子的前後端加裝複數感應線圈確實可以達到偵測軸承之軸向磨損，在把訊號歸零後確實可以得到磨損值，但是感應線圈輸出電壓訊號值常常會受馬達運轉電壓的影響而有遷移現象，導致訊號歸零動作的困難，也就是軸承磨損值不正確，該案提出訊號處理的方法與裝置，可以確實把訊號歸零。綜合以上的感應罐裝泵與永磁罐裝泵的結構解決方案可分為下列三種1、裝設傳感器以監測軸承增加泵浦可靠度；2、裝設霍爾組件以方便驅動泵浦但須加長磁鐵；3、提高固定軸剛性來增加泵浦可靠度。所提出的各種問題及其解決方法都有其可實施性，但是這些方案並無法同時滿足提高固定軸剛性又可裝設傳感器以提高可靠度之需求，本創作之永磁罐裝泵之結構改良必須克服以下問題問題1:材料本身的強度弱點改善結構剛性使能避開溫度在85°C以上時耐腐蝕塑料結構件或內襯容易降低強度的問題，在無傳感器下也能增加泵浦可靠度；問題2:軸承磨耗監測需求滿足高毒性、高腐蝕性化學液體輸送的安全需求，裝設傳感器可以用來持續監測軸承磨耗狀態以提升泵浦可靠度；問題3 :高氣隙電機特性的低成本需求永磁馬達是高氣隙電機的較佳選擇，但需大量使用昂貴的磁鐵，直接延長主磁鐵的長度來提供感應組件訊號源，則磁鐵成本相對增加；問題4 :避免永磁馬達之高頻PWM驅動之諧波幹擾。傳感器之結構必須能避免高頻PWM驅動之諧波幹擾；問題5 :使用傳感器時訊號質量需求。在高耐腐蝕用途的罐裝泵之轉子有較大的軸向自由位移空間，傳感器之磁力線分布更容易偏折且訊號必須避免因供應電壓的不同造成訊號的漂移；問題6 :容易進行維修與更換零件維修更換零件須能免於因定位及其它人為因素產生的問題；本創作的結構改良使各種功率範圍的永磁罐裝泵在合理成本下，都能強化其固定軸剛性並依需求能裝設傳感器，達到增進可靠度與延長使用壽命的目的，適用於簡單固定軸結構與複合軸結構。

發明內容
永磁罐裝泵結構改良主要目的在增進固定軸剛性並依需求能裝設傳感器，如軸承磨耗監測裝置及其它傳感器，以增進泵浦可靠度及其它需求，在面對高溫、高腐蝕製程的應用需求時，解決方案說明如下永磁罐裝泵結構改良目的在增進固定軸的結構剛性並依需求能裝設傳感器，其固定軸剛性增進的方法在使馬達後框之金屬結構之後框軸支撐座軸向伸入馬達轉子主軛鐵的內徑空間，並由後蓋及其軸孔座來隔絕腐蝕液,軸支撐座緊密結合軸孔座以較佳的軸握持長度來增進固定軸剛性，並能縮短多重負載力量之力矩力臂長度，固定軸剛性增進將提高結構可靠度，且後蓋軸孔座有足夠的徑向與軸向空間能裝設傳感器，例如軸承磨耗監測裝置，來增進泵浦整體可靠度或其它需求；傳感器的結構系由二次磁鐵組與感測組件所構成，且二者之間的感測磁路系閉迴路磁力線，二次磁鐵組數量與主磁鐵組相等但體積小於十分之一，二次磁鐵組系安裝於轉子之主軛鐵內側背對主磁鐵組與轉子一起封裝以避免藥液腐蝕，使得感測磁路與主磁鐵之主磁路二者磁力線共存於主軛鐵，也就是傳感器的磁力線經過主軛鐵但不受幹擾，在使用較長軸承以滿足負載需求時加長主軛鐵的長度以方便安裝二次磁鐵組；感測組件系由二次軛鐵與感測組件組成，轉子旋轉時感測組件藉由切割磁力線而輸出感應電壓訊號，而感測組件安裝在後蓋軸孔座的環形槽內受後蓋保護，感測組件可以是複數感應線圈、複數霍耳組件等，裝設感應線圈用來監測軸承磨損，裝設霍耳組件則用來偵測磁極以驅動罐裝永磁泵，使得永磁罐裝泵的驅動方式除了無傳感器驅動外也，也可以使用有傳感器驅動有助於使用者設備選配的方便性；傳感器之二次磁鐵的軸向長度至少為轉子軸向位移長度(含軸承軸向磨耗)的二倍以上，其磁力線由二次磁鐵表面射出穿過氣隙到達二次軛鐵，再經由二次軛鐵回到與原來相鄰的其它二次磁鐵，並經由主軛鐵回到原來的二次磁鐵而構成密閉感測磁路，感測組件系把感測組件，如感應線圈與霍耳組件，裝設在二次軛鐵表面並經絕緣材料封裝成一組件，被安裝在後蓋底部的環形槽內，該槽有一開口使感測組件能由後蓋底部外側安裝，二次軛鐵內徑與軸支撐座外徑緊密貼合固定，而且二次軛鐵的後緣設有一電氣角定位點，該定位點系連結馬達後框之軸支撐座的軸心定位點，而且也連結馬達定子線圈繞組的電氣角定位點；使用感應線圈的感測組件，每一感應線圈在圓周寬度系隨二次磁鐵極數而變但都不大於180度電氣角，每一感應線圈在一定轉速下切割磁力線都可以輸出感應電壓訊號，複數感應線圈可以分成電氣角相差90度的二線圈組，每一線圈組的感應線圈其排列方式有空間角度互為180度同時又有軸向前後關係，複數感應線圈的訊號經過運算可以計算出轉子轉速、軸心偏心角度、軸向位置及徑向位置，軸心偏心角度可以提供轉子軸心之運動軌跡之詳細信息，比對轉子位置可以獲得徑向軸承與止推軸承的磨耗量，或發出磨耗警訊或停止永磁罐裝泵運轉，感應線圈的輸出電壓將隨轉速降低而降低其輸出電壓，因此不適用於額定轉速40%以下的用途,例如額定轉速為3000rpm ；本創作完全針對上述問題提供最佳方案以滿足使用者需求，其創新性說明如下對策1:永磁罐裝泵結構改良目的在增進固定軸的結構剛性並依需求能裝設傳感器，其固定軸剛性增進的方法在使馬達後框之金屬結構之後框軸支撐座軸向伸入馬達轉子主軛鐵的內徑空間並由後蓋的軸孔座來隔絕腐蝕液,軸支撐座緊密結合軸孔座以較長的軸握持長度來增進固定軸剛性，並能縮短多重負載力量之力矩力臂長度，固定軸剛性增進將提高結構可靠度。對策2 :主軛鐵的內徑空間使後蓋軸孔座能有裝設傳感器的空間，例如軸承磨耗監測裝置，來增進泵浦可靠度，傳感器的結構系由二次磁鐵組與感測組件所構成，且二者之間有閉迴路磁力線存在，二次磁鐵組系安裝於轉子之主軛鐵內側背對主磁鐵組與轉子一起封裝以避免藥液腐蝕，感測組件系由二次軛鐵與感測組件組成，而感測組件安裝在後蓋軸孔座的環形槽內受後蓋保護，感測組件可以是複數感應線圈用來監測軸承磨損。對策3 :主軛鐵的內徑空間的傳感器包含二次磁鐵組與感測組件，二次磁鐵組只有主磁鐵體積不到十分之一,可以比直接加長主磁鐵長度減少磁鐵成本,另外,面對高負載下常會使用較長軸承，這時配合軸承長度來增加主軛鐵的長度就可以安裝二次磁鐵組。對策4 :由變頻器輸入到定子線圈的高頻PWM驅動電源所產生的磁力線及諧波均將由主軛鐵所構成的主磁路所導通,本創作的傳感器安裝於主軛鐵內徑空間將受到主軛鐵的保護；傳感器的二次磁鐵組數量與主磁鐵組相等且安裝於轉子之主軛鐵內側背對主磁鐵組，使得感測磁路與主磁路二者磁力線共存於主軛鐵，也就是傳感器的磁力線經過主軛鐵但不受幹擾；感測磁路其磁力線由二次磁鐵表面射出穿過氣隙到達二次軛鐵，再經由二次軛鐵回到與原來相鄰的其它二次磁鐵，並經由主軛鐵回到原來的二次磁鐵而構成密閉磁路；轉子旋轉時感測組件藉由切割磁力線而輸出感應電壓訊號，故電壓訊號獨立不受外部電壓幹擾。對策5 :獨立的傳感器其環形二次軛鐵的軸向長度除涵蓋二次磁鐵的軸向長度夕卜，更包含轉子軸向移動長度，而且也涵蓋感應線圈軸向排列所需的長度，每一感應線圈的軸向長度為二次磁鐵軸向長度的60%以上，排列後的軸向總長度大於二次磁鐵軸向長度加上轉子軸向自由位移長度，也就是感測磁路會隨轉子運轉而穩定移動不會有偏折情形能增加訊號穩定度，更不受外部電源電壓幹擾，軸向前後排列的感應線圈其切割的磁力線數量與轉子軸向位移或磨耗呈線性關係，徑向180度的感應線圈其感應電壓與徑向位移或磨耗呈線性關係。對策6 :二次軛鐵的後緣設有一電氣角定位點，該定位點系連結馬達後框之軸支撐座的軸心正上方定位點，而且也連結馬達定子安裝在中框時線圈繞組的電氣角參考點，感測組件與軛鐵封裝為一體的感測組件，維修更換時可以很方便而且確保電氣定位正確。本創作將以下列結構及是否安裝傳感器做進一步說明，但其它可達成相同功效的設計並不以下列實施例為限1、無傳感器之罐裝永磁泵需使用無傳感器驅動器來驅動泵浦；(a)簡單固定軸適用於高低功率無軸承磨耗顧慮之一般用途，軸向伸入的後蓋軸孔座與軸支撐座縮短多重負載力量之力矩力臂長度，並由軸支撐座緊密結合軸孔座使固定軸剛性提聞。(b)複合固定軸使用在無軸承磨耗顧慮之高功率、高溫、低NPSHr用途，軸向伸入的後蓋軸孔座與軸支撐座能縮短多重負載力量之力矩力臂長度，其陶瓷軸套系由金屬軸之圓形頭部與軸支撐座之壓縮面緊鎖壓縮，使懸臂軸剛性提高。2、具軸承磨耗監測之罐裝永磁泵需使用無傳感器驅動器來驅動泵浦；(a)簡單固定軸適用於高低功率有軸承磨耗顧慮之一般用途，軸向伸入的後蓋軸孔座與軸支撐座縮短多重負載力量之力矩力臂長度，並由軸支撐座緊密結合軸孔座使固定軸剛性提高；傳感器之二次磁鐵組安裝於轉子之主軛鐵內側背對主磁鐵組，傳感器之感測組件由二次軛鐵與感應線圈組成，安裝在後蓋軸孔座的環形槽內，並緊密固定在軸支撐座上用來監測軸承磨損；特別在重負載需求時會使用較長的軸承，可以適當增加主軛鐵長度來配合以安裝二次磁鐵組。(b)複合固定軸使用在有軸承磨耗顧慮之高功率、高溫、低NPSHr用途，軸向伸入的後蓋軸孔座與軸支撐座能縮短多重負載力量之力矩力臂長度，其陶瓷軸套系由金屬軸之圓形頭部與軸支撐座之壓縮面緊鎖壓縮，使懸臂軸剛性提高，傳感器之二次磁鐵組安裝於轉子之主軛鐵內側背對主磁鐵組，傳感器之感測組件由二次軛鐵與感應線圈組成，安裝在後蓋軸孔座的環形槽內，並緊密固定在軸支撐座上用來監測軸承磨損；特別在重負載需求時會使用較長的軸承，可以適當增加主軛鐵長度來配合以安裝二次磁鐵組。3、傳感器結構傳感器的結構系由二次磁鐵組與感測組件所構成，二次磁鐵組系安裝於轉子之主軛鐵內側背對主磁鐵組，感測組件系由二次軛鐵與複數感應線圈組成，安裝在軸向延伸的後蓋軸孔座的環形槽內用來監測軸承磨損，這時須使用無傳感器之驅動器來驅動，當感測組件同時使用霍耳組件與感應線圈時，還可以選用有傳感器之驅動器來驅動。


圖1 (A):本創作永磁罐裝泵浦為無傳感器雙邊支撐之固定軸結構之剖面示意圖。圖1 (B):本創作永磁罐裝泵浦為有傳感器之雙邊支撐固定軸結構之剖面示意圖。圖1 (C):本創作永磁罐裝泵浦為無傳感器之單邊支撐懸臂複合軸結構之剖面示意圖。圖1 (D):本創作永磁罐裝泵浦為有傳感器之單邊支撐懸臂複合軸結構之剖面示意圖。圖1(E):本創作永磁罐裝泵浦為有傳感器之雙邊支撐固定軸結構，使用加長軸承結構之剖面示意圖。圖2:本創作第一實施例馬達轉子與葉輪成一體之剖面示意圖。圖3(A):本創作雙邊支撐固定軸之泵浦後蓋之剖面示意圖。圖3(B):本創作懸臂固定軸之泵浦後蓋之剖面示意圖。圖4(A):本創作雙邊支撐固定軸的軸向握持長度L之剖面示意圖。圖4(B):本創作懸臂固定軸的軸向握持長度L之剖面示意圖。圖5(A):本創作馬達轉子在雙邊支撐固定軸多重負載受力及其扭矩之剖面示意圖。圖5(B):本創作馬達轉子在單邊懸臂固定軸多重負載受力及其扭矩之剖面示意圖。圖6 (A):本創作馬達軸承磨耗監測裝置之徑向剖面示意圖。圖6 (B):本創作軸承磨耗監測裝置之剖面軸向示意圖。圖6(C):本創作使用8個感應線圈的軸承磨耗之監測裝置示意圖。圖6⑶:本創作軸承磨耗監測裝置3D示意圖(一)。圖6 (E):本創作軸承磨耗監測裝置3D示意圖(二)。圖6 (F):本創作使用4個感應線圈的軸承磨耗之監測裝置示意圖。圖7:本創作永磁罐裝泵傳感器裝設有霍爾組件之示意圖。
1:永磁罐裝泵浦3:固定軸3a:固定軸
31:三腳架32:金屬軸321:圓形頭部
322:塑料包膠323:螺牙部33:軸套
331:止推環面332:中心孔333:前端面

4:泵前蓋4a:泵前蓋4b:內襯
41:後蓋41a:後蓋411:法蘭部
412:圓筒部413:軸孔座413a:軸孔
413b:環形槽414:止推環415:容室空間
418:軸孔座418a:中心孔418b:內凹孔
418d:密封面44:入口45:出口
46:止推環47:流道空間5:葉輪
5a:葉輪52:葉輪轂53:止推軸承
54:葉輪轂孔54a:葉輪轂孔55:葉輪轂板
6:流動方向61:流動方向62:流動方向
65:流動方向7:馬達轉子71:主磁鐵組
71a:主磁鐵71b:主磁鐵72:主輒鐵
73: 二次磁鐵組73a: 二次磁鐵73b: 二次磁鐵
73c: 二次磁鐵73e:前緣73f:後緣
73g:中心74:轉子包膠76:`軸向延伸部
79:軸承8:罐裝馬達81:馬達中框
811:法蘭82:馬達後框821a:軸支撐座
821b:軸支撐座821c:軸支撐座821d:軸支撐座
822:電力纜線出口823:凸出部83:定子
83a:齒部83b:軛部83c:齒部
831:線圈9:傳感器91: 二次軛鐵
91a:前緣91b:後緣911:電氣定位點
92:感應線圈92a:感應線圈92b:感應線圈
93:感測組件94:霍爾組件96:感測磁路
96a:主磁路97:氣隙98:氣隙
A:軸向間隙B:軸向間隙C:軸向間隙
Ψ :軸徑G:軸向延伸長度H:軸孔深度
L:軸握持長度P:側向力PL:側向力臂
Te(3r_f):轉換矩陣W:轉子重力WL:轉子重力臂

X:偏心罔心力XL:偏七、罔七、力臂
Θ: α線圈與β線圈的空間夾角a u、α 12、α 21、α 22:感應線圈
β π, β12、β21、β22:感應線圈
111、ea\2 ' ^ 21 - eall ' 感應電壓
ep\ \ , eβ\1、efi2\、eP22:感應電壓
α ^ α2、β ^ β2:感應線圈
^al、^al、eβ\、eβ .感應電壓
^aT、^βΤ:平均感應電壓'
Amr=等效磁通鏈er—f..電氣角
ωΓ:磁場角速度Θ:慄浦角速度
ea/m、βαβ\2、ea/321、βαβ22.感應電壓矩陣 eqdll、eqdl2、eqd2l ' eqd22:感應電壓矩陣
eal2、^all、^rll ' 22:感應電壓矩陣 Sa、Sr、￡all ' ^"a21、&11、￡rll '、^12:訊號差值
具體實施例方式第一實施例:無傳感器雙邊支撐固定軸結構之永磁罐裝泵，圖1(A)；請參閱圖1 (A)所示，本實施例之永磁罐裝泵浦I為無傳感器之雙邊支撐之固定軸結構，主要零件包含有:泵前蓋4、三腳架31、葉輪5、後蓋41、固定軸3與罐裝馬達8，其中:泵前蓋4設有一入口 44、出口 45及一流道空間47，用來容納葉輪5，泵前蓋4內側在入口 44處設有一入口止推環46，用來與葉輪5入口側的葉輪止推軸承53耦合共同構成軸向止推軸承；三腳架31系固定在泵前蓋4入口處，可以軸向穿過葉輪轂孔54，用來支撐固定軸3的一端；葉輪5被安裝在泵前蓋4內部，三腳架31可以軸向穿過葉輪轂開孔54，用來支撐固定軸3的一端，葉輪轂52用來與馬達轉子7的軸向延伸部76結合，使葉輪5與馬達轉子7構成一體或二者相互嵌入組合成一體；後蓋41為一杯狀殼體結構，底部有具環形槽結構之軸孔座413且無任何通孔，確保後蓋41不會有何洩漏產生，其前端之法蘭部411結合泵前蓋4及罐裝馬達8之中框法蘭811，用來防止腐蝕液體的洩漏；後蓋41側邊的圓筒部412穿過定子83的內徑，二者之間為滑動松配合，而且後蓋41底部與馬達後框82緊密貼合，當後蓋41內部容室空間415承受輸送液體壓力時，定子83的矽鋼片迭積與馬達後框82都可以提供足夠的支撐強度；軸孔座413設在後蓋41底部中心且軸向內側延伸在主軛鐵72內徑空間，為內側凸出且具有中心軸孔413a (如圖3 (A))，其外側為環形槽413b (如圖3 (A))之結構，其軸孔413a的外緣裝設有止推環414 (如圖3 (A))，用來與轉子7的軸承79耦合成軸向止推軸承，軸孔413a的外側壁面完全由馬達後框82的軸支撐座821a所緊密結合與支持，且軸孔413a的底部與馬達後框82的向後凸出部823的內徑完全密合，且凸出部823的長度完全配合軸孔413a的深度H(如圖3(A))能給予固定軸3高剛性的支持，也就是後蓋41本身只提供防蝕隔離功能並不直接提供固定軸3剛性支撐；固定軸3為雙邊支撐結構，由耐腐蝕與耐磨耗的陶瓷材料構成，其前端由三腳架31支撐與後端由軸向伸出的軸孔座413所支撐固定，固定軸3中間部份與軸承79耦合用來支撐馬達轉子7的轉動，且其中間部份長度以滿足軸承79的長度以承擔馬達轉子7所受的複合力，並預留馬達轉子7的軸向自由移動空間，軸孔座413的環形槽413b (如圖3 (A))，完全由馬達後框82的軸支撐座821a所緊密結合與支持並提供軸握持長度L，且能克服塑料料強度因溫度升高而降低的問題；罐裝馬達8由定子83、馬達中框81、馬達後框82與馬達轉子7所構成；定子83緊固裝設在馬達中框81內，其上繞有線圈輸入PWM電源可以產生磁通用來與馬達轉子7磁場交互作用，使馬達轉子7產生扭矩而旋轉並帶動葉輪5輸出流功，定子83的線圈受泵浦後蓋41保護免於腐蝕液體侵蝕；馬達中框81在泵浦側的法蘭811用來緊鎖後蓋41法蘭部411與泵前蓋4，以防止腐蝕液體的洩漏，中框81的後法蘭用來緊鎖馬達後框82以提供完整結構支撐力，使馬達後框82上的軸支撐座821a能提供固定軸3所需的支撐力；馬達後框82緊鎖在馬達中框81泵浦側的後法蘭811，使馬達後框82上的軸支撐座821a能提供固定軸3所需的支撐力，馬達定子83線圈831之電源線由電力纜線出口 822接到驅動電源；馬達轉子7是由主磁鐵組71、主軛鐵72與軸向延伸部76所構成的環型結構，並由耐腐蝕的工程塑料包覆成一零洩漏縫的環狀轉子包膠74，馬達轉子7的中間孔裝設有軸承79,葉輪轂52用來與馬達轉子7的軸向延伸部76結合，使葉輪5與馬達轉子7構成一體或二者相互嵌入組合成一體；當泵浦運轉時流體流動方向6流經葉輪5之流道後成為具有壓力的流體，如流動方向61，並由出口 45輸出，同時有部分流體，如流動方向62，經由葉輪5的背側進入後蓋41的容室空間415，並經由馬達轉子7外側與後蓋41內徑的間隙向後蓋41底部流動，再經由固定軸3與軸承79之間隙流動，最後流經葉輪轂孔54，如流動方向65，回到葉輪5入口，此一流體的循環流動用來提供陶瓷軸承79潤滑所需並帶走馬達轉子7產生的熱；第二實施例無傳感器單邊支撐懸臂複合軸結構之永磁罐裝泵，圖1 (C);請參閱圖1(C)所示，本實施例之永磁罐裝泵浦為無傳感器之單邊支撐之懸臂複合軸結構，主要零件包含有泵前蓋4a、葉輪5a、後蓋41a、固定軸3a與罐裝馬達8，其中
泵前蓋4a設有一入口 44、出口 45及一流道空間47，用來容納葉輪5a，泵前蓋4a係為金屬鑄造鑊體，其內批覆有耐蝕塑料內櫬4b，其內側在入口 44處設有一入口止推環46，用來與葉輪5a入口側的葉輪止推軸承53耦合共同構成軸向止推軸承；葉輪5a被安裝在泵前蓋4a內部，葉輪轂52用來與馬達轉子7的軸向延伸部76結合，使葉輪5a與馬達轉子7構成一體或二者相互嵌入組合成一體，葉輪轂孔54a系一葉輪轂板55中央的開孔,用來讓循環液體回流,如流動方向65所示,泵前蓋4a入口 44與葉輪5a的入口成為一平滑漸擴的流道沒有其它障礙物，且葉輪轂板55的形狀也是平滑曲面，可以有效降低液體流速來確保泵浦有良好抗汽蝕(NPSHr)性能；後蓋41a為一杯狀殼體結構，底部有一開孔之軸孔座418結構，其前端之法蘭部411結合泵前蓋4a及罐裝馬達8之中框法蘭811，用來防止腐蝕液體的洩漏；後蓋41a側邊的圓筒部412穿過定子83的內徑，二者之間為滑動松配合，而且後蓋41a底部與馬達後框82緊密貼合，當後蓋41a內部容室空間415承受輸送液體壓力時，定子83的矽鋼片迭積與馬達後框82都可以提供足夠的支撐強度；軸孔座418設在後蓋41a底部中心且軸向內側延伸在主軛鐵72內徑空間，為內側凸出且具有中心孔418a(如圖3 (B))，其外側相對成為內凹孔418b (如圖3 (B))，軸孔座418中心的通孔用來裝設固定軸3a，軸孔座418的密封面418d由附有O型環之軸套33端面與馬達後框82的軸支撐座821c迫緊密封，以確保後蓋41a不會有何洩漏產生，本案例未裝傳感器無法提供軸承磨耗監測功能；固定軸3a為懸臂結構由耐腐蝕與耐磨耗的陶瓷軸套33、金屬軸32與馬達後框82構成，並與後蓋41a共同構成完整的軸密封系統；固定軸3a的一端裝設在馬達後框82的軸支撐座821c時可以得到所需的支撐強度，其中金屬軸32穿過陶瓷軸套33的中心孔332 (如圖5 (B))，並以具有圓形頭部321之一端緊壓在陶瓷軸套33的前端面333 (如圖5(B))，金屬軸32的螺牙部323穿過後蓋41a之軸向延伸軸孔座418與軸支撐座821c的中央通孔，並以螺帽緊鎖在馬達後框82a上，使得陶瓷軸套33的之止推環部331 (如圖5(B))被緊壓在軸支撐座821c的端面，而金屬軸32的圓形頭部321 (如圖5(B))則以塑料包膠322 (如圖5(B))，其上設有O型環以達成密封耐蝕功能；陶瓷軸套33之止推環部331 (如圖5(B))用來與軸承79互相耦合構成液動壓止推軸承，止推環部331的端面與後框82之軸支撐座821c的端面緊鎖壓縮，二者中間並迫緊軸孔座418的密封面418d，並由附有O型環之止推環部331端面密封，以確保後蓋41a不會有何洩漏產生，而構成一高剛性的複合式固定軸3a ；罐裝馬達8由定子83、馬達中框81、馬達後框82與馬達轉子7所構成；定子83緊固裝設在馬達中框81內，其上繞有線圈輸入PWM電源可以產生磁通用來與馬達轉子7磁場交互作用，使馬達轉子7產生扭矩而旋轉帶動葉輪5a輸出流功，定子83的線圈831受泵浦後蓋41a保護免於腐蝕液體侵蝕；馬達中框81在泵浦側的法蘭811用來緊鎖後蓋41a法蘭部411與泵前蓋4a，以防止腐蝕液體的洩漏，馬達中框81的後法蘭811用來緊鎖馬達後框82以提供完整結構支撐力，使馬達後框82上的軸支撐座821c能提供複合固定軸3a所需的支撐力；馬達後框82緊鎖在馬達中框81泵浦側的後法蘭811，使馬達後框82上的軸支撐座821c能提供固定軸3a所需的支撐力，馬達定子83線圈831之電源線由電力纜線出口822接到驅動電源；
馬達轉子7是由主磁鐵組71、主軛鐵72與軸向延伸部76所構成的環型結構，並由耐腐蝕的工程塑料包覆成一零洩漏縫的環狀轉子包膠74，馬達轉子7的中間孔裝設有軸承79，葉輪轂52用來與馬達轉子7的軸向延伸部76結合，使葉輪5a與馬達轉子7構成一體或二者相互嵌入組合成一體；當泵浦運轉時流體流動方向6流經葉輪5a之流道後成為具有壓力的流體，如流動方向61，並由出口 45輸出，同時有部分流體，如流動方向62，經由葉輪5a的背側進入後蓋41a的容室空間415，並經由馬達轉子7外側與後蓋41a內徑的間隙向後蓋41a底部流動，再經由固定軸3a與軸承79之間隙流動，最後流經葉輪轂板55中央的葉輪轂孔54a，如流動方向65，回到葉輪5入口，此一流體的循環流動用來提供陶瓷軸承79潤滑所需並帶走馬達轉子7產生的熱；第三實施例有傳感器雙邊支撐固定軸結構之永磁罐裝泵，圖1 (B)、圖1(E)；請參閱圖1 (B)所示，本實施例之永磁罐裝泵浦I為有傳感器雙邊支撐之固定軸結構，主要零件包含有泵前蓋4、三腳架31、葉輪5、後蓋41、傳感器9、固定軸3與罐裝馬達8，其中泵前蓋4設有一入口 44、出口 45及一流道空間47，用來容納葉輪5，泵前蓋4內側在入口 44處設有一入口止推環46，用來與葉輪5入口側的葉輪止推軸承53耦合共同構成軸向止推軸承；三腳架31系固定在泵前蓋4入口處，可以軸向穿過葉輪轂孔54，用來支撐固定軸3的一端；葉輪5被安裝在泵前蓋4內部，三腳架31可以軸向穿過葉輪轂孔54，用來支撐固定軸3的一端，葉輪轂52用來與馬達轉子7的軸向延伸部76結合，使葉輪5與馬達轉子7構成一體或二者相互嵌入組合成一體；後蓋41為一杯狀殼體結構，底部有具環形槽結構之軸孔座413且無任何通孔，確保後蓋41不會有何洩漏產生，其前端之法蘭部411結合泵前蓋4及罐裝馬達8之中框法蘭811，用來防止腐蝕液體的洩漏；後蓋41側邊的圓筒部穿過定子83的內徑，二者之間為滑動松配合，而且後蓋41底部與馬達後框82緊密貼合，當後蓋41內部容室空間415承受輸送液體壓力時，定子83的矽鋼片迭積與馬達後框82都可以提供足夠的支撐強度；軸孔座413設在後蓋41底部中心且軸向內側延伸在主軛鐵72內徑空間，為內側凸出且具有中心軸孔413a (如圖3 (A))，其外側為環形槽413b (如圖3 (A))之結構，其軸孔413a的外緣裝設有止推環414 (如圖3(A))，用來與轉子7的軸承79耦合成軸向止推軸承，而環形槽413b的內部裝設感測組件93含二次軛鐵91 (如圖3 (A))與複數感應線圈92 (如圖3 (A))，軸孔413a的外壁面完全由馬達後框82的軸支撐座821b與二次軛鐵91所緊密結合，且軸孔413a的底部與馬達後框82的向後凸出部823的內徑完全密合，且凸出部823的長度完全配合軸孔413a的深度H(如圖3 (A))，能給予固定軸3高剛性的支持，也就是後蓋41本身只提供防蝕隔離功能並不直接提供固定軸3剛性支撐；傳感器9系安裝在軸向延伸的後蓋軸孔座413的環形槽413b (如圖3 (A))內用來監測軸承79磨損，其結構系由二次磁鐵組73與感測組件93所構成，二次磁鐵組73的數量與主磁鐵組71相同，二次磁鐵組73系安裝於馬達轉子7之主軛鐵72內徑靠近後蓋41底部的一端且背對主磁鐵組71，二次磁鐵73的軸向長度至少為轉子7軸向位移長度(含軸承軸向磨耗)的二倍以上，感測組件93系由二次軛鐵91(如圖3(A))與複數感應線圈92(如圖3(A))組成，二次軛鐵91以對準二次磁鐵73的中心為基準，把二次軛鐵91的軸向長度分成前後二段，二次磁鐵73的軸向前後緣在其軸向移動都不會超出二次軛鐵91的前後二段範圍。固定軸3為雙邊支撐結構，由耐腐蝕與耐磨耗的陶瓷材料構成，其前端由三腳架31支撐與後端由軸向伸出的軸孔座413所支撐固定，固定軸3中間部份與軸承79耦合用來支撐馬達轉子7的轉動且其中間部份長度以滿足軸承79的長度，並預留馬達轉子7的軸向自由移動空間，軸孔座413的環形槽413b完全由馬達後框82的軸支撐座821b與二次軛鐵
91二者相互緊密結合支持並提供軸握持長度L，且能克服塑料料強度因溫度升高而降低的問題；罐裝馬達8由定子83、馬達中框81、馬達後框82與馬達轉子7所構成；定子83緊固裝設在馬達中框81內，其上繞有線圈輸入PWM電源可以產生磁通用來與馬達轉子7磁場交互作用，使馬達轉子7產生扭矩而旋轉帶動葉輪5輸出流功，定子83的線圈受泵浦後蓋41保護免於腐蝕液體侵蝕；馬達中框81在泵浦側的法蘭811用來緊鎖後蓋41法蘭部411與泵前蓋4，以防止腐蝕液體的洩漏，馬達中框81的後法蘭用來緊鎖馬達後框82以提供完整結構支撐力，使馬達後框82上的軸支撐座821b能提供固定軸3所需的支撐力；馬達後框82緊鎖在中框81泵浦側的後法蘭，使馬達後框82上的軸支撐座821b能提供固定軸3所需的支撐力，馬達定子83線圈之電源線由電力纜線出口 822接到驅動電源；馬達轉子7是由主磁鐵組71、主軛鐵72、二次磁鐵組73與軸向延伸部76所構成的環型結構，二次磁鐵組73的數量與主磁鐵組71相同，二次磁鐵組73系安裝於馬達轉子7之主軛鐵72內徑靠近後蓋41底部的一端且背對主磁鐵組71，馬達轉子7的中間孔裝設有軸承79，葉輪轂52用來與馬達轉子7的軸向延伸部76結合，使葉輪5與馬達轉子7構成一體或二者相互嵌入組合成一體；當泵浦運轉時流體流動方向6流經葉輪5之流道後成為具有壓力的流體，如流動方向61，並由出口 45輸出，同時有部分流體，如流動方向62，經由葉輪5的背側進入後蓋41的容室空間415，並經由馬達轉子7外側與後蓋41內徑的間隙向後蓋41底部流動，再經由固定軸3與軸承79之間隙流動，最後流經葉輪轂孔54，如流動方向65，回到葉輪5入口，此一流體的循環流動用來提供陶瓷軸承潤滑所需並帶走轉子產生的熱；請參閱圖1(E)所示，本實施例之永磁罐裝泵浦為有傳感器之雙邊支撐之固定軸結構，主要零件包含有泵前蓋4、三腳架31、葉輪5、後蓋41、傳感器9、固定軸3與罐裝馬達8，當泵浦操作條件有特別需求時，例如高揚程，軸承79的長度會適當的加長，因此，在泵浦結構設計上可以適當增加主軛鐵72長度來配合軸承79的長度，而二次磁鐵組73安裝位置也是位於主軛鐵72內徑。第四實施例有傳感器單邊支撐懸臂複合軸結構之永磁罐裝泵，圖1 (D);請參閱圖1(D)所示，本實施例之永磁罐裝泵浦為有傳感器之單邊支撐之懸臂複合軸結構，泵浦系由泵前蓋4a、葉輪5a、後蓋41a、傳感器9、固定軸3a與罐裝馬達8所構成；
泵前蓋4a設有入口 44、出口 45及流道空間47，用來容納葉輪5a，泵前蓋4a係為金屬鑄造鑊體，其內批覆有耐蝕塑料內櫬4b，其內側在入口 44處設有一止推環46，用來與葉輪5a入口側的止推軸承53耦合共同構成軸向止推軸承；葉輪5a被安裝在泵前蓋4a內部，葉輪轂52用來與馬達轉子7的軸向延伸部76結合，使葉輪5a與馬達轉子7構成一體或二者相互嵌入組合成一體，葉輪轂孔54a系一葉輪轂板55中央的開孔用來讓循環液體回流,如流動方向65所示,泵前蓋入口 44與葉輪5a的入口成為一平滑漸擴的流道沒有其它障礙物，且葉輪轂板55的形狀也是平滑曲面，可以有效降低液體流速來確保泵浦有良好抗汽蝕(NPSHr)性能；後蓋41a為一杯狀殼體結構，底部有一開孔之軸孔座418結構，其前端之法蘭部411結合泵前蓋4a及馬達8之中框法蘭811，用來防止腐蝕液體的洩漏；後蓋41a側邊的圓筒部穿過定子83的內徑，二者之間為滑動松配合，而且後蓋41a底部與馬達後框82緊密貼合，當後蓋41a內部容室空間415承受輸送液體壓力時，定子83的矽鋼片迭積與馬達後框82都可以提供足夠的支撐強度；軸孔座418設在後蓋41a底部中心且軸向內側延伸在主軛鐵72內徑空間，為內側凸出且具有中心孔418a，其外側相對成為內凹孔418b，內凹孔418b之環形面裝設有感測組件93，感測組件93含二次軛鐵91與複數感應線圈92，二次軛鐵91與軸支撐座821d緊密節合，軸孔座418中心的通孔用來裝設固定軸3a，軸孔座418的密封面418d由附有O型之軸套33端面與馬達後框82的軸支撐座821d迫緊密封，以確保後蓋41a不會有何洩漏產生；傳感器9安裝在軸向延伸的後蓋軸孔座418的外側內凹孔418b (如圖3 (B))之環形面內用來監測軸承磨損，其結構系由二次磁鐵組73與感測組件93所構成，二次磁鐵組73的數量與主磁鐵組71相同，二次磁鐵組73系安裝於轉子之主軛鐵72內徑靠近後蓋41a底部的一端且背對主磁鐵組71，二次磁鐵73的軸向長度至少為轉子7軸向位移長度(含軸承軸向磨耗)的二倍以上，感測組件93系由二次軛鐵91(如圖3(B))與複數感應線圈92(如圖3(B))組成，二次軛鐵91以對準二次磁鐵73的軸向中心為基準，把二次軛鐵91的軸向長度分成前後二段，二次磁鐵73的軸向前後緣在其軸向移動都不會超出二次軛鐵91的前後二段範圍。固定軸3a為懸臂結構由耐腐蝕與耐磨耗的陶瓷軸套33、金屬軸32與馬達後框82構成，並與後蓋41a共同構成完整的軸密封系統；固定軸3a的一端裝設在馬達後框82的軸支撐座821d時可以得到所需的支撐強度，其中金屬軸32穿過陶瓷軸套33的中心孔332 (如圖5(B))，並以具有圓形頭部321 (如圖5(B))之一端緊壓在陶瓷軸套的前端面333(如圖5(B)),金屬軸32的螺牙部323穿過後蓋41a之軸向延伸軸孔座418與軸支撐座821d的中央通孔，並以螺帽緊鎖在馬達後框82a上，使得陶瓷軸套33之止推環部331 (如圖5 (B))的端面能被緊壓在軸支撐座821d的端面；金屬軸32的圓形頭部321 (如圖5 (B))則以塑料包膠322 (未標示)，其上並設有O型環以達成密封耐蝕功能；陶瓷軸套33之止推環部331用來與轉子軸承79互相耦合構成液動壓止推軸承，止推環部331的端面與後框82之軸支撐座821d的端面緊鎖壓縮，二者中間並迫緊軸孔座418的密封面418d，並由附有O型環之止推環部331端面密封，以確保後蓋41a不會有何洩漏產生，而構成一高剛性的複合式固定軸3a ；罐裝馬達8由定子83、馬達中框81、馬達後框82與馬達轉子7所構成；
定子83緊固裝設在馬達中框81內，其上繞有線圈輸入PWM電源可以產生磁通用來與馬達轉子7磁場交互作用，使馬達轉子7產生扭矩而旋轉帶動葉輪5a輸出流功，定子83的線圈831受泵浦後蓋41a保護免於腐蝕液體侵蝕；馬達中框81在泵浦側的法蘭811用來緊鎖後蓋41a法蘭部411與泵前蓋4a，以防止腐蝕液體的洩漏，馬達中框81的後法蘭811用來緊鎖馬達後框82以提供完整結構支撐力，使馬達後框82上的軸支撐座821d能提供複合固定軸3a所需的支撐力；馬達後框82緊鎖在中框81泵浦側的後法蘭，使馬達後框82上的軸支撐座821d能提供固定軸3a所需的支撐力，馬達定子83線圈831之電源線由電力纜線出口 822接到驅動電源；馬達轉子7是由主磁鐵組71、主軛鐵72、二次磁鐵組73與軸向延伸部76所構成的環型結構，二次磁鐵組73的數量與主磁鐵組71相同，二次磁鐵組73系安裝於馬達轉子7之主軛鐵72內徑靠近後蓋41a底部的一端且背對主磁鐵組71，並由耐腐蝕的工程塑料包覆成一零洩漏縫的環狀轉子包膠74，馬達轉子7的中間孔裝設有軸承79，葉輪轂52用來與馬達轉子7的軸向延伸部76結合，使葉輪5a與馬達轉子7構成一體或二者相互嵌入組合成一體；當泵浦運轉時流體流動方向6流經葉輪5a之流道後成為具有壓力的流體，如流動方向61，並由泵出口 45輸出，同時有部分流體，如流動方向62，經由葉輪5a的背側進入後蓋41a的容室空間415，並經由馬達轉子7外側與後蓋41a內徑的間隙向後蓋41a底部流動，再經由固定軸3a與軸承79之間隙流動，最後流經葉輪轂板55中央的葉輪轂孔54a，如流動方向65，回到葉輪5a入口，此一流體的循環流動用來提供陶瓷軸承79潤滑所需並帶走馬達轉子7產生的熱；請參閱圖2所示，本圖例僅以第三實施例之馬達轉子7與葉輪5 —體結構來進行細部說明，本圖例的延伸結構也將適用於本創作其它實施例，馬達轉子7中空部設有軸承79，用來與固定軸3耦合成液動壓軸承系統以支撐馬達轉子7的轉動與動力傳遞，軸向延伸部76用來與葉輪轂52相結合成一體，以有效傳遞馬達轉子7的動力，二次磁鐵組73位安裝於馬達轉子7之主軛鐵72內側靠近後蓋41底部的一端且背對主磁鐵組71，該二次磁鐵組73與馬達轉子7 —起封裝避免藥液腐蝕，二次磁鐵組73數量與主磁鐵組71相等但體積小於十分之丨；請參閱圖3㈧所示，以第三實施例之後蓋41為例，對其環形槽413b結構及感測組件93的安裝進行詳細說明，後蓋41為一杯狀殼體結構，且無任何通孔確保不會有何洩漏產生，其前端之法蘭部411結合泵前蓋4及罐裝馬達8 (如圖1 (A))之中框法蘭811 (如圖1(A))，用來防止腐蝕液體的洩漏；軸孔座413設在後蓋底部中心且軸向內側延伸在主軛鐵72(如圖1(A))內徑空間，軸向延伸長度G系由後蓋41底部往法蘭部411側算起，為內側凸出且具有中心軸孔413a，而軸孔413a的深度H則由軸孔座413開口算起到軸孔413a底部，其外側為環形槽413b之結構，其軸孔413a的外緣能裝設止推環414，軸孔座413外側的環形槽413b可以裝設感測組件93，含二次軛鐵91與複數感應線圈92，軸孔413a的外壁面完全由馬達後框82的軸支撐座821a(如圖4(A))與二次軛鐵91所緊密結合，且軸孔413a的底部與馬達後框82的向後凸出部823的內徑完全密合，且凸出部823 (如圖1(A))的長度完全配合軸孔413a的深度H能給予固定軸3(如圖1(A))高剛性的支持，也就是後蓋41本身只提供防蝕隔離功能並不直接提供固定軸3剛性支撐；請參閱圖3(B)所示，以第四實施例之後蓋41為例，對其內凹孔418b結構及感測組件93的安裝進行詳細說明，後蓋41a為一杯狀殼體結構，其底部中心有一開孔用來裝設固定軸3a(如圖1(C))，其前端之法蘭部411結合泵前蓋4a及罐裝馬達8(如圖1(C))之中框法蘭811(如圖1(C))，用來防止腐蝕液體的洩漏；軸孔座418設在後蓋底部中心且軸向內側延伸在主軛鐵72 (如圖1(C))內徑空間，為內側凸出且具有中心孔418a的凸出孔結構，其軸向延伸長度G系由後蓋41底部往法蘭部411側算起到密封面418d，其外側相對為內凹孔418b，內凹孔418b的內環形面裝設感測組件93，感測組件93含二次軛鐵91與複數感應線圈92，二次軛鐵91與軸支撐座82 Id緊密節合，軸孔座418中心的通孔用來裝設固定軸3a(如圖1 (C))，軸孔座418的密封面418d由附有O型環之軸套33 (如圖1(C))端面與馬達後框82的軸支撐座821d迫緊密封，以確保後蓋41a不會有何洩漏產生，而固定軸3a的剛性支持完全來自馬達後框82及其軸支撐座821d之中心孔長度L ；請參閱圖4(A)所示，以第三實施例之雙邊支撐固定軸3為例，對軸向握持長度L做詳細說明，軸孔座413設在後蓋41底部中心且軸向內側延伸在主軛鐵72(如圖1(C))內徑空間，為內側凸出且具有中心軸孔413a (如圖3 (A))，其外側為環形槽413b (如圖3 (A))之結構，而環形槽413b的內部裝設感測組件93含二次軛鐵91與複數感應線圈92，馬達後框82的軸支撐座821a與二次軛鐵91緊密結合併完全給予軸孔413a的外壁面最佳支撐強度，而馬達後框82的支撐強度來自馬達中框81，因此能給予固定軸3高剛性支撐；軸握持長度L系以軸孔座413之軸向延伸長度G與軸孔深度H決定，能實際提供軸剛性支撐，軸握持長度L愈長愈能能克服塑料料強度因溫度升高而降低的問題；請參閱圖4(B)所示，以第四實施例之懸臂固定軸3a(如圖1(C))的軸向握持長度L做詳細說明，後蓋41a為一杯狀殼體結構,其底部中心有一軸孔座418且軸向內側延伸在主軛鐵72內徑空間，用來裝設固定軸3a，為內側凸出且具有中心孔418a的凸出孔結構，其外側相對為內凹孔418b，內凹孔418b的內環形面裝設感測組件93，馬達後框82的軸支撐座821d與止推環部331 (如圖5 (B))的端面緊鎖壓縮，並迫緊軸孔座418的密封面418d確保密封零洩漏；軸握持長度L系以軸孔座418之軸向延伸長度G與軸孔深度L決定，能實際提供軸剛性支撐，軸握持長度L愈長愈能承受多重負載力及其扭矩，本創作的複合軸結構能完全避開後蓋41a的塑料料強度因溫度升高而降低的問題；請參閱圖5 (A)所示，以第一實施例或第三實施例之馬達轉子7在雙邊支撐固定軸3的多重負載受力及其扭矩做詳細說明，固定軸3由耐腐蝕與耐磨耗的陶瓷材料構成，其前端由塑料料的三腳架31支撐，後端由軸向伸出的軸孔座413所支撐固定，而軸孔座413的強度是來自緊密結合的軸支撐座821b與二次軛鐵91所提供；固定軸3中間部份與軸承79耦合用來支撐馬達轉子7的轉動且其中間部份長度以滿足軸承79的長度，並預留馬達轉子7的軸向自由移動空間，如圖中的A、B及C，當馬達轉子7實際運轉時軸承79與止推環414之間仍有軸向間隙A，轉子軸承79與三腳架31之間有軸向間隙C，轉子7與後蓋41之間有軸向間隙B，此三間隙會因入口止推環46、止推軸承53、止推環414的磨損與軸承79的端面磨損而產生變化，多數情形馬達轉子7是會因葉輪5的軸向推力而往前移動，使止推環46與軸承53耦合滑動運轉，所以，間隙C的寬度必須大於止推環46與軸承53的容許磨耗量，而間隙B會因間隙C變小而加大其寬度，但是當泵浦運轉在高流量低揚程的條件下，馬達轉子7是可能會因流體的軸向動量而往後移動，使止推環414與軸承79耦合滑動運轉，這時間隙A的寬度減小至零，所以間隙B的寬度必須大於間隙A加上軸承79端面與止推軸承414的磨耗量，以避免馬達轉子7直接摩擦後蓋41造成破損，也就是馬達轉子7軸向自由位移長度等於間隙A加上間隙C，由於塑料制的後蓋41與前蓋4的尺寸變形量較大，各預留的間隙尺寸都必須包含製造公差；在上述運轉條件下，固定軸3及其支撐結構須承受多重負載力，含重力W、離心力X、側向力P及各施力之扭矩，其中重力W為轉子重量所產生的力，離心力X為轉子質心因軸承79間隙造成偏心離心力，側向力P為泵前蓋4之流道空間47之不均勻流體壓力引起施加在葉輪5的力，而重力矩就是重力W乘以力臂WL，離心力矩就是離心力X乘以力臂XL，側向力矩就是側向力P乘以力臂PL，這些力及力矩的合就成為施加在固定軸端的合力及扭矩，而多數的力及力矩將由固定軸3後端的支撐結構所承擔，因為耐腐蝕塑料的三角架31會因溫度升高而降低其強度，軸承79磨耗所引起偏心離心力X是固定軸3結構剛性最大的變動負載來源，磨耗量愈高偏心離心力X愈大，其次為不均勻流體壓力引起施加在葉輪5的側向力P，因為由葉輪5外逕到固定軸3後端有最長的力臂PL，也會造成馬達轉子7中心與固定軸3軸心之間產生歪斜，導至支撐結構的持續變形，由於軸向延伸長度G實質縮減了力臂PL的長度，而握持長度L增加固定軸3a對扭矩的承受能力，可以減緩並改善上述的歪斜及結構變型問題，並大幅降低固定軸3前端之三腳架31支撐結構強度的需求；請參閱圖5(B)所示，對第二實施例或第四實施例之馬達轉子7在單邊懸臂固定軸3a的多重負載受力及其扭矩做詳細說明，固定軸3a由金屬軸32與陶瓷軸套33構成，固定軸3a的一端裝設在馬達後框82的軸支撐座821d時可以得到所需的支撐強度，其中金屬軸
32穿過陶瓷軸套33的中心孔332，並以具有圓形頭部321之一端緊壓在陶瓷軸套的前端面333，金屬軸32的螺牙部323穿過後蓋41a之軸孔座418與軸支撐座821d的中央通孔，並以螺帽緊鎖在馬達後框82上，使得陶瓷軸套33之止推環部331的端面能被緊壓在軸支撐座821d的端面,而構成高剛性複合固定軸3a ;固定軸3a與軸承79 f禹合用來支撐馬達轉子7的轉動且其長度滿足軸承79的長度需求，並預留馬達轉子7的軸向自由移動空間，如圖中的A及B，當馬達轉子7實際運轉時軸承79與止推環414之間仍有軸向間隙A (配合圖5 (A))，馬達轉子7與後蓋41a之間有軸向間隙B，此二間隙會因入口止推環46、止推軸承53、止推環414的磨損與軸承79的端面磨損而產生變化，多數情形馬達轉子7是會因葉輪5a的軸向推力而往前移動，使止推環46與軸承53耦合滑動運轉，而間隙B會因此而加大其寬度，但是當泵浦運轉在高流量低揚程的條件下，馬達轉子7是會因流體的軸向動量而往後移動，使止推環414與軸承79耦合滑動運轉，間隙A的寬度減小至零，所以間隙B的寬度必須大於間隙A加上軸承79端面與止推軸承414的磨耗量，以避免馬達轉子7直接摩擦後蓋41a造成破損，也就是間隙A隨馬達轉子7軸向自由位移而變化，由於塑料制的後蓋41a的尺寸變形量較大，各預留的間隙尺寸都必須包含製造公差；固定軸3a及其支撐結構須承受多重負載力，含重力W、離心力X、側向力P及其扭矩，其中重力W為轉子重量所產生的力，離心力X為轉子質心因軸承79間隙造成偏離軸心的偏心離心力，側向力P為泵前蓋4a之流道空間47之不均勻流體壓力引起施加在葉輪5a的力，而重力矩就是重力W乘以力臂WL，離心力矩就是離心力X乘以力臂XL,側向力矩就是側向力P乘以力臂PL，這些力及力矩的合就成為施加在固定軸端的合力及扭矩，而全部的力及力矩將由固定軸3a後端的支撐結構所承擔，軸承79磨耗所引起偏心離心力X是最大的變動負載來源，磨耗量愈高偏心離心力X愈大，其次為不均勻流體壓力引起施加在葉輪5的側向力P，因為由葉輪5外逕到固定軸3a後端有最長的力臂PL，也會造成馬達轉子7中心與固定軸3a軸心之間產生歪斜，導至支撐結構的持續變形，由於軸向延伸長度G實質縮減了力臂PL的長度，而握持長度L增加固定軸3a對扭矩的承受能力，可以減緩並改善上述的歪斜及結構變型問題；第五實施例:永磁罐裝泵之軸承磨耗監測裝置結構，圖6 (A)、圖6 (B)、圖6 (C)與圖6 0 );圖6(A)所示，本圖說明軸承磨耗監測裝置的徑向結構，本圖例採用8極8線圈設計系僅用來說明之一例，其它可達成相同功效的設計並不以本實施例為限；傳感器9的結構系由二次磁鐵組73與感測組件93所構成，二次磁鐵組73安裝於馬達轉子7之主軛鐵72內側靠近後蓋41底部一端且背對主磁鐵組71，二次磁鐵組73數量與主磁鐵組71相等但體積小於十分之一，且其面積與厚度至少能提供感應線圈所需的磁動勢與磁通密度；此處依二次磁鐵數量8個把圓周分割成八個電氣角180度而空間角45度，主磁路96a其磁力線由主磁鐵71a表面射出穿過氣隙98到達定子83的齒部83a，經由定子軛鐵83b再次經過相鄰齒部83c並再次穿過氣隙98回到與原來相鄰的主磁鐵71b，並經由主軛鐵72回到原來的主磁鐵71a而構成密閉磁路96a，感測磁路96其磁力線由二次磁鐵73a表面射出穿過氣隙97到達二次軛鐵91，再經由二次軛鐵再次穿過氣隙97回到與原來相鄰的二次磁鐵73b與二次磁鐵73c，並經由主軛鐵72回到原來的二次磁鐵而構成密閉磁路96，使得感測磁路96與主磁路96a 二者磁力線共存於主軛鐵，也就是傳感器的磁力線經過主軛鐵但不受幹擾，馬達轉子7旋轉時感測組件藉由切割磁力線而輸出感應電壓訊號，故電壓訊號獨立不受外部電壓幹擾；感測組件93系由二次軛鐵91與複數感應線圈92組成，複數感應線圈92系裝設在二次軛鐵91表面，對齊二次磁鐵軸向中心73g有前感應線圈92a與後感應線圈92b軸向緊鄰排列，又在圓周方向把感應線圈92分為線圈α與線圈β 二組，每組各有四個感應線圈在徑向180度相互對應，8個感應線圈分別為αη、α12、α 21、α 22、β η、β 12、β21、β22且尺寸相同，且線圈α與線圈β在電氣角相差90度(270度)，也就是在空間角Θ上相差22.5度(67.5度) ，感應線圈92a有線圈αη、線圈α21、線圈βη、線圈β21，感應線圈92b有線圈α12、線圈Ci22、線圈β12、線圈β22;上述感應線圈92的電氣角度定位與空間角度定位系由位於二次軛鐵91之後緣91b的電氣定位點911來達成，電氣定位點911對正感應線圈α η的中心，電氣角90度空間角22.5度，以方便感測組件93的維修更換；感應線圈92的軸向長度不小於二次磁鐵軸向長度加上馬達轉子7自由軸向位移(含止推軸承磨耗限值)，感應線圈92的圓周寬度不大於電氣角180度；二次軛鐵91的軸向長度大於感應線圈92排列後的軸向總長度且其前緣91a與後緣91b能完全涵蓋其感應線圈92，以確保馬達轉子7軸向位移時二次磁鐵的感測磁路96的磁力線仍可保持穩定不受影響而變形或偏折，可以確保感應線圈92的電壓訊號穩定性與線性；當馬達轉子7有徑向、軸向位移時可以得到其感應電壓差，不同的感應線圈組合的感應電壓差可以代表軸向或徑向位移，當位移量超過位移間隙時，代表軸承有磨耗發生且可以計算出磨耗量，位移超過磨耗警告值時必須發出警告通知，位移超過磨耗限制值時必須停止泵浦運轉；請參閱圖6(B)、圖6(C)、圖6(D)與圖6(E)所示，本圖用來說明軸承磨耗監測裝置的感應線圈實際排列方式及感應電壓計算法，本圖例採用8極8線圈設計系僅用來說明之一例，其它可達成相同功效的設計或計算法並不以本實施例為限，偵測裝置採用8個感應線圈92分別為αη、α12> α21、α 22、β η、β 12、β21、β 22，當馬達轉子7旋轉時二次磁鐵與感應線圈92之間形成一旋轉磁場並輸出感應電壓，這些感應電壓訊號可以使用d-q軸的方法計算，並進一步轉換為馬達轉子7的軸向位移與徑向位移，做為軸承磨耗判斷依據，說明如下:8組線圈的偵測裝置的信號採用平均值的信號，其平均值信號:
權利要求
1.一種永磁罐裝泵結構改良,永磁罐裝泵浦為無傳感器之雙邊支撐之固定軸結構,主要零件包含有:泵前蓋、三腳架、葉輪、後蓋、固定軸與罐裝馬達，其特徵在於:其中， 泵前蓋設有一入口、出口及一流道空間，用來容納葉輪，泵前蓋內側在入口處設有一入口止推環，用來與葉輪入口側的葉輪止推軸承耦合共同構成軸向止推軸承； 三腳架系固定在泵前蓋入口處，可以軸向穿過葉輪轂孔，用來支撐固定軸的一端； 葉輪被安裝在泵前蓋內部，三腳架可以軸向穿過葉輪轂開孔，用來支撐固定軸的一端，葉輪轂用來與馬達轉子的軸向延伸部結合，使葉輪與馬達轉子構成一體或二者相互嵌入組合成一體； 後蓋為一杯狀殼體結構，底部有具環形槽結構之軸孔座且無任何通孔，確保後蓋不會有何洩漏產生，其軸孔的外緣裝設有止推環，用來與轉子的軸承耦合成軸向止推軸承；後蓋前端之法蘭部結合泵前蓋及馬達之中框法蘭，用來防止腐蝕液體的洩漏；後蓋側邊的圓筒部穿過定子的內徑，二者之間為滑動松配合，而且後蓋底部與馬達後框緊密貼合； 軸孔座設在後蓋底部中心且軸向內側延伸在主軛鐵內徑空間，為內側凸出且具有中心軸孔，其外側為環形槽之結構；軸孔的外側壁面完全由高剛性的馬達後框之軸向延伸的軸支撐座所緊密結合與支持，能給予固定軸高剛性的支持； 固定軸為雙邊支撐結構，由耐腐蝕與耐磨耗的陶瓷材料構成，其前端由三腳架支撐與後端由軸向伸出的軸孔座所支撐固定，固定軸與軸承耦合用來支撐轉子的轉動，且其長度滿足軸承的長度以承擔轉子所受的複合力； 罐裝馬達由定子、馬達中框、馬達後框與馬達轉子所構成； 定子緊固裝設在馬達中框內，其上繞有線圈輸入PWM電源可以產生磁通用來與轉子磁場交互作用，使轉子產生扭矩而旋轉並帶動葉輪輸出流功，定子的線圈受泵浦後蓋保護免於腐蝕液體侵蝕； 馬達中框為金屬製品，在泵浦側的法蘭用來緊鎖後蓋法蘭部與泵前蓋，以防止腐蝕液體的洩漏，馬達中框的後法蘭用來緊鎖後框以提供完整結構支撐力，使馬達後框上的軸支撐座能提供固定軸所需的支撐力； 馬達後框為金屬製品，緊鎖在馬達中框泵浦側的後法蘭，馬達定子線圈之電源線由電力纜線出口接到驅動電源； 馬達後框上的軸支撐座為軸向內側延伸結構，軸支撐座緊密結合後蓋底部中心的軸孔座，並提供固定軸所需的支撐力包含所需的軸握持長度； 馬達轉子是由主磁鐵組、主軛鐵與軸向延伸部所構成的環型結構，安裝於後蓋容室空間，主磁鐵組於主軛鐵外環面等角度安裝，並由耐腐蝕的工程塑料包覆成一零洩漏縫的環狀轉子包膠，馬達轉子的中間孔裝設有陶磁軸承用來與固定軸耦合以承擔馬達轉子所受的複合力，葉輪轂用來與馬達轉子的軸向延伸部結合，使葉輪與馬達轉子構成一體或二者相互嵌入組合成一體； 主軛鐵的內徑空間能容納裝設在後蓋底部中心且軸向內側延伸的軸孔座及馬達後框的軸支撐座。
2.一種永磁罐裝泵結構改良，永磁罐裝泵浦為無傳感器之單邊支撐之懸臂固定軸結構，主要零件包含有:泵前蓋、葉輪、後蓋、複合軸與罐裝馬達，其特徵在於:其中， 泵前蓋設有一入口、出口及一流道空間，用來容納葉輪，泵前蓋入口與葉輪的入口成為一平滑漸擴的流道沒有其它障礙物，泵前蓋係為金屬鑄造鑊體，其內批覆有耐蝕塑料內襯，其內側在入口處設有一入口止推環，用來與葉輪入口側的葉輪止推軸承耦合共同構成軸向止推軸承； 葉輪被安裝在泵前蓋內部，葉輪轂用來與馬達轉子的軸向延伸部結合，使葉輪與馬達轉子構成一體或二者相互嵌入組合成一體，葉輪轂孔系一葉輪轂板中央的開孔用來讓循環液體回流，泵前蓋入口與葉輪的入口成為一平滑漸擴的流道沒有其它障礙物，且葉輪轂板的形狀也是平滑曲面； 後蓋為一杯狀殼體結構，底部有一開孔之軸孔座結構，其前端之法蘭部結合泵前蓋及馬達之中框法蘭，用來防止腐蝕液體的洩漏；後蓋側邊的圓筒部穿過定子的內徑，二者之間為滑動松配合，而且後蓋底部與馬達後框緊密貼合； 軸孔座設在後蓋底部中心且軸向內側延伸在主軛鐵內徑空間，為內側凸出且具有中心孔，其外側相對成為內凹孔，且外側壁面完全由高剛性的馬達後框之軸向延伸的軸支撐座所緊密結合與支持；軸孔座中心的通孔用來裝設固定軸，軸孔座的密封面由附有O型環之軸套端面與馬達後框的軸支撐座迫緊密封，以確保後蓋不會有何洩漏產生； 固定軸為懸臂結構由耐腐蝕與耐磨耗的陶瓷軸套、金屬軸與馬達後框構成，並與後蓋共同構成完整的軸密封系統，固定軸的一端裝設在馬達後框的軸支撐座時可以得到所需的支撐強度，固定軸與軸承耦合用來支撐馬達轉子的轉動，且其長度滿足軸承的長度以承擔馬達轉子所受的複合力； 金屬軸穿過陶瓷軸套的中心孔，並以具有圓形頭部之一端緊壓在陶瓷軸套的前端面，金屬軸的螺牙部穿過後蓋之軸向延伸軸孔座與軸支撐座的中央通孔，並以螺帽緊鎖在馬達後框上，使得陶瓷軸套的之止推環部被緊壓在軸支撐座的端面，而金屬軸的圓形頭部則以塑料包膠，其上設有O型環以達成密封耐蝕功能； 陶瓷軸套之止推環部用來與轉子軸承互相耦合構成液動壓止推軸承，止推環部的端面與後框之軸支撐座的端 面緊鎖壓縮，二者中間並迫緊軸孔座的密封面，並由附有O型環之止推環部端面密封，以確保後蓋不會有何洩漏產生； 後框上軸向內側延伸的軸支撐座緊密結合後蓋底部中心的軸孔座，並提供固定軸所需的支撐力包含所需的軸握持長度，當金屬軸以螺帽緊鎖在馬達後框上，使得陶瓷軸套的二端面被金屬軸之圓形頭部與軸支撐座的端面緊緊壓住，而構成一高剛性的複合式固定軸；罐裝馬達由馬達定子、馬達中框、馬達後框與轉子所構成； 定子緊固裝設在馬達中框內，其上繞有線圈輸入PWM電源可以產生磁通用來與轉子磁場交互作用，使轉子產生扭矩而旋轉帶動葉輪輸出流功，定子的線圈受泵浦後蓋保護免於腐蝕液體侵蝕； 馬達中框為金屬製品，在泵浦側的法蘭用來緊鎖後蓋法蘭部與泵前蓋，以防止腐蝕液體的洩漏，馬達中框的後法蘭用來緊鎖後框以提供完整結構支撐力，使馬達後框上的軸支撐座能提供複合固定軸所需的支撐力； 馬達後框為金屬製品，緊鎖在馬達中框泵浦側的後法蘭，馬達定子線圈之電源線由電力纜線出口接到驅動電源； 馬達後框上的軸支撐座為軸向內側延伸結構，緊密結合後蓋底部中心的軸孔座，並提供固定軸所需的支撐力包含所需的軸握持長度，軸支撐座的端面與陶瓷軸套之止推環部的端面緊鎖壓縮，二者中間並迫緊軸孔座的密封面，並由附有O型環之止推環部端面密封，以確保後蓋不會有何洩漏產生； 馬達轉子是由主磁鐵組、主軛鐵與軸向延伸部所構成的環型結構，安裝於後蓋容室空間，主磁鐵組於主軛鐵外環面等角度安裝，並由耐腐蝕的工程塑料包覆成一零洩漏縫的環狀轉子包膠，馬達轉子的中間孔裝設有陶磁軸承用來與固定軸耦合以承擔馬達轉子所受的複合力，葉輪轂用來與馬達轉子的軸向延伸部結合，使葉輪與馬達轉子構成一體或二者相互嵌入組合成一體； 主軛鐵的內徑空間能容納裝設在後蓋底部中心且軸向內側延伸的軸孔座及後框的軸支撐座。
3.—種永磁罐裝泵結構改良,永磁罐裝泵浦為有傳感器之雙邊支撐之固定軸結構，主要零件包含有:泵前蓋、三腳架、葉輪、後蓋、傳感器、固定軸與罐裝馬達，其特徵在於:其中， 泵前蓋設有一入口、出口及一流道空間，用來容納葉輪，泵前蓋內側在入口處設有一入口止推環，用來與葉輪入口側的葉輪止推軸承耦合共同構成軸向止推軸承； 三腳架系固定在泵前蓋入口處，可以軸向穿過葉輪轂孔，用來支撐固定軸的一端； 葉輪被安裝在泵前蓋內部，三腳架可以軸向穿過葉輪轂開孔，用來支撐固定軸的一端，葉輪轂用來與馬達轉子的軸向延伸部結合，使葉輪與馬達轉子構成一體或二者相互嵌入組合成一體； 後蓋為一杯狀殼體結構，底部有具環形槽結構之軸孔座且無任何通孔，確保後蓋不會有何洩漏產生，其軸孔的外緣裝設有止推環，用來與轉子的軸承耦合成軸向止推軸承；後蓋前端之法蘭部結合泵前蓋及馬達之中框法蘭，用來防止腐蝕液體的洩漏；後蓋側邊的圓筒部穿過定子的內徑，二者之間為滑動松配合，而且後蓋底部與馬達後框緊密貼合； 軸孔座設在後蓋底部中心且軸向內側延伸在主軛鐵內徑空間，為內側凸出且具有中心軸孔，其外側為環形槽之結構，該槽有一開口使感測組件能由後蓋底部外側安裝；二次軛鐵緊密固定在馬達後框之軸向延伸的軸支撐座上，且二者並與軸孔的外側壁面緊密結合形成軸孔座的高剛性支持，能給予固定軸高剛性的支持； 傳感器系包含有二次磁鐵組與感測組件， 二次磁鐵組的數量與主磁鐵組相同；二次磁鐵組系安裝於馬達轉子之主軛鐵內徑靠近後蓋底部的一端且背對主磁鐵安裝，其磁極方向與主磁鐵組相反，與馬達轉子一起封裝以避免藥液腐蝕；二次磁鐵的軸向長度至少為轉子軸向位移長度含軸承軸向磨耗的二倍以上；其磁力線由二次磁鐵表面射出穿過氣隙到達二次軛鐵，再經由二次軛鐵回到與原來相鄰的其它二次磁鐵，並經由主軛鐵回到原來的二次磁鐵而構成密閉感測磁路；使得感測磁路與主磁鐵之主磁路二者磁力線共存於主軛鐵，也就是傳感器的磁力線經過主軛鐵但不受幹擾； 測組件系包含有二次軛鐵與複數感應組件，感測組件系把感測組件裝設在導磁性之環型二次軛鐵表面並經絕緣材料封裝成一組件，並被安裝在後蓋底部軸孔座的環形槽內；二次軛鐵內徑與軸支撐座外徑緊密貼合固定；而且二次軛鐵的後緣設有一電氣角定位點，該定位點系連結馬達後框之軸支撐座的軸心定位點，而且也連結馬達定子線圈繞組的電氣角定位點；二次磁鐵的軸向前後緣在其軸向移動都不會超出二次軛鐵的軸向範圍；每一感測組件在馬達轉子轉動下切割磁力線可以輸出感應電壓訊號； 固定軸為雙邊支撐結構，由耐腐蝕與耐磨耗的陶瓷材料構成，其前端由三腳架支撐與後端由軸向伸出的軸孔座所支撐固定，固定軸與軸承耦合用來支撐轉子的轉動，且其長度滿足軸承的長度以承擔馬達轉子所受的複合力； 罐裝馬達由定子、馬達中框、馬達後框與馬達轉子所構成； 定子緊固裝設在馬達中框內，其上繞有線圈輸入PWM電源可以產生磁通用來與轉子磁場交互作用，使馬達轉子產生扭矩而旋轉並帶動葉輪輸出流功，定子的線圈受泵浦後蓋保護免於腐蝕液體侵蝕； 馬達中框為金屬製品，在泵浦側的法蘭用來緊鎖後蓋法蘭部與泵前蓋，以防止腐蝕液體的洩漏，馬達中框的後法蘭用來緊鎖馬達後框以提供完整結構支撐力，使馬達後框上的軸支撐座能提供固定軸所需的支撐力； 馬達後框為金屬製品，緊鎖在馬達中框泵浦側的後法蘭，馬達定子線圈之電源線由電力纜線出口接到驅動電源； 馬達後框上的軸支撐座為軸向內側延伸結構，其外環面緊密結合二次軛鐵內徑，且二者並與軸孔的外側壁面緊密結合形成軸孔座的高剛性支持，並提供固定軸所需的支撐力，含所需的軸握持長度； 馬達轉子是由主磁鐵組、主軛鐵、二次磁鐵組、軸承與軸向延伸部所構成的環型結構，安裝於後蓋容室空間，主磁鐵組於主軛鐵外環面等角度安裝，二次磁鐵組的數量與主磁鐵組相同，二次磁鐵組系安裝於馬達轉子之主軛鐵內徑靠近後蓋底部的一端，且背對主磁鐵安裝，其磁極方向與主磁鐵組相反，馬達轉子由耐腐蝕的工程塑料包覆成一體的零洩漏縫的環狀包膠，轉子的中間孔裝設有陶磁軸承用來與固定軸耦合以承擔轉子所受的複合力，葉輪轂與馬達轉子的軸向延伸部結合，使葉輪與馬達轉子構成一體，或二者相互嵌入組合成一體； 主軛鐵的內徑空間能容納二次磁鐵與裝設在後蓋底部中心且軸向內側延伸的軸孔座及後框的軸支撐座，且軸孔座的環形槽內裝設有感測組件。
4.一種永磁罐裝泵結構改良，永磁罐裝泵浦為有傳感器之單邊支撐之懸臂複合軸結構，主要零件包含有:泵前蓋、葉輪、後蓋、傳感器、固定軸與罐裝馬達，其特徵在於:其中，泵前蓋設有一入口、出口及一流道空間，用來容納葉輪，泵前蓋入口與葉輪的入口成為一平滑漸擴的流道沒有其它障礙物，泵前蓋係為金屬鑄造鑊體，其內批覆有耐蝕塑料內襯，其內側在入口處設有一入口止推環，用來與葉輪入口側的葉輪止推軸承耦合共同構成軸向止推軸承； 葉輪被安裝在泵前蓋內部，葉輪轂用來與馬達轉子的軸向延伸部結合，使葉輪與馬達轉子構成一體或二者相互嵌入組合成一體，葉輪轂孔系一葉輪轂板中央的開孔用來讓循環液體回流，泵前蓋入口與葉輪的入口成為一平滑漸擴的流道沒有其它障礙物，且葉輪轂板的形狀也是平滑曲面； 後蓋為一杯狀殼體結構，底部有一開孔之軸孔座結構，其前端之法蘭部結合泵前蓋及馬達之中框法蘭，用來防止腐蝕液體的洩漏；後蓋側邊的圓筒部穿過定子的內徑，二者之間為滑動松配合，而且後蓋底部與馬達後框緊密貼合； 軸孔座設在後蓋底部中心且軸向內側延伸在主軛鐵內徑空間，為內側凸出且具有中心孔，其外側相對成為內凹孔，內凹孔之環形面裝設有感測組件，二次軛鐵內徑安裝在軸支撐座外環面；軸孔座中心的通孔用來裝設固定軸，軸孔座的密封面由附有O型環之軸套端面與馬達後框的軸支撐座迫緊密封，以確保後蓋不會有任何洩漏產生； 傳感器系包含有二次磁鐵組與感測組件， 二次磁鐵組的數量與主磁鐵組相同；二次磁鐵組系安裝於轉子之主軛鐵內徑靠近後蓋底部的一端，且背對主磁鐵安裝，其磁極方向與主磁鐵組相反，與轉子一起封裝以避免藥液腐蝕；二次磁鐵的軸向長度至少為轉子軸向位移長度含軸承軸向磨耗的二倍以上；其磁力線由二次磁鐵表面射出穿過氣隙到達二次軛鐵，再經由二次軛鐵回到與原來相鄰的其它二次磁鐵，並經由主軛鐵回到原來的二次磁鐵而構成密閉感測磁路；使得感測磁路與主磁鐵之主磁路二者磁力線共存於主軛鐵，也就是傳感器的磁力線經過主軛鐵但不受幹擾； 感測組件系包含有二次軛鐵與複數感應組件，感測組件系把感測組件裝設在導磁性之環型二次軛鐵表面並經絕緣材料封裝成一組件，並被安裝在後蓋底部軸孔座的內凹孔之環形面內；二次軛鐵內徑固定在軸支撐座外徑；而且二次軛鐵的後緣設有一電氣角定位點，該定位點系連結馬達後框之軸支撐座的軸心定位點，而且也連結馬達定子線圈繞組的電氣角定位點；二次磁鐵的軸向前後緣在其軸向移動都不會超出二次軛鐵的軸向範圍；每一感測組件在轉子轉動下切割磁力線可以輸出感應電壓訊號； 固定軸為懸臂結構由耐腐蝕與耐磨耗的陶瓷軸套、金屬軸與馬達後框構成，並與後蓋共同構成完整的軸密封系統，固定軸的一端裝設在馬達後框的軸支撐座時可以得到所需的支撐強度，固定軸與軸承耦合用來支撐轉子的轉動，且其長度滿足軸承的長度以承擔轉子所受的複合力； 金屬軸穿過陶瓷軸套的中心孔，並以具有圓形頭部之一端緊壓在陶瓷軸套的前端面，金屬軸的螺牙部穿過後蓋之軸向延伸軸孔座與軸支撐座的中央通孔，並以螺帽緊鎖在馬達後框上，使得陶瓷軸套的之止推環部被緊壓在軸支撐座的端面，而金屬軸的圓形頭部則以塑料包膠，其上設有O型環以達成密封耐蝕功能； 陶瓷軸套之止推環部用來與轉子軸承互相耦合構成液動壓止推軸承，止推環部的端面與馬達後框之軸支撐座的端面緊鎖壓縮，二者中間並迫緊軸孔座的密封面，並由附有O型環之止推環部端面密封，以確保後蓋不會有何洩漏產生； 馬達後框上的軸支撐座緊密結合後蓋底部中心的軸孔座，並提供固定軸所需的支撐力包含所需的軸握持長度，當金屬軸以螺帽緊鎖在馬達後框上，使得陶瓷軸套的二端面被金屬軸之圓形頭部與軸支撐座的端面緊緊壓住，而構成一高剛性的複合式固定軸； 罐裝馬達由定子、馬達中框、馬達後框與馬達轉子所構成； 定子緊固裝設在馬達中框內，其上繞有線圈輸入PWM電源可以產生磁通用來與轉子磁場交互作用，使轉子產生扭矩而旋轉帶動葉輪輸出流功，定子的線圈受泵浦後蓋保護免於腐蝕液體侵蝕； 馬達中框為金屬製品，在泵浦側的法蘭用來緊鎖後蓋法蘭部與泵前蓋，以防止腐蝕液體的洩漏，馬達中框的後法蘭用來緊鎖馬達後框以提供完整結構支撐力，使馬達後框上的軸支撐座能提供複合固定軸所需的支撐力； 馬達後框為金屬製品，緊鎖在馬達中框泵浦側的後法蘭，馬達定子線圈之電源線由電力纜線出口接到驅動電源；後框上的軸支撐座之外環面裝設有感測組件，能緊密結合後蓋底部中心的軸孔座，並提供固定軸所需的支撐力包含所需的軸握持長度，軸支撐座的端面與陶瓷軸套之止推環部的端面緊鎖壓縮，二者中間並迫緊軸孔座的密封面，並由附有O型環之止推環部端面密封，以確保後蓋不會有何洩漏產生； 馬達轉子是由主磁鐵組、主軛鐵、二次磁鐵組、軸承與軸向延伸部所構成的環型結構，安裝於後蓋容室空間，主磁鐵組於主軛鐵外環面等角度安裝，二次磁鐵組的數量與主磁鐵組相同，二次磁鐵組系安裝於馬達轉子之主軛鐵內徑靠近後蓋底部的一端，且背對主磁鐵安裝，其磁極方向與主磁鐵組相反，馬達轉子由耐腐蝕的工程塑料包覆成一體的零洩漏縫的環狀包膠，馬達轉子的中間孔裝設有陶磁軸承用來與固定軸耦合以承擔轉子所受的複合力，葉輪轂與馬達轉子的軸向延伸部結合，使葉輪與馬達轉子構成一體，或二者相互嵌入組合成一體； 主軛鐵的內徑空間能容納二次磁鐵與裝設在後蓋底部中心且軸向內側延伸的軸孔座及後框的軸支撐座，且軸孔座的環形槽內裝設有感測組件。
5.一種永磁罐裝泵結構改良，目的在增進固定軸的結構剛性並依需求能裝設傳感器，其中傳感器系包含有二次磁鐵組與感測組件，其特徵在於: 二次磁鐵組的數量與主磁鐵組相同；二次磁鐵組系安裝於馬達轉子之主軛鐵內徑靠近後蓋底部的一端，且背對主磁鐵安裝，其磁極方向與主磁鐵組相反，與馬達轉子一起封裝以避免藥液腐蝕；二次磁鐵的軸向長度至少為馬達轉子軸向位移長度含軸承軸向磨耗的二倍以上；其磁力線由二次磁鐵表面射出穿過氣隙到達二次軛鐵，再經由二次軛鐵回到與原來相鄰的其它二次磁鐵，並經由主軛鐵回到原來的二次磁鐵而構成密閉感測磁路；使得感測磁路與主磁鐵之主磁路二者磁力線共存於主軛鐵，也就是傳感器的磁力線經過主軛鐵但不受幹擾； 感測組件系包含有二次軛鐵與複數感應組件，感測組件系把感測組件裝設在導磁性之環型二次軛鐵表面並經絕緣材料封裝成一組件，並被安裝在後蓋底部軸孔座之內以隔絕輸送液體；二次軛鐵內 徑固定在軸支撐座外徑；而且二次軛鐵的後緣設有一電氣角定位點，該定位點系連結馬達後框之軸支撐座的軸心定位點，而且也連結馬達定子線圈繞組的電氣角定位點；二次磁鐵的軸向前後緣在其軸向移動都不會超出二次軛鐵的軸向範圍；每一感測組件在馬達轉子轉動下切割磁力線可以輸出感應電壓訊號；
6.如權利要求1或2或3或4所述之永磁罐裝泵結構改良，其特徵在於:其中，罐裝馬達之軸承與固定軸耦合用來支撐轉子的轉動，且其長度滿足轉子所受的複合力；其中，馬達轉子的主軛鐵長度能配合軸承長度而加長，以滿足泵浦承受高負載運轉。
7.如權利要求1或2或3或4所述之永磁罐裝泵結構改良，其特徵在於:其中，軸孔座由後框的軸支撐座所支撐，其軸向延伸長度系由後蓋底部到軸孔開口止，軸向延伸長度至少為軸徑的0.5倍以上。
8.如權利要求1或2或3或4所述之永磁罐裝泵結構改良，其特徵在於:其中，馬達後框的軸支撐座能提供固定軸所需的握持長度，含二次軛鐵固定在軸支撐座上後的總長度，其握持長度至少為軸徑的0.6倍以上。
9.如權利要求5所述之永磁罐裝泵結構改良，其特徵在於:其中，感應線圈的數量至少為4個以上的偶數，感應線圈的軸向長度不小於二次磁鐵軸向長度加上轉子自由軸向位移含止推軸承磨耗限值，感應線圈的圓周寬度不大於電氣角180度。
10.如權利要求5所述之永磁罐裝泵結構改良，其特徵在於:其中，感測組件的感應組件為感應線圈，感測組件系由二次軛鐵與複數感應線圈組成，複數感應線圈系裝設排列在環形二次軛鐵表面，又在圓周方向把感應線圈分為線圈α與線圈β 二組，且在電氣角相差90度或270度；感應線圈的電氣角度定位與空間角度定位系由位於二次軛鐵之電氣定位點來達成，以方便感測組件的維修更換。
11.如權利要求10所述之永磁罐裝泵結構改良，其特徵在於:其中，每一感應線圈排列時至少涵蓋一半或以上之二次磁鐵的軸向長度，感應線圈的軸向排列方式包含有前後相鄰排列、前後交錯排列及空間角度180度相對排列，或上述排列方式的組合。
12.如權利要求10所述之永磁罐裝泵結構改良，其特徵在於:其中，二次軛鐵的軸向長度大於感應線圈排列後的軸向總長度且其前緣與後緣能完全涵蓋其感應線圈，且馬達轉子之二次磁鐵軸向位移範圍不超出二次軛鐵的軸向長度。
13.如權利要求5所述之永磁罐裝泵結構改良，其特徵在於:其中，感測組件的感應組件為複數感應線圈與複數霍耳組件，複數感應線圈系裝設在環形二次軛鐵表面，又在圓周方向把感應線圈分為線圈α與線圈β 二組，且在電氣角相差90度或270度；感應線圈的電氣角度定位與空間角度定位由位於二次軛鐵之電氣定位點來達成，以方便感測組件的維修更換，3個霍爾組件電氣角相差120度，其中間位置的霍爾組件正好位於其中一個感應線圈的內部之電氣角中心,且對正於二次磁鐵軸向中心,其於2個霍爾組件則位於該感應線圈的外部兩側間隔電氣角120度；
14.如權利要求9或10或11所述之永磁罐裝泵結構改良，其特徵在於:其中，感測組件的感應組件為複數感應線圈，可以經由感應電壓計算出馬達轉子的軸向與徑向位移及角度。
15.一種永磁罐裝泵結構改良，目的在增進固定軸的結構剛性並依需求能裝設傳感器，其特徵在於:其中能裝 設傳感器系由增大轉子主軛鐵內徑空間達成，馬達由定子、馬達中框、馬達後框與馬達轉子所構成； 定子緊固裝設在馬達中框內，其上繞有線圈輸入PWM電源可以產生磁通用來與轉子磁場交互作用，使轉子產生扭矩而旋轉帶動葉輪輸出流功； 馬達中框為金屬製品，馬達中框的後法蘭用來緊鎖馬達後框以提供完整結構支撐力，使馬達後框上的軸支撐座能提供固定軸所需的支撐力； 馬達後框為金屬製品，緊鎖在馬達中框泵浦側的後法蘭；馬達後框上的軸支撐座之外環面能裝設感測組件； 馬達轉子是由主磁鐵組、主軛鐵、二次磁鐵組、軸承與軸向延伸部所構成的環型結構，主磁鐵組於主軛鐵外環面安裝，二次磁鐵組的數量與主磁鐵組相同，二次磁鐵組繫於馬達轉子之主軛鐵內徑背對主磁鐵安裝，且磁極方向與主磁鐵組相反，馬達轉子由耐腐蝕的工程塑料包覆成一體的零洩漏縫的環狀包膠；主軛鐵的內徑空間能容納二次磁鐵與軸向內側延伸的馬達後框的軸支撐座，且軸支撐座外徑表面能裝設有感測組件。
16.如權利要求15所述之永磁罐裝泵結構改良，其特徵在於:其中，軸支撐座之軸向內側延伸長度系由主軛鐵靠近馬達後框的端部算起，軸向延伸長度至少為軸徑的0.5倍以上。
全文摘要
本創作系針對塑料或塑料內襯的永磁罐裝泵結構改良，其剛性增進的方法在使泵浦之後蓋軸孔座與金屬後框軸支撐座軸向伸入馬達轉子主軛鐵的內徑空間，軸支撐座緊密結合軸孔座以增進固定軸剛性並縮短負載力的力矩力臂長度，且後蓋軸孔座依需求能裝設傳感器，傳感器的結構系由二次磁鐵組與感測組件所構成，且二者之間有閉迴路磁力線存在，二次磁鐵組系安裝於馬達轉子之主軛鐵內側背對主磁鐵組與馬達轉子一起封裝，感測組件系由二次軛鐵與感測組件組成，馬達轉子旋轉時感測組件藉由切割磁力線而輸出感應電壓訊號，而感測組件安裝在後蓋軸孔座的環形槽內受後蓋保護，感測組件可以是複數感應線圈、複數霍耳組件等，用來監測軸承磨損或滿足驅動需求。
文檔編號F04D13/06GK103075350SQ201110330019
公開日2013年5月1日 申請日期2011年10月26日 優先權日2011年10月26日
發明者簡煥然, 王錦城, 施志賢 申請人:協磁股份有限公司