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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 無(wú)電機(jī)式磁力攪拌器
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 機(jī)械與控制
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作B類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 無(wú)電機(jī)式磁力攪拌器采用國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的磁力機(jī)械技術(shù)，通過(guò)非接觸的磁力耦合扭矩結(jié)構(gòu)直接驅(qū)動(dòng)攪拌子轉(zhuǎn)動(dòng)；僅需兩組磁力線圈就取代了傳統(tǒng)攪拌器復(fù)雜的電動(dòng)機(jī)部分，節(jié)約成本30%左右；采用磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)取代機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，降低了能量經(jīng)多級(jí)傳動(dòng)造成的損耗，節(jié)約電能50%以上；特定的機(jī)械結(jié)構(gòu)，解決了無(wú)軸轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸定位、轉(zhuǎn)動(dòng)漂移、跳子的難題。本作品對(duì)傳統(tǒng)攪拌器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、動(dòng)力源進(jìn)行了較大的變革，開(kāi)創(chuàng)新型電磁傳動(dòng)之先河。
- 詳細(xì)介紹：
- 1.概述 隨著科技的進(jìn)步，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，攪拌器在生物、醫(yī)學(xué)、化工等領(lǐng)域的作用日益突出，尤其是一些易燃、易爆、劇毒的化工工藝又對(duì)攪拌提出了更高的要求，傳統(tǒng)的攪拌器采用以電動(dòng)機(jī)為主體的機(jī)械傳動(dòng)方式，其轉(zhuǎn)動(dòng)部件易磨損，噪音大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，受自身結(jié)構(gòu)的限制，不適合密閉型反應(yīng)容器內(nèi)的攪拌；傳統(tǒng)磁力攪拌器雖然可以實(shí)現(xiàn)隔離攪拌，但設(shè)計(jì)方式并未能脫離傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)為主體的限制，而且是以犧牲強(qiáng)磁力磁礦石和高耗能為代價(jià)才得以實(shí)現(xiàn)，成本較高。 針對(duì)傳統(tǒng)的攪拌器存在的缺陷，本設(shè)計(jì)采用先進(jìn)的磁力機(jī)械技術(shù)設(shè)計(jì)了一種新型的無(wú)電機(jī)式磁力攪拌器，該攪拌器內(nèi)部無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)器件，轉(zhuǎn)速大范圍線性可調(diào)，可高效率的實(shí)現(xiàn)隔離式攪拌。 由于采用最先進(jìn)的磁力機(jī)械技術(shù)，通過(guò)非接觸的磁力耦合扭矩結(jié)構(gòu)即可驅(qū)動(dòng)攪拌子轉(zhuǎn)動(dòng)，摒棄了傳統(tǒng)攪拌器復(fù)雜的電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，內(nèi)部均是固定的器件，不會(huì)出現(xiàn)任何磨損現(xiàn)象，而且結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，大幅度降低了生產(chǎn)、使用與維護(hù)成本。 采用磁場(chǎng)直接驅(qū)動(dòng)攪拌子的結(jié)構(gòu)，解決了傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)機(jī)械式傳動(dòng)過(guò)程中能量經(jīng)多級(jí)傳動(dòng)造成損耗的問(wèn)題，節(jié)約了電能，并采用電磁場(chǎng)代替永久磁石，減少了對(duì)礦石的浪費(fèi)，該設(shè)計(jì)高效、環(huán)保、節(jié)能。 本設(shè)計(jì)為了滿(mǎn)足生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)攪拌器轉(zhuǎn)速的要求，增設(shè)了觸摸式操作界面，可實(shí)現(xiàn)定時(shí)攪拌、轉(zhuǎn)速顯示、正反轉(zhuǎn)控制。本設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)較大范圍內(nèi)的線性調(diào)速，由于系統(tǒng)采用穩(wěn)壓直流供電，避免了因電網(wǎng)電壓波動(dòng)對(duì)攪拌子轉(zhuǎn)速的影響。 本設(shè)計(jì)以一種節(jié)約、高效、綠色的設(shè)計(jì)理念解決了傳統(tǒng)攪拌器的諸多問(wèn)題，這種設(shè)計(jì)的出現(xiàn)是對(duì)傳統(tǒng)攪拌器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的一次變革和創(chuàng)新，有著廣闊的市場(chǎng)前景和應(yīng)用前景。 2. 工作原理 無(wú)電機(jī)式磁力攪拌器采用最新的磁力機(jī)械技術(shù)，通過(guò)磁場(chǎng)的作用直接驅(qū)動(dòng)攪拌子轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)部無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，降低了能量傳遞的級(jí)數(shù)，減少了能量的損耗，該系統(tǒng)主要由電源模塊、微處理器、磁力線圈組和攪拌子組成，電源模塊為系統(tǒng)各部分提供穩(wěn)定的直流電源，在微處理器的控制下，線圈驅(qū)動(dòng)芯片周期性的將電流流過(guò)磁力線圈組，磁力線圈組根據(jù)電流流過(guò)的方向產(chǎn)生周期性的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，無(wú)接觸、無(wú)摩擦的把功率傳遞到攪拌子上，構(gòu)成一個(gè)非接觸的磁力耦合扭矩結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)隔離攪拌，觸摸式操作界面可實(shí)現(xiàn)定時(shí)攪拌、轉(zhuǎn)速顯示、正反轉(zhuǎn)控制、轉(zhuǎn)速設(shè)置功能，以適應(yīng)各種實(shí)際的要求。 3. 設(shè)備技術(shù)條件 3.1 供電方式：該系統(tǒng)采用220V交流供電； 3.2 環(huán)境溫度：5～70℃； 3.3環(huán)境濕度：≤90%（25℃）或無(wú)凝露； 3.4攪拌子最大長(zhǎng)度：40mm； 3.5 輸入電流：≤2.5A（DC）； 3.6 速度范圍：60～1500 r/min； 3.7 反應(yīng)器容量：≤2L 3.8 攪拌功率：25W 4.適用范圍 本產(chǎn)品適用于各種液體攪拌、一定黏度的固—液混合攪拌，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無(wú)震動(dòng)，無(wú)噪聲，隔離式攪拌，對(duì)試樣無(wú)污染，特別適用于易爆、易燃以及其它滲透力強(qiáng)的化工工藝過(guò)程。 5.使用說(shuō)明 將攪拌器放在水平桌面上，將攪拌子放入待攪拌的溶液反應(yīng)器內(nèi)（本產(chǎn)品標(biāo)配各種規(guī)格的PTFE攪拌子），打開(kāi)攪拌器電源，通過(guò)觸摸式按鍵設(shè)置攪拌時(shí)間、轉(zhuǎn)速、正反轉(zhuǎn)，也可以通過(guò)加速按鍵、減速按鍵改變轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速，具體轉(zhuǎn)速根據(jù)試驗(yàn)要求調(diào)到合適值，攪拌完畢關(guān)閉電源。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 設(shè)計(jì)目的和基本思路： 為了解決傳統(tǒng)攪拌器電機(jī)轉(zhuǎn)子與定子之間易磨損、維修困難、設(shè)備成本較高、轉(zhuǎn)動(dòng)噪音等問(wèn)題，我們采用最新磁力機(jī)械技術(shù)設(shè)計(jì)了一種新型的無(wú)電機(jī)式磁力攪拌器，內(nèi)部無(wú)運(yùn)動(dòng)器件。本設(shè)計(jì)主要由智能控制系統(tǒng)、磁力線圈組和攪拌子組成，通過(guò)非接觸的磁力耦合扭矩結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)攪拌子轉(zhuǎn)動(dòng)，微處理器控制流過(guò)線圈的電流方向，磁力線圈組實(shí)現(xiàn)電—磁轉(zhuǎn)換，并在處理器的控制下產(chǎn)生速度、方向可控的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，攪拌子在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到攪拌目的，本設(shè)計(jì)配有觸摸式操作界面，可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速設(shè)置、轉(zhuǎn)速顯示、定時(shí)、正反轉(zhuǎn)控制等功能。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1.采用先進(jìn)的磁力機(jī)械技術(shù)，內(nèi)部無(wú)運(yùn)動(dòng)器件，實(shí)現(xiàn)無(wú)磨損驅(qū)動(dòng)，更好的解決了密閉容器內(nèi)隔離攪拌問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)零泄漏，減少了能量傳遞的級(jí)數(shù)，提高了能量的利用率； 2.觸摸式可視化智能操作平臺(tái)。 技術(shù)關(guān)鍵： 1.磁力機(jī)械技術(shù)； 2.磁力耦合扭矩結(jié)構(gòu)的建立與控制； 3.轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)與控制； 4.無(wú)軸轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸自動(dòng)定位。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本設(shè)計(jì)采用先進(jìn)的磁力機(jī)械技術(shù)，通過(guò)磁體的耦合力，不需要任何機(jī)械傳動(dòng)構(gòu)件，就能無(wú)接觸、無(wú)摩擦的把功率從磁力線圈傳遞到各式各樣容器內(nèi)的攪拌子上，構(gòu)成一個(gè)非接觸傳遞扭矩機(jī)構(gòu)。相對(duì)傳統(tǒng)的攪拌器具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1. 采用磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，成功的解決了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部件磨損引起的質(zhì)量問(wèn)題和電網(wǎng)電壓波動(dòng)導(dǎo)致的速度不穩(wěn)問(wèn)題； 2. 采用磁力線圈組代替電動(dòng)機(jī)，大大降低了生產(chǎn)成本以及后期的維修難度，能量通過(guò)磁場(chǎng)直接傳遞，降低了傳統(tǒng)攪拌器能量多級(jí)傳遞過(guò)程中的損耗，提高了能量的利用效率； 3. 采用磁力線圈組本身產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)代替永久性磁石，最大化的提高了電能的利用率，避免了對(duì)礦石資源的依賴(lài)與浪費(fèi)； 4.觸摸式可視化操作平臺(tái)，解決了傳統(tǒng)旋鈕式控制旋鈕易磨損的問(wèn)題，并配有觸摸式操作平臺(tái)，耐磨、易操作。 本設(shè)計(jì)以一種更加精簡(jiǎn)、更加節(jié)約的設(shè)計(jì)理念解決了傳統(tǒng)攪拌器的諸多問(wèn)題，這種設(shè)計(jì)的出現(xiàn)是對(duì)傳統(tǒng)攪拌器攪拌傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的一次變革和創(chuàng)新。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 1.實(shí)物、產(chǎn)品 2.現(xiàn)場(chǎng)演示
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說(shuō)明： 將攪拌器放在水平桌面上，將攪拌子放入待攪拌的溶液反應(yīng)器內(nèi)（本產(chǎn)品標(biāo)配各種規(guī)格的PTFE攪拌子），打開(kāi)攪拌器電源，通過(guò)觸摸式按鍵設(shè)置攪拌時(shí)間、轉(zhuǎn)速、正反轉(zhuǎn)，也可以通過(guò)加速按鍵、減速按鍵改變轉(zhuǎn)速，具體轉(zhuǎn)速根據(jù)試驗(yàn)要求調(diào)到合適值，攪拌完畢關(guān)閉電源。 適用范圍： 本產(chǎn)品適用于各種液體的攪拌、一定黏度的固—液混合攪拌，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無(wú)震動(dòng)，無(wú)噪聲，可隔離攪拌，特別適用于易爆、易燃以及其它滲透力強(qiáng)的化學(xué)與化工工藝過(guò)程。 推廣前景： 采用磁力驅(qū)動(dòng)取代電機(jī)驅(qū)動(dòng)，極大的提高了設(shè)備的使用壽命，縮小了設(shè)備的體積，降低了成本，能更好的實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能地隔離攪拌的目的，具有良好的推廣前景。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 攪拌器廣泛應(yīng)用于生物、醫(yī)學(xué)、化工等領(lǐng)域，是實(shí)驗(yàn)、科研、生產(chǎn)中必不可少的儀器。目前市場(chǎng)上的攪拌器主要分為兩大類(lèi)：電動(dòng)機(jī)攪拌器和磁力攪拌器，電動(dòng)攪拌器采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)攪拌棒進(jìn)行攪拌，因自身結(jié)構(gòu)限制，不能實(shí)現(xiàn)隔離攪拌，無(wú)法滿(mǎn)足化學(xué)化工密閉攪拌的需求；磁力攪拌器采用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)永久性磁石驅(qū)動(dòng)攪拌子進(jìn)行攪拌，雖然能實(shí)現(xiàn)隔離攪拌，卻需要具有很強(qiáng)磁力的磁石，造成對(duì)礦石的浪費(fèi)。傳統(tǒng)的攪拌器采用以電動(dòng)機(jī)為主體的機(jī)械傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式，電動(dòng)機(jī)本身易磨損、轉(zhuǎn)速受電網(wǎng)電壓影響較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、后期維修困難、成本偏高的影響，傳統(tǒng)攪拌器無(wú)論在質(zhì)量還是成本上都很難再有開(kāi)發(fā)空間。 而攪拌器在眾多領(lǐng)域中又是不可或缺的儀器，這就需要以一種新的設(shè)計(jì)理念來(lái)打破傳統(tǒng)攪拌器設(shè)計(jì)的局限，經(jīng)過(guò)對(duì)電動(dòng)機(jī)原理的深入了解，我們提出了一種新的設(shè)計(jì)理念，采用磁力機(jī)械技術(shù)，直接驅(qū)動(dòng)攪拌子進(jìn)行攪拌，減少了能量轉(zhuǎn)換與傳遞的級(jí)數(shù)，大大提高了能量的利用率。我們的設(shè)計(jì)僅由微處理器、磁力線圈組和攪拌子組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過(guò)微處理器控制流過(guò)線圈的電流大小與方向，經(jīng)過(guò)磁力線圈組的有序排列形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，并且該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速和方向可以通過(guò)外部按鍵來(lái)調(diào)節(jié)，進(jìn)而直接驅(qū)動(dòng)攪拌子轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到攪拌的目的。本設(shè)計(jì)沒(méi)有使用機(jī)械傳動(dòng)部件進(jìn)行能量傳遞，而是直接通過(guò)磁場(chǎng)耦合進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，解決了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的磨損問(wèn)題，減少了能量轉(zhuǎn)換與傳遞的級(jí)數(shù)，大大提高了能量的利用率。 為了便于操作，本設(shè)計(jì)配有觸摸式可視化操作界面，采用最新觸摸感應(yīng)式按鍵，解決了傳統(tǒng)攪拌器按鍵或旋鈕操作易磨損的問(wèn)題，并配有定時(shí)功能、轉(zhuǎn)速顯示功能，正反轉(zhuǎn)控制功能，觸摸式操作，簡(jiǎn)單耐用。
