CN107975466A - 一种永磁式空气泵 - Google Patents

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丁士来
王世洲
丁磊
顾康
李振中
张炎
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B35/00—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
    • F04B35/04—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric

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Abstract

本发明提供一种永磁式空气泵。该泵是一种低压空气压缩设备，属于单缸、单相交流半波气泵。主要由定子和动子两部分组成，所述的定子主要包括泵体(3)、气缸和气缸盖(2)、定子铁芯(5)、二极管、定子线圈和调节螺栓(11)；所述的动子主要包括活塞(9)、非铁磁质驱动轴(6)、永磁体和弹簧(7)。所述的永磁体两块瓦片状永磁体安装在驱动轴(6)上，位于活塞(9)和定子铁芯(5)之间；活塞的驱动特征在于：当线圈(4a和4b)没有接通电源时，永磁体(10a和10b)分别吸引上下两个铁磁质定子铁芯(5)磁极，弹簧(7)在永磁体的吸引力的作用下被压缩；当线圈(4a和4b)接通电源时，驱动活塞(9)压缩、排出空气的作用力是由弹簧(7)的弹力和线圈电流磁场与永磁体磁场的相互排斥力组成。

Description

一种永磁式空气泵
技术领域
本发明涉及低压空气压缩领域，具体涉及一种永磁式空气泵。
背景技术
目前所用的电磁式空气泵是一种低压空气压缩设备，属于单缸、单相交流半波气泵。附图1表示电磁式空气泵的基本结构和工作原理示意图，其结构特征在于：主要由定子和动子两部分组成。所述的定子主要包括非铁磁质泵体3、气缸和气缸盖2、定子铁芯5、二极管和定子线圈；所述的动子主要包括活塞9、非铁磁质驱动轴6和弹簧7。所述的驱动轴6上安装有软铁磁质驱动衔铁8。
工作原理是：如附图1所示，假如当线圈接通单相220V(50赫兹)交流电源且为上半周期时，铁芯5上端的磁极为N极下端为S极。那么此时磁场吸引与非铁磁质驱动轴6及弹簧7相连的驱动衔铁8、弹簧7被压缩、活塞9向右运动，同时进气阀打开出气阀关闭；当单相交流电下半周期时，线圈内没有电流、弹簧7弹起并带动活塞9向左运动、同时进气阀关闭出气阀打开、气缸内的空气被压缩并从出气孔1流出。
所述电磁式空气泵的弱点是：活塞9的驱动动力是靠线圈电流产生的磁场吸引软磁质驱动衔铁8产生，活塞9的驱动动力小、气泵的出气量和气压不可调。
发明内容
本发明的目的是提供一种活塞驱动力大、气泵的出气量和气压可调、节能效果显著的一种永磁式空气泵。该泵也是一种低压空气压缩设备，也属于单缸、单相交流半波气泵。其结构形式参见附图2。本发明主要由定子和动子两部分组成。所述的定子主要包括非铁磁质泵体3、气缸和气缸盖2、定子铁芯5、二极管和定子线圈；所述的动子主要包括活塞9、非铁磁质驱动轴6、永磁体、弹簧7和调节螺栓11。
所述的永磁体为两块瓦片状永磁体10a和10b，两块瓦片状永磁体安装在驱动轴6上，位于活塞9和定子铁芯5之间。
所述的弹簧7一端与驱动轴连接，另一端固定在定子上并且通过调节螺栓11可以在驱动轴移动的方向上调整其弹簧7弹力的大小。
一种永磁式空气泵的工作原理
如附图2和附图3所示，当线圈(4a和4b)没有接通电源，也就是活塞9处于静止状态时。由于永磁体具有吸引铁磁质的属性，所以瓦片状永磁体10a和10b分别吸引上下两个铁磁质定子铁芯(5)磁极。此时两个永磁体磁极的外弧面与定子铁芯磁极的内弧面相对应；弹簧7在永磁体吸引力的作用下被压缩；活塞9也在永磁体吸引力的作用下处于缸体吸气的终止点。其中永磁体10a的外弧面显示为N、10b的外弧面显示为S极。
如附图4和附图5所示，当一种永磁式空气泵接通单相交流电源且二极管处于导通状态时，定子铁芯磁极的上侧内弧面与永磁体10a的外弧面都为N极，相互排斥；定子铁芯磁极的下侧内弧面与永磁体10b的外弧面都为S极，相互排斥。此时永磁体带动驱动轴6及活塞9向左运动；驱动活塞9进行空气压缩及排出空气的作用力是由弹簧7的弹力和线圈电流磁场与永磁体磁场的相互排斥力组成。当线圈4a和4b接通电源且二极管处于截止、弹簧7到达自然长度状态、活塞停止运动时，线圈内没有电流、定子铁芯不再显示磁性；此时缸体内的气体压缩、排气程序结束。
上述程序结束的同时，由于永磁体10a和10b分别吸引上下两个定子铁芯磁极，永磁体及活塞9向右运动、弹簧7被压缩、气缸进入吸气程序。也就是弹簧7被压缩和缸体吸气的驱动力都是由永磁体吸引定子铁芯的吸引力产生。
本发明与现有技术相比较，其有益效果是：从结构上一种永磁式空气泵与传统的电磁式空气泵相比较，只是将铁磁质衔铁8变为两块瓦片状永磁体10a和10b；从活塞9的驱动力上，传统电磁式空气泵的电磁吸引力同时完成吸气和对弹簧7的压缩。总之空气压缩及排气驱动力全靠弹簧7的弹力完成。本发明则是：缸体吸气的驱动力和对弹簧7的压缩作用力是靠永磁体吸引定子铁芯的吸引力完成；空气压缩和排气的驱动力是由弹簧7的弹力和线圈电流产生的磁场与永磁体磁场的相互排斥力组成。所以，本发明所述的一种永磁式空气泵具有驱动力大、节能效果明显的特点。这是因为一种永磁式空气泵合理利用了永磁体吸引铁磁质的特性，并将永磁体吸引定子铁芯5的吸引力转化为气泵吸气和对弹簧7压缩的作用力，从而增大了气泵活塞的驱动力；实现了节约能源的目的。
附图说明
附图1表示电磁式空气泵的基本结构和工作原理示意图。
附图2表示一种永磁式空气泵在没有接通单相交流电源时的基本结构和工作原理示意图。
附图3表示附图2在A-A向的剖视示意图。
附图4表示一种永磁式空气泵接通单相交流电源时的基本结构和工作原理示意图。
附图5表示一种永磁式空气泵的线路示意图。
<1>出气孔，<2>气缸盖，<3>非铁磁质泵体，<4a>和<4b>表示定子线圈，<5>软磁质铁芯，<6>非铁磁质驱动轴，<7>弹簧，<8>软磁质衔铁，<9>活塞，<10a>和<10b>表示瓦片状永磁体，<11>调节螺栓。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明
如附图2和附图3所示，本发明的驱动永磁体镶嵌在驱动轴6上，其安装的位置与传统的电磁式空气泵的驱动衔铁8安装的位置相同。两块瓦片状永磁体10a、10b外弧面的极性相反，安装时两块瓦片状永磁体10a、10b的外弧面刚好与定子铁芯磁极分别相对应，同时活塞9处于吸气下至点；通过旋转调节螺栓11来控制弹簧7弹力的大小。
定子铁芯5的上下两个磁极上分别绕有两个线圈绕组4a和4b，两个线圈绕组串联连接，其中一侧的端线上串联有一个二极管。当两块永磁体10a、10b外弧面的磁极极性确定后，线圈电流的方向必须使对应的定子磁极内弧面的磁极极性与永磁体外弧面的磁极极性相同。附图4表示二极管处于导通状态，其中上侧定子磁极为N极与对应的永磁体10a的外弧面的磁极极性也是N极；下侧定子磁极为S极与对应的永磁体10b的外弧面的磁极极性也是S极。
所述的永磁体10a和10b为瓦片状，也可以设计为长方体形状，这样所对应的定子铁芯5的磁极极面也应该是长方形形状。
所述的永磁体10a和10b其材质即可设计为烧结型稀土强永磁体，也可设计为铁氧体永磁体。因永磁体的磁场强度的强弱与气泵的出气量及压缩空气的气压成正比，所以可根据气泵的不同出气量和要求出气气压的大小选择不同材质、不同磁场强度的永磁体。
所述的调节螺栓11，其中的一个功能是调节一种永磁式空气泵出气量的大小及气压的高低，因为调节弹簧7被压缩的长短就等于调节活塞9的行程的长短，活塞的行程长气泵的出气量大、活塞的行程短气泵的出气量小，所以本发明具有无级调节气量的功能。

Claims (2)

1.一种永磁式空气泵，主要由定子和动子两部分组成，所述的定子主要包括泵体(3)、气缸和气缸盖(2)、定子铁芯(5)、二极管和定子线圈；所述的动子主要包括活塞(9)、非铁磁质驱动轴(6)、永磁体、弹簧(7)和调节螺栓(11)，结构特征在于：所述的永磁体为两块瓦片状永磁体(10a和10b)，两块瓦片状永磁体安装在驱动轴(6)上，位于活塞(9)和定子铁芯(5)之间；所述的弹簧(7)的另一端固定在定子上并且通过调整螺栓(11)可以在驱动左右移动的方向上调整其弹力的大小；驱动力特征在于：当线圈(4a和4b)没有接通电源时，永磁体(10a和10b)分别吸引上下两个铁磁质定子铁芯(5)磁极，弹簧(7)在永磁体吸引力的作用下被压缩；当线圈(4a和4b)接通电源时，空气压缩和排出空气的驱动力是由弹簧(7)的弹力和线圈电流磁场与永磁体磁场的相互排斥力组成。
2.根据权利要求1所述的一种永磁式空气泵，其特征是：所述的永磁体(10a和10b)为瓦片状，也可以设计为长方体形状。
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