CN108452405B - 用于无针注射的电磁驱动装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于无针注射的电磁驱动装置，包括护套、骨架、外圆铁心、外磁体组件、内圆铁心、内磁体组件。骨架的绕线筒上缠绕有线圈，该线圈可移动地设置在外磁体组件和内磁体组件之间，从而带动骨架的运动。外磁体组件和内磁体组件均包括相同数量的永磁体圆环，每个永磁体圆环具有特定的充磁方向，从而使得线圈所在气隙位置的磁场大幅增强，提高了缠绕有线圈的骨架沿轴向方向的磁驱动力。此外，通过设计各个永磁体圆环的轴向长度，可以使得缠绕有线圈的骨架的轴向位移实现自动限位，克服了现有技术必须通过控制电流来实现限位而导致可靠性低的缺陷。

Description

用于无针注射的电磁驱动装置
技术领域
本发明涉及医疗领域，尤其是眼科医疗中的无针注射用器械，具体地，涉及用于无针注射的电磁驱动装置。
背景技术
随着医学科学技术的迅猛发展，疾病诊断、监测、采样和活体内临场手术处理越来越趋于微创和无创化，尤其对眼科药物注射提出了越来越高的要求：既要求注射药物时尽量减小患者痛苦，又要求注射药物的过程有速度变化，以使药物能够快速到达病灶部位。同时，对于眼部药物注射装置，在体积、质量、功能上也提出了更高的要求。现有的国内外眼部注射装置还是以有针形式为主，近年来出现了微针，但是不论是普通针还是微针，都不可避免地需要和患者眼部接触，会给患者带来了不同程度的恐惧感和疼痛感。
无针注射技术的提出和应用，可以极大减轻患者的恐惧感和疼痛感，以及医疗事故的风险，因此近年来得到了较快发展。该技术是在进行药物注射时不借助针头，液体药物以超细、高速、直线喷出高压射流的方式直接进入机体组织，从而解决了传统注射由于针头刺入机体而带来的一系列问题。早先提出的无针注射器通常采用弹簧驱动的机械式结构推动药物。这类无针注射器由于操作繁琐、效率低、注射力不可调节等缺点，极大制约了其推广和应用。鉴于此，出现了电磁式无针注射器。该电磁式无针注射器通过活动件上的导电线圈在磁场中受到的洛伦兹力，驱动活动件运动，从而喷射出药物。
例如，公开号为CN101132821A的中国发明专利申请公布文件公开了一种电磁式无针注射器。该电磁式无针注射器包括电磁式执行机构(或电磁驱动装置)100。如图1所示，该电磁式执行机构100包括定义环槽形空腔130的磁体组件110和可滑动地安插在空腔130中的线圈组件120。磁体组件110包括一列沿着其中心轴线布置的磁体，例如磁体111A、111B。这些磁体可能均为永磁体，并且产生围绕中心轴线对称的磁力线112。磁体111A、111B附连在定义空腔130并且一端封闭的圆筒形壳体113的一端。在磁体111A、111B和壳体113的内壁之间形成环形间隙。在图1所示的例子中，磁体111A、111B是圆筒形的。附连在磁体111A一端的端盖114和壳体1113由适于促进磁体111A、111B产生的磁场保留在其中的材料制成。线圈组件120包括圆筒形的绕线筒121和缠绕在该绕线筒121上的由导电材料制成的线圈122。绕线筒121的缠绕有线圈122的部分适于可滑动地安插在空腔130中。当线圈122通电后，流过线圈122的电流垂直于在端盖114和壳体113的壁之间产生的磁场，这导致在线圈上生成沿着纵轴定向的力，这个力的方向取决于流过线圈122的电流的定向流动。这个力就是所谓的洛伦兹力，线圈组件120在该力的作用下朝向或背离磁体组件110移动。线圈组件120的行程受线圈122和磁体组件110的长度控制。通常向线圈122提供大电流，使得线圈组件120能够快速移动，从而产生可观的压力来推动针管。针管的位移通常取决于流过线圈的电流的大小和通电时间。
此外，公开号为CN101690834B、CN102743808A和US7357781等的专利公布文献也公开了类似的电磁式无针注射器。然而，这些无针注射器的电磁驱动装置通常采用一个或多个轴向充磁的圆柱形永磁体，因此该电磁驱动装置内产生的磁场比较弱，并且其线圈仅利用了线圈部分的一小段轴向长度实现出力，因此利用率非常低。此外，在注射时，必须通过改变流过线圈的电流的大小和/或通电时间来改变针管输出的位移，并且，由于只要线圈中通过电流，针管就会受到力的作用，因此无法实现针管的可靠限位。
发明内容
基于此，有必要针对现有电磁式无针注射器出力小、限位可靠性低的问题，提供一种磁场强、出力大、不依赖于电流而实现可靠限位的用于无针注射的电磁驱动装置。
本发明的目的在于提供一种用于无针注射的电磁驱动装置，包括：
护套，其为圆筒状，包括顶部开口和底部开口；
骨架，其可移动地连接至所述护套，包括传动杆和绕线筒，所述传动杆延伸出所述顶部开口并且适于连接注射器皿，所述绕线筒上缠绕有线圈；
外圆铁心，其设置在所述护套中部的径向内壁上；
外磁体组件，其设置在所述外圆铁心的径向内壁上；
内圆铁心，其沿所述护套的中心轴线设置在所述护套内部；
内磁体组件，其设置在所述内圆铁心的径向外壁上，并且其沿着所述中心轴线的轴向长度和轴向位置与所述外磁体组件的轴向长度和轴向位置相一致；
其中，在所述外磁体组件的径向内壁和所述内磁体组件的径向外壁之间界定有环形腔，所述线圈适于可移动地安插在所述环形腔中；
所述外磁体组件包括顺序排列的五个外永磁体圆环，其中，第一个外永磁体圆环、第三个外永磁体圆环和第五个外永磁体圆环为径向充磁，第二个外永磁体圆环和第四个外永磁体圆环为轴向充磁，所述第一个外永磁体圆环和所述第五个外永磁体圆环的内表面为N极，外表面为S极，所述第三个外永磁体圆环的内表面为S极，外表面为N极，所述第二个外永磁体圆环的左侧面为N极，右侧面为S极，所述第四个外永磁体圆环的左侧面为S极，右侧面为N极，所述第一个外永磁体圆环和所述第五个外永磁体圆环的轴向长度相等且为第一外永磁体轴向长度，所述第二个外永磁体圆环和所述第四个外永磁体圆环的轴向长度相等且为第二外永磁体轴向长度，所述第三个外永磁体圆环的轴向长度为所述第一外永磁体轴向长度的两倍，所述第二外永磁体轴向长度为所述第一外永磁体轴向长度的1/2；
所述内磁体组件包括顺序排列的分别与所述五个外永磁体圆环相对应的五个内永磁体圆环，所述五个内永磁体圆环分别以与各自相对应的所述外永磁体圆环的相应方向充磁，并且所述五个内永磁体圆环中的每一个内永磁体圆环与相对应的所述外永磁体圆环的轴向长度相等，其中，第一个内永磁体圆环、第三个内永磁体圆环和第五个内永磁体圆环为径向充磁，第二个内永磁体圆环和第四个内永磁体圆环为轴向充磁，所述第一个内永磁体圆环和所述第五个内永磁体圆环的内表面为N极，外表面为S极，所述第三个内永磁体圆环的内表面为S极，外表面为N极，所述第二个内永磁体圆环的左侧面为S极，右侧面为N极，所述第四个内永磁体圆环的左侧面为N极，右侧面为S极，所述第一个内永磁体圆环和所述第五个内永磁体圆环的轴向长度相等且为第一内永磁体轴向长度，所述第二个内永磁体圆环和所述第四个内永磁体圆环的轴向长度相等且为第二内永磁体轴向长度，所述第一内永磁体轴向长度等于所述第一外永磁体轴向长度，所述第三内永磁体圆环的轴向长度为所述第一内永磁体轴向长度的两倍，所述第二内永磁体轴向长度为所述第一内永磁体轴向长度的1/2。
在其中一个实施例中，所述第一个外永磁体圆环和所述第五个外永磁体圆环的充磁角度为距所述轴向-(90+θ)度，所述第三个外永磁体圆环的充磁角度为距所述轴向90+θ度；所述第一个内永磁体圆环和所述第五个内永磁体圆环的充磁角度为距所述轴向-(90-θ)度，所述第三个内永磁体圆环的充磁角度为距水平方向θ度，其中，所述θ为预先设定的角度。
优选地，所述θ在10度到25度的范围内。
在其中一个实施例中，所述外圆铁心和所述内圆铁心均为实心结构，采用软磁材料1J50、1J22、DT4或硅钢DW270中的任意一种。
在其中一个实施例中，所述外磁体组件的所述径向内壁和所述线圈之间存在第一间隙，所述内磁体组件的所述径向外壁和所述线圈之间存在第二间隙，所述第一间隙等于所述第二间隙。
优选地，所述第一间隙和所述第二间隙在0.3mm到0.6mm的范围内。
在其中一个实施例中，所述电磁驱动装置还包括：端盖，其位于所述底部开口，并且包括位于其中心的突起部分和围绕该突起部分的外周部，所述突起部分固定连接至内磁体组件的一端，所述外周部固定连接至所述护套；垫块，其设置在所述外圆铁心和所述外磁体组件与所述端盖之间，适于在沿着所述中心轴线的轴向上固定所述外圆铁心和所述外磁体组件。
本发明还提供了一种用于无针注射的电磁驱动装置，包括：
护套，其为圆筒状，包括顶部开口和底部开口；
骨架，其可移动地连接至所述护套，包括传动杆和绕线筒，所述传动杆延伸出所述顶部开口并且适于连接注射器皿，所述绕线筒上缠绕有线圈；
外圆铁心，其设置在所述护套中部的径向内壁上；
外磁体组件，其设置在所述外圆铁心的径向内壁上；
内圆铁心，其沿所述护套的中心轴线设置在所述护套内部；
内磁体组件，其设置在所述内圆铁心的径向外壁上，并且其沿着所述中心轴线的轴向长度和轴向位置与所述外磁体组件的轴向长度和轴向位置相一致；
其中，在所述外磁体组件的径向内壁和所述内磁体组件的径向外壁之间界定有环形腔，所述线圈适于可移动地安插在所述环形腔中；
所述外磁体组件包括顺序排列的七个外永磁体圆环，其中，第一个外永磁体圆环、第三个外永磁体圆环、第五个外永磁体圆环和第七个外永磁体圆环为径向充磁，第二个外永磁体圆环、第四个外永磁体圆环和第六个外永磁体圆环为轴向充磁，所述第一个外永磁体圆环和所述第五个外永磁体圆环的内表面为N极，外表面为S极，所述第三个外永磁体圆环和所述第七个外永磁体圆环的内表面为S极，外表面为N极，所述第二个外永磁体圆环和所述第六个外永磁体圆环的左侧面为N极，右侧面为S极，所述第四个外永磁体圆环的左侧面为S极，右侧面为N极，所述第一个外永磁体圆环、所述第三个外永磁体圆环、所述第五个外永磁体圆环和所述第七个外永磁体圆环的轴向长度相等且为第一外永磁体轴向长度，所述第二个外永磁体圆环、所述第四个外永磁体圆环和所述第六个外永磁体圆环的轴向长度相等且为第二外永磁体轴向长度，所述第二外永磁体轴向长度为所述第一外永磁体轴向长度的1/2；
所述内磁体组件包括顺序排列的分别与所述七个外永磁体圆环相对应的七个内永磁体圆环，所述七个内永磁体圆环分别以与各自相对应的所述外永磁体圆环的相应方向充磁，并且所述七个内永磁体圆环中的每一个内永磁体圆环与相对应的所述外永磁体圆环的轴向长度相等，其中，第一个内永磁体圆环、第三个内永磁体圆环、第五个内永磁体圆环和第七个内永磁体圆环为径向充磁，第二个内永磁体圆环、第四个内永磁体圆环和第六个内永磁体圆环为轴向充磁，所述第一个内永磁体圆环和所述第五个内永磁体圆环的内表面为N极，外表面为S极，所述第三个内永磁体圆环和所述第七个内永磁体圆环的内表面为S极，外表面为N极，所述第二个内永磁体圆环和所述第六个内永磁体圆环的左侧面为S极，右侧面为N极，所述第四个内永磁体圆环的左侧面为N极，右侧面为S极，所述第一个内永磁体圆环、所述第三个内永磁体圆环、所述第五个内永磁体圆环和所述第七个内永磁体圆环的轴向长度相等且为第一内永磁体轴向长度，所述第二个内永磁体圆环、所述第四个内永磁体圆环和所述第六个内永磁体圆环的轴向长度相等且为第二内永磁体轴向长度，所述第一内永磁体轴向长度等于所述第一外永磁体轴向长度，所述第二内永磁体轴向长度为所述第一内永磁体轴向长度的1/2。
在其中一个实施例中，所述第一个外永磁体圆环和所述第五个外永磁体圆环的充磁角度为距所述轴向-(90+θ)度，所述第三个外永磁体圆环和所述第七个外永磁体圆环的充磁角度为距所述轴向90+θ度；所述第一个内永磁体圆环和所述第五个内永磁体圆环的充磁角度为距所述轴向-(90-θ)度，所述第三个内永磁体圆环和所述第七个内永磁体圆环的充磁角度为距水平方向θ度，其中，所述θ为预先设定的角度。
优选地，所述θ在18度到32度的范围内。
上述用于无针注射的电磁驱动装置，相对于现有技术的优点在于：
(1)根据本发明的电磁驱动装置的外磁体组件的多个外永磁体圆环和内磁体组件的多个内永磁体圆环采用多向充磁方向，可以使得线圈所在气隙位置的磁场大幅增强，提高了缠绕有线圈的骨架沿轴向方向的磁驱动力。
(2)根据本发明的电磁驱动装置，通过优化设计外磁体组件的每个外永磁体圆环和内磁体组件的每个内永磁体圆环的轴向长度，可以使得缠绕有线圈的骨架的轴向位移实现自动限位，克服了现有技术必须通过控制电流来实现限位而导致可靠性低的缺陷。
附图说明
图1为现有技术的电磁驱动装置；
图2为根据本发明的一个实施例的电磁驱动装置的结构示意图；
图3为图2所示的电磁驱动装置的外永磁体圆环和内永磁体圆环的结构和磁化方向示意图；
图4为图2所示的电磁驱动装置的变形例的外永磁体圆环和内永磁体圆环的磁化方向示意图；
图5为根据本发明的另一个实施例的电磁驱动装置的结构示意图；
图6为图5所示的电磁驱动装置的外永磁体圆环和内永磁体圆环的结构和磁化方向示意图；
图7为图5所示的电磁驱动装置的变形例的外永磁体圆环和内永磁体圆环的磁化方向示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
实施例1
图2展示了根据本发明的实施例1的电磁驱动装置的结构示意图。该电磁驱动装置包括护套201、骨架202、外圆铁心204、外磁体组件205、内圆铁心206、内磁体组件207、端盖208和垫块209。
护套201为圆筒状，包括顶部开口和底部开口。骨架202配置为可移动地连接至护套201，该骨架202包括传动杆和绕线筒，传动杆延伸出顶部开口并且适于连接注射器皿，绕线筒上缠绕有线圈203。外圆铁心204设置在护套201中部的径向内壁上。外磁体组件205设置在外圆铁心204的径向内壁上。内圆铁心206沿护套201的中心轴线设置在护套201内部。内磁体组件207设置在内圆铁心206的径向外壁上，并且其沿着中心轴线的轴向长度和轴向位置与外磁体组件205的相应轴向长度和轴向位置相一致。由此可见，外圆铁心204、外磁体组件205、内圆铁心206和内磁体组件207同轴设置，并且外磁体组件205和内磁体组件207的轴向位置和轴向长度相同。外磁体组件205的内径大于内磁体组件207的外径，从而在外磁体组件205的径向内壁和内磁体组件207的径向外壁之间形成环形腔。线圈203适于可移动地安插在环形腔中。线圈203与外磁体组件205和内磁体组件207之间分别存在间隙，并且线圈与外磁体组件的径向内壁之间的间隙等于该线圈与内磁体组件的径向外壁之间的间隙。优选地，该间隙在0.3mm到0.6mm的范围内。
端盖208设置于底部开口，其包括位于其中心的突起部分和围绕该突起部分的外周部，突起部分固定连接至内磁体组件207的一端，外周部固定连接至护套201。垫块209设置在外圆铁心204和外磁体组件205与端盖208之间，适于在沿着中心轴线的轴向上固定外圆铁心204和外磁体组件205。
在本实施例中，外圆铁心204和内圆铁心206均为实心结构，采用高饱和磁密的软磁材料制成，例如，可由1J50、1J22、DT4或硅钢DW270制成。
外磁体组件205包括顺序排列的多个外永磁体圆环，这些外永磁体圆环分别以预定的方向充磁使得这些外永磁体圆环中相邻的两个外永磁体圆环具有不同的充磁方向，并且这些外永磁体圆环的轴向长度设计为其中一些外永磁体圆环的轴向长度为相邻的外永磁体圆环的轴向长度的1/2。内磁体组件207包括顺序排列的与外磁体组件205的多个外永磁体圆环数量相同的多个内永磁体圆环，这些内永磁体圆环分别以与各自相对应的外永磁体圆环的相应方向充磁，并且这些内永磁体圆环中的每一个内永磁体圆环与相对应的外永磁体圆环的轴向长度相等。
参照图2和3，在本实施例中，外磁体组件205包括五个外永磁体圆环205a、205b、205c、205d、205e。第一个外永磁体圆环205a、第三个外永磁体圆环205c和第五个外永磁体圆环205e为径向充磁，第二个外永磁体圆环205b和第四个外永磁体圆环205d为轴向充磁。第一个外永磁体圆环205a和第五个外永磁体圆环205e的内表面为N极，外表面为S极；第三个外永磁体圆环205c的内表面为S极，外表面为N极；第二个外永磁体圆环205b的左侧面为N极，右侧面为S极；第四个外永磁体圆环205d的左侧面为S极，右侧面为N极。
内磁体组件207包括分别与五个外永磁体圆环205a、205b、205c、205d、205e相对应的五个内永磁体圆环207a、207b、207c、207d、207e。第一个内永磁体圆环207a、第三个内永磁体圆环207c和第五个内永磁体圆环207e为径向充磁，第二个内永磁体圆环207b和第四个内永磁体圆环207d为轴向充磁。第一个内永磁体圆环207a和第五个内永磁体圆环207e的内表面为N极，外表面为S极；第三个内永磁体圆环207c的内表面为S极，外表面为N极；第二个内永磁体圆环207b的左侧面为S极，右侧面为N极；第四个内永磁体圆环207d的左侧面为N极，右侧面为S极。
各个外永磁体圆环和内永磁体圆环的轴向长度可以优化为：第一个外永磁体圆环205a和第五个外永磁体圆环205e的轴向长度相等且为第一外永磁体轴向长度L1，第二个外永磁体圆环205b和第四个外永磁体圆环205d的轴向长度相等且为第二外永磁体轴向长度L2，第三个外永磁体圆环的轴向长度L3为第一外永磁体轴向长度L1的两倍，第二外永磁体轴向长度L2为第一外永磁体轴向长度L1的1/2；第一个内永磁体圆环207a和第五个内永磁体圆环207e的轴向长度相等且为第一内永磁体轴向长度，第二个内永磁体圆环207b和第四个内永磁体圆环207d的轴向长度相等且为第二内永磁体轴向长度，第一内永磁体轴向长度等于第一外永磁体轴向长度L1，第三内永磁体圆环的轴向长度(＝L3)为第一内永磁体轴向长度的两倍，第二内永磁体轴向长度(＝L2)为第一内永磁体轴向长度的1/2。
在上述轴向长度优化基础上，可以根据实际需要设计各个外永磁体圆环和内永磁体圆环。例如，如果实际要求的针管注射距离为5mm，那么第二个外永磁体圆环205b和第四个外永磁体圆环205d的轴向长度可以为4mm，第一个外永磁体圆环205a和第五个外永磁体圆环205e的轴向长度可以为8mm，第三个外永磁体圆环205c的轴向长度可以为16mm，相应地，第二个内永磁体圆环207b和第四个内永磁体圆环207d的轴向长度可以为4mm，第一个内永磁体圆环207a和第五个内永磁体圆环207e的轴向长度可以为8mm，第三个内永磁体圆环207c的轴向长度可以为16mm。
根据上述配置的电磁驱动装置的外磁体组件的多个外永磁体圆环和内磁体组件的多个内永磁体圆环采用多向充磁方向，可以使得线圈所在气隙位置的磁场大幅增强，提高了缠绕有线圈的骨架沿轴向方向的磁驱动力。此外，通过优化设计外磁体组件的每个外永磁体圆环和内磁体组件的每个内永磁体圆环的轴向长度，可以使得缠绕有线圈的骨架的轴向位移实现自动限位，克服了现有技术必须通过控制电流来实现限位而导致可靠性低的缺陷。例如，当线圈处在外永磁体圆环205e和内永磁体圆环207e之间的气隙中时，对该线圈通电以使得该线圈在外永磁体圆环205e和内永磁体圆环207e产生的磁场中受到向外的磁驱动力而向外运动；在该线圈通电电流不变的情况下，当该线圈运动到外永磁体圆环205c和内永磁体圆环207c之间的气隙中时，由于外永磁体圆环205c和内永磁体圆环207c产生的磁场与外永磁体圆环205e和内永磁体圆环207e产生的磁场方向相反，因此该线圈将受到向内的磁驱动力，使得该线圈减速并且最终停止。根据本发明的电磁驱动装置由此起到限位的作用。
在本实施中，径向充磁的外永磁体圆环和内永磁体圆环的充磁方向均垂直于轴向，即，充磁角度距轴向-90度或90度。为了进一步提高线圈所在位置的气隙磁场，可以使得径向充磁的外永磁体圆环和内永磁体圆环的充磁方向偏移垂直于轴向的方向。具体地，如图4所示的实施例1的变形例的外永磁体圆环和内永磁体圆环的磁化方向示意图，第一个外永磁体圆环205a和第五个外永磁体圆环205e的充磁角度为距所述轴向-(90+θ)度，第三个外永磁体圆环205c的充磁角度为距所述轴向90+θ度，第一个内永磁体圆环207a和第五个内永磁体圆环207e的充磁角度为距所述轴向-(90-θ)度，第三个内永磁体圆环207c的充磁角度为距水平方向θ度，其中，θ为预先设定的角度。θ优选地为10度～25度，更优选地为21度。
实施例2
图5展示了根据本发明的实施例2的电磁驱动装置的结构示意图。该电磁驱动装置包括护套501、骨架502、外圆铁心504、外磁体组件505、内圆铁心506、内磁体组件507、端盖508和垫块509。实施例2的电磁驱动装置的各部件结构设置与实施例1的电磁驱动装置大致相同，区别在于外磁体组件505和内磁体组件507的构造。以下将详细说明本实施的区别部分，相同或相似的部分将不再赘述。
参照图5和6，在本实施中，外磁体组件505包括七个外永磁体圆环505a、505b、505c、505d、505e、505f、505g。第一个外永磁体圆环505a、第三个外永磁体圆环505c、第五个外永磁体圆环505e和第七个外永磁体圆环505g为径向充磁，第二个外永磁体圆环505b、第四个外永磁体圆环505d和第六个外永磁体圆环505f为轴向充磁。第一个外永磁体圆环505a和第五个外永磁体圆环505e的内表面为N极，外表面为S极，第三个外永磁体圆环505c和第七个外永磁体圆环505g的内表面为S极，外表面为N极，第二个外永磁体圆环505b和第六个外永磁体圆环505f的左侧面为N极，右侧面为S极，第四个外永磁体圆环505d的左侧面为S极，右侧面为N极。
内磁体组件507包括分别与七个外永磁体圆环505a、505b、505c、505d、505e、505f、505g相对应的七个内永磁体圆环507a、507b、507c、507d、507e、507f、507g。第一个内永磁体圆环505、第三个内永磁体圆环505c、第五个内永磁体圆环505e和第七个内永磁体圆环505g为径向充磁，第二个内永磁体圆环505b、第四个内永磁体圆环505d和第六个内永磁体圆环505f为轴向充磁。第一个内永磁体圆环505a和第五个内永磁体圆环505e的内表面为N极，外表面为S极，第三个内永磁体圆环505c和第七个内永磁体圆环505g的内表面为S极，外表面为N极，第二个内永磁体圆环505b和第六个内永磁体圆环505f的左侧面为S极，右侧面为N极，第四个内永磁体圆环505d的左侧面为N极，右侧面为S极。
各个外永磁体圆环和内永磁体圆环的轴向长度可以优化为：第一个外永磁体圆环505a、第三个外永磁体圆环505c、第五个外永磁体圆环505e和第七个外永磁体圆环505g的轴向长度相等且为第一外永磁体轴向长度L1，第二个外永磁体圆环505b、第四个外永磁体圆环505d和第六个外永磁体圆环505f的轴向长度相等且为第二外永磁体轴向长度L2，第二外永磁体轴向长L2为第一外永磁体轴向长度L1的1/2；第一个内永磁体圆环507a、第三个内永磁体圆环507c、第五个内永磁体圆环507e和第七个内永磁体圆环507g的轴向长度相等且为第一内永磁体轴向长度，第二个内永磁体圆环507b、第四个内永磁体圆环507d和第六个内永磁体圆环507f的轴向长度相等且为第二内永磁体轴向长度，第一内永磁体轴向长度等于第一外永磁体轴向长度L1，第二内永磁体轴向长度(＝L2)为第一内永磁体轴向长度的1/2。
类似地，为了进一步提高线圈所在位置的气隙磁场，也可以使得径向充磁的外永磁体圆环和内永磁体圆环的充磁方向偏移垂直于轴向的方向。具体地，如图7所示的实施例2的变形例的外永磁体圆环和内永磁体圆环的磁化方向示意图，第一个外永磁体圆环505a和第五个外永磁体圆环505e的充磁角度为距所述轴向-(90+θ)度，第三个外永磁体圆环505c和第七个外永磁体圆环505g的充磁角度为距所述轴向90+θ度，第一个内永磁体圆环507a和第五个内永磁体圆环507e的充磁角度为距所述轴向-(90-θ)度，第三个内永磁体圆环507c和第七个内永磁体圆环507g的充磁角度为距水平方向θ度，其中，θ为预先设定的角度。根据实验，θ优选地为18度～32度，更优选地为27度。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种用于无针注射的电磁驱动装置，包括：
护套，其为圆筒状，包括顶部开口和底部开口；
骨架，其可移动地连接至所述护套，包括传动杆和绕线筒，所述传动杆延伸出所述顶部开口并且适于连接注射器皿，所述绕线筒上缠绕有线圈；
外圆铁心，其设置在所述护套中部的径向内壁上；
外磁体组件，其设置在所述外圆铁心的径向内壁上；
内圆铁心，其沿所述护套的中心轴线设置在所述护套内部；
内磁体组件，其设置在所述内圆铁心的径向外壁上，并且其沿着所述中心轴线的轴向长度和轴向位置与所述外磁体组件的轴向长度和轴向位置相一致；
其中，在所述外磁体组件的径向内壁和所述内磁体组件的径向外壁之间界定有环形腔，所述线圈适于可移动地安插在所述环形腔中；
所述外磁体组件包括顺序排列的五个外永磁体圆环，其中，第一个外永磁体圆环、第三个外永磁体圆环和第五个外永磁体圆环为径向充磁，第二个外永磁体圆环和第四个外永磁体圆环为轴向充磁，所述第一个外永磁体圆环和所述第五个外永磁体圆环的内表面为N极，外表面为S极，所述第三个外永磁体圆环的内表面为S极，外表面为N极，所述第二个外永磁体圆环的左侧面为N极，右侧面为S极，所述第四个外永磁体圆环的左侧面为S极，右侧面为N极，所述第一个外永磁体圆环和所述第五个外永磁体圆环的轴向长度相等且为第一外永磁体轴向长度，所述第二个外永磁体圆环和所述第四个外永磁体圆环的轴向长度相等且为第二外永磁体轴向长度，所述第三个外永磁体圆环的轴向长度为所述第一外永磁体轴向长度的两倍，所述第二外永磁体轴向长度为所述第一外永磁体轴向长度的1/2；
所述内磁体组件包括顺序排列的分别与所述五个外永磁体圆环相对应的五个内永磁体圆环，所述五个内永磁体圆环分别以与各自相对应的所述外永磁体圆环的相应方向充磁，并且所述五个内永磁体圆环中的每一个内永磁体圆环与相对应的所述外永磁体圆环的轴向长度相等，其中，第一个内永磁体圆环、第三个内永磁体圆环和第五个内永磁体圆环为径向充磁，第二个内永磁体圆环和第四个内永磁体圆环为轴向充磁，所述第一个内永磁体圆环和所述第五个内永磁体圆环的内表面为N极，外表面为S极，所述第三个内永磁体圆环的内表面为S极，外表面为N极，所述第二个内永磁体圆环的左侧面为S极，右侧面为N极，所述第四个内永磁体圆环的左侧面为N极，右侧面为S极，所述第一个内永磁体圆环和所述第五个内永磁体圆环的轴向长度相等且为第一内永磁体轴向长度，所述第二个内永磁体圆环和所述第四个内永磁体圆环的轴向长度相等且为第二内永磁体轴向长度，所述第一内永磁体轴向长度等于所述第一外永磁体轴向长度，所述第三个内永磁体圆环的轴向长度为所述第一内永磁体轴向长度的两倍，所述第二内永磁体轴向长度为所述第一内永磁体轴向长度的1/2。
2.根据权利要求1所述的用于无针注射的电磁驱动装置，其特征在于，所述第一个外永磁体圆环和所述第五个外永磁体圆环的充磁角度为距所述轴向-(90+θ)度，所述第三个外永磁体圆环的充磁角度为距所述轴向90+θ度；所述第一个内永磁体圆环和所述第五个内永磁体圆环的充磁角度为距所述轴向-(90-θ)度，所述第三个内永磁体圆环的充磁角度为距水平方向θ度，其中，所述θ为预先设定的角度。
3.根据权利要求2所述的用于无针注射的电磁驱动装置，其特征在于，所述θ在10度到25度的范围内。
4.根据权利要求1所述的用于无针注射的电磁驱动装置，其特征在于，所述外圆铁心和所述内圆铁心均为实心结构，采用软磁材料1J50、1J22、DT4或硅钢DW270中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的用于无针注射的电磁驱动装置，其特征在于，所述外磁体组件的所述径向内壁和所述线圈之间存在第一间隙，所述内磁体组件的所述径向外壁和所述线圈之间存在第二间隙，所述第一间隙等于所述第二间隙。
6.根据权利要求5所述的用于无针注射的电磁驱动装置，其特征在于，所述第一间隙和所述第二间隙在0.3mm到0.6mm的范围内。
7.根据权利要求1-6任一项所述的用于无针注射的电磁驱动装置，其特征在于，所述电磁驱动装置还包括：
端盖，其位于所述底部开口，并且包括位于其中心的突起部分和围绕该突起部分的外周部，所述突起部分固定连接至内磁体组件的一端，所述外周部固定连接至所述护套；
垫块，其设置在所述外圆铁心和所述外磁体组件与所述端盖之间，适于在沿着所述中心轴线的轴向上固定所述外圆铁心和所述外磁体组件。
8.一种用于无针注射的电磁驱动装置，包括：
护套，其为圆筒状，包括顶部开口和底部开口；
骨架，其可移动地连接至所述护套，包括传动杆和绕线筒，所述传动杆延伸出所述顶部开口并且适于连接注射器皿，所述绕线筒上缠绕有线圈；
外圆铁心，其设置在所述护套中部的径向内壁上；
外磁体组件，其设置在所述外圆铁心的径向内壁上；
内圆铁心，其沿所述护套的中心轴线设置在所述护套内部；
内磁体组件，其设置在所述内圆铁心的径向外壁上，并且其沿着所述中心轴线的轴向长度和轴向位置与所述外磁体组件的轴向长度和轴向位置相一致；
其中，在所述外磁体组件的径向内壁和所述内磁体组件的径向外壁之间界定有环形腔，所述线圈适于可移动地安插在所述环形腔中；
所述外磁体组件包括顺序排列的七个外永磁体圆环，其中，第一个外永磁体圆环、第三个外永磁体圆环、第五个外永磁体圆环和第七个外永磁体圆环为径向充磁，第二个外永磁体圆环、第四个外永磁体圆环和第六个外永磁体圆环为轴向充磁，所述第一个外永磁体圆环和所述第五个外永磁体圆环的内表面为N极，外表面为S极，所述第三个外永磁体圆环和所述第七个外永磁体圆环的内表面为S极，外表面为N极，所述第二个外永磁体圆环和所述第六个外永磁体圆环的左侧面为N极，右侧面为S极，所述第四个外永磁体圆环的左侧面为S极，右侧面为N极，所述第一个外永磁体圆环、所述第三个外永磁体圆环、所述第五个外永磁体圆环和所述第七个外永磁体圆环的轴向长度相等且为第一外永磁体轴向长度，所述第二个外永磁体圆环、所述第四个外永磁体圆环和所述第六个外永磁体圆环的轴向长度相等且为第二外永磁体轴向长度，所述第二外永磁体轴向长度为所述第一外永磁体轴向长度的1/2；
所述内磁体组件包括顺序排列的分别与所述七个外永磁体圆环相对应的七个内永磁体圆环，所述七个内永磁体圆环分别以与各自相对应的所述外永磁体圆环的相应方向充磁，并且所述七个内永磁体圆环中的每一个内永磁体圆环与相对应的所述外永磁体圆环的轴向长度相等，其中，第一个内永磁体圆环、第三个内永磁体圆环、第五个内永磁体圆环和第七个内永磁体圆环为径向充磁，第二个内永磁体圆环、第四个内永磁体圆环和第六个内永磁体圆环为轴向充磁，所述第一个内永磁体圆环和所述第五个内永磁体圆环的内表面为N极，外表面为S极，所述第三个内永磁体圆环和所述第七个内永磁体圆环的内表面为S极，外表面为N极，所述第二个内永磁体圆环和所述第六个内永磁体圆环的左侧面为S极，右侧面为N极，所述第四个内永磁体圆环的左侧面为N极，右侧面为S极，所述第一个内永磁体圆环、所述第三个内永磁体圆环、所述第五个内永磁体圆环和所述第七个内永磁体圆环的轴向长度相等且为第一内永磁体轴向长度，所述第二个内永磁体圆环、所述第四个内永磁体圆环和所述第六个内永磁体圆环的轴向长度相等且为第二内永磁体轴向长度，所述第一内永磁体轴向长度等于所述第一外永磁体轴向长度，所述第二内永磁体轴向长度为所述第一内永磁体轴向长度的1/2。
9.根据权利要求8所述的用于无针注射的电磁驱动装置，其特征在于，所述第一个外永磁体圆环和所述第五个外永磁体圆环的充磁角度为距所述轴向-(90+θ)度，所述第三个外永磁体圆环和所述第七个外永磁体圆环的充磁角度为距所述轴向90+θ度；所述第一个内永磁体圆环和所述第五个内永磁体圆环的充磁角度为距所述轴向-(90-θ)度，所述第三个内永磁体圆环和所述第七个内永磁体圆环的充磁角度为距水平方向θ度，其中，所述θ为预先设定的角度。
10.根据权利要求9所述的用于无针注射的电磁驱动装置，其特征在于，所述θ在18度到32度的范围内。
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