CN108894945B - 一种小型活塞式电磁真空泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小型活塞式电磁真空泵，包括进气管、上泵盖、第一簧片、第一活塞缸、双向电磁铁、活塞、出气管、下泵盖、压板、第二簧片、第三簧片、第二活塞缸；第一簧片设有圆盘，圆盘一周设有圆环；圆盘与圆环之间设有连接筋；第一簧片设置在上泵盖的安装孔内；进气管下端固定在安装孔内；上泵盖下端与第一活塞缸上端固连；第一活塞缸下端与泵体上端固连；压板固定在活塞上端，第二簧片设置在压板和活塞之间；活塞上端与第一活塞缸配合；第二活塞缸上端与双向电磁铁的泵体下端固连；下泵盖上端与第二活塞缸下端固连；第三簧片设置在出气管的安装孔内；活塞下端与第二活塞缸采用间隙配合，活塞中间与双向电磁铁的动铁固连；本发明真空泵工作空间小。

Description

一种小型活塞式电磁真空泵

技术领域

本发明属于真空技术领域，特别是一种小型活塞式电磁真空泵。

背景技术

近年来，我国真空泵行业实现了持续稳定地发展，由此需要研发能够满足各种性能要求的真空泵以适应不同的应用场合。例如，在新能源车制动系统中，须有真空泵实现真空助力。目前常采用的电动真空泵，存在体积、质量较大，启动时间较长等方面的不足，不利于新能源车实现结构紧凑和减重的目标，也不利于制动系统实现运转可靠和反应快速的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小型活塞式电磁真空泵，以应用在工作空间小，要求快速抽真空和可控性好的场合。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种小型活塞式电磁真空泵，包括进气管、上泵盖、第一簧片、第一活塞缸、双向电磁铁、活塞、出气管、下泵盖、压板、第二簧片、第三簧片、第二活塞缸；所述第一簧片中心设有圆盘，圆盘一周设有圆环；圆盘与圆环之间设有多个连接筋进行连接；

所述上泵盖中心设有上端大、下端小台阶式的安装孔，所述第一簧片设置在安装孔内；所述进气管下端固定在安装孔内，进气管下端对第一簧片进行限位；所述进气管中心设有进气孔；所述圆盘中心与进气孔同轴，且圆盘的直径略大于进气孔的直径，圆盘和圆环之间的间隙作为通气通道；

所述上泵盖下端与第一活塞缸上端固连，所述第一活塞缸下端与双向电磁铁的泵体上端固连；所述压板中心和活塞中心均设有通气孔，且压板通气孔与活塞通气孔同轴；所述压板固定在活塞上端，且第二簧片设置在压板和活塞之间；第二簧片的圆盘中心与压板通气孔同轴，且圆盘的直径略大于压板通气孔的直径；所述活塞上端中心设有避位圆槽；所述压板尺寸不大于活塞上端直径；所述活塞上端与第一活塞缸采用间隙配合；

所述第二活塞缸上端与双向电磁铁的泵体下端固连；所述下泵盖上端与第二活塞缸下端固连；所述下泵盖中心设有安装孔；所述第三簧片设置在安装孔内；所述出气管上端固定在安装孔内，出气管上端对第三簧片进行限位；所述下泵盖中心设有出气孔，出气孔与第三簧片的圆盘的中心同轴，且直径略小于第三簧片圆盘的直径；所述出气管轴向上均匀设有多个出气通道，出气通道的孔洞正对第三簧片的通气通道；所述出气管上端设有避位圆槽；所述活塞下端与第二活塞缸采用间隙配合，活塞中间与双向电磁铁的动铁固连。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

(1)在双向电磁铁的线圈中施加一定频率的交变电压时，动铁带动活塞往复运动，能在极短的时间内使真空泵达到稳定工作状态，真空泵的启动时间短，反应迅速。

(2)改变线圈中电流方向便可改变磁通闭合路径，继而实现动铁的双向运动，这个过程只需要一组线圈就可以发挥作用；活塞式电磁真空泵的大部分零件是回转体且同轴安装，双向电磁铁驱动活塞使上下工作腔室同时工作；泵体除了有安装泵体内零件的作用，还是形成双向电磁铁磁路的一部分；以上设计使真空泵的结构紧凑，体积小，质量轻。

(3)真空泵对称设有第一工作腔和第二工作腔，两个工作腔串联工作，两个工作腔同时为抽真空提供动力，能使真空泵的抽真空能力增强。

(4)本发明的小型活塞式电磁真空泵可采用PWM技术改变真空泵的工作频率和功率，从而使真空泵抽真空的能力有较宽的调节范围，采用电流闭环反馈，使其具有可控性好、稳定性强的优点。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明的小型活塞式电磁真空泵的整体结构示意图。

图2为本发明的小型活塞式电磁真空泵的整体爆炸示意图。

图3为小型活塞式电磁真空泵的部分分解图。

图4为簧片结构示意图。

图5为双向电磁铁结构示意图。

图6为泵体结构示意图。

具体实施方式

为了说明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。

结合图1-图4，本发明的一种小型活塞式电磁真空泵，包括进气管1、上泵盖2、第一簧片3、第一活塞缸4、双向电磁铁、活塞5、出气管9、下泵盖10、压板17、第二簧片18、第三簧片19、第二活塞缸20；所述第一簧片3中心设有圆盘3-1，圆盘3-1一周设有圆环3-2；圆盘3-1与圆环之间设有多个连接筋3-3进行连接；所述第一簧片3、第二簧片18、第三簧片19结构相同；所述第一活塞缸4与第二活塞缸20结构相同。

所述上泵盖2中心设有上端大、下端小台阶式的安装孔，所述第一簧片3设置在安装孔内；所述进气管1下端固定在安装孔内，进气管1下端对第一簧片3进行限位；所述进气管1中心设有进气孔；所述圆盘3-1中心与进气孔同轴，且圆盘3-1的直径略大于进气孔的直径，圆盘3-1和圆环3-2之间的间隙作为通气通道。

所述上泵盖2下端与第一活塞缸4上端固连，所述第一活塞缸4下端与双向电磁铁的泵体6上端固连；所述压板17中心和活塞5中心均设有通气孔，且压板通气孔与活塞通气孔同轴；所述压板17固定在活塞5上端，且第二簧片18设置在压板17和活塞5之间；第二簧片18的圆盘中心与压板通气孔同轴，且圆盘的直径略大于压板通气孔的直径；所述活塞5上端中心设有避位圆槽，当第二簧片18受气压差向下运动时，避位圆槽作为第二簧片18向下运动的空间；所述压板17尺寸不大于活塞5上端直径；所述活塞5上端与第一活塞缸4采用间隙配合。

所述上泵盖2、第一活塞缸4、第一簧片3、第二簧片18、活塞5、压板17之间包围形成第一工作腔。

所述第二活塞缸20上端与双向电磁铁的泵体6下端固连；所述下泵盖10上端与第二活塞缸20下端固连；所述下泵盖10中心设有安装孔；所述第三簧片19设置在下泵盖的安装孔内；所述出气管9上端固定在下泵盖的安装孔内，出气管9上端对第三簧片19进行限位；所述下泵盖10中心设有出气孔，出气孔与第三簧片19的圆盘的中心同轴，且直径略小于第三簧片19圆盘的直径；所述出气管9轴向上均匀设有多个出气通道，出气通道的孔洞正对第三簧片19的通气通道；所述出气管上端设有避位圆槽，当第三簧片19受气压差向下运动时，避位圆槽作为第三簧片19向下运动的空间，同时避位圆槽上端对向下变形的第三簧片19进行限位，避免第三簧片19变形过大而失效。所述活塞5下端与第二活塞缸20采用间隙配合，活塞5中间与双向电磁铁的动铁14固连。

所述第二活塞缸20、活塞5、下泵盖10、第三簧片19之间包围形成第二工作腔。

进一步的，所述活塞5上端的避位圆槽内以活塞通气孔为中心间隔的设有多个限位块，所述限位块用于对向下变形的第二簧片18进行限位，避免第二簧片18变形过大而失效；同时间隔设置的限位块之间作为通气通道。

优选的，所述下泵盖避位圆槽的深度为1-2mm。

进一步的，所述上泵盖安装孔下端设有限位板；限位板上均匀设有多个进气孔，进气孔的孔洞正对第一簧片3的通气通道；限位板用于对向下变形的第一簧片3进行限位，避免第一簧片3变形过大而失效。

优选的，限位板与第一簧片3之间的间隙为1-2mm。

结合图1、图5、图6，作为一种实施方式，所述双向电磁铁包括泵体6、内环7、永磁铁8、线圈12、线圈骨架13、动铁14；所述泵体6、内环7、永磁铁8、线圈骨架13、动铁14、动铁垫片15同轴；所述泵体6中心设有通孔，用以放置活塞5；所述泵体内壁设有环形槽6-2；所述线圈骨架13为圆环结构，设置在环形槽6-2内；所述线圈12缠绕在线圈骨架13上；所述环形槽6-2中间相连通；所述内环7设置在线圈骨架13内；所述动铁14设置在内环7内，且动铁14与内环7间隙配合；所述永磁铁8为两个，分别位于内环7上端和内环下端；所述永磁铁8内径略大于内环7内径，保证永磁铁8不与动铁14接触；

进一步的，所述泵体6上下端还设有卡槽6-1，卡槽6-1直径小于环形槽6-2内径且大于泵体中心孔直径；卡槽6-1内设有垫片15，所述垫片15采用韧性和塑性好的导磁材料制成，能够缓冲动铁运动带来的冲击，降低动铁冲击对泵体6的影响，提高真空泵的可靠性。

所述双向电磁铁的工作原理如下：线圈12中无电流时，泵体6、垫片15、永磁铁8、内环7、动铁14形成磁通回路，动铁14被吸引与两片垫片15的其中一侧垫片15接触；当线圈12中通入某一方向电流时，能改变磁路，使动铁14向另侧一垫片15方向运动。不断改变线圈12电流的方向，便可以实现动铁14的往复运动。

双向电磁铁位于第一工作腔和第二工作腔之间，除了同时驱动两工作腔工作外，其中心轴线安装的活塞5还作为气流通道；泵体6除了有安装泵体6内零件的作用，还是形成双向电磁铁磁路的一部分；以上设计使得双向电磁铁结构紧凑，占用空间小。

传统的电动真空泵在启动时，转子转速增大至额定转速的过程需要耗费一定时间；而本发明的活塞式电磁真空泵在线圈12中一通电流，磁路很快形成，动铁14便以要求的工作频率工作，同时真空泵进入稳定工作状态，启动时间短，反应迅速。另外，采用PWM技术，可以改变双向电磁铁的往复运动的频率和驱动电流的大小，从而改变真空泵的工作频率和功率，使活塞式电磁真空泵抽真空的能力有一定的调节范围；采用电流闭环反馈，可使其具有可控性好、稳定性强的优点。

在另外一些实施方式中，也可采用现有的双向电磁铁带动活塞5上下运动。

抽真空的全过程由上下两个行程组成。

下行程：在双向电磁铁的作用下，动铁14带动活塞5向下运动，第一工作腔容积增大，腔内气体压强减小，第一簧片3向下变形，进气管1与第一工作腔相通，空气从进气管1流到第一工作腔。第二簧片18不变形。同时第二工作腔容积减小，腔内气体压强增大，第三簧片19在压强差的作用下发生变形，第二工作腔出口打开，空气通过第三簧片19和出气管9排入外部环境。

上行程：在双向电磁铁的作用下，动铁14带动活塞5向上运动。此时第一工作腔容积减小，腔内气体压强增大，第一簧片3由于压差作用而贴住进口，将进气管1堵住，避免第一工作腔的气体从进口流出。同时第二工作腔容积增大，真空度增大，第一工作腔气体转移至第二工作腔。第三簧片19随着压差变化恢复原形，将出气管9堵住，避免外部环境的气体进入真空泵。

上下两个行程中，动铁14带动活塞5同时作用于第一工作腔和第二工作腔，这种单动力源驱动两个工作腔的方式不仅能减小真空泵的体积，而且使第一工作腔和第二工作腔相互协调、实现串联工作，同时为抽真空提供动力，提高了真空泵抽真空的能力。

Claims (5)

1.一种小型活塞式电磁真空泵，其特征在于，包括进气管（1）、上泵盖（2）、第一簧片（3）、第一活塞缸（4）、双向电磁铁、活塞（5）、出气管（9）、下泵盖（10）、压板（17）、第二簧片（18）、第三簧片（19）、第二活塞缸（20）；所述第一簧片（3）中心设有圆盘（3-1），圆盘（3-1）一周设有圆环（3-2）；圆盘（3-1）与圆环（3-2）之间设有多个连接筋（3-3）进行连接；

所述上泵盖（2）中心设有上端大、下端小台阶式的安装孔，所述第一簧片（3）设置在安装孔内；所述进气管（1）下端固定在安装孔内，进气管（1）下端对第一簧片（3）进行限位；所述进气管（1）中心设有进气孔；所述圆盘（3-1）中心与进气孔同轴，且圆盘（3-1）的直径略大于进气孔的直径，圆盘（3-1）和圆环（3-2）之间的间隙作为通气通道；

所述上泵盖（2）下端与第一活塞缸（4）上端固连，所述第一活塞缸（4）下端与双向电磁铁的泵体（6）上端固连；所述压板（17）中心和活塞（5）中心均设有通气孔，且压板通气孔与活塞通气孔同轴；所述压板（17）固定在活塞（5）上端，且第二簧片（18）设置在压板（17）和活塞（5）之间；第二簧片（18）的圆盘中心与压板通气孔同轴，且圆盘的直径略大于压板通气孔的直径；所述活塞（5）上端中心设有避位圆槽；所述压板（17）尺寸不大于活塞（5）上端直径；所述活塞（5）上端与第一活塞缸（4）采用间隙配合；

所述第二活塞缸（20）上端与双向电磁铁的泵体（6）下端固连；所述下泵盖（10）上端与第二活塞缸（20）下端固连；所述下泵盖（10）中心设有安装孔；所述第三簧片（19）设置在安装孔内；所述出气管（9）上端固定在安装孔内，出气管（9）上端对第三簧片（19）进行限位；所述下泵盖（10）中心设有出气孔，出气孔与第三簧片（19）的圆盘的中心同轴，且直径略小于第三簧片（19）圆盘的直径；所述出气管（9）轴向上均匀设有多个出气通道，出气通道的孔洞正对第三簧片（19）的通气通道；所述出气管上端设有避位圆槽；所述活塞（5）下端与第二活塞缸（20）采用间隙配合，活塞（5）中间与双向电磁铁的动铁（14）固连；

所述活塞上端避位圆槽内以通气孔为中心间隔的设有多个限位块，限位块用于对向下变形的第二簧片（18）进行限位；

所述上泵盖安装孔下端设有限位板；所述限位板上均匀设有多个进气孔，进气孔的孔洞正对第一簧片（3）的通气通道；所述限位板用于对向下变形的第一簧片（3）进行限位。

2.根据权利要求1所述的小型活塞式电磁真空泵，其特征在于，所述限位板与第一簧片（3）之间的间隙为1-2mm。

3.根据权利要求1所述的小型活塞式电磁真空泵，其特征在于，所述出气管（9）的避位圆槽的深度为1-2mm。

4.根据权利要求1所述的小型活塞式电磁真空泵，其特征在于，所述双向电磁铁包括泵体（6）、内环（7）、永磁铁（8）、线圈（12）、线圈骨架（13）、动铁（14）；所述泵体（6）、内环（7）、永磁铁（8）、线圈骨架（13）、动铁（14）、动铁垫片（15）同轴；所述泵体（6）中心设有通孔，用以放置活塞（5）；所述泵体内壁设有环形槽（6-2）；所述线圈骨架（13）为圆环结构，设置在环形槽（6-2）内；所述线圈（12）缠绕在线圈骨架（13）上；所述环形槽（6-2）中间相连通；所述内环（7）设置在线圈骨架（13）内；所述动铁（14）设置在内环（7）内，且动铁（14）与内环（7）间隙配合；所述永磁铁（8）为两个，分别位于内环（7）上端和内环下端；所述永磁铁（8）内径略大于内环（7）内径。

5.根据权利要求4所述的小型活塞式电磁真空泵，其特征在于，所述泵体（6）上下端还设有卡槽（6-1），卡槽（6-1）直径小于环形槽（6-2）内径且大于泵体中心通孔直径；卡槽（6-1）内设有动铁垫片（15）。