CN114718837A

CN114718837A - 磁力直驱气泵系统及制造方法

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Publication number: CN114718837A
Application number: CN202210258204.XA
Authority: CN
Inventors: 周奕兆; 周继军
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-03-16
Filing date: 2022-03-16
Publication date: 2022-07-08

Abstract

本发明公开了一种磁力直驱气泵系统及制造方法，至少包括密闭气缸、设置于气缸上的线圈绕组和设置在气缸内壁中可来回运动的活塞，所述气缸外壁设置进气阀和出气阀；其特征在于，所述气缸采用非磁性材料制成，所述活塞采用永磁材料制成；所述线圈绕组绕制在气缸外壁上与电源单元相连接，用于根据所述电源单元输出的电流转换成一定方向的磁场，该磁场的方向与永磁活塞的磁力线一面方向相同另外一面相反，形成相斥和相吸的磁作用力驱动活塞运动，电流反向时，线圈生产的磁力线相反，活塞反向运动，电源单元输出的交变电流使线圈产生交变磁场，从而使活塞作往复运动。

Description

磁力直驱气泵系统及制造方法

技术领域

本发明涉及气泵技术领域，尤其涉及磁力直驱气泵系统及制造方法。该技术形成的产品可应用于医疗器械(血压计气泵)、工业设备的气源和生活用品(养鱼缸给氧)等产品上。同理该技术形成的产品可作为水泵和油泵。

背景技术

气泵的工作原理是：发动机通过两根三角带驱动气泵曲轴，从而驱动活塞进行打气，打出的气体通过导气管导入储气筒。另一方面储气筒又通过一根导气管将储气筒内的气体导入固定在气泵上的调压阀内，从而控制储气筒内的气压。当储气筒内的气压未达到调压阀调定的压力时，从储气筒内进入调压阀的气体不能顶开调压阀阀门；当储气筒内的气压达到调压阀调定的压力时，从储气筒内进入调压阀的气体顶开调压阀阀门，进入气泵内与调压阀相通的气道，并通过气道控制气泵的进气口常开，从而使气泵空负荷运转，达到减少动力损耗，保护气泵的目的。当储气筒内的气压因损耗而低于调压阀调定的压力时，调压阀内的阀门由回位弹簧将其回位，断开气泵的控制气路，气泵又重新开始打气。

目前，气泵主要由发动机作为动力源驱动活塞，而发动机与活塞之间有驱动力传递机构，这样的系统结构复杂、部件多；发动机与活塞之间的传递机构降低了有效功率。气泵的系统复杂和部件多，降低了气泵的可靠性，尤其在空间有限的手表式血压计上使用可靠性低更加明显。

故，针对现有技术的缺陷，实有必要提出一种技术方案以解决现有技术存在的技术问题。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供磁力直驱气泵系统及制造方法，通过绕制在气缸上的线圈产生磁场作为驱动力，采用磁力直接驱动气泵的活塞，无需发动机和驱动力传递机构；大大简化了结构，也不需要驱动力的传递机构，能够有效降低噪声增加可靠性、减少能源消耗。

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明的技术方案如下：

磁力直驱式气泵，至少包括密闭气缸、设置于气缸上的线圈绕组和设置在气缸内壁中可来回运动的活塞，所述气缸外壁设置进气阀和出气阀；所述气缸采用非磁性材料制成，所述活塞采用永磁材料制成；所述线圈绕组绕制在气缸外壁上与电源单元相连接，用于根据所述电源单元输出的电流转换成一定方向的磁场，该磁场的方向与永磁活塞的磁力线一面方向相同另外一面相反，形成相斥和相吸的磁作用力驱动活塞运动，电流反向时，线圈生产的磁力线相反，活塞反向运动，电源单元输出的交变电流使线圈产生交变磁场，从而使活塞作往复运动。

作为进一步的改进方案，所述电源单元中设置控制电路，所述控制电路用于控制所述电源单元产生不同方向、波形形状、频率和大小的电流。

作为进一步的改进方案，所述气缸包括非磁性材料制成的圆形缸体，所述线圈绕组由设置在缸体外圆的漆包线绕制而成，所述线圈绕组使通过线圈的电流转换成磁场。

作为进一步的改进方案，所述缸体两端加固带有进气阀和出气阀密封盖。

作为进一步的改进方案，所述进气阀和出气阀设置在缸体的任一端或两端。

作为进一步的改进方案，所述活塞还包括密封圈，该密封圈设置在永磁材料的外沿以与气缸内壁紧密封闭。

作为进一步的改进方案，所述线圈产生一定频率的交变磁场以此推动活塞往复运动。

作为进一步的改进方案，所述活塞外边镀一层耐磨材料，用于不加橡胶圈时，在活塞往复运动时耐磨材料与气缸内壁接触。

本发明还公开了一种磁力直驱式气泵的制造方法，包括以下步骤：

步骤S1：将非磁性材料制造成为圆形缸体，并在缸体的外圆绕制漆包线形成线圈；

步骤S2：采用永磁材料制备的活塞并进行充磁，并在其外圆制造一个或者几个凹槽，在凹槽上安装橡胶圈作为密封圈；当永磁材料制作的活塞与缸体内壁直接接触时，在活塞外部镀一层耐磨材料；

步骤S3：将活塞放置在缸体内，缸体两端加固带有进气阀和出气阀密封盖；

步骤S4：将缸体的线圈与电源单元相连接；线圈根据所述电源单元输出的电流转换成一定方向的磁场，该磁场的方向与永磁活塞的磁力线方向相同或者相反，以通过相斥或者相吸的磁作用力驱动活塞作往复运动。

作为进一步的改进方案，在所述步骤S4中，电源单元不产生电流时，永磁活塞无外力作用，处于静止状态电源单元给线圈供电，使线圈内产生磁场，该磁场与活塞相互作用使活塞运动；电源单元反向给线圈供电，线圈内产生相反方向的磁场，随之活塞反向运动，通过控制电源单元的电流方向的不断变化，活塞在气缸内往复运动；往复运动的活塞推动进气阀和出气阀工作，使其产生一定压力的气体往外输送。

与现有技术相比较，采用本发明技术方案实现的气泵不需要用电机作为动力，而是采用磁场直接驱动气泵活塞，也即，通过绕制在气缸外的线圈产生磁场作为驱动力，大大简化了结构；不需要电机驱动力以泵体之间的动力传递机构，能够有效降低噪声和能耗，使结构更加简单增加了可靠性。

附图说明

图1为本发明提供磁力直驱式气泵的结构示意图。

图2为本发明磁力直驱式气泵的原理示意图。

图3为本发明磁力直驱式气泵的制造方法的流程框图。

其中，1为活塞；2为进气阀；3为出气阀；4为气缸；5为线圈；6为电源单元。

如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明提供的技术方案作进一步说明。

参见图1，所示为本发明提供一种磁力直驱式气泵的结构示意图，至少包括密闭气缸和设置在气缸内壁中可来回运动的活塞，气缸外壁设置进气阀和出气阀；其中，气缸采用非磁性材料制成，例如：工程塑料、铝镁合金、铝合金、钛合金和无磁钢等；根据实际应用需要，气缸可以是圆形、方形和其它形状；活塞采用永磁材料制成，例如：铁氧体永磁、稀土永磁和钕铁硼永磁等；一线圈绕制在所述气缸上，所述线圈与电源单元相连接，用于根据所述电源单元输出的电流产生一定方向的电磁场，该电磁场的方向与永磁活塞的磁力线方向相同或者相反，以通过相斥或者相吸的磁作用力驱动活塞作往复运动。

参见图2，所示为本发明磁力直驱式气泵的原理示意图，当绕制在气缸外壳的线圈通电流时，线圈会产生磁场，产生的磁场与永磁体(活塞)的磁场方向相同时，活塞在磁力作用下顺着磁力线方向运动，当线圈产生的磁场与永磁体的磁力线相反时，活塞相反运动。实际工作时，通过控制线圈中电流不断变化方向，其产生的磁力线也随之变化，这样就驱动活塞做往复运动，气缸的两头分别安置一个进气阀和一个出气阀，活塞的往复运动，进气和出气也跟随着进出气。

上述技术方案中，采用非磁性材料制造气缸，其目的是：线圈产生的磁场能够在气缸内形成磁力线而不被屏蔽；在缸体的外表面绕制漆包线绕组，绕组使漆包线密排绕制一层或者多层，线圈产生磁力的大小与漆包线的匝数成正比，所以增加漆包线的匝数可提高磁力，绕制在缸体外边的漆包线线圈目的是：使通过线圈的电流转换成磁场；活塞采用永磁材料制造，永磁材料制造的活塞其表面存在磁场，一面是S极，另外一面是N极，线圈形成的磁场，总有与一面极性与活塞表面的极性相反，一面极性相同，当线圈的电流交变时，其产生的磁场方向也随之改变，从而使活塞受力反向也跟着改变，这样就形成了随着线圈电流的交变形成交变磁场，推动活塞做往复运动，频率与线圈之中的电流频率相同。

本发明中，由于活塞往复运动的动力来源于活塞的表面磁场与线圈产生的磁场的相互作用，没有了传统气泵的活塞与动力之间的物理接触，大大简化了气泵的结构。

在一种优选实施方式中，进气阀和出气阀设置在缸体的两端，这样在缸体的任一端都可以进气和出气，而非传统气泵单向进出气。

在一种优选实施方式中，电源单元中设置控制电路，控制电路用于控制所述电源单元产生不同方向和不同波形形状的电流。由此电源单元给线圈输入不同频率、波形和大小的电流，以此控制活塞的运动频率、推力大小和运动轨迹。

在一种优选实施方式中，所述气缸包括采用非磁性材料(工程塑料)挤压成型的圆形缸体，所述线圈由设置在缸体外圆的漆包线绕制而成。

在一种优选实施方式中，缸体两端加固带有进气阀和出气阀密封盖。

在一种优选实施方式中，所述活塞还包括密封圈，该密封圈设置在永磁材料的外沿以与气缸内壁紧密封闭。

在一种优选实施方式中，活塞采用钕铁硼永磁。

在一种优选实施方式中，线圈产生交变磁场以此推动活塞往复运动。

在一种优选实施方式中，活塞外边镀一层耐磨材料，用于在活塞往复运动时耐磨材料与气缸内壁接触。

参见图3，所示为本发明一种磁力直驱式气泵的制造方法的流程框图，包括以下步骤：

步骤S1：采用工程塑料挤压成型圆形缸体，并在缸体的外圆绕制漆包线形成线圈；

步骤S2：采用永磁材料制备活塞并进行充磁，并在其外圆制造一个或者几个凹槽，在凹槽上安装橡胶圈作为密封圈；

步骤S4：将缸体的线圈与电源单元相连接；线圈根据所述电源单元输出的电流产生一定方向的电磁场，该电磁场的方向与永磁活塞的磁力线方向相同或者相反，以通过相斥或者相吸的磁作用力驱动活塞作往复运动。

在一种优选实施方式中，在所述步骤S4中，电源单元不产生电流时，永磁活塞无外力作用，处于静止状态电源单元给线圈供电，使线圈内产生电磁场，该电磁场与活塞相互作用使活塞运动；电源单元反向给线圈供电，线圈内产生相反方向的电磁场，随之活塞反向运动，通过控制电源单元的电流方向的不断变化，活塞在气缸内往复运动；往复运动的活塞推动进气阀和出气阀工作，使其产生一定压力的气体往外输送。

需要说明的是：本发明上述技术方案不限于作为气泵使用，其技术原理同理可应用于油泵和水泵等，当介质由气体换成水时，其技术发明转换成水泵；当介质由气体换成油时，其技术发明转换成油泵。当该技术构思作为油泵或水泵等应用时，采用磁结构原理与本发明一样。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.磁力直驱气泵系统，至少包括密闭气缸、设置于气缸上的线圈绕组和设置在气缸内壁中可来回运动的活塞，所述气缸外壁设置进气阀和出气阀；其特征在于，所述气缸采用非磁性材料制成，所述活塞采用永磁材料制成；所述线圈绕组绕制在气缸外壁上与电源单元相连接，用于根据所述电源单元输出的电流转换成一定方向的磁场，该磁场的方向与永磁活塞的磁力线一面方向相同另外一面相反，形成相斥和相吸的磁作用力驱动活塞运动，电流反向时，线圈生产的磁力线相反，活塞反向运动，电源单元输出的交变电流使线圈产生交变磁场，从而使活塞作往复运动。

2.根据权利要求1所述的磁力直驱气泵系统，其特征在于，所述电源单元中设置控制电路，所述控制电路用于控制所述电源单元产生不同方向、波形形状、频率和大小的电流。

3.根据权利要求1或2所述的磁力直驱气泵系统，其特征在于，所述气缸包括非磁性材料制成的圆形缸体，所述线圈绕组由设置在缸体外圆的漆包线绕制而成，所述线圈绕组使通过线圈的电流转换成磁场。

4.根据权利要求3所述的磁力直驱气泵系统，其特征在于，所述缸体两端加固带有进气阀和出气阀密封盖。

5.根据权利要求3所述的磁力直驱气泵系统，其特征在于，所述进气阀和出气阀设置在缸体的任一端或两端。

6.根据权利要求3所述的磁力直驱气泵系统，其特征在于，所述活塞还包括密封圈，该密封圈设置在永磁材料的外沿以与气缸内壁紧密封闭。

7.根据权利要求3所述的磁力直驱气泵系统，其特征在于，所述线圈产生一定频率的交变磁场以此推动活塞往复运动。

8.根据权利要求3所述的磁力直驱气泵系统，其特征在于，所述活塞外边镀一层耐磨材料，用于不加橡胶圈时，在活塞往复运动时耐磨材料与气缸内壁接触。

9.磁力直驱式气泵的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的磁力直驱式气泵的制造方法，其特征在于，在所述步骤S4中，电源单元不产生电流时，永磁活塞无外力作用，处于静止状态电源单元给线圈供电，使线圈内产生磁场，该磁场与活塞相互作用使活塞运动；电源单元反向给线圈供电，线圈内产生相反方向的磁场，随之活塞反向运动，通过控制电源单元的电流方向的不断变化，活塞在气缸内往复运动；往复运动的活塞推动进气阀和出气阀工作，使其产生一定压力的气体往外输送。