CN202417973U

CN202417973U - 微型轴流式无刷直流气泵

Info

Publication number: CN202417973U
Application number: CN2012200206142U
Authority: CN
Inventors: 赵捷; 普朝光; 任兴平
Original assignee: KUNMING QIANHENG INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: KUNMING QIANHENG INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-01-17
Filing date: 2012-01-17
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2022-01-17

Abstract

本实用新型是一种微型轴流式无刷直流气泵。主要由转子、定子、定子内圈保护罩、永久磁铁、端面轮毂、外壳构成；转子包含转子中心支撑轴、叶片、叶片外缘轮毂，转子中心支撑轴与叶片固定连接或一体化成型，叶片外缘轮毂与叶片固定连接或一体化成型，叶片外缘轮毂上带永久磁铁，转子置于定子内圈保护罩内；定子由定子线圈及定子线圈的各个相线端子与柔性控制驱动电路连接构成，定子安装于外壳与定子内圈保护罩之间，转子、定子、外壳的相对位置由两端面轮毂固定。使电机和气泵融为一体，在获得更大排气量的同时降低了驱动功耗，提升了气泵和风扇的启动和调速性能。

Description

微型轴流式无刷直流气泵

技术领域

本实用新型涉及微型无刷气泵，具体涉及轴流式微型无刷直流气泵。

背景技术

目前广泛使用的微型气泵的直流无刷驱动电机以及微型直流无刷风扇都基于同步电机的原理工作。都是依据异性磁极相吸的原理，由旋转磁极吸引固定磁极并带动转子同步旋转。与同步电机不同的是，微型气泵和小型、微型无刷直流风扇的转子由永久磁铁产生固定磁极，定子线圈在控制器的作用下产生磁极不断变化的电场，永久磁铁产生的磁极和定子线圈产生的不断变化的磁极由于异性磁极相互吸引的作用导致转子旋转。

在以上工作方式中，由固定线圈产生的不断变化的磁场的磁感应强度大小与通过线圈的电流、线圈匝数成正比，与磁路长度成反比。比例系数随着线圈中心磁芯材料的不同而不同。用没有磁芯的线圈与具有较好导磁性的材料作为线圈磁芯的两个线圈相比较，没有磁芯材料线圈所产生的磁场强度要小很多。

为了便于比较各种材料的导磁能力，通常把某种材料的导磁系数与真空的导磁系数之比称为相对导磁系数，用以表明某种材料的导磁系数比真空的导磁系数大多少倍。比如：铸钢的相对导磁系数为500---2000，硅钢片的相对导磁系数为7000---10000，坡莫合金的相对导磁系数为：20000---200000。这表明：当用坡莫合金作为线圈的磁芯材料时，产生的磁场强度比没有磁芯材料的线圈所产生的磁场强度大2万至20万倍！这就是各种高效电机中的线圈都要缠绕在导磁系数高的合金材料上的缘故。

当微型风扇或微型气泵的体积很小时，无法采用磁芯结构，为了产生所需的磁场强度，只有增加线圈匝数并增加电流，其结果是导致功耗、铜耗增加，体积增大。其次，为了提高磁场强度，微型气泵和风扇的驱动电机都单独作为一个驱动源独立于气泵和风扇，然后再通过电机出轴来驱动微型气泵和风扇叶片，这就导致微型气泵和微型风扇的整体体积和排气量产生矛盾，同时，由于电机输出轴的缘故，给电和气的隔离带来了不便。

发明内容

本实用新型的目的是针对以上问题，提供一种微型轴流式无刷直流气泵，在达到同样排气量的情况下减小了气泵的空间，降低了驱动功耗，转子同时也是叶片的结构还减小了转子的转动惯量，改善了转子的启动和调速性能。

本实用新型所采用的技术方案是：一种微型轴流式无刷直流气泵主要由转子、定子、定子内圈保护罩、永久磁铁、端面轮毂、外壳构成；转子包含转子中心支撑轴、叶片、叶片外缘轮毂，转子中心支撑轴与叶片固定连接或一体化成型，叶片外缘轮毂与叶片固定连接或一体化成型，叶片外缘轮毂上带永久磁铁，转子置于定子内圈保护罩内；定子由定子线圈及定子线圈的各个相线端子与柔性控制驱动电路连接构成；定子安装于外壳与定子内圈保护罩之间，转子、定子、外壳的相对位置由两端面轮毂固定。

所述的永久磁铁是安装于叶片外缘轮毂上，在叶片外缘轮毂上有安装永久磁铁的凹槽，永久磁铁置于叶片外缘轮毂上的凹槽中与叶片外缘轮毂固定粘结；或者叶片外缘轮毂为经过多极径向充磁的磁性圆管（当叶片外缘轮毂为经过多极径向充磁的磁性圆管时，不必再在叶片外缘轮毂上开槽和安装永久磁铁）；所述定子内圈保护罩由聚酯薄膜组成；所述端面轮毂的轮毂内圈与外圈之间由连接筋连接。

本实用新型的轴流式微型无刷直流气泵与现有技术的气泵或风扇的驱动电机与泵体相对独立的结构完全不同，驱动电机的转子本身就是气泵和风扇的叶片，由于产生旋转磁场的永久磁铁位于叶片的外缘轮毂上，一方面减小了与定子线圈的间隙，同时还增加了产生转矩的作用力的作用点到转轴的距离，产生同样转矩时，由于作用点到转轴的距离增加了，需要的作用力就减小了，产生作用力的电流也就减小了。采用该结构，在达到同样排气量的情况下减小了气泵的空间，降低了驱动功耗，转子同时也是叶片的结构还减小了转子的转动惯量，改善了转子的启动和调速性能。

与现有技术相比较，本实用新型通过构造叶片和叶片外轮缘以及在叶片外轮缘上嵌装永久磁铁的无刷电机转子技术，使电机和气泵融为一体，在减小径向尺寸的情况下获得比同等径向尺寸的传统气泵更大的排气量，同时，在获得更大排气量的同时降低了驱动功耗，提升了气泵和风扇的启动和调速性能。由于定子线圈以及柔性控制驱动电路均密封于由外壳、端面轮毂以及定子内圈保护罩组成的密闭空间内，所有电气元件均与气体隔离，使微型气泵具有防爆性能，可作为可燃性气体分析仪的采样泵。

附图说明

图1为本实用新型的微型轴流式无刷直流气泵的轴向剖视图。

图2为本实用新型的叶片转子的轴测图。

图3为本实用新型的端面轮毂的轴测图。

图4为本实用新的微型轴流式无刷直流气泵的轴测图。

图中，1－定子内圈保护罩，2－外壳，3－端面轮毂，4－定子线圈绕组和柔性控制驱动电路，5－转子，51－转子中心支撑轴，52－叶片，53－叶片外缘轮毂，54－永久磁铁，55－永久磁铁的凹槽，56－转子轴，57－转子轴轴承。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的微型轴流式无刷直流气泵由转子5、定子、定子内圈保护罩1、端面轮毂3、外壳2构成。转子5上包含转子中心支撑轴51、叶片52、叶片外缘轮毂53、永久磁铁54；转子中心支撑轴51与叶片52固定连接或一体成型，叶片外缘轮毂53与叶片52固定连接或一体成型，叶片外缘轮毂53上加工有安装永久磁铁的凹槽55，永久磁铁54置于叶片外缘轮毂的凹槽中与叶片外缘轮毂固定粘结；叶片外缘轮毂53也可以是经过多极径向充磁的圆管，叶片外缘轮毂53是经过多极径向充磁的圆管时，不必再在叶片外缘轮毂53上开槽并安装永久磁铁54；在转子中心轴51的通孔中安装有转子轴56，转轴56与转子轴轴承57配合安装，如图2 、图3所示。定子由定子线圈及定子线圈的各个相线端子与柔性控制驱动电路4连接构成（定子线圈上安装有驱动电路），定子安装于外壳2与定子内圈保护罩1之间（在由定子内圈保护罩1、外壳2以及端面轮毂3构成的空间中装入定子线圈绕组和柔性控制驱动电路4），转子5置于定子内圈保护罩内（将安装了转子轴56、转子轴轴承57、永久磁铁54的转子5插入由定子内圈保护罩1以及端面轮毂3构成的空间中，再盖上另一个端面轮毂3），转子、定子、外壳的相对位置由两端面轮毂3固定。定子内圈保护罩由聚酯薄膜组成。端面轮毂的轮毂内圈与外圈之间由连接筋连接。

向控制驱动柔性电路提供3至12V的直流电压后，在控制驱动器的作用下，叶片高速旋转，从一个端面轮毂进入的气体在叶片的作用下从另外一个端面轮毂中排出。风压的大小与叶片升角设计有关，排气量取决于转速以及叶片的几何设计参数。

依据本实用新型的原理，还可有多种实施例，在不背离本实用新型实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可作出相应的改变和变形，这些相应的改变和变形均属于本发明所附属权利要求的保护范围。

Claims

1.一种微型轴流式无刷直流气泵，其特征在于主要由转子、定子、定子内圈保护罩、永久磁铁、端面轮毂、外壳构成；转子包含转子中心支撑轴、叶片、叶片外缘轮毂，转子中心支撑轴与叶片固定连接或一体化成型，叶片外缘轮毂与叶片固定连接或一体化成型，叶片外缘轮毂上带永久磁铁，转子置于定子内圈保护罩内；定子由定子线圈及定子线圈的各个相线端子与柔性控制驱动电路连接构成，定子安装于外壳与定子内圈保护罩之间，转子、定子、外壳的相对位置由两端面轮毂固定。

2.根据权利要求1所述的微型轴流式无刷直流气泵，其特征在于所述的永久磁铁是安装于叶片外缘轮毂上，在叶片外缘轮毂上有安装永久磁铁的凹槽，永久磁铁置于叶片外缘轮毂上的凹槽中与叶片外缘轮毂固定粘结。

3.根据权利要求1所述的微型轴流式无刷直流气泵，其特征在于叶片外缘轮毂为经过多极径向充磁的磁性圆管。

4.根据权利要求1所述的微型轴流式无刷直流气泵，其特征在于所述定子内圈保护罩由聚酯薄膜组成。

5.根据权利要求1所述的微型轴流式无刷直流气泵，其特征在于所述端面轮毂的轮毂内圈与外圈之间由连接筋连接。