專利名稱：磁懸浮泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種泵，特別是一種磁懸浮泵。
現(xiàn)有的泵均存在工作壽命短，經(jīng)常性要更換易磨損的部件，因?yàn)榻佑|必然導(dǎo)致磨損，特別是24小時(shí)不停工作的泵壽命更短，一般要在兩年內(nèi)就要更換部件，即使采用最好的耐磨材料最后也會(huì)產(chǎn)生磨損或穿孔(隔膜泵)，而且有摩擦或有張力，就會(huì)產(chǎn)生阻力(特別是高速運(yùn)動(dòng)時(shí)阻力更大)從而使工作效能降低，即工作轉(zhuǎn)換效率降低。
發(fā)明目的本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)新穎合理，能夠工作于沒(méi)有摩擦力的磁懸浮狀態(tài)，高效節(jié)能，耐用可靠的磁懸浮泵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下措施來(lái)達(dá)到一種磁懸浮泵，其特征在于缸體為永磁體磁筒，由永磁環(huán)制成的活塞位于缸體內(nèi)，活塞外壁的磁極與缸體內(nèi)壁的磁極相同，在缸體的端口處設(shè)置一磁鐵環(huán)，其向缸體內(nèi)側(cè)一面的磁場(chǎng)極性與活塞環(huán)對(duì)應(yīng)面的極性相同。
本發(fā)明的目的還可以通過(guò)以下措施來(lái)達(dá)到磁鐵環(huán)可采用固定磁鐵或電磁鐵，并設(shè)置在缸體內(nèi)。缸體采用上缸體與下缸體結(jié)構(gòu)，位于上缸體內(nèi)的懸浮活塞與位于下缸體內(nèi)的懸浮活塞通過(guò)一條垂直連桿相連接，在連桿上設(shè)有兩圓形永磁鐵，在永磁體和兩則180度處設(shè)置一對(duì)電磁鐵，電磁鐵內(nèi)放置了線圈，兩組線圈連接成異名端接法。缸體內(nèi)兩端處可分別設(shè)置兩電磁鐵，并通過(guò)電子線路控制。電子線路包括共模抑制電路，微電腦控制電路，功率放大電路，由電磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度變化信號(hào)通過(guò)共模抑制電路送到微電腦控制電路，微電腦控制電路作出響應(yīng)指令的信號(hào)驅(qū)動(dòng)功率放大電路，功率放大電路的輸出信號(hào)送到電磁鐵。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、結(jié)構(gòu)新穎合理，高效節(jié)能，能夠工作于沒(méi)有摩擦力的磁懸浮狀態(tài)，基本上所有的能量都用在泵能上，工作效率比一般泵節(jié)能一倍左右，這對(duì)工作在微功耗上將十分突出。
2、耐用可靠，能長(zhǎng)久運(yùn)行而無(wú)需維護(hù)，更無(wú)須更換部件，一般能連續(xù)工作10年以上而無(wú)需維護(hù)，更無(wú)需更換部件。特別是對(duì)一些醫(yī)療儀器及需要連續(xù)不斷工作的儀器，應(yīng)用優(yōu)勢(shì)尤為突出。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖2為本發(fā)明采用雙缸對(duì)稱式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明采用電子電路控制電磁鐵方式時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明采用電子電路控制電磁鐵方式時(shí)的電原理圖；圖5為本實(shí)用新型的磁路原理圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明下面將結(jié)合附圖(實(shí)施例)作進(jìn)一步詳述參照?qǐng)D1、圖5，本發(fā)明主要包括由永磁體磁筒構(gòu)成的缸體1，由永磁環(huán)制成的活塞2，置于缸體1端口處的磁鐵環(huán)3。磁懸浮體是泵的活塞2，該活塞2可于缸體1內(nèi)作上下運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)壓縮與吸附來(lái)工作，于缸體1內(nèi)壁布上均衡的(磁場(chǎng)即360度的磁力相等)，實(shí)際缸體1是一個(gè)永久磁鐵，于框內(nèi)壁上產(chǎn)生一均衡的磁場(chǎng)，而活塞2也是一個(gè)永久磁鐵，這圓形活塞2外壁的磁極與缸體1內(nèi)壁的磁極相同，使這兩永磁產(chǎn)生一個(gè)排斥力(同性相斥)，由于是圓周360度的磁場(chǎng)強(qiáng)度均等，故而活塞2的外壁360度均存在著一個(gè)排斥力，把其推向中心，永遠(yuǎn)不能與圓筒形缸壁相接觸，這樣運(yùn)動(dòng)起來(lái)亦不會(huì)相互接觸(活塞2與缸體1)，只要保證缸體360度的壁磁場(chǎng)強(qiáng)度相等，就可實(shí)現(xiàn)這一機(jī)理。實(shí)際操作中只要選擇合適的沖磁方向就很容易實(shí)現(xiàn)360度磁場(chǎng)的均衡，而上下方向可不需要磁場(chǎng)強(qiáng)度相等。這樣就能保證活塞2在缸體1內(nèi)壁懸浮起來(lái)，其可運(yùn)動(dòng)方向只能作上下活動(dòng)，只要于端口方向放置另一磁場(chǎng)，使其磁場(chǎng)極性與活塞2對(duì)應(yīng)面相同的極性，這樣，該活塞2就被限制在一定范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，即可限制其做功的行程，最簡(jiǎn)單的方法是于圓形磁筒的兩端加放另一個(gè)固定磁鐵環(huán)3，但磁鐵環(huán)3只要與活塞2對(duì)應(yīng)面的極性相同，就自然產(chǎn)生一個(gè)排斥力，該斥力保證活塞2不會(huì)過(guò)沖，只能活動(dòng)在設(shè)計(jì)的行程中。這樣活塞2周圍各個(gè)方向均存在磁場(chǎng)力，使該活塞工作在磁懸浮狀態(tài)，只要給活塞小小的推力，就會(huì)向上或向下運(yùn)動(dòng)做功，亦可以于兩端面上加一個(gè)交變磁場(chǎng)，令活塞作上下運(yùn)動(dòng)而做功(即通過(guò)轉(zhuǎn)換磁場(chǎng)的極性來(lái)吸力/排斥力使永磁活塞作上下運(yùn)動(dòng))。
采用固定磁場(chǎng)來(lái)限制活塞的行程，如圖2采用雙缸對(duì)稱式結(jié)構(gòu)，于上缸體4的底部安放有一固定的磁鐵環(huán)3，而該磁環(huán)面的磁極與活塞2的對(duì)應(yīng)面磁環(huán)極相同。即可保證活塞磁懸浮體6不能與固定磁鐵3相碰，因磁場(chǎng)同極間距越小斥力越大，特別是微距時(shí)斥力極大，兩磁同極性相斥的力度是與距離成幾何級(jí)增加的，所以能很有效保證了上缸體1的活塞行程。而另一端下缸體5也是采用上缸體4相同結(jié)構(gòu)，保證了懸浮活塞7不會(huì)與固定磁環(huán)3相碰。由于懸浮活塞6與懸浮活塞7是通過(guò)一條垂直連桿8相連固緊，即上缸體4向上壓縮時(shí)，下缸體5是工作于吸附狀態(tài)，由于有固定磁鐵3的存在，懸浮活塞7會(huì)受到限位不能沖過(guò)固定磁鐵3這點(diǎn)，亦即可限制了懸浮活塞6，不能過(guò)沖上頂部與單向?qū)Э谄可w相碰。同理，向下運(yùn)動(dòng)時(shí)下缸體5工作于壓縮狀態(tài)，上缸體4工作于吸附狀態(tài)。懸浮活塞6亦不會(huì)與固定磁鐵3相碰，亦即保證了懸浮活塞7不會(huì)與單向?qū)Э谄可w相碰，這樣就算高速運(yùn)動(dòng)起來(lái)，亦不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械接觸噪聲，故而這種結(jié)構(gòu)的泵運(yùn)行噪聲比現(xiàn)有任何的泵都寧?kù)o。通過(guò)以上分析，由于沒(méi)有機(jī)械接觸，就不存在機(jī)械磨損，故而這種結(jié)構(gòu)的泵理論上講是永遠(yuǎn)不需要更換部件，使用壽命很長(zhǎng)，實(shí)際制作時(shí)，只要保證磁懸浮活塞外徑與固定磁筒內(nèi)徑相匹配，就能保證做功時(shí)所產(chǎn)生的的壓力大(瞬間漏氣小)只要相配的汽缸不變，其做功的壓力亦不變。如果由于其它問(wèn)題令至磨損后，氣隙增大后，相對(duì)壓力就會(huì)降低。故設(shè)計(jì)這種泵工作在什么壓力下氣隙間距的選擇就顯得很重要，即密封性好間隙小，精度高，做價(jià)亦高，氣隙較大，壓力小，精度低，做價(jià)亦低(當(dāng)然壓力的大小亦即與功率的大小是由外部推動(dòng)力來(lái)決定的。只是講相同的功率下密封性亦起了另一部分作用)。而外部做功是由缸外相連的桿8來(lái)提供推力，這種推力的產(chǎn)生是通過(guò)兩個(gè)圓形永磁鐵9及10于電磁鐵當(dāng)中產(chǎn)生的磁場(chǎng)來(lái)提供動(dòng)能，并作往復(fù)上下運(yùn)動(dòng)，由于永磁體9及10兩側(cè)180度放置一對(duì)電磁鐵11及12，電磁鐵11及12內(nèi)放置了線圈13及14，而雙組線圈13、14是連接成異名端接法(即通電后，180度放置的電磁鐵會(huì)產(chǎn)生相同的磁極)這樣磁鐵受力平衡，功效高，只要接上交流電源，磁鐵即可上下運(yùn)動(dòng)，另這兩磁鐵受電磁鐵的外型尺寸限制不會(huì)過(guò)沖。即整體都是懸浮運(yùn)動(dòng)，不與任何支承體相接觸，即不會(huì)受到機(jī)械磨損的存在，從而實(shí)現(xiàn)真正的磁懸浮泵。
參考圖3、圖4，整個(gè)泵只有一個(gè)工作缸，缸體1的結(jié)構(gòu)都是一樣的，只不過(guò)于圓形磁筒兩端放置的不是固定磁鐵，而是電磁鐵15及16，隨著電流方向的不同，產(chǎn)生的吸/排力方向亦隨之變化，但這種結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，要受電子線路控制，要于圓筒形缸體1兩頭端口的行程上放置兩只磁力傳感器，亦可用電磁鐵15及16作傳感器來(lái)用(即電磁鐵作磁場(chǎng)生產(chǎn)器同時(shí)又當(dāng)作為傳感器來(lái)用，見(jiàn)附圖4)，要驗(yàn)測(cè)永磁活塞2工作位置，從而控制電流方向，其工作原理如下當(dāng)接通電源時(shí)，因微電腦控制電路18產(chǎn)生一震蕩信號(hào)，因第一周期時(shí)不知懸浮活塞2初態(tài)在什么位置，懸浮活塞2作上下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)懸浮活塞2接近端口時(shí)，該端口磁場(chǎng)強(qiáng)度亦產(chǎn)生變化，這一變化使放于端口附近的傳感器產(chǎn)生信號(hào)，這信號(hào)通過(guò)共模仰制電路17送到微電腦控制電路18，使其作出響應(yīng)的指令給功率放大電路19，作反方向電流，磁場(chǎng)隨之變化，泵由原來(lái)壓縮變?yōu)槲焦ぷ鳎粗嗳?。這樣就可以使磁懸浮活塞2作上下運(yùn)動(dòng)來(lái)做功，由于電磁鐵15及16是安放在缸體1的兩端口處，極性相反(即一個(gè)產(chǎn)生吸力，另一個(gè)產(chǎn)生推力，而反轉(zhuǎn)電流方向時(shí)，就產(chǎn)生作用力對(duì)調(diào))，這樣就很有效工作，而且精度很高，工作壓力或吸力恒定，即它不是按時(shí)間來(lái)轉(zhuǎn)換而是按做功的容積來(lái)判斷何時(shí)反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即對(duì)空載與滿載所做的排吸功容積一樣，而且于整個(gè)行程中產(chǎn)生的壓力/吸力始終恒定，不會(huì)忽大忽小，這對(duì)很多高精度要求的場(chǎng)合十分有用，即每一過(guò)程所排或吸的容器均等，不會(huì)受阻力影響(如用在醫(yī)療方面就十分重要)。這種結(jié)構(gòu)泵機(jī)械結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，效率高，壓力恒定，控制靈活，精度高。
另本磁懸浮泵可工作在氣泵方面或流體方面都可以，由于該泵不存在有潤(rùn)滑油，有橡膠，有磨損等，故而可用在不同領(lǐng)域上。如用在有腐蝕氣體的場(chǎng)合，因永磁體不存在化學(xué)反應(yīng)，故很適合直接工作在這種場(chǎng)合。如工作在有腐蝕的流體時(shí)于永磁體外包一層耐腐蝕體就可以了，比如注塑一層尼龍塑料，就是一個(gè)很好耐腐蝕材料，分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，無(wú)毒，自潤(rùn)滑性好。當(dāng)然現(xiàn)代材料很多，工作場(chǎng)合要求不同，壓鑄的材料亦不相同。
權(quán)利要求
1.一種磁懸浮泵，其特征在于缸體(1)為永磁體磁筒，由永磁環(huán)制成的活塞(2)位于缸體(1)內(nèi)，活塞(2)外壁的磁極與缸體(1)內(nèi)壁的磁極相同，在缸體(1)的端口處設(shè)置一磁鐵環(huán)(3)，其向缸體內(nèi)側(cè)一面的磁場(chǎng)極性與活塞(2)對(duì)應(yīng)環(huán)面的極性相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵，其特征在于磁鐵(3)可采用固定磁鐵環(huán)或電磁鐵，并設(shè)置在缸體(1)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵，其特征在于缸體(1)采用上缸體(4)與下缸體(5)結(jié)構(gòu)，位于上缸體(4)內(nèi)的懸浮活塞(6)與位于下缸體(5)內(nèi)的懸浮活塞(7)通過(guò)一條垂直連桿(8)相連接，在連接桿(8)上設(shè)有兩圓形永磁鐵(9)及(10)，在永磁體(9)和(10)兩則180度處設(shè)置一對(duì)電磁鐵(11)及(12)，電磁鐵(11)及(12)內(nèi)放置了線圈(13)及(14)，兩組線圈(13)及(14)連接成異名端接法。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵，其特征在于缸體(1)內(nèi)兩端處可分別設(shè)置兩電磁鐵(15)及(16)，并通過(guò)電子線路控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的泵，其特征在于電子線路包括共模抑制電路(17)，微電腦控制電路(18)，功率放大電路(19)，由電磁鐵(15)及(16)產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度變化信號(hào)通過(guò)共模抑制電路(17)送到微電腦控制電路(18)，微電腦控制電路(18)作出響應(yīng)指令的信號(hào)驅(qū)動(dòng)功率放大電路(19)，功率放大電路(19)的輸出信號(hào)送到電磁鐵(15)及(16)。
全文摘要
一種磁懸浮泵，其特征在于缸體為永磁體磁筒，由永磁環(huán)制成的活塞位于缸體內(nèi)，活塞外壁的磁極與缸體內(nèi)壁的磁極相同，在缸體的端口處設(shè)置一磁鐵環(huán)，其向缸體內(nèi)側(cè)一面的磁場(chǎng)極性與活塞環(huán)對(duì)應(yīng)面的極性相同。本發(fā)明結(jié)構(gòu)新穎合理，高效節(jié)能，能夠工作于沒(méi)有摩擦力的磁懸浮狀態(tài)，基本上所有的能量都用在泵能上，工作效率比一般泵節(jié)能一倍左右，這對(duì)工作在微功耗上將十分突出。耐用可靠，能長(zhǎng)久運(yùn)行而無(wú)需維護(hù)，更無(wú)須更換部件。特別是對(duì)一些醫(yī)療儀器及需要連續(xù)不斷工作的儀器，應(yīng)用優(yōu)勢(shì)成為突出。
文檔編號(hào)F04B49/06GK1587700SQ20041007500
公開日2005年3月2日 申請(qǐng)日期2004年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月22日
發(fā)明者麥偉杰 申請(qǐng)人:麥偉杰