本發(fā)明屬于流體介質(zhì)輸送領(lǐng)域，具體涉及一種微型靜音泵及其工作方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中，有較多的用于輸送流體介質(zhì)的泵，例如活塞泵、離心泵和隔膜泵等。活塞泵是通過活塞在缸體內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動，配合單向閥實現(xiàn)流體介質(zhì)輸送。離心泵是通過高轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的泵葉產(chǎn)生的離心力實現(xiàn)流體介質(zhì)輸送。隔膜泵與活塞泵類似，是依靠機(jī)械力使隔膜改變?nèi)莘e，配合單向閥實現(xiàn)流體介質(zhì)輸送。

在某些場合需要幾乎無噪音的輸送流體，這種設(shè)備稱為靜音泵。市面上的靜音泵，其噪音指標(biāo)可低于40dB，但是如果在極安靜的環(huán)境下仍能被聽到。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種微型靜音泵及其工作方法，該靜音泵工作時的噪音指標(biāo)能降低到20dB以下，真正達(dá)到靜音效果。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種微型靜音泵，其特征在于：包括底座、O型磁鐵、不導(dǎo)磁材料制成的矩形線框、連桿及活塞泵；O型磁鐵固定在底座上；所述O型磁鐵由兩塊相同的U型磁鐵的相同磁極緊靠在一起呈O狀而成；矩形線框的一邊穿過O型磁鐵；所述連桿的一端與矩形線框一邊的對邊的中點(diǎn)連接，所述連桿的另一端穿過一導(dǎo)軌與所述活塞泵的活塞連接；所述導(dǎo)軌通過一支架固定安裝于底座上；矩形線框上繞有N匝矩形空心線圈，N為正整數(shù)；線圈的兩端分別與一正弦交流電源的兩個輸出端連接；正弦交流電源為u＝U_m*sin(ωt+α₀)，其中ω為角頻率，ω＝2πf，f<20Hz，f為正弦交流電的頻率，U_m為電壓最大值，α₀為初始相位。

進(jìn)一步的，所述連桿的軸心線的延長線落在矩形線框的中心橫截面上。

進(jìn)一步的，所述連桿與活塞垂直，所述連桿與矩形線框一邊的對邊垂直。

進(jìn)一步的，所述導(dǎo)軌或連桿設(shè)置有一鍵部，所述連桿或?qū)к夐_設(shè)有一與所述鍵部匹配的槽。

進(jìn)一步的，所述活塞泵的缸體的兩個底面貼設(shè)有軟墊片。

進(jìn)一步的，所述線圈一端與正弦交流電源之間設(shè)置有一開關(guān)。

進(jìn)一步的，所述O型磁鐵豎直設(shè)置底座上；所述矩形線框的一邊水平穿過所述O型磁鐵。

本發(fā)明還提供一種基于上述的微型靜音泵的工作方法，其特征在于：線圈的兩端與正弦交流電接通后，線圈中流過電流i，忽略空心線圈的電感則R為線圈電阻，穿過O型磁鐵的線圈的一邊將產(chǎn)生一安培力F從而帶動線框、連桿及活塞，其中安培力F＝iBL sinθ，B為磁場強(qiáng)度，L sinθ為穿過磁場的導(dǎo)體有效長度，L sinθ為固定值；因此安培力F與iB正相關(guān)，安培力F變化過程：i呈正弦規(guī)律變化，正半周時電流i從小到大再從大到小，O型磁鐵內(nèi)的磁場按從左到右的方向強(qiáng)度B從小到大再從大到小，因此安培力也是從小到大再從大到小；負(fù)半周時，安培力F方向與正半周相反，電流i從小到大再從大到小，O型磁鐵內(nèi)的磁場按從右到左的方向強(qiáng)度B從小到大再從大到小，因此安培力也是從小到大再從大到??；活塞運(yùn)動方向隨著電流i的方向變化，因此活塞往返運(yùn)動頻率與電流i頻率f相同。

進(jìn)一步的，穿過O型磁鐵的線圈的一邊垂直于O型磁鐵產(chǎn)生的磁場的方向，因此sinθ＝1，L sinθ＝L＝Nl，其中l(wèi)為單匝線圈一邊在O型磁鐵磁場中的長度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的靜音泵能真正達(dá)到靜音效果：靜音泵的活塞往返運(yùn)動頻率與正弦交流電源的頻率一致，低于20HZ，所以產(chǎn)生的振動噪聲也低于20HZ，人耳感覺不到；活塞在缸體內(nèi)往返運(yùn)動的速度按慢-快-慢的規(guī)律變化，且只需要根據(jù)負(fù)載大小改變交流電源的電壓的大小就可控制活塞運(yùn)動的最大速度，因此不會產(chǎn)生敲擊聲；同時缸體的兩個底面貼設(shè)有軟墊，進(jìn)一步減輕了活塞隊缸體兩個底面的敲擊。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的主要結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的交流電源的波形圖。

圖3為本發(fā)明一實施例連桿與導(dǎo)軌的連接的示意圖。

圖4為交流電源加在線圈上的示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步解釋說明。

參見圖1，本發(fā)明提供一種微型靜音泵，其包括底座6、O型磁鐵4、不導(dǎo)磁材料制成的矩形線框1、連桿3及活塞泵11；O型磁鐵固定在底座6上；所述O型磁鐵由兩塊相同的U型磁鐵4-1、4-2的相同磁極緊靠在一起呈O狀而成；矩形線框1一邊穿過O型磁鐵4；所述連桿3的一端與矩形線框1一邊的對邊的中點(diǎn)連接，所述連桿3的另一端穿過一導(dǎo)軌8與所述活塞泵的活塞7連接；所述導(dǎo)軌8通過一支架10固定安裝于底座6上；矩形線框1上繞有N匝矩形空心線圈,N為正整數(shù)；線圈的兩端2-1、2-2分別與一正弦交流電源(圖中未畫出)的兩個輸出端連接；正弦交流電源為u＝U_m*sin(ωt+α₀)，其中ω為角頻率，ω＝2πf，f<20Hz，f為正弦交流電的頻率，U_m為電壓最大值，α₀為初始相位。正弦交流電源的輸出波形參見圖2。人耳能辨別的聲音的最低頻率為20Hz。

活塞泵7通過支架12固定于底座6上，防止活塞泵工作時產(chǎn)生振動。

在本發(fā)明一實施例中，所述連桿的軸心線的延長線落在矩形線框的中心橫截面上，所述連桿與活塞垂直，且連桿與矩形線框一邊的對邊垂直。連桿的軸心線的延長線落在矩形線框的中心橫截面上且與活塞7垂直，都是為了使安培力能最大限度的作用于活塞7。

所述導(dǎo)軌或連桿設(shè)置有一鍵部，所述連桿或?qū)к夐_設(shè)有一與所述鍵部匹配的槽。本發(fā)明一實施例連桿與導(dǎo)軌示意圖參見圖2，其中鍵部9-1設(shè)置在導(dǎo)軌上，連桿上開設(shè)有與所述鍵部9-1匹配的凹槽9-2。這樣設(shè)置能使連桿只能在導(dǎo)軌內(nèi)做軸向運(yùn)動，而不能做繞軸心線轉(zhuǎn)動。

在本發(fā)明一實施例中，所述活塞泵的缸體的兩個底面面貼設(shè)有軟墊片13-1、13-2。軟墊片能防止活塞敲擊缸體底面發(fā)出聲音。

在本發(fā)明一實施例中，所述線圈一端與正弦交流電源之間設(shè)置有一開關(guān)K。具體示意圖參見圖4。

在本發(fā)明一實施例中，所述O型磁鐵豎直設(shè)置在底座上，所述矩形線框的一邊水平穿過所述O型磁鐵。

上述的微型靜音泵的工作方法為：線圈的兩端與正弦交流電接通后，線圈中流過電流i，忽略空心線圈的電感則R為線圈電阻，穿過O型磁鐵的線圈的一邊將產(chǎn)生一安培力F從而帶動線框、連桿及活塞，其中安培力F＝iBL sinθ，B為磁場強(qiáng)度，L sinθ為穿過磁場的導(dǎo)體有效長度，L sinθ為固定值；因此安培力F與iB正相關(guān)，安培力F變化過程：i呈正弦規(guī)律變化，正半周時電流i從小到大再從大到小，O型磁鐵內(nèi)的磁場按從左到右的方向強(qiáng)度B從小到大再從大到小，因此安培力也是從小到大再從大到小；負(fù)半周時，安培力F方向與正半周相反，電流i從小到大再從大到小，O型磁鐵內(nèi)的磁場按從右到左的方向強(qiáng)度B從小到大再從大到小，因此安培力也是從小到大再從大到小；活塞運(yùn)動方向隨著電流i的方向變化，因此活塞往返運(yùn)動頻率與電流i頻率f相同。

在本發(fā)明一實施例中，穿過O型磁鐵的線圈的一邊垂直于O型磁鐵產(chǎn)生的磁場的方向，因此sinθ＝1，L sinθ＝L＝Nl，其中l(wèi)為單匝線圈一邊在O型磁鐵磁場中的長度。

在本發(fā)明一具體實施例中，線圈的兩端經(jīng)開關(guān)K與正弦交流電接通后，當(dāng)正弦交流電的一個殘缺波形過后，且經(jīng)過有限個周期后；交流電進(jìn)入正半周期：電流從a流向b，根據(jù)左手定則可知，安培力向左，安培力帶動線框1、連桿3及活塞7向左運(yùn)動，活塞泵缸體容積變大，流體16在大氣壓的作用下進(jìn)入活塞泵的進(jìn)通道14，為防止流體逆流，進(jìn)通道14上設(shè)置有單向閥15；電流i先從小變大，線框向左運(yùn)動，磁場強(qiáng)度也從小變大，因此安培力F也從小變大，從而線框緩慢加速，從而帶動連桿、活塞緩慢加速；電流i再從大變小，線框繼續(xù)向左運(yùn)動，磁場強(qiáng)度也從大變小，因此安培力F也從大變小，從而線框緩慢減速，從而帶動連桿、活塞緩慢減速；進(jìn)入負(fù)半周期：電流從b流向a，根據(jù)左手定則可知，安培力向右，安培力帶動線框1、連桿3及活塞7向右運(yùn)動，活塞泵缸體容積變小，活塞泵將流體壓出出通道17，為防止流體逆流，出通道17上設(shè)置有單向閥18；電流i先從小變大，線框向右運(yùn)動，磁場強(qiáng)度也從小變大，因此安培力F也從小變大，從而線框緩慢加速，從而帶動連桿、活塞緩慢加速；電流i再從大變小，線框繼續(xù)向右運(yùn)動，磁場強(qiáng)度也從大變小，因此安培力F也從大變小，從而線框緩慢減速，從而帶動連桿、活塞緩慢減速?；钊\(yùn)動方向隨著電流i方向變化，因此活塞往返運(yùn)動頻率與電流i頻率f相同。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限定本發(fā)明，在不脫離本發(fā)明基本構(gòu)思的前提下所做的若干等同替代和變型，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。