一种动磁式高频泵

1.本发明高频泵领域，具体是一种动磁式高频泵。


背景技术：

2.现代泵的种类很多：压力泵通过增加流体的压力来输送流体，包括离心泵、柱塞泵、齿轮泵和螺杆泵等。离心泵是通过离心力将流体从中心吸入并通过离心力排出。它们常用于供水、冷却系统和污水处理等应用；螺杆泵利用螺杆的旋转来推动流体。它们适用于高粘度液体、化学品和石油等特殊应用；柱塞泵通过柱塞在缸体内的往复运动来输送流体。它们常用于高压和高粘度的流体输送；齿轮泵使用齿轮的旋转来吸入和排出流体。它们适用于输送低粘度的液体，如燃油、润滑油和溶剂。其他的还有：蠕动泵通过压缩和释放软管或蠕动杆来推动流体。它们适用于输送易挥发、易腐蚀或高纯度的液体；涡流泵：涡流泵利用旋涡的动能来输送流体。它们常用于处理含有固体颗粒的液体，如污水和浆料；真空泵：真空泵用于创建和维持真空状态，将气体从封闭空间中抽出。其中包括旋片泵、涡轮分子泵和根式泵等。旋片泵：旋片泵使用旋转的叶片来抽出气体。它们适用于低到中等真空范围内的应用；分子泵：分子泵通过高速旋转的转子来排除气体分子。它们适用于高真空和超高真空的应用。还有许多其他特殊用途的泵，如潜水泵、搅拌泵、气动泵和夹层泵等。但是，现有的泵普遍存在泄露和密封问题，同时在控制的精度上不能满足高精度的控制需求，而且，多数泵还存在噪音大、振动高、寿命有限等缺点。


技术实现要素：

3.针对现有技术的不足之处，本发明提供了一种动磁式高频泵，能满足高频工作、高精度控制、无噪音振动、无泄漏、紧凑轻便的要求。
4.本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
5.一种动磁式高频泵，其特征在于：包括固定外壳、定子线圈模组、动子磁铁模组、流体管路以及单向流体阀，在固定外壳内固装有定子线圈模组，在定子线圈模组内导向设置有动子磁铁模组；在固定外壳内设置有一流体管路，流体管路内设置有一单向流体阀，单向流体阀收定子线圈模组的磁场控制。
6.优选的，所述定子线圈模组包括四块磁感线圈，该四块磁感线圈均匀对称布置在固定外壳内，磁感线圈均外接有输入电源。
7.优选的，所述动子磁铁模组为永磁铁芯。
8.优选的，所述永磁铁芯中部一端固定一悬臂式设置的位移导出杆，在位移导出杆的悬臂端一侧的固定外壳上安装有一位移传感器。
9.优选的，所述永磁铁芯中部两侧用螺钉固定安装有两块弹簧片。
10.优选的，所述流体管路采用不具备磁性的橡胶材质，单向流体阀采用采用磁性材料制成。
11.优选的，所述单向流体阀包括第一阀片、第二阀片、导向阀环以及阀片轴，导向阀
环中部固装有一阀片轴，在阀片轴两侧分别铰装第一阀片以及第二阀片，第一阀片和第二阀片的开启方向相同，第一阀片以及第二阀片能够封闭导向阀环的内径，导向阀环的外径与流体管路匹配，导向阀环滑动配合安装在流体管路内。
12.优选的，所述固定外壳上安装有风冷模块。
13.优选的，在定子线圈模组和固定外壳之间、固定外壳和风冷模块之间均设置金基导热硅脂层进行导热。
14.本发明的优点和积极效果是：
15.1、无机械运动部件：高频动磁泵没有旋转的轴、密封件或活塞等机械运动部件。这使得它们具有较长的寿命和较低的维护成本。由于动磁式泵没有机械运动部件，因此不存在泄漏和密封的问题。传统泵可能需要使用密封件或轴封来防止泄漏，而这些密封件会随着时间的推移而磨损或失效。
16.2、高频工作：高频动磁泵通常以高频率运行，使得流体能够以快速且准确的方式被输送。这对于某些应用来说非常重要，例如微流控和精密实验。
17.3、紧凑和轻便：由于没有机械运动部件，高频动磁泵可以设计为紧凑和轻便的装置。这使得它们在空间有限或需要移动的应用中非常适用。
18.4、可调节性：通过改变电磁线圈的电流或频率，可以调节高频动磁泵的输出流量和压力。这使得它们在不同的应用场景中具有灵活性。能够满足高频、高精度、无泄漏、低噪音等使用要
19.5、无润滑需求：传统泵通常需要润滑剂来减少摩擦和磨损，而动磁式泵不需要润滑剂，避免了与润滑剂相关的问题和维护。
20.6、本技术提出的动磁式高频泵是一种使用电磁力产生流体移动的装置。它通过电磁场的变化来控制流体，而无需机械运动部件驱动。动磁式高频泵通常由一个电磁线圈和一个永磁体组成，电磁线圈通过交变电流在其周围产生变化的电磁场，这个变化的磁场会对永磁体产生吸引和排斥力，从而使永磁体来回振动。当永磁体振动时，它会推动连接在其上的流体，从而实现流体的输送，本技术能够达到高频、高精度、无泄漏、低噪音等使用要求。
附图说明
21.图1：动磁式高频往复泵整机图。
22.图2：动磁式高频往复泵上截面图。
23.图3：动磁式高频往复泵左截面图。
24.图4：单向阀结构原理图。
25.附图标记：1、弹簧片；2、流体管路；3、磁感线圈；4、固定外壳；5、风冷模块；6、位移导出杆；7、位移传感器；8、位移传感器固定件；9、单向流体阀；9-1、第一阀片；9-2、导向阀环；9-3、第二阀片；10、永磁铁芯。
具体实施方式
26.下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
27.本实施例中提到的横向、纵向为了叙述结构的相对位置使用，不限定结构的安装方向。
28.一种动磁式高频泵，包括固定外壳4、定子线圈模组、动子磁铁模组、流体管路2以及单向流体阀9，本实施例的固定外壳4设置为矩形立方体框架结构，根据安装位置需固定外壳4可以为任意形状的框架结构，在固定外壳4内固装有定子线圈模组，定子线圈模组内侧导向安装动子磁铁模组，动子磁铁模组能够在定子线圈模组的磁场范围内导向移动；在固定外壳4中部设置有一流体管路2，流体管路2穿过定子线圈模组，在流体管路2内部安装有一单向流体阀9，单向流体阀9设置在定子线圈模组的磁场范围内，单向流体阀9由动子磁铁模组的磁力作用控制开启或关闭。定子线圈模组内侧设置有导向结构，控制动子磁铁模组的移动方向。
29.本实施例中的定子线圈模组由四块磁感线圈3组成，该四块磁感线圈3通过螺栓对称均布在固定外壳4内。四块磁感线圈3均外接电源，磁感线圈3上周期性高频变化的电流产生变化的磁场驱动动子磁铁模组的往复运动。在应用中根据产品机构及尺寸，可以调整磁感线圈3的数量。
30.本实施例中的动子磁铁模组为永磁铁芯10，其采用大型高强度永磁体组成，永磁铁芯10为主要作动组件，在定子线圈模组产生的变化磁场中不断往复运动，以提供往复动作的核心动力源。
31.为了约束永磁铁芯10最大作动范围并且提供平缓的作动曲线，在永磁铁芯10中部两侧用螺钉固定安装有两块弹簧片1。
32.为了能够便于高精度控制永磁铁芯10的位移，在永磁铁芯10中部一端通过螺钉固定一悬臂式设置的位移导出杆6，在位移导出杆6的悬臂端一侧的固定外壳4上安装有一位移传感器7(lvdt)，该位移传感器7通过位移传感器7固定件固定在固定外壳4外表面，位移传感器7实时测量永磁铁芯10的位移变化情况并实时反馈位移数据。
33.流体管路2的两端延伸至固定外壳4外部，能够连接需要控制的外部流体管路2；本技术的流体管路2采用不具备磁性的橡胶材质，单向流体阀9采用磁性材料制成。
34.单向流体阀9的结构参见附图4所示，单向流体阀9包括第一阀片9-1、第二阀片9-3、导向阀环9-2以及阀片轴，导向阀环9-2中部固装有一阀片轴，在阀片轴两侧分别铰装第一阀片9-1以及第二阀片9-3，第一阀片9-1以及第二阀片9-3开启方向相同，第一阀片9-1以及第二阀片9-3能够封闭导向阀环9-2的内径，导向阀环9-2的直径与流体管路2匹配，导向阀环9-2滑动配合安装在流体管路2内，导向阀环9-2跟随动子磁铁模组往复移动；第一阀片9-1以及第二阀片9-3均采用铁磁性材料制成，跟随动子磁铁模组往复摆动。往复运动过程中，单向流体阀9不断开启闭合，开启时允许液体通过，闭合时推动流体往一个方向流动，由此完成流体的单向运输。由于电流能够高频往复运动，通过调整电流的变化幅值、频率可以调整磁环的运动快慢、运动距离从而控制流体的流速和脉动频率。
35.为了避免部件发热影响电阻和电磁泵的正常工作，在固定外壳4上安装有风冷模块5，本实施例中设置了两个风冷模块5，该两个模块分别通过螺栓固定于固定外壳4上，针对磁感线圈3进行散热。
36.为了进一步提升散热效率，在定子线圈模组和固定外壳4之间、固定外壳4和风冷模块5之间均设置金基导热硅脂层进行导热，能够迅速将温度导出散热。
37.本技术方案可应用于以下场合：
38.1、微流体控制：在微流体芯片、实验室分析和生物医学应用中，高频动磁泵可以精确地控制微小液体体积的输送和混合。
39.2、化学和生物实验：高频动磁泵可以用于自动化实验室设备，如样品处理、药品输送和混合反应。
40.3、医疗设备：高频动磁泵可以应用于药物输送系统、人工心脏和血液循环辅助设备等医疗设备中。
41.4、工业自动化：在工业生产中，高频动磁泵可以用于液体输送、精密喷涂和化学反应控制
42.尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

技术特征：
1.一种动磁式高频泵，其特征在于：包括固定外壳(4)、定子线圈模组、动子磁铁模组、流体管路(2)以及单向流体阀(9)，在固定外壳(4)内固装有定子线圈模组，在定子线圈模组内导向设置有动子磁铁模组；在固定外壳(4)内设置有一流体管路(2)，流体管路(2)内设置有一单向流体阀(9)，单向流体阀(9)收定子线圈模组的磁场控制。2.根据权利要求1所述的动磁式高频泵，其特征在于：所述定子线圈模组包括四块磁感线圈(3)，该四块磁感线圈(3)均匀对称布置在固定外壳(4)内，磁感线圈(3)均外接有输入电源。3.根据权利要求1所述的动磁式高频泵，其特征在于：所述动子磁铁模组为永磁铁芯(10)。4.根据权利要求1所述的动磁式高频泵，其特征在于：所述永磁铁芯(10)中部一端固定一悬臂式设置的位移导出杆(6)，在位移导出杆(6)的悬臂端一侧的固定外壳(4)上安装有一位移传感器(7)。5.根据权利要求1所述的动磁式高频泵，其特征在于：所述永磁铁芯(10)中部两侧用螺钉固定安装有两块弹簧片(1)。6.根据权利要求1所述的动磁式高频泵，其特征在于：所述流体管路(2)采用不具备磁性的橡胶材质，单向流体阀(9)采用采用磁性材料制成。7.根据权利要求1所述的动磁式高频泵，其特征在于：所述单向流体阀(9)包括第一阀片(9-1)、第二阀片(9-3)、导向阀环(9-2)以及阀片轴，导向阀环(9-2)中部固装有一阀片轴，在阀片轴两侧分别铰装第一阀片(9-1)以及第二阀片(9-3)，第一阀片(9-1)和第二阀片(9-3)的开启方向相同，第一阀片(9-1)以及第二阀片(9-3)能够封闭导向阀环(9-2)的内径，导向阀环(9-2)的外径与流体管路(2)匹配，导向阀环(9-2)滑动配合安装在流体管路(2)内。8.根据权利要求1所述的动磁式高频泵，其特征在于：所述固定外壳(4)上安装有风冷模块(5)。9.根据权利要求1所述的动磁式高频泵，其特征在于：在定子线圈模组和固定外壳(4)之间、固定外壳(4)和风冷模块(5)之间均设置金基导热硅脂层进行导热。

技术总结
本申请涉及一种动磁式高频泵，包括固定外壳、定子线圈模组、动子磁铁模组、流体管路以及单向流体阀，在固定外壳内固装有定子线圈模组，在定子线圈模组内导向设置有动子磁铁模组；在固定外壳内设置有一流体管路，流体管路内设置有一单向流体阀，单向流体阀收定子线圈模组的磁场控制。通过电磁场的变化来控制流体，而无需机械运动部件驱动。动磁式高频泵通常由一个电磁线圈和一个永磁体组成，电磁线圈通过交变电流在其周围产生变化的电磁场，这个变化的磁场会对永磁体产生吸引和排斥力，从而使永磁体来回振动。当永磁体振动时，它会推动连接在其上的流体，从而实现流体的输送，本申请能够达到高频、高精度、无泄漏、低噪音等使用要求。要求。要求。


技术研发人员：李海宇 冯少武 陈刚 林强 姜克健
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2023.06.21
技术公布日：2023/9/22