電磁泵的製作方法

2023-07-24 12:40:51

專利名稱：電磁泵的製作方法
技術領域：
本發明涉及流體泵技術領域，尤其涉及一種適用於驅動各種導電流體的電磁泵。
背景技術：
電磁泵是一種利用磁場中的通電流體在電磁力作用下產生壓力梯度從而向一定方向推動流動運動的裝置。電磁泵沒有機械運動件，結構簡單，密封性好，運轉可靠，不需要軸密封。目前電磁泵已在多個行業領域內獲得應用如在化工、印刷行業中用於輸送一些有毒的重金屬，如汞、鉛等；用於核動力裝置中輸送作為載熱體的液態金屬(鈉或鉀、鈉鉀合金)；在晶片熱管理領域用於泵送作為散熱介質的低熔點液態金屬(鎵、鎵銦合金或鎵銦錫合金等)；用於鑄造生產中輸送熔融的有色金屬；也可用於微機電系統(MEMS)中驅動電解質溶液或導電溶 液。電磁泵原理是在強度為B的磁場中的導電流體，通過電流I,如磁場方向和電流方向垂直，則導電流體將受到磁場的推力F，推力的方向由左手定則確定，推力的大小為F=IXBXL，其中L為電場作用下的導電流體長度。從上述原理可以看出，提高電磁泵的泵送能力一般有兩條途徑，一方面可通過提高磁場強度，另一方面還可通過增大電流。為使電磁泵的結構簡單，磁場一般通過永磁體獲得，而永磁體磁場強度一般小於2特斯拉，提升空間非常有限，並且成本很高。於是，增大電流成為一條提升電磁泵泵送能力的最佳途徑。然而，大電流尤其是低壓大電流一般需要較為複雜的轉換電路，並且損失在轉換電路上的電能也較大，因此能耗及成本較高，同時這也在一定程度上限制了電磁泵在更多領域的應用。

發明內容
(一 )要解決的技術問題本發明要解決的技術問題是提供一種電磁泵，其具有結構簡單、能耗及成本低、慄送能力強、效率聞等優點。( 二 )技術方案為解決上述問題，本發明提供了一種電磁泵，包括泵體、流道、電極對、永磁體對和電容模塊，其中，所述泵體，內部中空，前、後表面開有凹槽，上、下表面處分別與流道連接；所述電極對，分別嵌入所述泵體的左、右表面；所述永磁體對，位於所述前、後表面的凹槽內，且永磁體對的兩個永磁體的N極與S極相對放置；即一個永磁體的N極和另一永磁體的S極相對應置於泵體前、後表面的凹槽內。電極對的設置方向與永磁體對的設置方向垂直。所述電容模塊，與所述電極對連接，用於通過直流電源充電提供電源。優選地，所述泵體外圍套有導磁環，用於使磁場封閉，防止漏磁。
優選地，所述電極對部分嵌入所述泵體的左、右表面內，且其端部分別伸入流道作用段I 3毫米，用於保證與流體形成電連接的同時儘量減小對流阻的影響。所述電極對由低電阻率材料製作。使用低電阻率材料製作電極對，可以降低電磁泵工作時電極內的焦耳熱，對於某些具有腐蝕性的流體，電極應選用防腐導電材料或外表面鍍防腐導電材料。優選地，所述泵體由非金屬或金屬材料製作，加工方式包括澆鑄或機加工。優選地，所述流道在所述泵體內的部分為扁長方體形，所述流道在所述泵體外的部分通過法蘭、螺紋或焊接方式與外部流體管道連接。流道在泵體外部的外形和尺寸根據具體需要確定。優選地，所述永磁體對為片狀永磁體，其磁場強度範圍為O. 01 5特斯拉。 優選地，所述電容模塊為單個電容或由多個電容進行串/並聯構成的電容組，或者單個超級電容或多個超級電容進行串/並聯構成的電容組。優選地，所述導磁環由高導磁材料製作，其截面呈矩形、圓形或橢圓形，厚度為I 20毫米。優選地，所述電極對與電容模塊之間設有限流電阻，用於限制流體的流速。優選地，所述電極對與電容模塊之間設有升壓轉換晶片或降壓/升壓轉換晶片，用於對流體提供穩定的驅動力。(三)有益效果本發明採用電容模塊供電，具有結構簡單、內阻超低、功率密度超大、適合大電流放電等顯著優勢，本發明使用壽命長，充放電次數一般大於50萬次，充放電時間短，對充電電路要求簡單，無記憶效應，並適用環境溫度範圍寬，在_40°C +70°C範圍內均可正常工作；本發明電容器可以反覆傳輸能量脈衝而無任何不利影響，適用面廣；本發明不需要複雜的轉換電路，成本低，並且可有效避免損失在轉換電路上的電能。


圖I為本發明實施方式中所述電磁泵的結構示意圖；圖2為本發明實施方式中所述帶有導磁環的電磁泵的結構示意圖；圖3為本發明實施方式中所述電容模塊選用單個電容時電磁泵的電路連接示意圖；圖4為本發明實施方式中所述電容模塊選用2個電容時電磁泵的電路連接示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。如圖I所示，本發明所述的電磁泵，包括泵體I、流道2、電極對3、永磁體對4和電容模塊5，其中，所述泵體2，內部中空，前、後表面開有凹槽，上、下表面處分別與流道連接；所述電極對3，分別嵌入所述泵體I的左、右表面；所述永磁體對4，位於所述前、後表面的凹槽內，且永磁體對4的兩個永磁體的N極與S極相對放置；即一個永磁體的N極和另一永磁體的S極相對應置於泵體前、後表面的凹槽內。電極對3的設置方向與永磁體對4的設置方向垂直。所述電容模塊5，與所述電極對3連接，用於通過直流電源充電提供電源。優選地，所述泵體I外圍套有導磁環6，用於使磁場封閉，防止漏磁。如圖2所示。優選地，所述電極對3部分嵌入所述泵體I的左、右表面內，且其端部分別伸入流道2作用段I 3毫米。用於保證與流體形成電連接的同時儘量減小對流阻的影 響。所述電極對3由低電阻率材料製作，使用低電阻率材料製作電極對，可以降低電磁泵工作時電極內的焦耳熱，對於某些具有腐蝕性的流體，電極應選用防腐導電材料或外表面鍍防腐導電材料。電極對3除去與流體形成電連接的部分外，與電磁泵的其它導電結構完全電絕緣。優選地，所述泵體I由非金屬或金屬材料製作，加工方式包括澆鑄或機加工。例如泵體I由塑料製作，加工方式採用澆鑄。優選地，所述流道2在所述泵體I內的部分為扁長方體形，以使前後兩塊永磁體的磁隙儘量小、場強儘量大。流道2進出口分別與兩根外部流體管道相連，流道2在所述泵體I外的部分通過法蘭、螺紋或焊接方式與外部流體管道連接。流道2在泵體外部的外形和尺寸根據具體需要確定。優選地，所述永磁體對4為片狀永磁體，其磁場強度範圍為O. 01 5特斯拉。優選地，所述電容模塊5為單個電容或由多個電容進行串/並聯構成的電容組，或者單個超級電容或多個超級電容進行串/並聯構成的電容組。電容模塊5的電壓參數範圍為O. IV 36V,電容量參數範圍為O. OlF 50000F。例如選用單個電容，電容模塊5、電極對3以及外部直流電源之間的電連接關係如圖3所示。由於電容具有超低內阻，採用這種連接方式時，外部直流電源為電容模塊5充電，而電容模塊5對電極對3放電，從而在導電流體中形成電流，進而在電場與磁場的共同作用下驅動導電流體在流道內流動。例如電容模塊5由2個電容組成。電容模塊5、電極對3以及外部直流電源之間的電連接關係如圖4所示。從圖中可以看出，在任何情況下，只有一個電容與電極對3直接連接，且另一電容與外部直流電源連接；也就是說，當一個電容在對電極對3放電時，另一個電容處於充電狀態；當一個電容放電結束後，通過電路開關的切換，此電容與外部直流電源直接連接充電，而另一電容對電極對3放電。這樣可以避免電容同時處於充放電狀態，有效延長電容的使用壽命，並且還能對流體提供大而穩定的驅動力。優選地，所述電極對與電容模塊之間設有限流電阻，用於限制流體的流速。優選地，所述電極對與電容模塊之間設有升壓轉換晶片或降壓/升壓轉換晶片，用於對流體提供穩定的驅動力。電容在放電過程中，電壓會隨之下降，升壓轉換晶片的作用就是保障本發明的電容組件能提供穩定的電力輸出。當電源組件的電壓降到低於某一設定值後，升壓轉換晶片就會將其電壓值升至設定值，從而為流體提供穩定的驅動力。優選地，所述導磁環6由高導磁材料製作，例如電工純鐵、低碳鋼、矽鋼等，導磁環為一整體，其截面呈矩形、圓形或橢圓形，厚度為I 20毫米。本發明的工作原理在兩個永磁體N極和S極的磁隙間為導電流體的流道，當電極對3接通電容模塊5後，電極對3之間的導電流體內將產生電流，此電流方向正好與永磁體對4產生的磁場方向垂直，從而產生推動導電流體的電磁力，其方向由左手定則確定。以上實施方式僅用於說明本發明，而並非對本發明的限制，有關技術領域的普通技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所 有等同的技術方案也屬於本發明的範疇，本發明的專利保護範圍應由權利要求限定。
權利要求
1.一種電磁泵，其特徵在於，包括泵體(I)、流道(2)、電極對(3)、永磁體對(4)和電容模塊(5)，其中， 所述泵體(I)，內部中空，前、後表面開有凹槽，上、下表面處分別與流道(2)連接； 所述電極對(3)，分別嵌入所述泵體(I)的左、右表面； 所述永磁體對(4)，位於所述前、後表 面的凹槽內，且永磁體對(4)的兩個永磁體的N極與S極相對放置； 所述電容模塊(5)，與所述電極對(3)連接，用於通過直流電源充電提供電源。
2.如權利要求I所述的電磁泵，其特徵在於，所述泵體(I)外圍套有導磁環(6)，用於使磁場封閉，防止漏磁。
3.如權利要求I所述的電磁泵，其特徵在於，所述電極對(3)部分嵌入所述泵體(I)的左、右表面內，且其端部分別伸入流道作用段I 3毫米，所述電極對(3)由低電阻率材料製作。
4.如權利要求I所述的電磁泵，其特徵在於，所述泵體(I)由非金屬或金屬材料製作，加工方式包括澆鑄或機加工。
5.如權利要求I所述的電磁泵，其特徵在於，所述流道(2)在所述泵體(I)內的部分為扁長方體形，所述流道(2)在所述泵體(I)外的部分通過法蘭、螺紋或焊接方式與外部流體管道連接。
6.如權利要求I所述的電磁泵，其特徵在於，所述永磁體對(4)為片狀永磁體，其磁場強度範圍為O. Ol 5特斯拉。
7.如權利要求I所述的電磁泵，其特徵在於，所述電容模塊(5)為單個電容或由多個電容進行串/並聯構成的電容組，或者單個超級電容或多個超級電容進行串/並聯構成的電容組。
8.如權利要求I所述的電磁泵，其特徵在於，所述導磁環(6)由高導磁材料製作，其截面呈矩形、圓形或橢圓形，厚度為I 20毫米。
9.如權利要求I所述的電磁泵，其特徵在於，所述電極對(3)與電容模塊(5)之間設有限流電阻，用於限制流體的流速。
10.如權利要求I所述的電磁泵，其特徵在於，所述電極對(3)與電容模塊(5)之間設有升壓轉換晶片或降壓/升壓轉換晶片，用於對流體提供穩定的驅動力。
全文摘要
本發明公開了一種電磁泵，涉及流體泵技術領域，包括泵體(1)、流道(2)、電極對(3)、永磁體對(4)和電容模塊(5)，其中，所述泵體(1)，內部中空，前、後表面開有凹槽，上、下表面處分別與流道(2)連接；所述電極對(3)，分別嵌入所述泵體(1)的左、右表面；所述永磁體對(4)，位於所述前、後表面的凹槽內，且永磁體對(4)的兩個永磁體的N極與S極相對放置；所述電容模塊(5)，與所述電極對(3)連接，用於通過直流電源充電提供電源。本發明其具有結構簡單、能耗及成本低、泵送能力強、效率高等優點。
文檔編號H02K44/02GK102957300SQ201110247868
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月24日 優先權日2011年8月24日
發明者鄧中山, 劉靜 申請人:中國科學院理化技術研究所