專利名稱：往復(fù)式導(dǎo)電液體永磁無接觸驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無接觸驅(qū)動裝置，特別涉及導(dǎo)電液體無接觸驅(qū)動的裝置。
背景技術(shù)：
液體泵是一種把原動機的能量轉(zhuǎn)化為液體能量的機器，它主要有旋轉(zhuǎn)式和往復(fù)式 兩大類型。旋轉(zhuǎn)式的液體泵有離心泵、軸流泵及混流泵三種形式，它的原動機通過泵軸帶動 葉輪旋轉(zhuǎn)，對液體做功，使其能量增加，從而輸送液體。往復(fù)式液體泵由泵體和原動機兩大 部分組成，其中泵體又可以分成兩大部分液力端和傳動端。液力端主要包括排出閥、吸入 閥(或吸液窗口)、泵缸和缸套、活塞(或柱塞)、密封器、各種連接管及補償管。它的作用 就是在泵體內(nèi)壓縮液體，使機械能轉(zhuǎn)化為液體的壓力能，使排出的液體的壓力升高。傳動端 的作用，就是將原動機的動力通過減速機構(gòu)輸入，并通過連桿機構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為往復(fù) 運動。往復(fù)式液體泵工作原理是當(dāng)泵體內(nèi)的活塞從左端向右移動時，泵缸內(nèi)部的容積 就增大，壓力隨著降低，進入管路的液體壓力大于泵缸中的壓力時，液體在壓差作用下，打 開吸入閥而進入泵缸內(nèi)。在傳動箱的曲柄轉(zhuǎn)過180度后，活塞開始從右向左移動。由于液 體基本是不可壓縮的，液體立即被活塞壓縮而壓力迅速升高，直到泵缸中的液體壓力大到 足夠打開排出閥時，低溫液體經(jīng)過排出閥向排液管道輸出。當(dāng)活塞被曲柄拉動又從左向右 移動時，重復(fù)以上過程。往復(fù)式泵前半個周期是吸入液體，后半個周期是排出液體。排液是 間斷式的，不是連續(xù)性的。無論是旋轉(zhuǎn)式和往復(fù)式液體泵，它們的共同特點是存在一個運動部件與液體相接 觸。當(dāng)原動機驅(qū)動運動部件運動時，該部件使液體的壓力改變，從而產(chǎn)生液體的運動。由于 該運動部件作用于液體時，會對液體產(chǎn)生影響，例如血泵的葉輪會造成溶血，而且液體也 會通過氣蝕和腐蝕來破壞運動部件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)液體泵中的運動部件必須與液體直接接觸，產(chǎn)生不 良相互作用的缺點，提出一種往復(fù)式導(dǎo)電液體永磁無接觸驅(qū)動裝置。本發(fā)明通過往復(fù)運動的永磁體所產(chǎn)生的與導(dǎo)電液體具有相對運動的永磁磁場在 導(dǎo)電液體中感應(yīng)電流和電磁力來實現(xiàn)導(dǎo)電液體的無接觸驅(qū)動。本發(fā)明的液體驅(qū)動裝置由缸體、閥門、連接管、永磁磁體和永磁磁體的往復(fù)運動驅(qū) 動裝置組成。所述的缸體為空心的柱體，它由不導(dǎo)磁、不導(dǎo)電或低導(dǎo)電率的材料制成，缸體 的外壁應(yīng)該盡可能的薄，以便對永磁磁體所產(chǎn)生的磁場的磁阻盡可能小。缸體的兩個端部 可以用較厚的材料制成，以便使缸體有足夠的剛度和強度。缸體的兩個端部通過閥門與液 體管道的連接管相連接。永磁磁體由高剩磁永磁材料制成，磁體的磁極為兩極或多極。永磁 磁體位于缸體外壁的外部，它在往復(fù)運動驅(qū)動裝置的驅(qū)動下沿著缸體的軸線方向做往復(fù)直 線運動。對具有兩極(N極和S極)或多極的永磁磁體進行結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計以及確定充磁方向的原則是當(dāng)永磁磁體安裝在缸體外的相應(yīng)位置時，它在缸體內(nèi)部所產(chǎn)生磁場盡可能 地均勻，并且其磁感應(yīng)強度盡可能地大。永磁磁體的往復(fù)運動驅(qū)動裝置由一臺直線電動機 或者一臺旋轉(zhuǎn)電動機和一個將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為往復(fù)直線運動的連桿機構(gòu)或其它旋轉(zhuǎn)-直 線運動轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。永磁磁體的往復(fù)運動驅(qū)動裝置直接與永磁磁體相連接。本發(fā)明的液體驅(qū)動裝置的工作原理以及各部件的功能是永磁磁體安裝在缸體外壁的外部、充磁后的永磁磁體磁勢在缸體內(nèi)部的導(dǎo)電液體 區(qū)域產(chǎn)生一個三維靜磁場，當(dāng)具有電動機的永磁磁體往復(fù)運動驅(qū)動裝置帶動永磁磁體沿著 缸體的軸線方向做直線運動時，它所產(chǎn)生的磁場也隨著永磁磁體開始做直線運動，這一磁 場將與位于缸體內(nèi)部靜止的導(dǎo)電液體存在相對運動。按照電磁感應(yīng)定律，位于這一三維運 動磁場前端的導(dǎo)電液體中將產(chǎn)生阻礙磁場增加的感應(yīng)電流，而位于這一三維運動磁場后端 的導(dǎo)電液體中將產(chǎn)生阻礙磁場減少的感應(yīng)電流，這些感應(yīng)電流在磁場的作用下將產(chǎn)生驅(qū)動 導(dǎo)電液體沿該三維磁場運動方向運動的電磁力。在這一磁場的作用下導(dǎo)電液體將在缸體內(nèi) 沿其軸線方向運動，通過上述過程，永磁磁體所產(chǎn)生的磁場將電動機輸出的機械能無接觸 地傳遞到缸體內(nèi)的導(dǎo)電液體中，達到了對導(dǎo)電液體進行無接觸驅(qū)動的目的。假設(shè)往復(fù)式導(dǎo)電液體永磁無接觸驅(qū)動裝置開始工作的時間點為導(dǎo)電液體驅(qū)動的 初始狀態(tài)，這時缸體內(nèi)部充滿導(dǎo)電液體，永磁磁體位于缸體外部的一端，例如左端。當(dāng)永磁 磁體在往復(fù)運動驅(qū)動裝置的電動機驅(qū)動下開始沿缸體的軸線方向由左向右做直線運動時， 它在缸體內(nèi)所產(chǎn)生的磁場也隨著永磁磁體開始沿缸體的軸線方向由左向右做直線運動，這 一運動的磁場將在位于缸體內(nèi)部靜止的導(dǎo)電液體中感應(yīng)電流，這些感應(yīng)電流在該磁場的作 用下將產(chǎn)生驅(qū)動導(dǎo)電液體沿該磁場運動方向運動的電磁力，從而驅(qū)動導(dǎo)電液體從左向右移 動。這時缸體內(nèi)部左端導(dǎo)電液體的壓力隨著降低，當(dāng)左端進入管路中的液體壓力大于缸體 左端中液體的壓力時，導(dǎo)電液體在壓差作用下，打開缸體左端的吸入閥而進入缸體內(nèi)。當(dāng)永 磁磁體到達缸體外部的右端時，這一液體輸送過程完成，然后永磁磁體在其驅(qū)動裝置的電 動機驅(qū)動下開始沿缸體的軸線方向由右向左做直線運動，此時缸體左端的吸入閥在導(dǎo)電液 體的壓力作用下關(guān)閉。盡管這時永磁磁場也在缸體內(nèi)的導(dǎo)電液體中感應(yīng)電流，這些感應(yīng)電 流在該磁場的作用下也將產(chǎn)生驅(qū)動導(dǎo)電液體沿該磁場運動方向運動的電磁力，但是由于缸 體左端的吸入閥門已經(jīng)關(guān)閉，液體無法流動，只能保持靜止。當(dāng)永磁磁體回到缸體外部的左 端時，往復(fù)式導(dǎo)電液體永磁無接觸驅(qū)動裝置完成一個工作周期，隨著它的不斷工作，實現(xiàn)其 輸送導(dǎo)電液體的功能。由于當(dāng)永磁磁體在其驅(qū)動裝置的電動機驅(qū)動下由右向左做直線運動時會在缸體 內(nèi)的導(dǎo)電液體中感應(yīng)電流，而這一感應(yīng)電流的存在對導(dǎo)電液體的驅(qū)動沒有意義，并且它會 在導(dǎo)電液體中產(chǎn)生能量損耗，降低永磁無接觸驅(qū)動裝置的效率，所以我們可以在永磁磁體 的由右向左運動過程中將它“移開”，也就是使它所產(chǎn)生的強磁場在這個過程中不處于缸體 內(nèi)的導(dǎo)電液體區(qū)域內(nèi)。為了實現(xiàn)這一想法，在驅(qū)動永磁磁體由右向左運動之前，先將它沿著 與將要運動的方向相垂直的某個方向移動一段距離，使它所產(chǎn)生的強磁場脫離缸體內(nèi)的導(dǎo) 電液體區(qū)域，然后再由右向左運動，最后通過永磁磁體沿先前某個方向所相反的方向移動 一段距離，來使它回到缸體外部的左端。本發(fā)明的永磁無接觸驅(qū)動裝置除了用于導(dǎo)電液體的輸送之外，還可用于磁性液體 的輸送。


圖1往復(fù)式導(dǎo)電液體永磁無接觸驅(qū)動裝置示意圖；圖2矩形缸體和永磁磁體的中心橫截面圖；圖3圓形缸體和永磁磁體的中心橫截面圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和具體實施方式
進一步說明本發(fā)明。本發(fā)明實施例的導(dǎo)電液體的永磁無接觸驅(qū)動裝置由缸體、吸入閥門、連接管、永磁 磁體和永磁磁體的往復(fù)運動驅(qū)動裝置組成，它們的結(jié)構(gòu)和相對位置如圖1所示。如圖1所示，永磁無接觸驅(qū)動裝置的缸體為空心的方形、矩形、多邊形、圓形或橢 圓形柱體，它的外壁由不導(dǎo)磁不導(dǎo)電或不導(dǎo)磁低導(dǎo)電率的、薄的金屬或非金屬材料制成。缸 體的兩個端部由具有一定厚度的金屬或非金屬材料制成，以保證缸體有足夠的剛度和強 度。缸體的左端部通過吸入閥門與液體管道的連接管相連接，缸體的右端部直接與液體管 道的連接管相連接。在永磁無接觸驅(qū)動裝置工作時，導(dǎo)電液體可從缸體左端的液體管道經(jīng) 過吸入閥門和缸體的內(nèi)腔流入到缸體右端的液體管道中去。永磁磁體由釹鐵硼永磁材料制 成，磁體的磁極為兩極(N極和S極)。永磁磁體充磁后安裝在缸體外的相應(yīng)位置，永磁磁體 在缸體內(nèi)部產(chǎn)生一個均勻磁場。永磁磁體的往復(fù)運動驅(qū)動裝置由一臺直線電動機或者一臺 旋轉(zhuǎn)電動機和一個將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為往復(fù)直線運動的連桿機構(gòu)或其它旋轉(zhuǎn)-直線運動轉(zhuǎn) 換器(例如渦輪-蝸桿裝置)構(gòu)成，在永磁無接觸驅(qū)動裝置工作時，它驅(qū)動永磁磁體沿著缸 體的軸線方向按照一定的規(guī)律做往復(fù)直線運動。本發(fā)明的一個實施例圖1中的缸體和永磁磁體的中心橫截面如圖2所示，缸體為 空心的矩形柱體，永磁磁體為上、下兩塊長方體，布置在缸體外壁的兩側(cè)。充磁后的N和S 極如圖中所示。在這種情況下上、下兩塊磁體在缸體內(nèi)產(chǎn)生一個均勻的平行磁場。本發(fā)明的另一個實施例圖1中的缸體和永磁磁體的中心橫截面如圖3所示，缸體 為空心的圓形柱體，永磁磁體為一個HALBACH環(huán)形體，按照HALBACH定律進行充磁，充磁后 磁場的方向如圖中的N和S所示。在這種情況下HALBACH環(huán)形磁體在缸體內(nèi)產(chǎn)生一個均勻 的平行磁場。
權(quán)利要求
1.一種往復(fù)式導(dǎo)電液體永磁無接觸驅(qū)動裝置，其特征在于所述的驅(qū)動裝置由缸體、 吸入閥門、連接管、永磁磁體和永磁磁體的往復(fù)運動驅(qū)動裝置組成；所述的缸體為空心的柱 體，缸體的外壁由不導(dǎo)磁不導(dǎo)電或不導(dǎo)磁低導(dǎo)電率的、薄的金屬或非金屬材料制成；缸體的 兩個端部由具有一定厚度的金屬或非金屬材料制成；缸體的左端部通過吸入閥門與液體管 道的連接管相連接，缸體的右端部與液體管道的連接管相連接；缸體內(nèi)部充有導(dǎo)電液體； 永磁磁體位于缸體外部的一端，永磁磁體在永磁磁體的往復(fù)運動驅(qū)動裝置的驅(qū)動下沿著缸 體的軸線方向做往復(fù)直線運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的往復(fù)式導(dǎo)電液體永磁無接觸驅(qū)動裝置，其特征在于所述的 永磁磁體由釹鐵硼永磁材料制成，永磁磁體的磁極為兩極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的往復(fù)式導(dǎo)電液體永磁無接觸驅(qū)動裝置，其特征在于所述的 驅(qū)動裝置工作時，導(dǎo)電液體從缸體左端的液體管道經(jīng)過吸入閥門和缸體的內(nèi)腔流入到缸體 右端的液體管道中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的往復(fù)式導(dǎo)電液體永磁無接觸驅(qū)動裝置，其特征在于所述的 缸體為空心的矩形柱體，永磁磁體為上、下兩塊長方體，布置在所述的缸體外部的兩側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的往復(fù)式導(dǎo)電液體永磁無接觸驅(qū)動裝置，其特征在于所述的 缸體為空心的圓形柱體，永磁磁體為一個HALBACH環(huán)形體。
全文摘要
一種往復(fù)式導(dǎo)電液體永磁無接觸驅(qū)動裝置，由缸體、吸入閥門、連接管、永磁磁體和永磁磁體的往復(fù)運動驅(qū)動裝置組成。所述的缸體為空心的柱體，缸體的外壁由不導(dǎo)磁不導(dǎo)電或不導(dǎo)磁低導(dǎo)電率的、薄的金屬或非金屬材料制成。缸體的兩個端部由具有一定厚度的金屬或非金屬材料制成。缸體的左端部通過吸入閥門與液體管道的連接管相連接，缸體的右端部與液體管道的連接管相連接。缸體內(nèi)部充有導(dǎo)電液體。永磁磁體位于缸體外部的一端，永磁磁體在永磁磁體的往復(fù)運動驅(qū)動裝置的驅(qū)動下沿著缸體的軸線方向做往復(fù)直線運動。
文檔編號H02K44/06GK102122876SQ20111004173
公開日2011年7月13日 申請日期2011年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月21日
發(fā)明者夏東 申請人:中國科學(xué)院電工研究所