一种脉冲磁推式气压器的制作方法

本发明涉及气泵技术领域，尤其是一种脉冲磁推式气压器。

背景技术：

众所周知，气压器(又称气泵)是一种被广泛应用于诸如医疗卫生、科研实验、仪器仪表等诸多领域的气体输送装置，目前市面上的气压器主要是利用马达来带动偏心体进行同步转动，以使偏心体能够通过诸如杠杆等配件带动活塞进行往复运动，从而形成薄膜式或活塞式的结构形态，进而完成对气体的抽吸压缩和排放输送作业。然而，此类结构形式的气压器却普遍存在如下缺陷：

1、由马达、活塞等配件所形成的机械连接结构，导致气压器在动作的过程中很容易出现运动噪音过大、部件磨损严重等问题，不但会影响气压器的实用性能，还会缩短气压器的使用寿命、提高气压器的生产装配及维护保养成本。

2、众多配件的存在不但会对配件组装的精密性提出更高的要求、增加气压器的组装难度，而且会增加气压器的结构复杂性、降低装配及维护效率。

3、气压器的重量和体积偏大，在应用于诸如雾化器等气动产品上时，往往会占据气动产品的有限结构空间，对产品的内部结构、外观美感、组成及运输成本等造成不利的系列影响。

因此，有必要对现有的气压器提出改进方案。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种脉冲磁推式气压器。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种脉冲磁推式气压器，它包括：

一泵壳，所述泵壳内形成有一气泵腔室、一与气泵腔室相连通的换气腔室以及一同时与气泵腔室和换气腔室呈隔离分布的磁场腔室；

一永磁活塞，所述永磁活塞插装于气泵腔室内；

一脉冲磁场发生器，所述脉冲磁场发生器装设于磁场腔室内并与永磁活塞呈同轴分布以通过产生n极和s极间隔变换的脉冲磁场带动永磁活塞在气泵腔室内沿轴向作直线往复运动；

一单向进气管道，所述单向进气管道设置于泵壳上并与换气腔室相连通；

以及

一单向出气管道，所述单向出气管道设置于泵壳上并与换气腔室相连通。

优选地，所述永磁活塞包括一插装于气泵腔室内且外周壁与气泵腔室的周腔壁相接触的活塞盘套、嵌装于活塞盘套内的永磁铁盘以及套设于活塞盘套的外周壁上并夹持于气泵腔室的周腔壁与活塞盘套之间的活塞密封圈。

优选地，所述泵壳包括一底端壳和一叠置于底端壳的顶面上并与底端壳锁合为一体的顶端壳，所述气泵腔室形成于底端壳的壳体空间内并位于底端壳的中心区域，所述磁场腔室形成于顶端壳的壳体空间内并与气泵腔室呈同轴分布，所述换气腔室形成于底端壳内并与气泵腔室呈偏心分布，所述单向进气管道和单向出气管道均设置于底端壳的周侧。

优选地，所述换气腔室包括一通过换气通道与气泵腔室相连通的进气槽腔和一通过排气通道与进气槽腔相连通的出气槽腔，所述进气槽腔和出气槽腔分别为一由底端壳的顶面作下沉处理后形成的槽体结构，所述排气通道和换气通道均形成于底端壳的顶面内；

所述单向进气管道包括一设置于底端壳的周壁上并与进气槽腔相连通的进气管以及一由进气槽腔的槽口侧装设于进气槽腔内并与进气管相衔接的进气止回阀；

所述单向出气管道包括一设置于底端壳的周壁上并与出气槽腔相连通的出气管以及一由出气槽腔的槽口侧装设于出气槽腔内并与出气管相衔接的出气止回阀。

优选地，所述底端壳包括一底座壳和一位于顶端壳与底座壳之间并同时与底座壳和顶端壳锁合为一体的中盖壳，所述中盖壳的顶面内侧的中心区域形成有一定位套管，所述底座壳内设置有一与定位套管呈同轴分布的气泵套管，所述气泵套管的顶端与定位套管作插套连接、底端与底座壳的底面内侧相抵；

所述气泵腔室由定位套管、气泵套管和底座壳共同围合成型；所述换气腔室为一由中盖壳的顶面外侧且位于定位套管的周侧区域作下沉处理后形成的槽体结构，所述排气通道和换气通道均形成于中盖壳的顶面内。

优选地，所述进气槽腔和出气槽腔的槽口轮廓外围均设置有一夹持于顶端壳与底端壳之间的槽口密封圈。

优选地，所述脉冲磁场发生器包括一装设于磁场腔室内以用于输出极性间隔互换的脉冲电流的磁场驱动控制板以及一装设于磁场腔室内并与永磁活塞呈同轴分布的铁质磁芯线圈，所述铁质磁芯线圈与磁场驱动控制板的输出端作电连接以在磁场驱动控制板的控制下产生n极和s极间隔变换的脉冲磁场。

优选地，所述磁场驱动控制板包括：

线路基板；

脉冲信号产生电路，所述脉冲信号产生电路具有两个电压输出端且两个电压输出端所输出的电压的极性相反，所述脉冲信号产生电路通过电压输出端输出极性互换的脉冲电压；

磁场脉冲驱动电路，所述磁场脉冲驱动电路具有两个分别与脉冲信号产生电路的电压输出端一一对应连接的电压输入端和两个分别与铁质磁芯线圈的两端一一对应连接的电流输出端，所述磁场脉冲驱动电路在接收脉冲信号产生电路所输出的脉冲电压后，通过向铁质磁芯线圈输出脉冲电流使铁质磁芯线圈产生n极和s极间隔变换的脉冲磁场；

以及

供电管理电路，所述供电管理电路分别与脉冲信号产生电路和磁场脉冲驱动电路相连；

所述脉冲信号产生电路、磁场脉冲驱动电路和供电管理电路均集成于线路基板上。

优选地，所述脉冲信号产生电路包括具有两个电压输出端的脉冲调制芯片、第一三极管和第二三极管，所述脉冲调制芯片的电源引脚、第一三极管的集电极和第二三极管的集电极分别与供电管理电路相连，所述第一三极管的基极通过第一电阻连接脉冲调制芯片的其中一个电压输出端并同时通过第二电阻接地，所述第二三极管的基极通过第三电阻连接脉冲调制芯片的另一个电压输出端并同时通过第四电阻接地，且所述第一三极管的发射极和第二三极管的发射极同时接地；

所述磁场脉冲驱动电路包括第三三极管、第四三极管、第五三极管和第六三极管；所述第三三极管的集电极和第四三极管的集电极共同与铁质磁芯线圈的一端相连，所述第三三极管的基极和第四三极管的基极共同与第一三极管的集电极相连，所述第三三极管的发射极与供电管理电路相连，所述第四三极管的发射极接地；所述第五三极管的集电极和第六三极管的集电极共同与铁质磁芯线圈的另一端相连，所述第五三极管的基极和第六三极管的基极共同与第二三极管的集电极相连，所述第五三极管的发射极与供电管理电路相连，所述第六三极管的发射极接地。

优选地，所述供电管理电路包括直流电源输入模块、第七三极管和稳压二极管，所述直流电源输入模块的输出端通过第一电容接地并通过顺序串联的第五电阻和第六电阻连接第七三极管的集电极，所述稳压二极管阳极接地、阴极连接第七三极管的基极并通过第七电阻连接于第五电阻与第六电阻之间，所述第七三极管的发射极连接脉冲调制芯片的电源引脚并通过第二电容接地；

所述第三三极管的发射极和第五三极管的发射极分别与直流电源输入模块的输出端相连，所述第一三极管的集电极通过顺序串联的第八电阻和第九电阻连接直流电源输入模块的输出端，所述第二三极管的集电极通过顺序串联的第十电阻和第十一电阻连接直流电源输入模块的输出端。

由于采用了上述方案，本发明脉冲磁场发生器作为整个气压器的动力源，通过其产生的n极和s极间隔变换的磁场并利用同性相斥、异性相吸的磁性原理驱动永磁活塞在气泵腔室内进行活塞运动，从而通过对气泵腔室的空间体积的变化来实现对空气的抽取和压缩排放的循环作业；其结构简单紧凑、拆装维护灵活方便，并以磁场发生器和永磁活塞来替代现有的诸如马达、偏心轴、杠杆和活塞等众多机械配件，有效地解决了现有气压器所存在的系列问题；具有很强的实用价值和市场推广价值。

附图说明

图1是本发明实施例的结构装配示意图；

图2是本发明实施例的结构剖面示意图；

图3是本发明实施例的一次结构分解示意图；

图4是本发明实施例的二次结构分解示意图(一)；

图5是本发明实施例的二次结构分解示意图(二)；

图6是本发明实施例的换气腔室的结构布局示意图；

图7是本发明实施例的脉冲磁场发生器的控制原理示意图；

图8是本发明实施例的脉冲磁场发生器的电路系统结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1至图8所示，本实施例提供的一种脉冲磁推式气压器，它包括：

一泵壳10，其内部形成有一气泵腔室a、一与气泵腔室a相连通的换气腔室d以及一同时与气泵腔室a和换气腔室d呈隔离分布的磁场腔室b；

一永磁活塞20，其插装于气泵腔室a内且主要的构成材料为强力永磁铁；

一脉冲磁场发生器30，其装设于磁场腔室b内并与永磁活塞20呈同轴分布，主要作用是产生n极和s极间隔变换(或极性互换、循环变换等)的脉冲磁场，从而利用同性相斥、异性相吸的磁性原理来带动永磁活塞20在气泵腔室a内沿永磁活塞20的轴向作直线往复运动；

一单向进气管道40，其设置于泵壳10上并与换气腔室d相连通，在永磁活塞20的运动过程中当气泵腔室a与换气腔室d相连通的空间区域的体积变大时，利用单向进气管道40来抽取泵壳10外部的空气；

以及

一单向出气管道50，其设置于泵壳10上并与换气腔室d相连通，在永磁活塞20的运动过程中当气泵腔室a与换气腔室d相连通的空间区域的体积变小时，气泵腔室a内的空气会在永磁活塞20的推动下经由换气腔室d和单向进气管道40排出至泵壳10的外部。

由此，以脉冲磁场发生器30作为整个气压器的动力源，通过其产生的n极和s极间隔变换(或极性互换)的磁场并利用同性相斥、异性相吸的磁性原理驱动永磁活塞20在气泵腔室a内进行直线往复运动(即：活塞运动)，从而通过对气泵腔室a的空间体积的变化来实现对空气的抽取和压缩排放的循环作业；基于此，整个气压器无需马达、偏心轴、杠杆和活塞等众多机械配件即可实现空气的抽吸排放，不但可以有效地避免因采用前述诸多机械配件而导致气压器在动作的过程中容易出现机械磨损、噪音过大等问题，也可有效降低气压器的结构复杂性、部件设计及组装的难度等，为提高气压器的装配及维护保养的效率创造了条件；同时，也可通过对脉冲信号的调制规则的选择设置来变换永磁活塞20的运动速度以及方向变换的频率，从而为整个气压器的气压大小的调节提供了保障，进而为缩减气压器的重量、体积等创造条件，使其能够被更为灵活地应用于各种气动产品上。

为能够有效提升永磁活塞20的运动效应，进而增强对空气的抽取和压缩排出的效果，本实施例的永磁活塞20包括一插装于气泵腔室a内且外周壁与气泵腔室a的周腔壁相接触的活塞盘套21、嵌装于活塞盘套21内的永磁铁盘22以及套设于活塞盘套21的外周壁上并夹持于气泵腔室a的周腔壁与活塞盘套21之间的活塞密封圈23。由此，利用活塞盘套21可作为永磁铁盘22的装配载体，以便在磁场极性发生变化时，使永磁铁盘22能够带动整个永磁活塞20在气泵腔室a内进行相应运动；而利用活塞密封圈23则可进一步消除活塞盘套21的周壁与气泵腔室a的腔壁之间的结构缝隙，保证两者之间不会发生漏气的问题，从而确保对空气的抽取和压缩的效果。

为优化整个气压器的结构并提升整个气压器的性能，本实施例的泵壳10包括一底端壳11和一叠置于底端壳11的顶面上并与底端壳11锁合(可根据实际情况采用螺丝等五金配件进行锁合，亦可利用诸如卡扣等机械结构进行锁合)为一体的顶端壳12，气泵腔室a形成于底端壳11的壳体空间内并位于底端壳11的中心区域，磁场腔室b形成于顶端壳12的壳体空间内并与气泵腔室a呈同轴分布，换气腔室d形成于底端壳11内并与气泵腔室a呈偏心分布，单向进气管道40和单向出气管道50均设置于底端壳11的周侧。由此，利用底端壳11和顶端壳12可分别为气压器的运动部件(即：永磁活塞20等)和动力源部件(即：脉冲磁场发生器30等)提供分体式的装配空间，以便于对两部分配件分别进行组装以及维护保养；同时，利用气泵腔室a处于底端壳11的中心区域的区域位置优势，则可为扩充气压器的空气容量等创造条件。

为进一步改善整个气压器的结构，在增强部件拆装维护的便捷性的同时，保证空气抽取或排放的效果，本实施例的换气腔室d包括一通过换气通道d4与气泵腔室a相连通的进气槽腔d1和一通过排气通道d2与进气槽腔d1相连通的出气槽腔d3，进气槽腔d1和出气槽腔d3分别为一由底端壳11的顶面作下沉处理后形成的槽体结构，排气通道d2和换气通道d4均形成于底端壳11的顶面内；同时，单向进气管道40包括一设置于底端壳11的周壁上并与进气槽腔d1相连通的进气管41以及一由进气槽腔d1的槽口侧装设于进气槽腔d1内并与进气管41相衔接的进气止回阀(图中未示出)；相应地，单向出气管道50包括一设置于底端壳11的周壁上并与出气槽腔d1相连通的出气管51以及一由出气槽腔d2的槽口侧装设于出气槽腔d2内并与出气管51相衔接的出气止回阀(图中未示出)。(需要注意的是：本实施例的进气止回阀和出气止回阀可根据实际情况采用目前市面上的单向气阀，其具体结构以及尺寸规格等在具体应用时作具体选择；故图中仅对进气止回阀和出气止回阀的安装位置作出示意)。

由此，可充分利用槽腔的槽口结构来方便快捷地装配止回阀，以形成单向进气管道40和单向出气管道50；而后利用顶端壳12与底端壳11呈叠置分布的结构特点将止回阀封装于对应的槽腔内；同时，当永磁活塞20作抽气运动时，泵壳10外部的空气会经由进气管41和进气止回阀进入进气槽腔d1内(此时，出气止回阀在气压的作用下关闭)，而后再通过换气通道d4被最终吸入气泵腔室a内；当永磁活塞20作压缩运动时，空气则可通过换气通道d4进入进气槽腔d内(此时进气止回阀在气压的作用下关闭)，而后再经由排气通道d2进入出气槽腔d3内，并最终通过出气止回阀和出气管51排出，以此完成一次抽排气作业。

为便于对永磁活塞30进行拆装，本实施例的底端壳11包括一底座壳11-1和一位于顶端壳12与底座壳11-1之间并同时与底座壳11-1和顶端壳12锁合为一体的中盖壳11-2，中盖壳11-2的顶面内侧的中心区域形成有一定位套管11-3，底座壳11-1内设置有一与定位套管11-3呈同轴分布的气泵套管11-4，气泵套管11-4的顶端与定位套管11-3作插套连接、底端与底座壳11-1的底面内侧相抵；气泵腔室a由定位套管11-3、气泵套管11-4和底座壳11-1共同围合成型；换气腔室d为一由中盖壳11-2的顶面外侧且位于定位套管11-3的周侧区域作下沉处理后形成的槽体结构，排气通道d2和换气通道d4均形成于中盖壳11-2的顶面内。由此，当需要对永磁活塞30进行拆装时，仅需将中盖壳11-2和底座壳11-1作分离操作，即可使定位套管11-3脱离气泵套管11-4，从而可将永磁活塞30放置于气泵套管11-4内或者从气泵套管11-4中取出；同时，由于排气通道d2和换气通道d4均设置于中盖壳11-2内部，换气腔室d形成于中盖壳11-2上，可有效保证在对底端壳11进行拆装时，不会改变气体流动的路径，确保抽气和排气的效果。当然，为便于对脉冲磁场发生器30进行拆装，本实施例的顶端壳12亦可采用分体式结构，即由顶盖板12-1和顶座壳12-2作相对锁合成型。

另外，为确保能够利用顶端壳12的底面对进气槽腔d1和出气槽腔d2的槽口进行有效地密封封堵，消除结构间隙，在进气槽腔d1和出气槽腔d2的槽口轮廓外围均设置有一夹持于顶端壳12(即前述的顶座壳12-2的底面)与底端壳11(即前述的中盖壳11-2的顶面)之间的槽口密封圈13。

为最大限度地提升整个气压器的性能，本实施例的脉冲磁场发生器30包括一装设于磁场腔室b内以用于输出极性间隔互换的脉冲电流的磁场驱动控制板31以及一装设于磁场腔室b内并与永磁活塞20呈同轴分布的铁质磁芯线圈32；其中，铁质磁芯线圈32与磁场驱动控制板31的输出端作电连接以在磁场驱动控制板31的控制下产生n极和s极间隔变换的脉冲磁场。以此，利用磁场驱动控制板31来输出一正一负的互转(或互换)的脉冲电流，当铁质磁芯线圈32通过脉冲电流时则会产生相对应的n极和s极互换式的脉冲磁场，从而基于同性相斥、异性相吸的原理即可对永磁活塞20起到推动和拉动的作用，具体为：以永磁活塞20与铁质磁芯线圈32相对的一端为n极(即：相背的一端为s极)为例，当铁质磁芯线圈32所产生的磁场为n极时，永磁活塞20会与铁质磁芯线圈32因同性相斥而在气泵腔室a内被推动，从而扩大气泵腔室a的空间容量，以实现对空气的抽取过程；而后，当铁质磁芯线圈32产生的磁场为s极时，永磁活塞20则会因异性相吸的原理在气泵腔室a内被拉动，从而缩减气泵腔室a的空间容量，以此实现对空气的压缩及排放过程；如此往复循环变换，即可实现气压器持续不断的动作；同时，整个气压器的出气压力的大小则取决于通过铁质磁芯线圈32上的脉冲电流的大小，脉冲电流越大则出气压力大；相应地，抽气和出气的频率则由脉冲电流的极性互换的频率来决定。

为优化磁场驱动控制板31的电路结构，降低脉冲磁场控制系统的结构复杂性，作为优选方案，本实施例的磁场驱动控制板31包括：线路基板(图中未标注)以及同时集成于线路基板上的脉冲信号产生电路a、磁场脉冲驱动电路b以及供电管理电路c；其中，脉冲信号产生电路a具有两个电压输出端且两个电压输出端所输出的电压的极性相反以使其具备通过电压输出端输出极性互换的脉冲电压的性能；磁场脉冲驱动电路b则具有两个分别与脉冲信号产生电路a的电压输出端一一对应连接的电压输入端和两个分别与铁质磁芯线圈32的两端一一对应连接的电流输出端，磁场脉冲驱动电路b在接收脉冲信号产生电路a所输出的脉冲电压后，通过向铁质磁芯线圈32输出脉冲电流使铁质磁芯线圈32产生n极和s极间隔变换的脉冲磁场；供电管理电路c则分别与脉冲信号产生电路a和磁场脉冲驱动电路b相连以便为两者的工作提供电能保障。以此，可基于现有的脉冲信号产生系统的基本结构来设置两个电压输出端并保证两个电压输出端所输出的电压的极性是相反并且可以间隔互换的，从而使得脉冲信号产生电路a的两个电压输出端在不停的互换输出正负极电压时，在磁场脉冲驱动电路b中形成极性不停互换的脉冲驱动信号，进而实现对铁质磁芯线圈32的磁场极性的变换。

作为优选方案，本实施例的脉冲信号产生电路a包括具有两个电压输出端(在图8中分别标注为t1和t2)的脉冲调制芯片u1(其可根据实际情况采用coms单片机，如mdt10p53型、pic12f508型等8位全静态单片机，以期利用此类单片机所具有的低成本、高性能、外围元器件少等特点为提升整个系统的性能创造条件)、第一三极管q1和第二三极管q2，脉冲调制芯片u1的电源引脚、第一三极管q1的集电极和第二三极管q2的集电极分别与供电管理电路c相连，第一三极管q1的基极通过第一电阻r1连接脉冲调制芯片u1的其中一个电压输出端并同时通过第二电阻r2接地，第二三极管q2的基极通过第三电阻r3连接脉冲调制芯片u1的另一个电压输出端并同时通过第四电阻r4接地，且第一三极管q1的发射极和第二三极管q2的发射极同时接地；而磁场脉冲驱动电路b则包括第三三极管q3、第四三极管q4、第五三极管q5和第六三极管q6；第三三极管q3的集电极和第四三极管q4的集电极共同与铁质磁芯线圈32的一端相连，第三三极管q3的基极和第四三极管q4的基极共同与第一三极管q1的集电极相连，第三三极管q3的发射极与供电管理电路c相连，第四三极管q4的发射极接地；第五三极管q5的集电极和第六三极管q6的集电极共同与铁质磁芯线圈32的另一端相连，第五三极管q5的基极和第六三极管q6的基极共同与第二三极管q2的集电极相连，第五三极管q5的发射极与供电管理电路c相连，第六三极管q6的发射极接地。

由此，利用脉冲调制芯片u1这一硬件载体，可根据实际需要预先在脉冲调制芯片u1烧录相应的脉冲切换控制程序等，由脉冲调制芯片u1的电压输出端t1和t2输出脉冲互换电压，当电压输出端t1输出负电压时，电压输出端t2就输出正电压，在两个电压输出端t1和t2不停互换输出正负电压过程中，即会形成互换的脉冲驱动信号，利用第一三极管q1和第二三极管q2作为推动磁场脉冲驱动电路b的两个前置推动三极管；当推动三极管开始推动磁场脉冲驱动电路b时，第一三极管q1负责第三三极管q3和第四三极管q4的组合推动、第二三极管q2负责第五三极管q5和第六三极管q6的组合推动；以此使磁场脉冲驱动电路b向铁质磁芯线圈32输送脉冲电流并不断地变换电流的极性，并最终完成对铁质磁芯线圈32所产生的磁场的极性变换控制。

在前述基础上，作为优选方案，本实施例的供电管理电路c包括第七三极管q7、稳压二极管z1以及一能够输出80vdc-300vdc电压的直流电源输入模块；其中，直流电源输入模块的输出端通过第一电容c1接地并通过顺序串联的第五电阻r5和第六电阻r6连接第七三极管q7的集电极，稳压二极管z1阳极接地、阴极连接第七三极管q7的基极并通过第七电阻r7连接于第五电阻r5与第六电阻r6之间，第七三极管q7的发射极连接脉冲调制芯片u1的电源引脚并通过第二电容c2接地；第三三极管q3的发射极和第五三极管q5的发射极分别与直流电源输入模块的输出端相连，第一三极管q1的集电极通过顺序串联的第八电阻r8和第九电阻r9连接直流电源输入模块的输出端，第二三极管q2的集电极通过顺序串联的第十电阻r10和第十一电阻r11连接直流电源输入模块的输出端。在具体实施时，本实施例的直流电源输入模块可根据实际需要采用可与外部直流电源(如输出电压为80vdc-300vdc)进行连接的电连接接口，亦可采用可对交流电源输出的交流电整流为所需要的直流电的整流模块(具体可参考图8来设置，即：主要由整流桥、电接口、压敏电阻、电感等元器件组成)。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。