專(zhuān)利名稱(chēng):永磁式線性無(wú)刷泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明關(guān)于一種氣體泵;特別是有關(guān)于一種運(yùn)用永磁線性無(wú)刷馬達(dá)大推 力直驅(qū)技術(shù)推動(dòng)的永磁式線性無(wú)刷泵。
背景技術(shù):
目前全球氧氣治療裝置的市場(chǎng)產(chǎn)值約十億美元,產(chǎn)品范圍涵蓋了氧氣濃 縮機(jī)(制氧器)、壓縮氧氣瓶、節(jié)氧器、液態(tài)氧、流量調(diào)節(jié)器等,氧氣治療主 要使用在慢性阻塞性肺疾、睡眠時(shí)的氧氣治療及運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的低血氧癥。氧氣 治療病人主要可區(qū)分為非移動(dòng)型與可移動(dòng)型。百分之八十的病人需要每分鐘 1. 5到2. 0升的氧氣,每天15個(gè)小時(shí)??梢苿?dòng)的病人在生活上可能同時(shí)需要 可攜式和固定式的氧氣裝置,而在病人運(yùn)動(dòng)時(shí),氧氣流量需求可能提高到每 分鐘4 6升。氧氣濃縮機(jī)從空氣中分離出氧氣,其中的關(guān)鍵零組件一醫(yī)療 等級(jí)壓縮機(jī)急需開(kāi)發(fā)先進(jìn)技術(shù)與創(chuàng)新機(jī)電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),以盡量滿(mǎn)足移動(dòng)式病患 者的各種需求。
美國(guó)公開(kāi)專(zhuān)利申請(qǐng)案第2006/0216170A1號(hào)揭露一種單氣室汽缸壓縮機(jī), 如其圖1所示,采用電樞及活塞為動(dòng)子而電磁鐵繞組為定子的設(shè)計(jì),當(dāng)前述 電磁鐵繞組通入交流電壓時(shí),該電磁鐵繞組間歇性產(chǎn)生一磁力吸引該電樞向 前移動(dòng),進(jìn)而帶動(dòng)該電樞后端連接的活塞向前推動(dòng),而壓縮該電樞前端的彈 簧;當(dāng)磁力消失時(shí),前述彈簧回復(fù)并推動(dòng)該電樞及活塞回位。此一壓縮機(jī)設(shè) 計(jì)采用前述電磁力及彈簧回復(fù)力做為動(dòng)子驅(qū)動(dòng)力,產(chǎn)生的推力會(huì)較小。再者 前述壓縮機(jī)需要較長(zhǎng)長(zhǎng)度,使得其體積較大。此外,此種壓縮機(jī)釆用單氣室 固定體積汽缸,其空氣壓縮比固定無(wú)法改變,并且汽缸的截面積小、流量小,使得此種壓縮機(jī)適用范圍小。
美國(guó)專(zhuān)利第6, 015, 270號(hào)揭露一種壓縮機(jī),如其圖1所示,采用具永久
磁鐵陣列的可移動(dòng)單氣室汽缸為動(dòng)子而固定電磁鐵繞組為定子的設(shè)計(jì)。當(dāng)交 流電壓通入該固定電磁鐵繞組時(shí),該固定電磁鐵繞組會(huì)交替產(chǎn)生向前、.向后 的磁力,推動(dòng)前述具永久磁鐵陣列的可移動(dòng)單氣室汽缸向前、向后移動(dòng)。此 種以電磁力做為驅(qū)動(dòng)力的設(shè)計(jì)需要專(zhuān)用控制器才可操作。再者,此種壓縮機(jī) 設(shè)計(jì)加工制作困難,功率密度也較低,并且使用單氣室固定體積汽缸,其截 面積小、流量小。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種永磁式線性無(wú)刷泵,其為一種氣體泵或氣 體壓縮機(jī)設(shè)計(jì),利用永磁無(wú)刷線性馬達(dá)大推力直驅(qū)泵,其可以減少噪音與重 量,提高輸出氣體流量與運(yùn)作效率,并達(dá)到攜帶隨行的方便性與舒適性的需 求,可應(yīng)用至移動(dòng)性病患者的持續(xù)性呼吸照護(hù)使用,而不影響病人的正常作
阜
厄、o
本發(fā)明提供的一種永磁式線性無(wú)刷泵,其主要包括一可移動(dòng)式汽缸、至 少一固定式電磁鐵繞線組及一對(duì)固定活塞座。該可移動(dòng)式汽缸具有至少一永 久磁鐵陣列及一隔板,該可移動(dòng)式汽缸兩端分別形成一開(kāi)口,該隔板設(shè)置于 該可移動(dòng)式汽缸內(nèi)部,以將該可移動(dòng)式汽缸分隔成一第一次汽缸室及一第二 次汽缸室。該永久磁鐵陣列設(shè)置于該可移動(dòng)式汽缸外周壁軸向方向上,其包 含多個(gè)形成交替排列正、負(fù)磁場(chǎng)的永久磁鐵。該固定式電磁鐵繞線組設(shè)置于 該可移動(dòng)式汽缸外部相對(duì)于該永久磁鐵陣列的一適位處,該固定式電磁鐵繞 線組包含多個(gè)次繞線組,其中該些次繞線組繞線方式使得該固定式電磁鐵繞 線組通入電流時(shí)產(chǎn)生交替的正、負(fù)磁場(chǎng),以吸引該可移動(dòng)式汽缸沿軸向方向 移動(dòng)。每一該固定活塞座具有一主氣室,該主氣室的前端面置入該可移動(dòng)式 汽缸一端的該開(kāi)口內(nèi),該主氣室后端呈開(kāi)口狀,該主氣室具有多個(gè)副氣室,及該主氣室前端面具有至少兩個(gè)不同開(kāi)啟方向的單向閥分別對(duì)應(yīng)一該副氣 室,以控制該可移動(dòng)式汽缸內(nèi)部氣體流向。本發(fā)明通過(guò)改變通入該固定式電 磁鐵繞線組電流的相位,以控制該可移動(dòng)式汽缸朝前或朝后軸向移動(dòng),進(jìn)而 改變?cè)摰谝淮纹资壹霸摰诙纹资殷w積,以壓縮該第一次汽缸室或該第 二次汽缸室內(nèi)部氣體。
根據(jù)上述方案,本發(fā)明的效果是顯著的本發(fā)明提供的永磁式線性無(wú)刷 泵運(yùn)用永磁無(wú)刷線性馬達(dá)大推力直驅(qū)技術(shù)來(lái)推動(dòng)泵,除了可以有效減少零件 數(shù)目外,永磁無(wú)刷設(shè)計(jì)也可提高運(yùn)作效能。再者,如前述,本發(fā)明采用與馬 達(dá)動(dòng)子結(jié)合的可移動(dòng)式汽缸,以及整合單向閥的固定活塞設(shè)計(jì),可以使泵設(shè) 計(jì)更緊致。本發(fā)明的泵設(shè)計(jì)除了預(yù)留動(dòng)子可動(dòng)行程空間外,不需增加活塞的 運(yùn)動(dòng)空間,因此可有效降低泵體積。
圖1為本發(fā)明永磁式線性無(wú)刷泵第一具體實(shí)施例的構(gòu)件分解圖; 圖2為圖1的永磁式線性無(wú)刷泵組裝后的透視剖面圖; 圖3A至圖3C為第一具體實(shí)施例的永磁式線性無(wú)刷泵在各種運(yùn)作狀態(tài)下 的透視剖面圖4A至圖4C為對(duì)應(yīng)圖3A至圖3C的主要構(gòu)件剖面示意圖; 圖5為本發(fā)明永磁式線性無(wú)刷泵第二具體實(shí)施例主要構(gòu)件剖面示意圖; 圖6A及圖6B為本發(fā)明固定式電磁鐵繞線組各種變化例示意圖;及 圖7A及圖7B為本發(fā)明永磁式線性無(wú)刷泵第三具體實(shí)施例在各種運(yùn)作狀 態(tài)下的主要構(gòu)件剖面示意圖。 主要元件符號(hào)對(duì)照說(shuō)明
1---------------永磁式線性無(wú)刷泵 10—一外殼體
12--------------可移動(dòng)式汽缸
14、 14a、 14b—一固定式電磁鐵繞線組16a、 16b--------固定活塞座 18a、 18b-----氣室蓋
102a、 102b、 104a、 104b——滑軌
120a--一第一次汽缸室120b—--第二次汽缸室
122—隔板124a、124b—--永久磁鐵陣列
126a、126b—-一導(dǎo)磁材料140—本體
140a、140b、140 c—-側(cè)向分支142—--繞線
160a、160b—-一主氣室
162a、162b、164a、 164b——副氣室
166a、166b、168a、 168b——單向閥
180a、180b、182a、 182b——通道孔
72----第一可移動(dòng)式汽缸室
72a—-第一次汽缸室72b-___笛一二次汽缸室
74a、74b——-第一固定式電磁鐵繞線組
76----第二可移動(dòng)式汽缸室
76a_--第三次汽缸室76b- -—第四次汽缸室78a、 78b—一第二固定式電磁鐵繞線組
80----------第一固定式活塞座
82----------第二固定式活塞座
84----------第三固定式活塞座
722---------第一隔板
724a、 724b--第一永久磁鐵陣列 726a、 726b--第一導(dǎo)磁材料 740、 780——本體 742——繞線 764a、 764b--第二永久磁鐵陣列 766a、 766b—第二導(dǎo)磁材料 802、 804——第一副氣室
762——第二隔板
782——繞線822、 824——第二副氣室 843、 844——第三副氣室
806、 808、 826、 828、 845、 846、 847、 848——單向閥
841---------前端面 842——后端面
849---------出氣通道 850——進(jìn)氣通道
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供的永磁式線性無(wú)刷泵通過(guò)以下具體實(shí)施例配合所附圖式將 予以詳細(xì)說(shuō)明如下。
圖1為本發(fā)明永磁式線性無(wú)刷泵的第一具體實(shí)施例的構(gòu)件分解圖。圖2 為圖1中該永磁式線性無(wú)刷泵組裝后的立體剖面圖,圖3A至圖3C為該永磁 式線性無(wú)刷泵在各種運(yùn)作狀態(tài)下的立體剖面結(jié)構(gòu)圖,圖4A至圖4C為分別對(duì) 應(yīng)圖3A至圖3C的主要結(jié)構(gòu)剖面示意圖。參見(jiàn)圖1、圖2及圖4A至圖4C, 根據(jù)第一具體實(shí)施例,本發(fā)明的永磁式線性無(wú)刷泵1主要包括一外殼體10、 一可移動(dòng)式汽缸12、 一對(duì)固定式電磁鐵繞線組14a及14b(圖1未示出,圖 3A 3C僅示出定子座140但未示出繞線142)、 一對(duì)固定活塞座16a及16b 及一對(duì)氣室蓋18a及18b。該外殼體10可以是一鋁擠外殼,用以在軸向方向 上容納該可移動(dòng)式汽缸12及該對(duì)固定活塞座16a及16b。該外殼體10的頂 面內(nèi)側(cè)壁兩側(cè)軸向方向上設(shè)置有一對(duì)滑軌102a及102b及其底部?jī)?nèi)側(cè)壁兩側(cè) 軸向方向上設(shè)置有一對(duì)滑軌104a及104b。參見(jiàn)圖3A至圖3C,前述兩對(duì)滑 軌102a及102b及104a及104b用以導(dǎo)引該可移動(dòng)式汽缸12在該外殼體10 內(nèi)部沿其軸向方向移動(dòng)。再參見(jiàn)圖1,在第一具體實(shí)施例中雖以前述兩對(duì)滑 軌102a及102b及104a及104b來(lái)導(dǎo)引該可移動(dòng)式汽缸12在該外殼體10內(nèi) 部沿其軸向方向移動(dòng),但本發(fā)明并不限于此一設(shè)計(jì),例如可將一對(duì)滑軌對(duì)稱(chēng) 地分別設(shè)置于該外殼體10頂面內(nèi)側(cè)壁中間適位處及其底部?jī)?nèi)側(cè)壁中間適位 處,或者省略前述滑軌102a及102b,而僅使用前述滑軌104a及104b即可,或者僅于該外殼體10底部?jī)?nèi)側(cè)壁中間適位處設(shè)置一滑軌來(lái)導(dǎo)引該可移動(dòng)式 汽缸12;相對(duì)地,僅于該外殼體10頂面內(nèi)側(cè)壁中間適位處設(shè)置一滑軌來(lái)導(dǎo) 引該可移動(dòng)式汽缸12也可。該可移動(dòng)式汽缸12可以是一鋁擠汽缸,其兩端
分別形成一開(kāi)口。該可移動(dòng)式汽缸12內(nèi)部適位處例如中間位置處設(shè)置有一 隔板122 (圖1及圖3A 3C未示出)以將該可移動(dòng)式汽缸12分隔成一第一次 汽缸室120a及一第二次汽缸室120b,如圖4A 4C所示。該隔板122為可 拆卸式,以利于更換不同厚度的隔板122。該可移動(dòng)式汽缸12的外周壁適位 處在其軸向方向上設(shè)置一對(duì)相對(duì)應(yīng)的永久磁鐵陣列124a及124b。每一該永 久磁鐵陣列124a或124b包含多個(gè)形成交替排列正、負(fù)磁場(chǎng)的永久磁鐵。本 發(fā)明較佳地在該可移動(dòng)式汽缸12的外周壁與每一該永久磁鐵陣列124a或 124b之間設(shè)置一導(dǎo)磁材料層126a或126b,例如硅鋼片,以進(jìn)一步降低該永 久磁鐵陣列124a或124b的磁阻。該對(duì)固定式電磁鐵繞線組14a及14b分別 對(duì)應(yīng)一該永久磁鐵陣列124a或124b而設(shè)置于該外殼體10的一內(nèi)側(cè)壁(圖1 未示出該對(duì)固定式電磁鐵繞線組14a及14b)。每一該固定式電磁鐵繞線組 14a或14b包含一定子座140及繞線142。該定子座140具有三個(gè)側(cè)向分支 140a、 140b及140c,而前述繞線142分別纏繞于該側(cè)向分支140a及140c, 以形成若干次繞線組。本發(fā)明中該固定式電磁鐵繞線組14a或14b的繞線方 式并不受限于圖4A 4C所示,本發(fā)明的繞線方式以使該固定式電磁鐵繞線 組14a或14b通入電流時(shí)相鄰次繞線組會(huì)產(chǎn)生交替正、負(fù)磁場(chǎng)為原則。本發(fā) 明該固定式電磁鐵繞線組14a或14b的繞線方式也可以如圖6A及圖6B所示, 可將繞線142分別纏繞于每一該側(cè)向分支140a、 140b及140c,或者將繞線 纏繞于介于該些側(cè)向分支140a、140b及140c之間的該定子座140部份本體, 上述兩種繞線方式皆可使該固定式電磁鐵繞線組14a或14b通入電流時(shí)產(chǎn)生 交替的正、負(fù)磁場(chǎng)。同樣地,本發(fā)明該固定式電磁鐵繞線組14a及14b的次 繞線組數(shù)目也不受限于圖中所示,視所需要產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度而定。參見(jiàn)圖1 及圖4A 4C,每一該固定活塞座16a或16b具有一主氣室160a或160b,而該主氣室160a或160b的前端面置入該可移動(dòng)式汽缸12 —端開(kāi)口內(nèi)。每一 該主氣室160a或160b分隔成呈同心圓狀的兩個(gè)副氣室162a及164a或162b 及164b。就該主氣室160a而言,其前端面對(duì)應(yīng)副氣室162a及副氣室164a 下方處各設(shè)置一不同開(kāi)啟方向的單向閥166a及168a。就該主氣室160b而言, 其前端面對(duì)應(yīng)副氣室162b及副氣室164b上方處各設(shè)置一不同開(kāi)啟方向的單 向閥166b及168b。該主氣室160a的單向閥166a與該主氣室160b的單向閥 168b開(kāi)啟方向一致,而該主氣室160a的單向閥168a與該主氣室160b的單 向閥166b開(kāi)啟方向一致。每一該主氣室160a或160b的后端面呈開(kāi)口狀, 通過(guò)該氣室蓋18a或18b將該后端面封蓋住。該氣室蓋18a或18b中間適 位處形成一通道孔180a或180b連接于該主氣室160a或160b的副氣室162a 或162b,以使副氣室162a或162b連通于外界大氣源。該氣室蓋18a下方 對(duì)應(yīng)該副氣室164a下方適位處另形成一較小通道孔182a,用以將該副氣室 164a連通至外接組件的氣體管路,例如氧氣濃縮機(jī)的一條高壓氣體接收管 路。同樣地,該氣室蓋18b上方對(duì)應(yīng)該副氣室164b上方適位處另形成一較 小通道孔182b,用以將該副氣室164b連通至同樣外接組件的同一或不同氣 體管路,例如前述氧氣濃縮機(jī)的同一或不同的高壓氣體接收管路。在本發(fā)明 中每一該固定活塞座16a或16b的主氣室160a或160b也可設(shè)計(jì)成具有上下 分隔的兩個(gè)相鄰副氣室,而該主氣室160a或160b的前端面對(duì)應(yīng)該些相鄰副 氣室適位處各設(shè)置一不同開(kāi)啟方向的單向閥。同樣地,對(duì)應(yīng)的氣室蓋的通道 孔也配合設(shè)計(jì)。
此外,本發(fā)明雖在該外殼體10內(nèi)側(cè)壁適位處設(shè)置滑軌以導(dǎo)引該可移動(dòng) 式汽缸12在該外殼體10內(nèi)沿其軸向方向移動(dòng),但在本發(fā)明中也可以利用該 對(duì)固定活塞座16a及16b導(dǎo)引該可移動(dòng)式汽缸12在該外殼體10內(nèi)沿其軸向 方向移動(dòng)。
以下配合圖3A至圖3C及圖4A至圖4C對(duì)于本發(fā)明該永磁式線性無(wú)刷泵 1的運(yùn)作機(jī)制做一詳細(xì)說(shuō)明如下本發(fā)明該永磁式線性無(wú)刷泵1可直接使用一般家用交流電,通過(guò)交流電 相位的交替改變,交替改變?cè)搶?duì)固定式電磁鐵繞線組14a及14b的該些次繞 線組的磁場(chǎng)方向,以吸引該可移動(dòng)式汽缸12向前或向后移動(dòng),進(jìn)而交替壓 縮該第一次汽缸室120a及第二次汽缸室120b的體積,以在該第一次汽缸室 120a或第二次汽缸室120b交替產(chǎn)生高壓氣體例如高壓空氣。以下以該永磁 式線性無(wú)刷泵1供做一空氣壓縮機(jī)對(duì)其運(yùn)作機(jī)制做說(shuō)明。參見(jiàn)圖3A及圖4A, 當(dāng)電流未通入該永磁式線性無(wú)刷泵1的該對(duì)固定式電磁鐵繞線組14a及14b 時(shí),該對(duì)固定式電磁鐵繞線組14a及14b的相鄰次繞線組不會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng),而 該可移動(dòng)式汽缸12的該些永久磁鐵陣列124a及124b的每一對(duì)相鄰交替正、 負(fù)磁場(chǎng)即會(huì)吸引該對(duì)固定式電磁鐵繞線組14a及14b對(duì)應(yīng)的一次繞線組,而 使該可移動(dòng)式汽缸12保持在中心位置。在此情況下,該第一次汽缸室120a 及該第二次汽缸室120b內(nèi)部空氣壓力與外界大氣源保持平衡。參見(jiàn)圖3B及 圖4B,當(dāng)通入該對(duì)固定式電磁鐵繞線組14a及14b的交流電相位為正時(shí), 該對(duì)固定式電磁鐵繞線組14a及14b的相鄰次繞線組產(chǎn)生交替的正、負(fù)磁場(chǎng), 而與該可移動(dòng)式汽缸12的該對(duì)永久磁鐵陣列124a及124b的相鄰負(fù)、正磁 鐵相吸,進(jìn)而使該可移動(dòng)式汽缸12被向前推動(dòng),吸至一側(cè),造成該第二次 汽缸室120b被壓縮,而該第一次汽缸室120a膨脹。在此情況下,該第二次 汽缸室120b內(nèi)部產(chǎn)生高壓空氣,并經(jīng)由該單向閥168b流向該副氣室164b, 再經(jīng)由該通道孔182b (參見(jiàn)圖1)送入所連接的氧氣濃縮機(jī)的高壓氣體接收管 路。該第一次汽缸室120a內(nèi)部空氣壓力降低,而使得外界空氣經(jīng)由該通道 孔180a(參見(jiàn)圖1)、該副氣室162a及該單向閥166a流入該第一次汽缸室 120a內(nèi)部。再者,該固定活塞座16b的該副氣室164b被通入來(lái)自該第二次 汽缸室120b的高壓空氣后,該副氣室164b向外膨脹,使得該固定活塞座16b 與該可移動(dòng)式汽缸12之間接合更緊致。參見(jiàn)圖3C及圖4C,當(dāng)通入該對(duì)固定 式電磁鐵繞線組14a及14b的交流電相位為負(fù)時(shí),該對(duì)固定式電磁鐵繞線組 14a及14b的相鄰次繞線組產(chǎn)生交替的負(fù)、正磁場(chǎng),而與該可移動(dòng)式汽缸12的該對(duì)永久磁鐵陣列124a及124b的相鄰正、負(fù)磁鐵相吸,進(jìn)而使該可移動(dòng) 式汽缸12被向后推動(dòng),吸至另一側(cè),造成該第一次汽缸室120a被壓縮,而 該第二次汽缸室120b膨脹。在此情況下,該第一次汽缸室120a內(nèi)部產(chǎn)生高 壓空氣,并經(jīng)由該單向閥168a流向該副氣室164a,再經(jīng)由該通道孔182a(參 見(jiàn)圖l)送入所連接的氧氣濃縮機(jī)的高壓氣體接收管路。該第二次汽缸室120b 內(nèi)部空氣壓力降低,而使得外界空氣經(jīng)由該通道孔180b(參見(jiàn)圖1)、該副氣 室162b及該單向閥166b流入該第二次汽缸室120b內(nèi)部。再者,該固定活 塞座16a的該副氣室164a被通入來(lái)自該第一次汽缸室120a的高壓空氣后, 該副氣室164a向外膨脹,使得該固定活塞座16a與該可移動(dòng)式汽缸12之間 接合更緊致。
本發(fā)明利用該對(duì)固定式電磁鐵繞線組14a及14b在通電狀態(tài)下產(chǎn)生磁 場(chǎng)以吸引該可移動(dòng)式汽缸12的該對(duì)永久磁鐵陣列124a及124b,推動(dòng)該可移 動(dòng)式汽缸12交替地向前、向后移動(dòng),進(jìn)而在該第一次汽缸室120a及該第二 次汽缸室120b交替產(chǎn)生高壓空氣,以輪流送入連接的該氧氣濃縮機(jī),制造 高壓氧氣。本發(fā)明無(wú)論通入的交流電相位為正或?yàn)樨?fù),該永磁式線性無(wú)刷泵 1皆可將高壓空氣送入該氧氣濃縮機(jī),因此本發(fā)明的該永磁式線性無(wú)刷泵1 可提高運(yùn)作效率。另外,該可移動(dòng)式汽缸12內(nèi)的該隔板122為可拆換式, 通過(guò)更換不同厚度的隔板122,可調(diào)整該可移動(dòng)式汽缸12內(nèi)部空氣壓縮比例 (即第一次汽缸室120a或第二次汽缸室120b的膨脹后最大體積與與壓縮后 最小體積的比例值),進(jìn)一步調(diào)整壓縮空氣的壓力與流量性能。再者,本發(fā) 明該永磁式線性無(wú)刷泵1可擴(kuò)充P麗變頻控制器及感知電路,以精密控制高 壓空氣壓力及其流量。
圖5為本發(fā)明永磁式線性無(wú)刷泵的第二具體實(shí)施例的主要結(jié)構(gòu)剖面示 意圖。第二具體實(shí)施例與第一具體實(shí)施例的主要差異處在于該可移動(dòng)式汽缸 12外周壁軸向方向上僅設(shè)置一永久磁鐵陣列124,而一固定式電磁鐵繞線組 14a相對(duì)地設(shè)置在該外殼體10 —對(duì)應(yīng)內(nèi)側(cè)壁上,其余構(gòu)件則與第一具體實(shí)施例的對(duì)應(yīng)構(gòu)件相同。此外,本發(fā)明該可移動(dòng)式汽缸12外周壁軸向方向設(shè)置 的永久磁鐵陣列數(shù)目并不受限于上述實(shí)施例所示,該可移動(dòng)式汽缸12外周 壁各軸向方向適位處可依呈三角形、x字型或十字型等等幾何配置關(guān)系來(lái)設(shè) 置適當(dāng)數(shù)目的永久磁鐵陣列。至于所需要的固定式電磁鐵繞線組數(shù)目則對(duì)應(yīng) 該些永久磁鐵陣列數(shù)目來(lái)決定。
本發(fā)明永磁式線性無(wú)刷泵除了如上述實(shí)施例所舉例可采雙汽缸室外,也
可采用雙動(dòng)子四汽缸室的設(shè)計(jì)。圖7A及圖7B為本發(fā)明永磁式線性無(wú)刷泵第
三具體實(shí)施例的主要結(jié)構(gòu)剖面示意圖。在第三具體實(shí)施例中,本發(fā)明永磁式 線性無(wú)刷泵采用雙動(dòng)子四汽缸室的設(shè)計(jì),具體而言將兩個(gè)永磁式線性無(wú)刷泵 通過(guò)中間共享的一固定活塞座串聯(lián)結(jié)合在一起。第三具體實(shí)施例的永磁式線
性無(wú)刷泵主要包括一第一可移動(dòng)式汽缸72、 一第二可移動(dòng)式汽缸76、 一對(duì) 第一固定式電磁鐵繞線組74a及74b、 一對(duì)第二固定式電磁鐵繞線組78a及 78b、 一第一固定活塞座80、 一第二固定活塞座82及一第三固定活塞座84。 該第一汽缸室72兩端各形成一開(kāi)口,其外周壁軸向方向適位處設(shè)置一對(duì)相 對(duì)應(yīng)的永久磁鐵陣列724a及724b,并且每一該永久磁鐵陣列724a或724b 包含多個(gè)形成交替排列正、負(fù)磁場(chǎng)的永久磁鐵。該第一可移動(dòng)式汽缸72外 周壁與對(duì)應(yīng)的一該永久磁鐵陣列724a或724b之間較佳設(shè)置有一導(dǎo)磁材料層 726a或726b,例如硅鋼片,以降低該永久磁鐵陣列724a或724b的磁阻。 該第一可移動(dòng)式汽缸72內(nèi)部適位處例如中間位置設(shè)置有一可拆卸式第一隔 板722,以將該第一可移動(dòng)式汽缸72分隔成一第一次汽缸室72a及一第二次 汽缸室72b。該對(duì)第一固定式電磁鐵繞線組74a及74b分別對(duì)應(yīng)一該永久磁 鐵陣列724a或724b而設(shè)置于該第一可移動(dòng)式汽缸72的外部適位處,例如 圖1所示的該外殼體10內(nèi)側(cè)壁適位處。該第一固定式電磁鐵繞線組74a或 74b的設(shè)計(jì)相同于第一具體實(shí)施例的該固定式電磁鐵繞線組14a或14b的設(shè) 計(jì),皆包含一定子座本體740及纏繞于該定子座本體740的側(cè)向分支的繞線 742,以形成多個(gè)次繞線組,使得該第一固定式電磁鐵繞線組74a或74b通入電流時(shí)產(chǎn)生交替的正、負(fù)磁場(chǎng)。該第一固定活塞座80具有一個(gè)第一主氣
室,被分隔成兩個(gè)第一副氣室802及804,并且該第一固定活塞座80的前端 面置入該第一可移動(dòng)式汽缸72 —端的開(kāi)口內(nèi),而該前端面對(duì)應(yīng)前述兩個(gè)第 一副氣室802及804適位處分別設(shè)置一開(kāi)啟方向不同的單向閥806及808。 該第一固定活塞座80后端面呈開(kāi)口狀,以使該些第一副氣室802及804分 別連通于一氧氣濃縮機(jī)的一高壓空氣接收管路及外界大氣源。
該第二汽缸室76兩端各形成一開(kāi)口,其外周壁軸向方向適位處設(shè)置一 對(duì)相對(duì)應(yīng)的永久磁鐵陣列764a及764b,并且每一該永久磁鐵陣列764a或 764b包含多個(gè)形成交替排列正、負(fù)磁場(chǎng)的永久磁鐵。該第二可移動(dòng)式汽缸 76外周壁與對(duì)應(yīng)的一該永久磁鐵陣列764a或764b之間較佳設(shè)置有一導(dǎo)磁 材料層766a或766b,例如硅鋼片,以降低該永久磁鐵陣列764a或764b的 磁阻。該第二可移動(dòng)式汽缸76內(nèi)部適位處例如中間位置設(shè)置有一可拆卸式 第二隔板762,以將該第二可移動(dòng)式汽缸76分隔成一第三次汽缸室76a及一 第四次汽缸室76b。該對(duì)第二固定式電磁鐵繞線組78a及78b分別對(duì)應(yīng)一該 永久磁鐵陣列764a或764b而設(shè)置于該第二可移動(dòng)式汽缸76的外部適位處, 例如圖1所示的該外殼體10內(nèi)側(cè)壁適位處。該第二固定式電磁鐵繞線組78a 或78b的設(shè)計(jì)相同于第一具體實(shí)施例的該固定式電磁鐵繞線組14a或14b 的設(shè)計(jì),皆包含一定子座本體780及纏繞于該定子座本體780的側(cè)向分支的 繞線782,以形成多個(gè)次繞線組,使得該第二固定式電磁鐵繞線組78a或78b 通入電流時(shí)產(chǎn)生交替的正、負(fù)磁場(chǎng)。該第二固定活塞座82具有一個(gè)第二主 氣室,被分隔成兩個(gè)第二副氣室822及824,并且該第二固定活塞座82的前 端面置入該第二可移動(dòng)式汽缸76 —端的開(kāi)口內(nèi),而該前端面對(duì)應(yīng)前述兩個(gè) 第二副氣室822及824適位處分別設(shè)置一開(kāi)啟方向不同的單向閥826及828。 該第二固定活塞座82后端面呈開(kāi)口狀,以使該第二副氣室822連通于前述 氧氣濃縮機(jī)的相同或不同的高壓空氣接收管路,及該第二副氣室824連通于 外界大氣源。該第三固定活塞座84具有一個(gè)第三主氣室,被分隔成兩個(gè)第三副氣室
843及844,其前端面841置入該第一可移動(dòng)式汽缸72的另一端開(kāi)口,而其 后端面842置入該第二可移動(dòng)式汽缸76的另一端開(kāi)口,以將該第一可移動(dòng) ,式汽缸72及該第二可移動(dòng)式汽缸76串聯(lián)結(jié)合在一起。該第三固定活塞座84 的前端面841適位處對(duì)應(yīng)該些第三副氣室843及844分別設(shè)置一開(kāi)啟方向不 同的單向閥845及846。該第三固定活塞座84的后端面842適位處對(duì)應(yīng)該些 第三副氣室843及844分別設(shè)置一開(kāi)啟方向不同的單向閥847及848。該第 三固定活塞座84相鄰該第三副氣室843的頂面具有一出氣通道849及相鄰 該第三副氣室844的底面具有一進(jìn)氣通道850。
在第三具體實(shí)施例,該對(duì)第一固定式電磁鐵繞線組74a及74b與該對(duì)第 二固定式電磁鐵繞線組78a及78b產(chǎn)生的電磁場(chǎng)排列較佳互為相反,也即讓 第一固定式電磁鐵繞線組74a及74b與該對(duì)第二固定式電磁鐵繞線組78a及 78b的繞線/電流方向相反。如圖7A所示,當(dāng)通入交流電相位為正時(shí),該對(duì) 第一固定式電磁鐵繞線組74a及74b的電磁場(chǎng)排列為N-S-N,通入該對(duì)第二 固定式電磁鐵繞線組76a及76b的電磁場(chǎng)排列為S-N-S,在此情況下,該第 一可移動(dòng)式汽缸72會(huì)朝該第三固定活塞座84的前端面841移動(dòng),使其該第 一次汽缸室72a體積膨脹,而該第二次汽缸室72b體積壓縮。該第二次汽缸 室72b內(nèi)部產(chǎn)生高壓空氣,經(jīng)由該單向閥845送入該第三固定活塞座84的 第三副氣室843,而外界空氣則經(jīng)由該第一固定活塞座80的該第一副氣室 804送入該第一次汽缸室72a。至于該第二可移動(dòng)式汽缸76會(huì)同時(shí)朝該第三 固定活塞座84的后端面842移動(dòng),使其該第三次汽缸室76a體積壓縮,而 該第四次汽缸室76b體積膨脹。該第三次汽缸室76a內(nèi)部產(chǎn)生高壓空氣,經(jīng) 由該單向閥847送入該第三固定活塞座84的第三副氣室843,而外界空氣則 經(jīng)由該第二固定活塞座82的該第二副氣室824送入該第二次汽缸室76b。該 第一可移動(dòng)式汽缸72及第二可移動(dòng)式汽缸76同時(shí)送入該第三固定活塞座84 的第三副氣室843的高壓空氣再經(jīng)由該出氣通道849送入所連接的該氧氣濃縮機(jī)的一高壓空氣接收管路。
如圖7B所示,當(dāng)通入交流電相位為負(fù)時(shí),該對(duì)第一固定式電磁鐵繞線
組74a及74b的電磁場(chǎng)排列為S-N-S,該對(duì)第二固定式電磁鐵繞線組76a及 76b的電磁場(chǎng)排列為N-S-N,在此情況下,該第一可移動(dòng)式汽缸72會(huì)朝遠(yuǎn)離 該第三固定活塞座84的前端面841的方向移動(dòng),使其該第一次汽缸室72a 體積壓縮,而該第二次汽缸室72b體積膨脹。該第一次汽缸室72a內(nèi)部產(chǎn)生 高壓空氣,經(jīng)由該單向閥806送入該第一固定活塞座80的第一副氣室802, 再送入所連接的該氧氣濃縮機(jī)的一高壓空氣接收管路。至于該第二可移動(dòng)式 汽缸76會(huì)同時(shí)朝遠(yuǎn)離該第三固定活塞座84的后端面842的方向移動(dòng),使其 該第三次汽缸室76a體積膨脹,而該第四次汽缸室76b體積壓縮。該第四次 汽缸室76b內(nèi)部產(chǎn)生高壓空氣,經(jīng)由該單向閥826送入該第二固定活塞座82 的第二副氣室822,再送入所連接的該氧氣濃縮機(jī)的一高壓空氣接收管路。 外界空氣則經(jīng)由該第三固定活塞座84的該進(jìn)氣通道850送入其第三副氣室 844,再同時(shí)送入該第一可移動(dòng)式汽缸72的該第二次汽缸室72b及該第二可 移動(dòng)式汽缸76的該第三次汽缸室76a。
在第三具體實(shí)施例中,當(dāng)永磁式線性無(wú)刷泵通電后,該第一可移動(dòng)式汽 缸72及該第二可移動(dòng)式汽缸76同時(shí)會(huì)送入高壓空氣給予結(jié)合的該氧氣濃縮 機(jī),因此,可使送入的高壓空氣流量提升為兩倍。再者,該第一可移動(dòng)式汽 缸72及該第二可移動(dòng)式汽缸76同時(shí)相對(duì)地移動(dòng),兩者產(chǎn)生的振動(dòng)即可互相 抵消,同時(shí)減少噪音的產(chǎn)生。
第三具體實(shí)施例中,該永磁式線性無(wú)刷泵的其余構(gòu)件與圖1所示第一具 體實(shí)施例的對(duì)應(yīng)構(gòu)件相同,并且該第一可移動(dòng)式汽缸72及該第二可移動(dòng)式 汽缸76外周壁設(shè)置的永久磁鐵陣列數(shù)目及其幾何配置方式也可如上述其它 實(shí)施例所示作其它變化。
本發(fā)明的永磁式線性無(wú)刷泵外殼體、可移動(dòng)式汽缸、固定活塞座及氣室 蓋等構(gòu)件可采用低成本的鋁擠成型、塑料射出工藝制作,進(jìn)而可簡(jiǎn)化組裝程序,降低生產(chǎn)制造成本。
以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已,并非用以限定本發(fā)明的權(quán)利要 求范圍;凡其它未脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾,均 應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種永磁式線性無(wú)刷泵,其特征在于,包括一可移動(dòng)式汽缸,具有至少一永久磁鐵陣列及一隔板,該可移動(dòng)式汽缸兩端分別形成一開(kāi)口,該隔板設(shè)置于該可移動(dòng)式汽缸內(nèi)部,以將該可移動(dòng)式汽缸分隔成一第一次汽缸室及一第二次汽缸室,該永久磁鐵陣列設(shè)置于該可移動(dòng)式汽缸外周壁軸向方向上,其包含多個(gè)形成交替排列正、負(fù)磁場(chǎng)的永久磁鐵;至少一固定式電磁鐵繞線組,設(shè)置于該可移動(dòng)式汽缸外部相對(duì)于該永久磁鐵陣列的位置,該固定式電磁鐵繞線組包含多個(gè)次繞線組,其中該些次繞線組繞線方式使得該固定式電磁鐵繞線組通入電流時(shí)產(chǎn)生交替的正、負(fù)磁場(chǎng),以吸引該可移動(dòng)式汽缸沿軸向方向移動(dòng);及一對(duì)固定活塞座,每一該固定活塞座具有一主氣室,該主氣室的前端面置入該可移動(dòng)式汽缸一端的該開(kāi)口內(nèi),該主氣室后端呈開(kāi)口狀,該主氣室具有多個(gè)副氣室,及該主氣室前端面具有至少兩個(gè)不同開(kāi)啟方向的單向閥分別對(duì)應(yīng)一該副氣室;其中通過(guò)改變通入該固定式電磁鐵繞線組電流的相位,以控制該可移動(dòng)式汽缸朝前或朝后軸向移動(dòng),進(jìn)而改變?cè)摰谝淮纹资壹霸摰诙纹资殷w積。
2. 如權(quán)利要求1所述的永磁式線性無(wú)刷泵,其特征在于,更包含一外殼 體以容納該可移動(dòng)式汽缸、該固定式電磁鐵繞線組及該對(duì)固定活塞座,其中 該可移動(dòng)式汽缸及該對(duì)固定活塞座沿該外殼體軸向方向設(shè)置及該固定式電 磁鐵繞線組設(shè)置于該外殼體內(nèi)側(cè)壁。
3. 如權(quán)利要求2所述的永磁式線性無(wú)刷泵,其特征在于,更包含至少一 對(duì)滑軌相對(duì)地分別設(shè)置于該外殼體內(nèi)側(cè)壁軸向方向的部位,以導(dǎo)引該可移動(dòng) 式汽缸移動(dòng)。
4. 如權(quán)利要求1所述的永磁式線性無(wú)刷泵,其特征在于,該對(duì)固定活塞座導(dǎo)引該可移動(dòng)式汽缸移動(dòng)。
5. 如權(quán)利要求1所述的永磁式線性無(wú)刷泵,其特征在于,該可移動(dòng)式汽 缸具有多個(gè)該永久磁鐵陣列對(duì)稱(chēng)地設(shè)置于該可移動(dòng)式汽缸外周壁,及多個(gè)該 固定式電磁鐵繞線組分別對(duì)應(yīng)一該永久磁鐵陣列而設(shè)置于該可移動(dòng)式汽缸 外部。
6. 如權(quán)利要求5所述的永磁式線性無(wú)刷泵,其特征在于,該些永久磁鐵 陣列呈十字型、X字型或三角形幾何關(guān)系設(shè)置于該可移動(dòng)式汽缸外周壁。
7. 如權(quán)利要求2所述的永磁式線性無(wú)刷泵,其特征在于,該可移動(dòng)式汽缸具有多個(gè)該永久磁鐵陣列對(duì)稱(chēng)地設(shè)置于該可移動(dòng)式汽缸外周壁,及多個(gè)該 固定式電磁鐵繞線組分別對(duì)應(yīng)一該永久磁鐵陣列而設(shè)置于該外殼體內(nèi)側(cè)壁。
8. 如權(quán)利要求7所述的永磁式線性無(wú)刷泵,其特征在于,該些永久磁鐵 陣列呈十字型、X字型或三角形幾何關(guān)系設(shè)置于該可移動(dòng)式汽缸外周壁。
9. 如權(quán)利要求1所述的永磁式線性無(wú)刷泵,其特征在于,該隔板為可拆 換式。
10. 如權(quán)利要求1所述的永磁式線性無(wú)刷泵,其特征在于,更包含一導(dǎo) 磁材料層介于該永久磁鐵陣列與該可移動(dòng)式汽缸外周壁之間。
11. 一種永磁式線性無(wú)刷泵,其特征在于,包括一第一可移動(dòng)式汽缸,具有至少一第一永久磁鐵陣列及一第一隔板,該 第一可移動(dòng)式汽缸兩端分別形成一開(kāi)口 ,該第一隔板設(shè)置于該第一可移動(dòng)式 汽缸內(nèi)部,以將該第一可移動(dòng)式汽缸分隔成一第一次汽缸室及一第二次汽缸 室,該第一永久磁鐵陣列設(shè)置于該第一可移動(dòng)式汽缸外周壁軸向方向上,其 包含多個(gè)形成交替排列正、負(fù)磁場(chǎng)的永久磁鐵;一第二可移動(dòng)式汽缸,具有至少一第二永久磁鐵陣列及一第二隔板,該 第二可移動(dòng)式汽缸兩端分別形成一開(kāi)口 ,該第二隔板設(shè)置于該第二可移動(dòng)式 汽缸內(nèi)部,以將該第二可移動(dòng)式汽缸分隔成一第三次汽缸室及一第四次汽缸 室,該第二永久磁鐵陣列設(shè)置于該第二可移動(dòng)式汽缸外周壁軸向方向上,其包含多個(gè)形成交替排列正、負(fù)磁場(chǎng)的永久磁鐵;至少一第一固定式電磁鐵繞線組,設(shè)置于該第一可移動(dòng)式汽缸外部相對(duì) 于該第一永久磁鐵陣列的位置,該第一固定式電磁鐵繞線組包含多個(gè)次繞線 組,其中該些次繞線組繞線方式使得該第一固定式電磁鐵繞線組通入電流時(shí)產(chǎn)生交替的正、負(fù)磁場(chǎng),以吸引該第一可移動(dòng)式汽缸沿軸向方向移動(dòng);至少一第二固定式電磁鐵繞線組,設(shè)置于該第二可移動(dòng)式汽缸外部相對(duì) 于該第二永久磁鐵陣列的位置,該第二固定式電磁鐵繞線組包含多個(gè)次繞線 組,其中該些次繞線組繞線方式使得該第二固定式電磁鐵繞線組通入電流時(shí) 產(chǎn)生交替的正、負(fù)磁場(chǎng),以吸引該第二可移動(dòng)式汽缸沿軸向方向移動(dòng);一第一固定活塞座,具有一第一主氣室,該第一主氣室的前端面置入該 第一可移動(dòng)式汽缸一端的該開(kāi)口內(nèi),該第一主氣室后端呈開(kāi)口狀,該第一主 氣室具有多個(gè)第一副氣室,及該第一主氣室前端面具有至少兩個(gè)不同開(kāi)啟方 向的單向閥分別對(duì)應(yīng)一該第一副氣室;一第二固定活塞座,具有一第二主氣室,該第二主氣室的前端面置入該 第二可移動(dòng)式汽缸一端的該開(kāi)口內(nèi),該第二主氣室后端呈開(kāi)口狀,該第二主 氣室具有多個(gè)第二副氣室,及該第二主氣室前端面具有至少兩個(gè)不同開(kāi)啟方 向的單向閥分別對(duì)應(yīng)一該第二副氣室;及一第三固定活塞座,具有一第三主氣室,該第三主氣室具有兩個(gè)第三副 氣室、 一出氣通道及一進(jìn)氣通道,該第三主氣室的前端面置入該第一可移動(dòng) 式汽缸的另一端開(kāi)口及其后端面置入該第二可移動(dòng)式汽缸的另一端開(kāi)口,該 第三主氣室前端面及后端面分別設(shè)置有兩個(gè)不同開(kāi)啟方向的單向閥以對(duì)應(yīng) 該些第三副氣室,該出氣通道形成于一該第三副氣室的一側(cè),而該進(jìn)氣通道 形成于另一該第三副氣室的一側(cè);其中通過(guò)改變通入該第一固定式電磁鐵繞線組及該第二固定式電磁鐵 繞線組電流的相位,以控制該第一可移動(dòng)式汽缸及該第二可移動(dòng)式汽缸朝前 或朝后軸向移動(dòng)。
12. 如權(quán)利要求11所述的永磁式線性無(wú)刷泵,其特征在于,更包含一外 殼體以容納該第一可移動(dòng)式汽缸、該第二可移動(dòng)式汽缸、該第一固定式電磁 鐵繞線組、該第二固定式電磁鐵繞線組、該第一固定活塞座、該第二固定活 塞座及該第三固定活塞座,其中該第一及第二可移動(dòng)式汽缸及該第一、第二 及第三固定活塞座沿該外殼體軸向方向設(shè)置,該第一及第二固定式電磁鐵繞 線組分別設(shè)置于該外殼體內(nèi)側(cè)壁。
13. 如權(quán)利要求12所述的永磁式線性無(wú)刷泵,其特征在于,更包含至少 一對(duì)滑軌相對(duì)地分別設(shè)置于該外殼體內(nèi)側(cè)壁軸向方向的部位,以導(dǎo)引該第一 及第二可移動(dòng)式汽缸移動(dòng)。
14. 如權(quán)利要求11所述的永磁式線性無(wú)刷泵,其特征在于,該第一、第二及第三固定活塞座導(dǎo)引該第一及第二可移動(dòng)式汽缸移動(dòng)。
15. 如權(quán)利要求11所述的永磁式線性無(wú)刷泵,其特征在于,多個(gè)第一該永久磁鐵陣列及多個(gè)第二永久磁鐵陣列對(duì)稱(chēng)地設(shè)置于該第一及第二可移動(dòng) 式汽缸外周壁,及多個(gè)該第一固定式電磁鐵繞線組及多個(gè)該第二固定式電磁 鐵繞線組分別對(duì)應(yīng)該些第一及第二永久磁鐵陣列而設(shè)置于該第一可移動(dòng)式 汽缸及第二可移動(dòng)式汽缸外部。
16. 如權(quán)利要求15所述的永磁式線性無(wú)刷泵,其特征在于,該些第一及 第二永久磁鐵陣列呈十字型、X字型或三角形幾何關(guān)系分別設(shè)置于該第一及 第二可移動(dòng)式汽缸外周壁。
17. 如權(quán)利要求11所述的永磁式線性無(wú)刷泵,其特征在于,該第一及第二隔板為可拆換式。
18. 如權(quán)利要求11所述的永磁式線性無(wú)刷泵,其特征在于,更包含一第一導(dǎo)磁材料層介于該第一永久磁鐵陣列與該第一可移動(dòng)式汽缸外周壁之間,及包含一第二導(dǎo)磁材料層介于該第二永久磁鐵陣列與該第二可移動(dòng)式汽缸外周壁之間。
全文摘要
本發(fā)明提供一種永磁式線性無(wú)刷泵,包含具備至少一永久磁鐵陣列的可移動(dòng)式汽缸、至少一固定式電磁鐵繞線組及一對(duì)固定活塞座。該可移動(dòng)式汽缸內(nèi)部設(shè)置有一隔板以將其分隔成一第一次汽缸室及一第二次汽缸室。該對(duì)固定活塞座前端面分別置入該可移動(dòng)式汽缸兩端開(kāi)口內(nèi)。本發(fā)明通過(guò)交替地改變通入該固定式電磁鐵繞線組的電流相位,以對(duì)該永久磁鐵陣列產(chǎn)生相反方向的吸力,而推動(dòng)該可移動(dòng)式汽缸朝前或朝后移動(dòng),以改變?cè)摰谝淮纹资壹暗诙纹资殷w積,進(jìn)而壓縮該第一次汽缸室或該第二次汽缸室內(nèi)部氣體。本發(fā)明提供的永磁式線性無(wú)刷泵運(yùn)用永磁無(wú)刷線性馬達(dá)大推力直驅(qū)技術(shù)來(lái)推動(dòng)泵,除了可以有效減少零件數(shù)目外,永磁無(wú)刷設(shè)計(jì)也可提高運(yùn)作效能。
文檔編號(hào)F04B35/04GK101451520SQ20071019414
公開(kāi)日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2007年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月5日
發(fā)明者沈德洋, 陳仲竹 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院