專利名稱：微型軸流式無刷直流氣泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及微型無刷氣泵，具體涉及軸流式微型無刷直流氣泵。
背景技術(shù)：
目前廣泛使用的微型氣泵的直流無刷驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及微型直流無刷風(fēng)扇都基于同步電機(jī)的原理工作。都是依據(jù)異性磁極相吸的原理，由旋轉(zhuǎn)磁極吸引固定磁極并帶動(dòng)轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)。與同步電機(jī)不同的是，微型氣泵和小型、微型無刷直流風(fēng)扇的轉(zhuǎn)子由永久磁鐵產(chǎn)生固定磁極，定子線圈在控制器的作用下產(chǎn)生磁極不斷變化的電場(chǎng)，永久磁鐵產(chǎn)生的磁極和定子線圈產(chǎn)生的不斷變化的磁極由于異性磁極相互吸引的作用導(dǎo)致轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。在以上工作方式中，由固定線圈產(chǎn)生的不斷變化的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與通過線圈的電流、線圈匝數(shù)成正比，與磁路長(zhǎng)度成反比。比例系數(shù)隨著線圈中心磁芯材料的不同而不同。用沒有磁芯的線圈與具有較好導(dǎo)磁性的材料作為線圈磁芯的兩個(gè)線圈相比較，沒有磁芯材料線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度要小很多。為了便于比較各種材料的導(dǎo)磁能力，通常把某種材料的導(dǎo)磁系數(shù)與真空的導(dǎo)磁系數(shù)之比稱為相對(duì)導(dǎo)磁系數(shù)，用以表明某種材料的導(dǎo)磁系數(shù)比真空的導(dǎo)磁系數(shù)大多少倍。比如鑄鋼的相對(duì)導(dǎo)磁系數(shù)為5002000，硅鋼片的相對(duì)導(dǎo)磁系數(shù)為700010000，坡莫合金的相對(duì)導(dǎo)磁系數(shù)為20000200000。這表明當(dāng)用坡莫合金作為線圈的磁芯材料吋，產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度比沒有磁芯材料的線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度大2萬至20萬倍！這就是各種高效電機(jī)中的線圈都要纏繞在導(dǎo)磁系數(shù)高的合金材料上的緣故。當(dāng)微型風(fēng)扇或微型氣泵的體積很小時(shí)，無法采用磁芯結(jié)構(gòu)，為了產(chǎn)生所需的磁場(chǎng)強(qiáng)度，只有増加線圈匝數(shù)并增加電流，其結(jié)果是導(dǎo)致功耗、銅耗増加，體積増大。其次，為了提高磁場(chǎng)強(qiáng)度，微型氣泵和風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)電機(jī)都単獨(dú)作為ー個(gè)驅(qū)動(dòng)源獨(dú)立于氣泵和風(fēng)扇，然后再通過電機(jī)出軸來驅(qū)動(dòng)微型氣泵和風(fēng)扇葉片，這就導(dǎo)致微型氣泵和微型風(fēng)扇的整體體積和排氣量產(chǎn)生矛盾，同時(shí)，由于電機(jī)輸出軸的緣故，給電和氣的隔離帶來了不便。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)以上問題，提供ー種微型軸流式無刷直流氣泵，在達(dá)到同樣排氣量的情況下減小了氣泵的空間，降低了驅(qū)動(dòng)功耗，轉(zhuǎn)子同時(shí)也是葉片的結(jié)構(gòu)還減小了轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，改善了轉(zhuǎn)子的啟動(dòng)和調(diào)速性能。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是ー種微型軸流式無刷直流氣泵主要由轉(zhuǎn)子、定子、定子內(nèi)圈保護(hù)罩、永久磁鐵、端面輪轂、外殼構(gòu)成；轉(zhuǎn)子包含轉(zhuǎn)子中心支撐軸、葉片、葉片外緣輪轂，轉(zhuǎn)子中心支撐軸與葉片固定連接或一體化成型，葉片外緣輪轂與葉片固定連接或一體化成型，葉片外緣輪轂上帯永久磁鐵，轉(zhuǎn)子置于定子內(nèi)圈保護(hù)罩內(nèi)；定子由定子線圈及定子線圈的各個(gè)相線端子與柔性控制驅(qū)動(dòng)電路連接構(gòu)成；定子安裝于外殼與定子內(nèi)圈保護(hù)罩之間，轉(zhuǎn)子、定子、外殼的相對(duì)位置由兩端面輪轂固定。所述的永久磁鐵是安裝于葉片外緣輪轂上，在葉片外緣輪轂上有安裝永久磁鐵的、凹槽，永久磁鐵置于葉片外緣輪轂上的凹槽中與葉片外緣輪轂固定粘結(jié)；或者葉片外緣輪轂為經(jīng)過多極徑向充磁的磁性圓管(當(dāng)葉片外緣輪轂為經(jīng)過多極徑向充磁的磁性圓管吋，不必再在葉片外緣輪轂上開槽和安裝永久磁鐵)；所述定子內(nèi)圈保護(hù)罩由聚酷薄膜組成；所述端面輪轂的輪轂內(nèi)圈與外圈之間由連接筋連接。本實(shí)用新型的軸流式微型無刷直流氣泵與現(xiàn)有技術(shù)的氣泵或風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與泵體相對(duì)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)完全不同，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子本身就是氣泵和風(fēng)扇的葉片，由于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的永久磁鐵位于葉片的外緣輪轂上，一方面減小了與定子線圈的間隙，同時(shí)還增加了產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的作用力的作用點(diǎn)到轉(zhuǎn)軸的距離，產(chǎn)生同樣轉(zhuǎn)矩時(shí)，由于作用點(diǎn)到轉(zhuǎn)軸的距離増加了，需要的作用力就減小了，產(chǎn)生作用力的電流也就減小了。采用該結(jié)構(gòu)，在達(dá)到同樣排氣量的情況下減小了氣泵的空間，降低了驅(qū)動(dòng)功耗，轉(zhuǎn)子同時(shí)也是葉片的結(jié)構(gòu)還減小了轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，改善了轉(zhuǎn)子的啟動(dòng)和調(diào)速性能。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型通過構(gòu)造葉片和葉片外輪緣以及在葉片外輪緣上嵌裝永久磁鐵的無刷電機(jī)轉(zhuǎn)子技術(shù)，使電機(jī)和氣泵融為一體，在減小徑向尺寸的情況下獲得比同等徑向尺寸的傳統(tǒng)氣泵更大的排氣量，同時(shí)，在獲得更大排氣量的同時(shí)降低了驅(qū)動(dòng)功耗，提升了氣泵和風(fēng)扇的啟動(dòng)和調(diào)速性能。由于定子線圈以及柔性控制驅(qū)動(dòng)電路均密封·于由外殼、端面輪轂以及定子內(nèi)圈保護(hù)罩組成的密閉空間內(nèi)，所有電氣元件均與氣體隔離，使微型氣泵具有防爆性能，可作為可燃性氣體分析儀的采樣泵。

圖I為本實(shí)用新型的微型軸流式無刷直流氣泵的軸向剖視圖。圖2為本實(shí)用新型的葉片轉(zhuǎn)子的軸測(cè)圖。圖3為本實(shí)用新型的端面輪轂的軸測(cè)圖。圖4為本實(shí)用新的微型軸流式無刷直流氣泵的軸測(cè)圖。圖中，I 一定子內(nèi)圈保護(hù)罩，2—外売，3—端面輪轂，4 一定子線圈繞組和柔性控制驅(qū)動(dòng)電路，5 —轉(zhuǎn)子，51 —轉(zhuǎn)子中心支撐軸，52 —葉片，53 —葉片外緣輪轂，54 —永久磁鐵，55 一永久磁鐵的凹槽，56 —轉(zhuǎn)子軸，57 —轉(zhuǎn)子軸軸承。
具體實(shí)施方式
如圖I所示，本實(shí)用新型的微型軸流式無刷直流氣泵由轉(zhuǎn)子5、定子、定子內(nèi)圈保護(hù)罩I、端面輪轂3、外殼2構(gòu)成。轉(zhuǎn)子5上包含轉(zhuǎn)子中心支撐軸51、葉片52、葉片外緣輪轂53、永久磁鐵54 ;轉(zhuǎn)子中心支撐軸51與葉片52固定連接或一體成型，葉片外緣輪轂53與葉片52固定連接或一體成型，葉片外緣輪轂53上加工有安裝永久磁鐵的凹槽55，永久磁鐵54置于葉片外緣輪轂的凹槽中與葉片外緣輪轂固定粘結(jié)；葉片外緣輪轂53也可以是經(jīng)過多極徑向充磁的圓管，葉片外緣輪轂53是經(jīng)過多極徑向充磁的圓管吋，不必再在葉片外緣輪轂53上開槽并安裝永久磁鐵54 ;在轉(zhuǎn)子中心軸51的通孔中安裝有轉(zhuǎn)子軸56，轉(zhuǎn)軸56與轉(zhuǎn)子軸軸承57配合安裝，如圖2、圖3所示。定子由定子線圈及定子線圈的各個(gè)相線端子與柔性控制驅(qū)動(dòng)電路4連接構(gòu)成(定子線圈上安裝有驅(qū)動(dòng)電路)，定子安裝于外殼2與定子內(nèi)圈保護(hù)罩I之間(在由定子內(nèi)圈保護(hù)罩I、外殼2以及端面輪轂3構(gòu)成的空間中裝入定子線圈繞組和柔性控制驅(qū)動(dòng)電路4)，轉(zhuǎn)子5置于定子內(nèi)圈保護(hù)罩內(nèi)(將安裝了轉(zhuǎn)子軸56、轉(zhuǎn)子軸軸承57、永久磁鐵54的轉(zhuǎn)子5插入由定子內(nèi)圈保護(hù)罩I以及端面輪轂3構(gòu)成的空間中，再蓋上另ー個(gè)端面輪轂3)，轉(zhuǎn)子、定子、外殼的相對(duì)位置由兩端面輪轂3固定。定子內(nèi)圈保護(hù)罩由聚酯薄膜組成。端面輪轂的輪轂內(nèi)圈與外圈之間由連接筋連接。向控制驅(qū)動(dòng)柔性電路提供3至12V的直流電壓后，在控制驅(qū)動(dòng)器的作用下，葉片高速旋轉(zhuǎn)，從ー個(gè)端面輪轂進(jìn)入的氣體在葉片的作用下從另外一個(gè)端面輪轂中排出。風(fēng)壓的大小與葉片升角設(shè)計(jì)有夫，排氣量取決于轉(zhuǎn)速以及葉片的幾何設(shè)計(jì)參數(shù)。依據(jù)本實(shí)用新型的原理，還可有多種實(shí)施例，在不背離本實(shí)用新型實(shí)質(zhì)的情況下， 熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可作出相應(yīng)的改變和變形，這些相應(yīng)的改變和變形均屬于本發(fā)明所附屬權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.ー種微型軸流式無刷直流氣泵，其特征在于主要由轉(zhuǎn)子、定子、定子內(nèi)圈保護(hù)罩、永久磁鐵、端面輪轂、外殼構(gòu)成；轉(zhuǎn)子包含轉(zhuǎn)子中心支撐軸、葉片、葉片外緣輪轂，轉(zhuǎn)子中心支撐軸與葉片固定連接或一體化成型，葉片外緣輪轂與葉片固定連接或一體化成型，葉片外緣輪轂上帯永久磁鐵，轉(zhuǎn)子置于定子內(nèi)圈保護(hù)罩內(nèi)；定子由定子線圈及定子線圈的各個(gè)相線端子與柔性控制驅(qū)動(dòng)電路連接構(gòu)成，定子安裝于外殼與定子內(nèi)圈保護(hù)罩之間，轉(zhuǎn)子、定子、外殼的相對(duì)位置由兩端面輪轂固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微型軸流式無刷直流氣泵，其特征在于所述的永久磁鐵是安裝于葉片外緣輪轂上，在葉片外緣輪轂上有安裝永久磁鐵的凹槽，永久磁鐵置于葉片外緣輪轂上的凹槽中與葉片外緣輪轂固定粘結(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微型軸流式無刷直流氣泵，其特征在于葉片外緣輪轂為經(jīng)過多極徑向充磁的磁性圓管。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微型軸流式無刷直流氣泵，其特征在于所述定子內(nèi)圈保護(hù)罩 由聚酯薄膜組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微型軸流式無刷直流氣泵，其特征在于所述端面輪轂的輪轂內(nèi)圈與外圈之間由連接筋連接。
專利摘要本實(shí)用新型是一種微型軸流式無刷直流氣泵。主要由轉(zhuǎn)子、定子、定子內(nèi)圈保護(hù)罩、永久磁鐵、端面輪轂、外殼構(gòu)成；轉(zhuǎn)子包含轉(zhuǎn)子中心支撐軸、葉片、葉片外緣輪轂，轉(zhuǎn)子中心支撐軸與葉片固定連接或一體化成型，葉片外緣輪轂與葉片固定連接或一體化成型，葉片外緣輪轂上帶永久磁鐵，轉(zhuǎn)子置于定子內(nèi)圈保護(hù)罩內(nèi)；定子由定子線圈及定子線圈的各個(gè)相線端子與柔性控制驅(qū)動(dòng)電路連接構(gòu)成，定子安裝于外殼與定子內(nèi)圈保護(hù)罩之間，轉(zhuǎn)子、定子、外殼的相對(duì)位置由兩端面輪轂固定。使電機(jī)和氣泵融為一體，在獲得更大排氣量的同時(shí)降低了驅(qū)動(dòng)功耗，提升了氣泵和風(fēng)扇的啟動(dòng)和調(diào)速性能。
文檔編號(hào)F04D25/06GK202417973SQ20122002061
公開日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者任興平, 普朝光, 趙捷 申請(qǐng)人:昆明千恒信息技術(shù)有限公司