專利名稱：對偶動磁式薄腔微行程增壓泵的制作方法
對偶動磁式薄腔微行程增壓泵本發(fā)明屬機電領域確切地講是一種用旋轉(zhuǎn)(動磁或其它)驅(qū)動的多個薄型風箱對偶放置，并行輸出高壓(流/氣體)的一種集成裝置。一種高效的流體泵的設計需要考慮多種因素諸如；長壽性，效率，噪音及啟動滯后時間等；但是許多方案都只滿足上述部分性能，往往滿足不了需要。例如汽車增壓器就是其一；在近70年的增壓器歷史中形成了 ；雙螺旋移積式(含壓縮移積及非壓縮移積2 種)，活塞式及離心式以及汽波式(廢氣助推方式)以及曲軸及直線電機活塞式等6種；諸方法各有仲伯雙螺旋移積式特點是排氣量大，效率低下，組件慣量質(zhì)量巨大，(動磁或其它)驅(qū)動下無法迅捷反應；離心式效率最高，但轉(zhuǎn)速奇高，壽命及迅捷性無從談起；汽波式 (廢氣助推方式)屬于廢氣驅(qū)動類，主要是嘈音及壽命問題；曲軸及直線電機活塞式的特點是效率(直線電機除外)較佳，體積較大且無法迅速響應；目前就獲得迅速響應性能的方式而言直聯(lián)發(fā)動機曲軸動力是唯一的方式，但代價在于付出高昂的效率代價及高沖擊下的磨損代價；另一方面，無論任何單一完成機械往復運動的實現(xiàn)方式，都將導致往復傳動部件的強度的要求，而導致壽命及相應速度問題；使得增壓器僅作為少量場合使用。本發(fā)明的目的就在于克服已有技術的不足之處，其重要依據(jù)是英國李約瑟博士所考察的導致300年前瓦特產(chǎn)生蒸汽機靈感的中國古代風箱的原理(核心在于單向風門)出發(fā)；設計出集重要優(yōu)點于一身的流/氣體泵，結(jié)合磁力(或磁力結(jié)合計機械傳動)的無源力場的特點，以(動磁或其它)的方式驅(qū)動，適用于諸如汽車及大型運動工具等重要行業(yè)。本發(fā)明的特點在于；以驅(qū)動旋轉(zhuǎn)磁體為動力，可配合機械滑道進行力的分擔，更重要的是為了嚴格限定對偶運動，以確保產(chǎn)生極小的振動及嘈音；由于永磁間的力的傳輸不用機械部件，可以允許很高的頻率，這樣可產(chǎn)生較大的排氣量，因而給出一種集高壽命，高效率，低噪音及極小的啟動滯后時間于一身的，并加之較小的重量及體積；這5項重要優(yōu)點于一身的流體泵；汽車增壓器只是其應用之一。本發(fā)明的技術關鍵就在于其核心部件是多個分布擺放的薄腔微行程流體泵；具有自抵消無功轉(zhuǎn)動勢壘力矩的特點，在消除噪音方面可采取了聲波干涉方法，是將諸流體泵或環(huán)形/或?qū)ΨQ/或基本對稱擺放；另一核心技術是分是供電方式，就是將諸流體泵分成多組，分時供電，使電流平穩(wěn)，有利于減少電磁輻射；其基本構造為由撓性邊圍板區(qū)(1)，簧片氣門片⑵及，永磁體(5)，過氣孔(6)，支撐件(7)及(12)，線圈(8)，緊固鉚釘(9)，型腔空間圍板(11)及 (14)，行腔空間(16)，線圈引出導線(17)等組成；核心部件的基本工作過程為對于行腔空間(16)來說；簧片氣門片(2)是用于進氣的，而⑷則是用于排氣的；當線圈⑶被電流驅(qū)動時，永磁體(5)將對線圈產(chǎn)生作用力，由于線圈(8)與型腔空間圍板(14)是固定在一起的；在撓性邊圍板區(qū)(1)的可變性的特性支持下，(14)將產(chǎn)生移動，而形成了行腔空間(16) 的變?nèi)?；當?qū)動電流周期性改變時，行腔空間(16)的容積將被周期性改變；簧片氣門片(2) 及⑷也將輪流開閉，從簧片氣門的安裝狀態(tài)來看，當行腔空間(16)的容積變小時排氣門 (2)將開啟而排氣；當行腔空間(16)的容積變大時進氣門(4)將開啟而進氣。由于實際上單獨的(動磁或其它)薄腔微行程流體泵單一工作時只產(chǎn)生有限的氣流量，往往需要多只薄腔式短行程氣泵并聯(lián)工作，并排布在一起，適當?shù)目刂泼恳粋€的同步性，就能使各流體泵的產(chǎn)生的氣壓的大部分相互抵消，而減小大部分噪音輸出。簡要來講由進氣口進入的空氣先經(jīng)空氣濾清網(wǎng)過濾，經(jīng)過度區(qū)后，當泵擴容式再進入諸薄腔式短行程氣泵的內(nèi)部空間(壓縮區(qū))，在該泵的內(nèi)部空間將空氣壓縮，當壓力大于等于排氣空間的壓力時，排氣簧片開啟，壓縮空氣進入排放區(qū)。需要強調(diào)的是在本增壓泵中使用了多個具有獨立空間的(動磁或其它)薄腔微行程子泵；而多個(動磁或其它)薄腔微行程子泵的擺放方式可以是傘形排布，柱面排布， 一字排布，球面排布，以進氣口為基準的曲面排布及平面排布；空氣濾清網(wǎng)即可以獨立的濾清器構件的方式放置(作為進入改泵的前級使用)，也可以放置在(動磁或其它)薄腔微行程子泵的進氣端前方，與之交織排布，共同安排在一個一體化的緊湊空間內(nèi)；對于諸(動磁或其它)薄腔微行程子泵的供電方式即可以是同步方式也可以是異步分時方式；對于(動磁或其它)薄腔微行程子泵的單向?qū)獾臍忾T方式，即可以是機械式的簧片，膠片，梯形塞這些機械的氣門方式，也可以是電控的電磁氣門構件。上述的使用了多個具有獨立空間的 (動磁或其它)薄腔微行程子泵，是指范圍在同一個分布干涉式薄腔微行程增壓泵中使用了 2到20000個(動磁或其它)薄腔微行程子泵；獨立空間是指每一個(動磁或其它)薄腔微行程子泵進/排氣門所對應的(可變?nèi)?空間。需要加以重點強調(diào)的是在本增壓泵中使用了多個具有獨立空間的薄腔微行程子泵；而多個薄腔微行程子泵的擺放方式可以是傘形排布，柱面排布，一字排布，球面排布， 以進氣口為基準的曲面排布及平面排布；空氣濾清網(wǎng)即可以獨立的濾清器構件的方式放置(作為進入改泵的前級使用)，也可以放置在薄腔微行程子泵的進氣端前方，與之交織排布，共同安排在一個一體化的緊湊空間內(nèi)；對于薄腔微行程子泵的單向?qū)獾臍忾T，即可以是機械式的簧片，膠片，梯形塞這些機械的氣門方式，也可以是電控的電磁氣門構件；各薄腔微行程子泵的組合方式為對偶方式；對泵體的驅(qū)動即可以用(動磁或其它)方式也可以用電磁直線驅(qū)動方式。而文中提及的多個具有獨立空間的薄腔微行程子泵，是指范圍在同一個分布干涉式薄腔微行程增壓泵中使用了 2到20000個(動磁或其它)薄腔微行程子泵；獨立空間是指每一個薄腔微行程子泵進/排氣門所對應的(可變?nèi)?空間。(8)線圈
(9)緊固鉚釘
(10)運動指示箭頭
(11)(14)型腔空間圍板
(13)進氣指示箭頭
(15)出氣指示箭頭
(16)行腔空間
(17)線圈引出導線
(30)(31)活動永磁塊
(32)中心軸
(33)固定磁塊
(34)(35)固定磁塊磁力方向
(36)固定磁塊所受磁力矩方向
(37)固定磁塊減小了的軸向磁力方向
(38)轉(zhuǎn)(動磁或其它)塊所受磁力矩方向
(40)(41)活動永磁體的磁力矩
(42)轉(zhuǎn)動軸
(43)固定永磁體
(44)轉(zhuǎn)動軸合力矩
(50)電機轉(zhuǎn)軸
(51)外殼體
(52)活(動磁或其它)體
(53)(54)通氣孔
(55)薄腔微泵驅(qū)動板
(56)密封環(huán)
(57)電動機
(58)轉(zhuǎn)動磁或其它體
(59)轉(zhuǎn)動磁或其它體壁滑槽
(60)空氣過濾網(wǎng)
(61)(62)進氣口及進氣流
(63)(64)排氣口及高壓排氣流
(65)進排氣空間隔離罩
(66)薄腔泵活動板
(67)凹槽滑動銷
(70)高壓排氣氣流如

圖1所示(30)及(31)是2塊獨立的條形磁鐵塊粘接在一起的，2塊的磁化方向相反；粘接后組成統(tǒng)一的活動永磁塊；且與中心軸(3 固定連接。固定磁塊(3 不可轉(zhuǎn)動，中心軸(32)穿過其中孔，不妨礙其相互自由轉(zhuǎn)動。
當外力轉(zhuǎn)動中心軸時，(30)及(31)將一起轉(zhuǎn)動；將產(chǎn)生相互作用的磁力矩如固定磁塊所受磁力矩方向(36)及轉(zhuǎn)(動磁或其它)塊所受磁力矩方向(38)。(34)及(35)為固定磁塊磁力方向；與活動永磁塊(30) (31)；的力矩方向相反。隨著轉(zhuǎn)動角度的增加；各自所受的力矩漸漸增大，軸向方向的磁力將減小如(37)所指示。如果轉(zhuǎn)軸不斷地轉(zhuǎn)動下去，力及力矩將進行周期性的變化。圖IB表示在圖IA狀態(tài)下，軸受有外力時的各磁體的受力狀態(tài)。如圖2所示該圖具有自抵消無功轉(zhuǎn)動勢壘力矩的特點00)及為2個活動永磁體的磁力矩，轉(zhuǎn)動軸0 是2者的共同軸且剛性固定，其他磁塊為固定永磁體；如(43)所示。2個活動永磁塊的磁力矩方向相反，呈抵消趨勢；因而轉(zhuǎn)動軸合力矩G4)將是一個相對于各自力矩而言的小量值。圖2C及D分別代表2組共軸的磁體組；C與D之間也是對偶關系(它們之間抵消大部分力矩)，每一組自身(如C或者D自身)也還是對偶關系(他們抵消的是軸向的磁力)。如圖3所示核心部件的基本工作過程原理為當線圈(8)被電流驅(qū)動時，永磁體(5)將對線圈產(chǎn)生作用力，由于線圈⑶與型腔空間圍板(14)是固定在一起的；在撓性邊圍板區(qū)⑴ 的可變性的特性支持下，(14)將產(chǎn)生移動，而形成了行腔空間(16)的變?nèi)?；當?qū)動電流周期性改變時，行腔空間(16)的容積將被周期性改變；簧片氣門片⑵及⑷也將輪流開閉 (開啟時；就像彎曲狀態(tài)的簧片氣門片(3) —樣)，從簧片氣門的安裝狀態(tài)來看，當行腔空間 (16)的容積變小時排氣門(2)將開啟而排氣；當行腔空間(16)的容積變大時進氣門⑷將開啟而進氣。簡而言之；對于行腔空間(16)來說；當擴容時；簧片氣門片(2)張開，是用于進氣過程(此時簧片⑷處于關閉狀態(tài))，當行腔空間(16)縮小容積時，此時⑷張開進行排氣(此時簧片⑵處于關閉狀態(tài))；過氣孔(6)開在支撐件(7)及(12)上，以使空氣自由流通，緊固鉚釘(9)可用來固定各個簧片；(11)及(14)是用于形成變?nèi)菘臻g的型腔空間圍板；是剛性安裝的，不會發(fā)生位移。運動指示箭頭(10)代表著(14)可沿著此方向或反方向位移；(1 及(1 分別代表著進氣指示箭頭及出氣指示箭頭(表征著簧片開啟時的運動方向)。(17)是線圈引出導線，用以接入驅(qū)動電流。圖3的下方的圖是俯視圖。如圖4所示本結(jié)構中含有4個獨立的薄腔泵(每個薄腔泵為環(huán)形結(jié)構)；(50)為電動機(57) 的轉(zhuǎn)軸，直接驅(qū)動2個轉(zhuǎn)(動磁或其它)體(58)轉(zhuǎn)動；4個活(動磁或其它)體(5 與4 個薄腔微泵驅(qū)動板(5 剛性連接；驅(qū)動板(5 與各自的薄腔泵活動板(66)剛性連接；密封環(huán)(56)粘接于4個薄腔泵活動板(66)與固定板之間，進行4個獨立空間的邊界密封; (51)為外殼體，(53)及(54)通氣孔，(60)為空氣過濾網(wǎng)，(65)為進排氣空間隔離罩。本結(jié)構的工作原理基本上是圖1/圖2及圖3的綜合；2個轉(zhuǎn)(動磁或其它)體 (58)的轉(zhuǎn)動將帶動4個活(動磁或其它)體(5 軸向往復移動；因而使4個薄腔微泵驅(qū)動板(5 作同樣的往復移動；最終4個驅(qū)動板(5 帶動各自的薄腔泵活動板(66)也完成同樣的往復移動，形成4個薄腔泵的變?nèi)?，而單向輸送氣流?br> 凹槽滑動銷(67)插于加工在轉(zhuǎn)(動磁或其它)體(58)柱面上的轉(zhuǎn)(動磁或其它) 體壁滑槽(59)內(nèi)，隨著轉(zhuǎn)(動磁或其它)體的轉(zhuǎn)動，將與磁力一起帶動4個驅(qū)動板(55)往復運動，由于槽位的約束，將使泵的驅(qū)動更加對稱一致，進而減少震動及嘈音。(61)及(62)為進氣口及進氣流，(63)及(64)為排氣口及高壓排氣流，(70)為高壓排氣氣流。圖4中的下方的視圖是沿上方圖中的水平剖面線剖開后所得到的，俯視圖；(66) 實際上是一個完整的圓，為節(jié)約版面而表示為殘缺。
權利要求
1.對偶動磁式薄腔微行程增壓泵，基本結(jié)構為含有4個獨立的薄腔泵(每個薄腔泵為環(huán)形結(jié)構也可以稱作為薄腔微行程子泵)；(50)為動磁機(57)的轉(zhuǎn)軸，直接驅(qū)動2個轉(zhuǎn)動磁體(58)轉(zhuǎn)動；4個活動磁體(5 與4個薄腔微泵驅(qū)動板(5 剛性連接；驅(qū)動板(55) 與各自的薄腔泵活動板(66)剛性連接；密封環(huán)(56)粘接于4個薄腔泵活動板(66)與固定板之間，進行4個獨立空間的邊界密封；(51)為外殼體，(53)及(54)通氣孔，(60)為空氣過濾網(wǎng)，(65)為進排氣空間隔離罩；其本結(jié)構的工作原理基本上是圖1/圖2及圖3的綜合；2個轉(zhuǎn)動磁體(58)的轉(zhuǎn)動將帶動4個活動磁體(5 軸向往復移動；因而使4個薄腔微泵驅(qū)動板(5 作同樣的往復移動；最終4個驅(qū)動板(5 帶動各自的薄腔泵活動板(66)也完成同樣的往復移動，形成4個薄腔泵的變?nèi)荩鴨蜗蜉斔蜌饬鳎话疾刍瑒愉N(67)插于加工在轉(zhuǎn)動磁體(58)柱面上的轉(zhuǎn)動磁體壁滑槽(59)內(nèi)，隨著轉(zhuǎn)動磁體的轉(zhuǎn)動，將與磁力一起帶動4個驅(qū)動板(5 往復運動，由于槽位的約束，將使泵的驅(qū)動更加對稱一致，進而減少震動及嘈音；(61)及(62)為進氣口及進氣流，(63)及(64)為排氣口及高壓排氣流，(70)為高壓排氣氣流；需要強調(diào)的是進氣可以先進行過濾，可取消獨立的濾清器，減小體積；因而從進氣到排氣的過程被分為4個獨立空間它們是；進氣銜接區(qū)由進氣個管道口到空氣濾清網(wǎng)的空間；過度區(qū)由空氣濾清網(wǎng)與型腔空間圍板，壓縮區(qū)薄腔式短行程氣泵的進氣端所圍空間；多個薄腔式短行程氣泵的內(nèi)部空間；排放區(qū)由薄腔式短行程氣泵的排氣面與隔離板及排氣管所圍的空間。簡要來講由進氣口進入的空氣先經(jīng)空氣濾清網(wǎng)過濾，經(jīng)過度區(qū)后，當泵擴容式再進入諸薄腔式短行程氣泵的內(nèi)部空間(壓縮區(qū))，在該泵的內(nèi)部空間將空氣壓縮，當壓力大于等于排氣空間的壓力時，排氣簧片開啟，壓縮空氣進入排放區(qū)； 其特征就在于在本增壓泵中使用了多個具有獨立空間的薄腔微行程子泵；而多個薄腔微行程子泵的擺放方式可以是傘形排布，柱面排布，一字排布，球面排布，以進氣口為基準的曲面排布及平面排布；空氣濾清網(wǎng)即可以獨立的濾清器構件的方式放置(作為進入改泵的前級使用)，也可以放置在薄腔微行程子泵的進氣端前方，與之交織排布，共同安排在一個一體化的緊湊空間內(nèi)；對于薄腔微行程子泵的單向?qū)獾臍忾T，即可以是機械式的簧片，膠片，梯形塞這些機械的氣門方式，也可以是電控的電磁氣門構件；各薄腔微行程子泵的組合方式為對偶方式；對泵體的驅(qū)動即可以用動磁方式也可以用電磁直線驅(qū)動方式。
2.如權利要求1分布干涉式薄腔微行程增壓泵；其中所述的使用了多個具有獨立空間的動磁薄腔微行程子泵，是指范圍在同一個分布干涉式薄腔微行程增壓泵中使用了 2到 20000個薄腔微行程子泵；獨立空間是指每一個薄腔微行程子泵進/排氣門所對應的(可變?nèi)?空間。
全文摘要
對偶動磁式薄腔微行程增壓泵，屬機電領域針對近70年的增壓器歷史中形成的；雙螺旋移積式，活塞式及離心式以及汽波式等的缺陷，它們無法兼顧長壽性/效率/噪音及啟動滯后時間等要素；本發(fā)明給出的動磁技術具有極高效率，小的啟動功率的氣/流體泵，技術關鍵就在于其核心部件是多個對偶分布擺放的，旋轉(zhuǎn)永磁驅(qū)動的薄腔微行程的變?nèi)菘臻g，具有自抵消無功轉(zhuǎn)動勢壘力矩的特點，可廣泛用于汽車增壓器等領域。
文檔編號F04B45/04GK102410183SQ201110279388
公開日2012年4月11日 申請日期2011年9月7日 優(yōu)先權日2010年9月16日
發(fā)明者吳小平, 周偉裕, 羅天珍 申請人:吳小平, 周偉裕, 羅天珍