本發(fā)明屬于水泵領(lǐng)域，具體涉及一種電磁鐵驅(qū)動(dòng)的水泵結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的活塞水泵一般采用電機(jī)配合曲柄驅(qū)動(dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，電機(jī)與活塞之間的傳動(dòng)部件不僅產(chǎn)生磨損而且耗費(fèi)掉一部分的能量，效率較低且水泵整體體積較大。也有部分水泵采用了單個(gè)電磁鐵來(lái)驅(qū)動(dòng)活塞的運(yùn)動(dòng)，這樣的驅(qū)動(dòng)方式不需要多余的傳動(dòng)部件，效率較高，但由于磁場(chǎng)力隨著距離的增加呈立方衰減，使得活塞的實(shí)際運(yùn)動(dòng)幅度較小，在相同輸出功率下，活塞換向的頻率增加，而活塞換向時(shí)也額外耗費(fèi)了能量，故該種水泵的效率仍不夠高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種結(jié)構(gòu)合理，活塞活動(dòng)行程大，能量轉(zhuǎn)化效率高的使用電磁鐵驅(qū)動(dòng)的節(jié)能型水泵。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明之目的，采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種使用電磁鐵驅(qū)動(dòng)的節(jié)能型水泵，包括有上端封閉下端開(kāi)口的導(dǎo)向殼體，固定連接在導(dǎo)向殼體下端部的圓管狀的泵殼，固定連接在泵殼下端的泵蓋，滑動(dòng)安裝在泵殼內(nèi)的活塞，以及安裝在導(dǎo)向殼體內(nèi)的用以驅(qū)動(dòng)活塞上下運(yùn)動(dòng)的三個(gè)電磁鐵。

三個(gè)所述電磁鐵包括有固定安裝在導(dǎo)向殼體內(nèi)頂部的第三電磁鐵，以及滑動(dòng)安裝在導(dǎo)向殼體內(nèi)的第二電磁鐵和第一電磁鐵，第一電磁鐵位于第二電磁鐵的下方。

所述電磁鐵包括有環(huán)形的鐵芯，固定連接在鐵芯外周的線圈繞組，固定連接在線圈繞組外周的絕緣外圈以及固定連接在絕緣外圈外壁上的兩個(gè)對(duì)稱設(shè)置的彈性電刷，兩個(gè)彈性電刷分別與線圈繞組的兩端相連接，鐵芯的中間為圓形的導(dǎo)向孔。

所述第二電磁鐵的絕緣外圈上異于彈性電刷的位置還成型有兩個(gè)導(dǎo)向凸頭。

所述導(dǎo)向殼體的內(nèi)底部中心固定連接有一個(gè)與各個(gè)電磁鐵的導(dǎo)向孔配合滑動(dòng)連接的導(dǎo)向柱；所述導(dǎo)向殼體內(nèi)壁沿導(dǎo)向殼體長(zhǎng)度方向成型有一對(duì)導(dǎo)電滑槽a，一對(duì)導(dǎo)電滑槽b和一對(duì)導(dǎo)電槽，所述導(dǎo)電滑槽a，導(dǎo)電滑槽b和導(dǎo)電槽的內(nèi)壁上成型有導(dǎo)電材料層，所述導(dǎo)電殼體的上方固定連接有與各個(gè)所述導(dǎo)電滑槽a，導(dǎo)電滑槽b和導(dǎo)電槽上的導(dǎo)電材料層電連接的接線端子；所述第三電磁鐵的彈性電刷與導(dǎo)電槽電連接，所述第二電磁鐵的彈性電刷與導(dǎo)電滑槽a滑動(dòng)連接，所述第一電磁鐵的彈性電刷與導(dǎo)電滑槽b滑動(dòng)連接；所述導(dǎo)向殼體內(nèi)壁還成型有一對(duì)與第二電磁鐵上的導(dǎo)向凸頭配合滑動(dòng)連接的定位導(dǎo)槽。

所述定位導(dǎo)槽包括有一個(gè)縱向槽體，縱向槽體的下端成型有一個(gè)斜下導(dǎo)向面a，斜下導(dǎo)向面a的下端成型有第一定位口，第一定位口遠(yuǎn)離斜下導(dǎo)向面a的一側(cè)成型有斜下導(dǎo)向面b，斜下導(dǎo)向面b的下端成型有第二定位口，第二定位口的正上方成型有上端與縱向槽體連通的返回導(dǎo)向槽，縱向槽體與返回導(dǎo)向槽之間的位置成型有一個(gè)定位塊，定位塊的上端部與返回導(dǎo)向槽相對(duì)且與縱向槽體位置錯(cuò)開(kāi)，定位塊的下端部為v形定位面，v形定位面僅位于第一定位口和斜下導(dǎo)向面b的正上方，且v形定位面的最高點(diǎn)位置位于第二斜下導(dǎo)向面b上方。

所述活塞上端固定連接有3個(gè)以上以圓周陣列分布的活塞桿，各個(gè)活塞桿上端共同連接有一個(gè)環(huán)形的連接圈，連接圈與第一電磁鐵通過(guò)螺釘固定連接。

活塞的上方固定連接有一個(gè)固定塊，固定塊上固定有一個(gè)螺旋狀的排水管，泵殼上方安裝有進(jìn)氣閥和排水閥，所述排水管上端與排水閥連接。

所述泵蓋上連接有進(jìn)水閥和出水閥。

作為優(yōu)選：還包括有一個(gè)以上的第二電磁鐵，所述導(dǎo)向殼體內(nèi)壁成型有與各個(gè)第二電磁鐵上的彈性電刷配合滑動(dòng)連接的導(dǎo)電滑槽a，所述導(dǎo)向殼體內(nèi)壁還成型有與各個(gè)第二電磁鐵上的導(dǎo)向凸頭配合滑動(dòng)連接的定位導(dǎo)槽。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的有益效果是：通過(guò)三個(gè)以上的電磁鐵配合驅(qū)動(dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使活塞推、拉過(guò)程中的有效行程較大，即泵送等量液體時(shí)活塞換向的頻率降低，減少了能量的損耗，提高了水泵的整體效率。

具體的，在活塞下推階段，第三電磁鐵和第二電磁鐵通電產(chǎn)生反向磁場(chǎng)，磁場(chǎng)斥力推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，在第二電磁鐵移動(dòng)到極限位置時(shí)，第三電磁鐵暫時(shí)斷電，第一電磁鐵與第二電磁鐵通電產(chǎn)生反向磁場(chǎng)，磁場(chǎng)斥力推動(dòng)活塞繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，第三電磁鐵斷電時(shí)，第二電磁鐵的導(dǎo)向凸頭卡在定位導(dǎo)槽上的v形定位面位置，不會(huì)向上移動(dòng)；在活塞上拉階段，第一電磁鐵和第二電磁鐵通電產(chǎn)生同向磁場(chǎng)，磁場(chǎng)引力驅(qū)動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)第二電磁鐵上的導(dǎo)向凸頭移動(dòng)至第二定位口位置，至第一電磁鐵與第二電磁鐵吸合到一起時(shí)，第三電磁鐵通道產(chǎn)生與第二電磁鐵通向的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)引力驅(qū)動(dòng)活塞繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)。由于在活塞上拉階段，尤其后半程，由于三個(gè)電磁鐵同時(shí)通電，形成了較強(qiáng)的磁場(chǎng)力，能夠有力地驅(qū)動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng)。該水泵尤其適合作為抽水泵，可把較低位置的水或其它液體往高位抽送。

所述泵殼內(nèi)位于活塞上方以及導(dǎo)向殼體內(nèi)形成一個(gè)密閉的空間，由于泵殼上安裝有進(jìn)氣閥和排水閥，在活塞向下移動(dòng)時(shí)進(jìn)氣閥吸入空氣，在活塞向上移動(dòng)時(shí)，泵殼內(nèi)活塞上方的空氣或者積水經(jīng)排水管向上流動(dòng)，最后從排水閥排出，排水閥和進(jìn)水閥可同時(shí)接進(jìn)水的管道。這樣可以適當(dāng)降低活塞與導(dǎo)向殼體內(nèi)壁的配合緊密度，即使有少量的水滲漏到活塞上方，也能從排水閥及時(shí)排出，回流到進(jìn)水管道或者直接排掉，不影響水泵的正常運(yùn)行。

附圖說(shuō)明

圖1、圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4、圖5、圖6是導(dǎo)向殼體的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是圖6的a部結(jié)構(gòu)放大圖。

圖8是電磁鐵的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9是第二電磁鐵的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10是活塞及排水管部分的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖11是本發(fā)明的電路系統(tǒng)框圖。

圖12是各個(gè)電磁鐵的驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)序圖。

圖13是實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖14是實(shí)施例3的電路系統(tǒng)框圖。

91、導(dǎo)向殼體；911、接線端子；912、導(dǎo)向柱；913、導(dǎo)電滑槽a；914、導(dǎo)電滑槽b；915、導(dǎo)電槽；916、定位導(dǎo)槽；9161、縱向槽體；9162、斜下導(dǎo)向面a；9163、第一定位口；9164、定位塊；9165、v形定位面；9166、斜下導(dǎo)向面b；9167、第二定位口；9168、返回導(dǎo)向槽；92、泵殼；93、泵蓋；931、進(jìn)水閥；932、出水閥；94、活塞；941、活塞桿；942、連接圈；95、排水管；951、進(jìn)氣閥；952、排水閥；953、固定塊；961、第一電磁鐵；962、第二電磁鐵；963、第三電磁鐵；9601、鐵芯；9602、導(dǎo)向孔；9603、線圈繞組；9604、絕緣外圈；9605、彈性電刷；9606、導(dǎo)向凸頭；97、霍爾傳感器。

具體實(shí)施方式

根據(jù)圖1至圖12所示，本實(shí)施例所述的一種使用電磁鐵驅(qū)動(dòng)的節(jié)能型水泵，包括有上端封閉下端開(kāi)口的導(dǎo)向殼體91，固定連接在導(dǎo)向殼體下端部的圓管狀的泵殼92，固定連接在泵殼下端的泵蓋93，滑動(dòng)安裝在泵殼內(nèi)的活塞94，以及安裝在導(dǎo)向殼體內(nèi)的用以驅(qū)動(dòng)活塞上下運(yùn)動(dòng)的三個(gè)電磁鐵。

三個(gè)所述電磁鐵包括有固定安裝在導(dǎo)向殼體內(nèi)頂部的第三電磁鐵963，以及滑動(dòng)安裝在導(dǎo)向殼體內(nèi)的第二電磁鐵962和第一電磁鐵961，第一電磁鐵位于第二電磁鐵的下方。

所述電磁鐵包括有環(huán)形的鐵芯9601，固定連接在鐵芯外周的線圈繞組9603，固定連接在線圈繞組外周的絕緣外圈9604以及固定連接在絕緣外圈外壁上的兩個(gè)對(duì)稱設(shè)置的彈性電刷9605，兩個(gè)彈性電刷分別與線圈繞組的兩端相連接，鐵芯的中間為圓形的導(dǎo)向孔9602。所述的彈性電刷為彎折成u形的銅片。

所述第二電磁鐵的絕緣外圈上異于彈性電刷的位置還成型有兩個(gè)導(dǎo)向凸頭9606。

所述導(dǎo)向殼體的內(nèi)底部中心固定連接有一個(gè)與各個(gè)電磁鐵的導(dǎo)向孔配合滑動(dòng)連接的導(dǎo)向柱912；所述導(dǎo)向殼體內(nèi)壁沿導(dǎo)向殼體長(zhǎng)度方向成型有一對(duì)導(dǎo)電滑槽a913，一對(duì)導(dǎo)電滑槽b914和一對(duì)導(dǎo)電槽915，所述導(dǎo)電滑槽a，導(dǎo)電滑槽b和導(dǎo)電槽的內(nèi)壁上成型有導(dǎo)電材料層，所述導(dǎo)電殼體的上方固定連接有與各個(gè)所述導(dǎo)電滑槽a，導(dǎo)電滑槽b和導(dǎo)電槽上的導(dǎo)電材料層電連接的接線端子911；所述第三電磁鐵的彈性電刷與導(dǎo)電槽電連接，所述第二電磁鐵的彈性電刷與導(dǎo)電滑槽a滑動(dòng)連接，所述第一電磁鐵的彈性電刷與導(dǎo)電滑槽b滑動(dòng)連接；所述導(dǎo)向殼體內(nèi)壁還成型有一對(duì)與第二電磁鐵上的導(dǎo)向凸頭配合滑動(dòng)連接的定位導(dǎo)槽916。

與各對(duì)導(dǎo)電滑槽a，導(dǎo)電滑槽b和導(dǎo)電槽分別連接的接線端子通過(guò)導(dǎo)線與控制器電連接，

所述定位導(dǎo)槽包括有一個(gè)縱向槽體9161，縱向槽體的下端成型有一個(gè)斜下導(dǎo)向面a9162，斜下導(dǎo)向面a的下端成型有第一定位口9163，第一定位口遠(yuǎn)離斜下導(dǎo)向面a的一側(cè)成型有斜下導(dǎo)向面b9166，斜下導(dǎo)向面b的下端成型有第二定位口9167，第二定位口的正上方成型有上端與縱向槽體連通的返回導(dǎo)向槽9168，縱向槽體與返回導(dǎo)向槽之間的位置成型有一個(gè)定位塊9164，定位塊的上端部與返回導(dǎo)向槽相對(duì)且與縱向槽體位置錯(cuò)開(kāi)，定位塊的下端部為v形定位面9165，v形定位面僅位于第一定位口和斜下導(dǎo)向面b的正上方，且v形定位面的最高點(diǎn)位置位于第二斜下導(dǎo)向面b上方。

所述活塞94上端固定連接有3個(gè)以上以圓周陣列分布的活塞桿941，各個(gè)活塞桿上端共同連接有一個(gè)環(huán)形的連接圈942，連接圈與第一電磁鐵通過(guò)螺釘固定連接。

活塞的上方固定連接有一個(gè)固定塊953，固定塊上固定有一個(gè)螺旋狀的排水管95，泵殼上方安裝有進(jìn)氣閥951和排水閥952，所述排水管上端與排水閥連接。

所述泵蓋上連接有進(jìn)水閥931和出水閥932。所述進(jìn)氣閥、排水閥、進(jìn)水閥、出水閥均為單向閥。

所述的控制器為基于單片機(jī)的控制電路或plc可編程控制器，如圖12所示，在水泵工作時(shí)，控制器分別對(duì)三個(gè)電磁鐵輸入相應(yīng)的控制電流。具體的，在活塞下推階段，控制器控制第三電磁鐵和第二電磁鐵通電產(chǎn)生反向磁場(chǎng)，磁場(chǎng)斥力推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，在第二電磁鐵移動(dòng)到極限位置時(shí)（通過(guò)控制器設(shè)定電磁鐵通電時(shí)間），控制器控制第三電磁鐵暫時(shí)斷電，控制器控制第一電磁鐵與第二電磁鐵通電產(chǎn)生反向磁場(chǎng)，磁場(chǎng)斥力推動(dòng)活塞繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，第三電磁鐵斷電時(shí)，第二電磁鐵的導(dǎo)向凸頭卡在定位導(dǎo)槽上的v形定位面位置，不會(huì)向上移動(dòng)；在活塞上拉階段，控制器控制第一電磁鐵和第二電磁鐵通電產(chǎn)生同向磁場(chǎng)，磁場(chǎng)引力驅(qū)動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)第二電磁鐵上的導(dǎo)向凸頭移動(dòng)至第二定位口位置，至第一電磁鐵與第二電磁鐵吸合到一起時(shí)，控制器控制第三電磁鐵通道產(chǎn)生與第二電磁鐵通向的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)引力驅(qū)動(dòng)活塞繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)。

由于在活塞上拉階段，尤其后半程，由于三個(gè)電磁鐵同時(shí)通電，形成了較強(qiáng)的磁場(chǎng)力，能夠有力地驅(qū)動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng)。該水泵尤其適合作為抽水泵，可把較低位置的水或其它液體往高位抽送。

實(shí)施例2

本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，還包括有一個(gè)以上的第二電磁鐵，所述導(dǎo)向殼體內(nèi)壁成型有與各個(gè)第二電磁鐵上的彈性電刷配合滑動(dòng)連接的導(dǎo)電滑槽a，所述導(dǎo)向殼體內(nèi)壁還成型有與各個(gè)第二電磁鐵上的導(dǎo)向凸頭配合滑動(dòng)連接的定位導(dǎo)槽。

實(shí)施例3

結(jié)合圖13和圖14所示，本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，在所述泵殼的下部外壁安裝有一個(gè)霍爾傳感器97，霍爾傳感器與控制器的信號(hào)輸入端電連接。

本實(shí)施例水泵的工作原理是這樣的，當(dāng)?shù)谝浑姶盆F向下移動(dòng)到極限位置時(shí)，霍爾傳感器檢測(cè)到信號(hào)，控制器得到第一電磁鐵從最上端移動(dòng)到最下端的過(guò)程中所花的總時(shí)間，則在下一個(gè)周期時(shí)控制器控制各個(gè)電磁鐵的驅(qū)動(dòng)電流的時(shí)間按照該總時(shí)間作為參考進(jìn)行設(shè)定?！钊麖淖钌隙艘苿?dòng)到最下端的總時(shí)間與水泵出水閥外的壓力大小呈正比。比如水泵剛啟動(dòng)工作時(shí)，活塞向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)第三電磁鐵、第一電磁鐵的電流時(shí)間為3s，驅(qū)動(dòng)第二電磁鐵的電流時(shí)間為6s；而霍爾傳感器檢測(cè)到第一電磁鐵移動(dòng)到最下端的時(shí)間為4s，則在下一周期時(shí)，驅(qū)動(dòng)第三電磁鐵、第一電磁鐵的電流時(shí)間改為2s，驅(qū)動(dòng)第二電磁鐵的電流時(shí)間改為4s；在活塞往上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，第一電磁鐵、第二電磁鐵通電的總時(shí)間也設(shè)定為與活塞向下運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同。