一种使用电磁铁驱动的节能型水泵的制作方法

本发明属于水泵领域，具体涉及一种电磁铁驱动的水泵结构。

背景技术：

现有的活塞水泵一般采用电机配合曲柄驱动活塞往复运动，电机与活塞之间的传动部件不仅产生磨损而且耗费掉一部分的能量，效率较低且水泵整体体积较大。也有部分水泵采用了单个电磁铁来驱动活塞的运动，这样的驱动方式不需要多余的传动部件，效率较高，但由于磁场力随着距离的增加呈立方衰减，使得活塞的实际运动幅度较小，在相同输出功率下，活塞换向的频率增加，而活塞换向时也额外耗费了能量，故该种水泵的效率仍不够高。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种结构合理，活塞活动行程大，能量转化效率高的使用电磁铁驱动的节能型水泵。

为实现本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：一种使用电磁铁驱动的节能型水泵，包括有上端封闭下端开口的导向壳体，固定连接在导向壳体下端部的圆管状的泵壳，固定连接在泵壳下端的泵盖，滑动安装在泵壳内的活塞，以及安装在导向壳体内的用以驱动活塞上下运动的三个电磁铁。

三个所述电磁铁包括有固定安装在导向壳体内顶部的第三电磁铁，以及滑动安装在导向壳体内的第二电磁铁和第一电磁铁，第一电磁铁位于第二电磁铁的下方。

所述电磁铁包括有环形的铁芯，固定连接在铁芯外周的线圈绕组，固定连接在线圈绕组外周的绝缘外圈以及固定连接在绝缘外圈外壁上的两个对称设置的弹性电刷，两个弹性电刷分别与线圈绕组的两端相连接，铁芯的中间为圆形的导向孔。

所述第二电磁铁的绝缘外圈上异于弹性电刷的位置还成型有两个导向凸头。

所述导向壳体的内底部中心固定连接有一个与各个电磁铁的导向孔配合滑动连接的导向柱；所述导向壳体内壁沿导向壳体长度方向成型有一对导电滑槽a，一对导电滑槽b和一对导电槽，所述导电滑槽a，导电滑槽b和导电槽的内壁上成型有导电材料层，所述导电壳体的上方固定连接有与各个所述导电滑槽a，导电滑槽b和导电槽上的导电材料层电连接的接线端子；所述第三电磁铁的弹性电刷与导电槽电连接，所述第二电磁铁的弹性电刷与导电滑槽a滑动连接，所述第一电磁铁的弹性电刷与导电滑槽b滑动连接；所述导向壳体内壁还成型有一对与第二电磁铁上的导向凸头配合滑动连接的定位导槽。

所述定位导槽包括有一个纵向槽体，纵向槽体的下端成型有一个斜下导向面a，斜下导向面a的下端成型有第一定位口，第一定位口远离斜下导向面a的一侧成型有斜下导向面b，斜下导向面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与纵向槽体连通的返回导向槽，纵向槽体与返回导向槽之间的位置成型有一个定位块，定位块的上端部与返回导向槽相对且与纵向槽体位置错开，定位块的下端部为v形定位面，v形定位面仅位于第一定位口和斜下导向面b的正上方，且v形定位面的最高点位置位于第二斜下导向面b上方。

所述活塞上端固定连接有3个以上以圆周阵列分布的活塞杆，各个活塞杆上端共同连接有一个环形的连接圈，连接圈与第一电磁铁通过螺钉固定连接。

活塞的上方固定连接有一个固定块，固定块上固定有一个螺旋状的排水管，泵壳上方安装有进气阀和排水阀，所述排水管上端与排水阀连接。

所述泵盖上连接有进水阀和出水阀。

作为优选：还包括有一个以上的第二电磁铁，所述导向壳体内壁成型有与各个第二电磁铁上的弹性电刷配合滑动连接的导电滑槽a，所述导向壳体内壁还成型有与各个第二电磁铁上的导向凸头配合滑动连接的定位导槽。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：通过三个以上的电磁铁配合驱动活塞往复运动，使活塞推、拉过程中的有效行程较大，即泵送等量液体时活塞换向的频率降低，减少了能量的损耗，提高了水泵的整体效率。

具体的，在活塞下推阶段，第三电磁铁和第二电磁铁通电产生反向磁场，磁场斥力推动活塞向下运动，在第二电磁铁移动到极限位置时，第三电磁铁暂时断电，第一电磁铁与第二电磁铁通电产生反向磁场，磁场斥力推动活塞继续向下运动，第三电磁铁断电时，第二电磁铁的导向凸头卡在定位导槽上的v形定位面位置，不会向上移动；在活塞上拉阶段，第一电磁铁和第二电磁铁通电产生同向磁场，磁场引力驱动活塞向上运动，此时第二电磁铁上的导向凸头移动至第二定位口位置，至第一电磁铁与第二电磁铁吸合到一起时，第三电磁铁通道产生与第二电磁铁通向的磁场，磁场引力驱动活塞继续向上运动。由于在活塞上拉阶段，尤其后半程，由于三个电磁铁同时通电，形成了较强的磁场力，能够有力地驱动活塞向上运动。该水泵尤其适合作为抽水泵，可把较低位置的水或其它液体往高位抽送。

所述泵壳内位于活塞上方以及导向壳体内形成一个密闭的空间，由于泵壳上安装有进气阀和排水阀，在活塞向下移动时进气阀吸入空气，在活塞向上移动时，泵壳内活塞上方的空气或者积水经排水管向上流动，最后从排水阀排出，排水阀和进水阀可同时接进水的管道。这样可以适当降低活塞与导向壳体内壁的配合紧密度，即使有少量的水渗漏到活塞上方，也能从排水阀及时排出，回流到进水管道或者直接排掉，不影响水泵的正常运行。

附图说明

图1、图2是本发明的结构示意图。

图3是本发明的剖视结构示意图。

图4、图5、图6是导向壳体的结构示意图。

图7是图6的a部结构放大图。

图8是电磁铁的结构示意图。

图9是第二电磁铁的结构示意图。

图10是活塞及排水管部分的结构示意图。

图11是本发明的电路系统框图。

图12是各个电磁铁的驱动电压时序图。

图13是实施例3的结构示意图。

图14是实施例3的电路系统框图。

91、导向壳体；911、接线端子；912、导向柱；913、导电滑槽a；914、导电滑槽b；915、导电槽；916、定位导槽；9161、纵向槽体；9162、斜下导向面a；9163、第一定位口；9164、定位块；9165、v形定位面；9166、斜下导向面b；9167、第二定位口；9168、返回导向槽；92、泵壳；93、泵盖；931、进水阀；932、出水阀；94、活塞；941、活塞杆；942、连接圈；95、排水管；951、进气阀；952、排水阀；953、固定块；961、第一电磁铁；962、第二电磁铁；963、第三电磁铁；9601、铁芯；9602、导向孔；9603、线圈绕组；9604、绝缘外圈；9605、弹性电刷；9606、导向凸头；97、霍尔传感器。

具体实施方式

根据图1至图12所示，本实施例所述的一种使用电磁铁驱动的节能型水泵，包括有上端封闭下端开口的导向壳体91，固定连接在导向壳体下端部的圆管状的泵壳92，固定连接在泵壳下端的泵盖93，滑动安装在泵壳内的活塞94，以及安装在导向壳体内的用以驱动活塞上下运动的三个电磁铁。

三个所述电磁铁包括有固定安装在导向壳体内顶部的第三电磁铁963，以及滑动安装在导向壳体内的第二电磁铁962和第一电磁铁961，第一电磁铁位于第二电磁铁的下方。

所述电磁铁包括有环形的铁芯9601，固定连接在铁芯外周的线圈绕组9603，固定连接在线圈绕组外周的绝缘外圈9604以及固定连接在绝缘外圈外壁上的两个对称设置的弹性电刷9605，两个弹性电刷分别与线圈绕组的两端相连接，铁芯的中间为圆形的导向孔9602。所述的弹性电刷为弯折成u形的铜片。

所述第二电磁铁的绝缘外圈上异于弹性电刷的位置还成型有两个导向凸头9606。

所述导向壳体的内底部中心固定连接有一个与各个电磁铁的导向孔配合滑动连接的导向柱912；所述导向壳体内壁沿导向壳体长度方向成型有一对导电滑槽a913，一对导电滑槽b914和一对导电槽915，所述导电滑槽a，导电滑槽b和导电槽的内壁上成型有导电材料层，所述导电壳体的上方固定连接有与各个所述导电滑槽a，导电滑槽b和导电槽上的导电材料层电连接的接线端子911；所述第三电磁铁的弹性电刷与导电槽电连接，所述第二电磁铁的弹性电刷与导电滑槽a滑动连接，所述第一电磁铁的弹性电刷与导电滑槽b滑动连接；所述导向壳体内壁还成型有一对与第二电磁铁上的导向凸头配合滑动连接的定位导槽916。

与各对导电滑槽a，导电滑槽b和导电槽分别连接的接线端子通过导线与控制器电连接，

所述定位导槽包括有一个纵向槽体9161，纵向槽体的下端成型有一个斜下导向面a9162，斜下导向面a的下端成型有第一定位口9163，第一定位口远离斜下导向面a的一侧成型有斜下导向面b9166，斜下导向面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与纵向槽体连通的返回导向槽9168，纵向槽体与返回导向槽之间的位置成型有一个定位块9164，定位块的上端部与返回导向槽相对且与纵向槽体位置错开，定位块的下端部为v形定位面9165，v形定位面仅位于第一定位口和斜下导向面b的正上方，且v形定位面的最高点位置位于第二斜下导向面b上方。

所述活塞94上端固定连接有3个以上以圆周阵列分布的活塞杆941，各个活塞杆上端共同连接有一个环形的连接圈942，连接圈与第一电磁铁通过螺钉固定连接。

活塞的上方固定连接有一个固定块953，固定块上固定有一个螺旋状的排水管95，泵壳上方安装有进气阀951和排水阀952，所述排水管上端与排水阀连接。

所述泵盖上连接有进水阀931和出水阀932。所述进气阀、排水阀、进水阀、出水阀均为单向阀。

所述的控制器为基于单片机的控制电路或plc可编程控制器，如图12所示，在水泵工作时，控制器分别对三个电磁铁输入相应的控制电流。具体的，在活塞下推阶段，控制器控制第三电磁铁和第二电磁铁通电产生反向磁场，磁场斥力推动活塞向下运动，在第二电磁铁移动到极限位置时（通过控制器设定电磁铁通电时间），控制器控制第三电磁铁暂时断电，控制器控制第一电磁铁与第二电磁铁通电产生反向磁场，磁场斥力推动活塞继续向下运动，第三电磁铁断电时，第二电磁铁的导向凸头卡在定位导槽上的v形定位面位置，不会向上移动；在活塞上拉阶段，控制器控制第一电磁铁和第二电磁铁通电产生同向磁场，磁场引力驱动活塞向上运动，此时第二电磁铁上的导向凸头移动至第二定位口位置，至第一电磁铁与第二电磁铁吸合到一起时，控制器控制第三电磁铁通道产生与第二电磁铁通向的磁场，磁场引力驱动活塞继续向上运动。

由于在活塞上拉阶段，尤其后半程，由于三个电磁铁同时通电，形成了较强的磁场力，能够有力地驱动活塞向上运动。该水泵尤其适合作为抽水泵，可把较低位置的水或其它液体往高位抽送。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上，还包括有一个以上的第二电磁铁，所述导向壳体内壁成型有与各个第二电磁铁上的弹性电刷配合滑动连接的导电滑槽a，所述导向壳体内壁还成型有与各个第二电磁铁上的导向凸头配合滑动连接的定位导槽。

实施例3

结合图13和图14所示，本实施例在实施例1的基础上，在所述泵壳的下部外壁安装有一个霍尔传感器97，霍尔传感器与控制器的信号输入端电连接。

本实施例水泵的工作原理是这样的，当第一电磁铁向下移动到极限位置时，霍尔传感器检测到信号，控制器得到第一电磁铁从最上端移动到最下端的过程中所花的总时间，则在下一个周期时控制器控制各个电磁铁的驱动电流的时间按照该总时间作为参考进行设定。——活塞从最上端移动到最下端的总时间与水泵出水阀外的压力大小呈正比。比如水泵刚启动工作时，活塞向下运动过程中，驱动第三电磁铁、第一电磁铁的电流时间为3s，驱动第二电磁铁的电流时间为6s；而霍尔传感器检测到第一电磁铁移动到最下端的时间为4s，则在下一周期时，驱动第三电磁铁、第一电磁铁的电流时间改为2s，驱动第二电磁铁的电流时间改为4s；在活塞往上运动过程中，第一电磁铁、第二电磁铁通电的总时间也设定为与活塞向下运动的时间相同。