阅读说明：本技术 一种纯磁驱气体增压机 (Pure magnetic drive gas supercharger ) 是由 李迦怡 于 2019-11-07 设计创作，主要内容包括：一种纯磁驱气体增压机,包括缸体及缸体内的活塞,其特征在于：所述缸体的两端均设置有封堵头,活塞置于缸体内,所述活塞为永磁铁活塞,所述两个封堵头中的至少一个为电磁驱动器,在缸体的两端部各成组设置有一个单向的进气口、单向的出气口,缸体端部的电磁驱动器通电后,形成相应磁极轴向施力与永磁铁活塞的磁极相匹配,驱动活塞运动,从而使得气体从单向的进气口进入,从单向的出气口输出加压气体。(The utility model provides a pure magnetic drive gas booster compressor, includes the piston in cylinder body and the cylinder body, its characterized in that: the two ends of the cylinder body are respectively provided with a blocking head, the pistons are arranged in the cylinder body, the pistons are permanent magnet pistons, at least one of the two blocking heads is an electromagnetic driver, two ends of the cylinder body are respectively provided with a unidirectional air inlet and a unidirectional air outlet in groups, and after the electromagnetic driver at the end part of the cylinder body is electrified, corresponding magnetic pole axial force application is formed to be matched with the magnetic pole of the permanent magnet piston to drive the pistons to move, so that air enters from the unidirectional air inlets, and pressurized air is output from the unidirectional air outlets.)

一种纯磁驱气体增压机

技术领域

本发明涉及压力机械领域，具体涉及一种纯磁驱气体增压机。

背景技术

目前，现有的气体压缩机很大一部分为正位移气体压缩机，其工作原理是将固定量的气体紧闭在压缩室中，机械地减小气体占用的体积从而压缩气体，以及将压缩的气体输输出。气体压力增量对应于同等量气体所占用空间的体积减量。本说明书中所用的术语“气体”包括气态物质、液态物质或者由液态物质和气态物质构成的混合物，正位移压缩机大多使用旋转部件机械地减小气体占用的体积，所述旋转部件往往采用驱动装置驱动摇臂带动活塞往复运动，每当所述活塞移动到所述压缩室中时，所述活塞将扫掠所述压缩室的一部分，从而减小所述气体占据的压缩室的体积，并且提高其中的压力。经压缩的气体随后离开压缩室，所述活塞从压缩室中抽出，并且将待加压气体吸入压缩室，以便进行后续的活塞往复运动，这种使用活塞压缩的往复式压缩机具有一些不足，比如在配备活塞的压缩机中，与往复式部件相关的惯性力比较高，在连续的往复运动中，压缩机驱动装置使活塞沿一个方向加速、停止运动，然后沿相反方向加速，活塞组件越大，驱动装置需要提供以加速和减速所述组件的力越大，由于组件的动能通常在冲程结束时消散，因此压缩机效率较低。在活塞行程较短的压缩机中，这种能量损失尤其严重，因此，压缩机驱动装置所产生的大部分力不是用于压缩气体中，而是消耗在连续不断地加速活塞组件的过程当中；为此，也有人提出了一件申请号为：201380025455.2、名称为用于往复式压缩机的电磁致动器和惯性保持装置的压缩机专利申请，该申请提出了一种往复式压缩机解决方案，所述往复式压缩机包括：活塞，所述活塞以可往复运动方式设置在压缩气缸内；可平移组件，所述可平移组件连接到所述活塞；电磁驱动装置，所述电磁驱动装置具有固定定子和芯子，所述芯子连接到所述可平移组件，其中所述驱动装置被配置成在所述压缩室内以可往复运动方式驱动所述可平移组件；以及蓄能器，所述蓄能器连接到所述可平移组件，其中所述蓄能器被配置成储存驻留在所述可平移组件沿第一方向的运动中的动能，并且其中所述蓄能器被配置成传递驻留在所述可平移组件沿第二方向的运动中的动能；此外，还有一件申请号为：201910311667.6、名称为双向电磁驱动空气压缩机的压缩机专利申请，该申请提出了如下方案：一种双向电磁驱动空气压缩机，包括筒型的缸体及缸体内的活塞，所述缸体两端的开口上均设置有缸盖，每个缸盖上均设置有带有进气单向阀的进气道、出气单向阀的出气道及电磁驱动器，连接在活塞上的活塞杆从缸体两端的缸盖伸出并延伸至对应的电磁驱动器内，缸体两侧的电磁驱动器通电后同向施力驱动活塞杆及活塞的往复运动，从而使得从进气道进气，从出气道输出压缩气体。上述两种方案相较于采用驱动装置驱动摇臂带动活塞往复运动的压缩机而言，具有很大的进步，但是也还存在结构复杂、且都是通过连杆来驱动活塞运动，荷载及摩擦阻力较大等问题，因此，研发一种新的磁驱气体增压机已为迫切需求。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供一种纯磁驱气体增压机，具体技术方案如下：一种纯磁驱气体增压机，包括缸体及缸体内的活塞，所述缸体的两端均设置有封堵头，活塞置于缸体内，所述活塞为永磁铁活塞，所述两个封堵头中的至少一个为电磁驱动器，在缸体的两端部各成组设置有一个单向的进气口、单向的出气口，缸体端部的电磁驱动器通电后，形成相应磁极轴向施力与永磁铁活塞的磁极相匹配，驱动活塞运动，从而使得气体从单向的进气口进入，从单向的出气口输出加压气体。这样，活塞为独立的活塞在气缸内做往复运动，与现有技术所述压缩机相比，没有机械构件与活塞连接，活塞在气缸中做无连接往复运动，在活塞的运动过程中，没有连杆的制约，大幅度降低了机械构件的功率损耗，机械部件摩擦损耗极少，提高了使用寿命，极大的提高增压机的效率，此外，这种纯磁性驱动的气体增压机具有结构极其简单、工作性能稳定、安全的优点。

进一步，在于电磁驱动器为电磁铁，所述电磁铁的磁极与缸体轴线同轴设置。这样，所述电磁铁的磁极与缸体轴线同轴设置后，可对永磁铁活塞产生最优状态的推力和吸力，而且，可以约束永磁铁活塞在缸体轴线上往复运行，可有效降低活塞与缸体之间的摩擦力，减少缸体与活塞的摩擦损耗，延长使用寿命。

进一步，在于所述在缸体的两端部侧面各成组设置有一个单向的进气口、单向的出气口。这样，在缸体的两端部侧面各成组设置有一个单向的进气口、单向的出气口后，活塞在运动过程中，在活塞的两侧各形成一个进气、压缩出气循环，实现了一个气缸一个活塞达到同样尺寸的摇臂式压缩机两个气缸的压缩气量，大幅度提高了效率。

进一步，所述两个封堵头均为电磁铁，所述电磁铁的磁极、活塞中设置的永磁铁与缸体轴线同轴设置，缸体端部的电磁铁通电后，两电磁铁互相形成相反磁极分布，形成相应磁极轴向施力与活塞中的永磁铁磁极相匹配，在永磁铁活塞的两端分别产生推力和吸力共同推动活塞驱动活塞向另一端运动，气缸内形成低压腔和高压腔，此时，设置于低压腔一端的单向进气口打开，设置于低压腔一端的单向出气口关闭，气体从设置于低压腔一端的单向进气口吸入待加压气体，设置于高压腔一端的单向进气口关闭，设置于高压腔一端的单向出气口打开，气体从设置于高压腔一端的单向出气口输出加压气体，切换电磁铁中电流方向后，两电磁铁互相形成相反磁极分布，形成相应磁极轴向施力与活塞中的永磁铁磁极相匹配，在永磁铁活塞的两端分别产生推力和吸力共同推动活塞驱动活塞反向另一端运动，此时，高压腔和低压腔位置逆转，设置于低压腔一端的单向进气口打开，设置于低压腔一端的单向出气口关闭，气体从设置于低压腔一端的单向进气口吸入待加压气体，设置于高压腔一端的单向进气口关闭，设置于高压腔一端的单向出气口打开，气体从设置于高压腔一端的单向出气口输出加压气体，设置在两端的两个电磁铁通过不断切换电流方向改变磁极方向，与活塞中设置的永磁铁磁极相匹配，产生推力和吸力共同推动活塞往复运动。这样，在缸体的两端部侧面各成组设置有一个单向的进气口、单向的出气口，永磁铁活塞的磁极不变，而气缸两端的电磁铁磁极不断变换，与永磁铁活塞之间产生推力和吸力，实现了无物理连接运行，极大地降低了功率的机械损耗，而且活塞的往复运动更为柔和，在活塞在运动过程中，在活塞的两侧各形成一个进气、压缩出气循环，实现了一个气缸一个活塞达到同样尺寸的摇臂式压缩机两个气缸的压缩气量，大幅度提高了效率。

进一步，所述电磁驱动器连接有至少一个电流调节器，所述电流调节器调节通过电磁铁的电流强度。这样，采用电流调节器调节通过电磁铁的电流强度可增强或者减弱通过电磁铁的电流强度从而增强或者减弱电磁铁的推力或者吸力，进而可以改变永磁铁活塞的运行速度及行程，从而达到控制压缩空气的压力及流量，方便使用者控制。

进一步，所述活塞中的永磁铁表面覆盖有外壳或者涂覆有防水涂层。这样，在活塞中的永磁铁表面覆盖有外壳或者涂覆有防水涂层后，可隔断水对永磁铁的磁性弱化，保持永磁铁的磁性性能稳定。

进一步，所述活塞为永磁铁外设置有至少一个活塞环构成。这样，当活塞为永磁铁外设置有至少一个活塞环构成时，活塞的加工工艺简单易行，安装及更换活塞或者活塞环极为简单，降低了使用难度。

进一步，所述封堵头外侧设置有端盖，或者该所述端盖为隔磁板。这样，在封堵头外侧设置有端盖，或者该所述端盖为隔磁板时，可以有效地隔断电磁铁对纯磁驱气体增压机附近的磁性影响。

进一步，所述气缸内部两端分别设置有限位弹簧。这样，在气缸内部两端分别设置有限位弹簧后，可有效防止活塞撞击气缸两端的电磁铁，限位弹簧可起到减速及限位作用，同时还可以起到蓄能器的作用，在切换电磁铁磁极使活塞向另一端运动时，限位弹簧所蓄能量可对活塞起到推动作用。

进一步，所述多个单向进气口、单向出气口分别设置于封堵头、活塞上，形成单向气体通道，缸体端部的电磁铁通电后，两电磁铁互相形成相反磁极分布，形成相应磁极轴向施力与活塞中的永磁铁磁极相匹配，在永磁铁活塞的两端分别产生推力和吸力共同推动活塞驱动活塞向另一端运动，此时，设置于活塞上的单向进气口关闭，设置于封堵头上的单向进气口、单向出气口打开，气缸内形成低压腔和高压腔，气体从设置有单向进气口的封堵头进入缸体内活塞一侧的低压腔，缸体内活塞另一侧的气体从高压腔封堵头单向出气口输出加压气体，切换电磁铁中电流方向后，两电磁铁互相形成相反磁极分布，形成相应磁极轴向施力与活塞中的永磁铁磁极相匹配，在永磁铁活塞的两端分别产生产生推力和吸力共同推动活塞驱动活塞反向另一端运动，此时，设置于封堵头上的单向进气口和单向出气口均关闭，设置于活塞上的单向进气口打开，高压腔和低压腔位置逆转，使得气体从设置有单向进气口的活塞一侧进入另一侧。这样，多个单向进气口、单向出气口分别设置于封堵头、活塞上，形成单向气体通道，永磁铁活塞的磁极不变，而气缸两端的电磁铁磁极不断变换，与永磁铁活塞之间产生推力和吸力，实现了无物理连接运行，极大地降低了功率的机械损耗，而且活塞的往复运动更为柔和，在活塞在运动过程中，实现了压缩和吸气过程同步进行，极大的提高了效率，而且，这种从一端进一端出的压缩方式，极为适合液体、例如水上运载工具、水下运载工具的静音压水推进系统使用。

此外，当多个所述气缸通过管道串联的方式连接后，可实现多级增压，解决单个气缸增压压力不够高的问题；而通过串联并联相结合的方式组合，则可以同时提高压缩流量及提高压力。

进一步，所述两个缸体并列设置，其中一个缸体的出气口分别与另一缸体的进气口连通，构成一个梯级纯磁驱气体增压机。这样，当采取上述方式组成的纯磁驱气体增压机可解决单个缸体产生压力有限的问题，可通过若干个缸体通过上述组合进而得到使用者所需压力的压缩空气。

进一步，所述两个缸体并列设置，其中一个缸体的出气口分别与一个储气罐连接，另一缸体的进气口分别与储气罐连通，构成一个梯级纯磁驱气体增压机。这样，当采取上述方式组成的纯磁驱气体增压机可解决单个缸体产生压力有限的问题，可通过若干个缸体通过上述组合进而得到使用者所需压力的压缩空气，特别是设置储气罐后，储气罐起到缓冲恒压的作用，充分保证了增压缸体进气口的气压稳定及进气量的稳定。

进一步，所述两个缸体串联设置，其中一个缸体的出气口与另一缸体的进气口连通，构成一个梯级纯磁驱气体增压机，电路中设置有延时控制模块，所述延时控制模块控制串接于后的缸体运行。这样，通过延时控制模块控制串接于后的缸体运行启动时间及运行速率，可充分保证串接于后的缸体进气口的压力及进气量，进而使得其稳定增压。

进一步，所述两个缸体并列设置，所述两缸体的出气口分别与一个储气罐连接，在储气罐之后还设置有另一缸体，所述储气罐之后的缸体的进气口与储气罐连通，构成一个梯级纯磁驱气体增压机。这样，当采取上述方式组成的纯磁驱气体增压机可解决单个缸体产生压力有限的问题，可通过若干个缸体通过上述组合进而得到使用者所需压力的压缩空气，特别是设置储气罐后，因在储气罐之前设置有多个缸体进行压缩，储气罐起到缓冲恒压的作用，充分保证了增压缸体进气口的气压稳定及进气量的稳定。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明一种实施方式所涉及的纯磁驱气体增压机结构示意图；

图2为本发明一种实施方式所涉及的纯磁驱气体增压机的另一种结构示意图；

图3为本发明一种实施方式所涉及的纯磁驱气体增压机的另一种结构示意图；

图4为本发明一种实施方式所涉及的纯磁驱气体增压机的另一种结构示意图；

图5为本发明一种实施方式所涉及的纯磁驱气体增压机的另一种结构示意图；

图6为本发明一种实施方式所涉及的纯磁驱气体增压机的另一种结构示意图；

图7为本发明一种实施方式所涉及的纯磁驱气体增压机的另一种结构示意图；

图8为本发明一种实施方式所涉及的纯磁驱气体增压机的另一种结构示意图；

图9为本发明一种实施方式所涉及的纯磁驱气体增压机的另一种结构示意图；

图10为本发明一种实施方式所涉及的纯磁驱气体增压机的另一种结构示意图；

各附图中：1-缸体，2-活塞，3-封堵头，4-电磁驱动器，5-进气口，6-出气口，7-电流调节器，8-活塞环，9-隔磁板，10-限位弹簧，11-储气罐，12-延时控制器。此外，气缸1内箭头表示为磁力作用为吸力或者推力及其强度，气缸1外水平箭头表示为活塞2运动方向，进气口或者出气口附近的箭头表示进气或者出气方向，N和S表示磁极方向，A表示高压区、B表示低压区。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合，所用的术语“气体”包括气态物质、液态物质或者由液态物质和气态物质构成的混合物。

本发明实施例如下，如图1所示，一种纯磁驱气体增压机，包括缸体1及缸体1内的活塞2，所述缸体1的两端均设置有封堵头3，活塞2置于缸体1内，活塞2为永磁铁活塞，两个封堵头3均为电磁驱动器4，在缸体1的两端部各成组设置有一个单向的进气口5、单向的出气口6，在电路中设置有电流调节器7，永磁铁活塞上设置有两个活塞环8，活塞两端各设置有一个隔磁板9，气缸内部设置有两个限位弹簧10，所述限位弹簧分别与封堵头3接触设置；如图2所示，一种纯磁驱气体增压机，包括缸体1及缸体1内的活塞2，所述缸体1的两端均设置有封堵头3，活塞2置于缸体1内，活塞2为永磁铁活塞，两个封堵头3均为电磁驱动器4，在缸体1的两端部各成组设置有一个单向的进气口5、单向的出气口6，在电路中设置有电流调节器7，永磁铁活塞上设置有两个活塞环8，活塞两端各设置有一个隔磁板9，气缸内部设置有两个限位弹簧10，所述限位弹簧分别与封堵头3接触设置，缸体1端部的电磁驱动器4通电后，形成相应磁极轴向施力与永磁铁活塞2的磁极相匹配，驱动活塞2运动，从而使得气体从单向的进气口5进入，从单向的出气口6输出加压气体。

在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图2所示，电磁驱动器4为电磁铁，所述电磁铁的磁极与缸体1轴线同轴设置，永磁铁活塞处于缸体1的中部，其两端所受推力和压力相等但是所受合力方向一致，。

在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图3所示，在缸体1的两端部侧面各成组设置有一个单向的进气口5、单向的出气口6，所述单向进气口5、单向出气口6合并为总成与缸体1连接连通。

在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图2、图3、图4图5所示，所述两个封堵头3均为电磁铁，所述电磁铁的磁极、活塞2中设置的永磁铁与缸体1轴线同轴设置，缸体1端部的电磁铁通电后，两电磁铁互相形成相反磁极分布，形成相应磁极轴向施力与活塞2中的永磁铁磁极相匹配，在永磁铁活塞2的两端分别产生推力和吸力共同推动活塞2驱动活塞2向另一端运动，气缸内形成低压腔和高压腔，此时，设置于低压腔一端的单向进气口5打开，设置于低压腔一端的单向出气口6关闭，气体从设置于低压腔一端的单向进气口5吸入待加压气体，设置于高压腔一端的单向进气口5关闭，设置于高压腔一端的单向出气口6打开，气体从设置于高压腔一端的单向出气口6输出加压气体，切换电磁铁中电流方向后，两电磁铁互相形成相反磁极分布，形成相应磁极轴向施力与活塞2中的永磁铁磁极相匹配，在永磁铁活塞2的两端分别产生推力和吸力共同推动活塞2驱动活塞2反向另一端运动，此时，高压腔和低压腔位置逆转，设置于低压腔一端的单向进气口5打开，设置于低压腔一端的单向出气口6关闭，气体从设置于低压腔一端的单向进气口5吸入待加压气体，设置于高压腔一端的单向进气口5关闭，设置于高压腔一端的单向出气口6打开，气体从设置于高压腔一端的单向出气口6输出加压气体，设置在两端的两个电磁铁通过不断切换电流方向改变磁极方向，与活塞2中设置的永磁铁磁极相匹配，产生推力和吸力共同推动活塞2往复运动，从图2至图3、图4、图5顺序为活塞往复运动的示意图，一个往复运动做功两次，同时完成吸气、压缩、排气各两次。

在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图6所示，所述两个缸体1并列设置，所述两缸体1内的活塞2同向运动，其中一个缸体1的出气口6分别与另一缸体1的相反端进气口连通，构成一个梯级纯磁驱气体增压机；所述电磁驱动器4连接有一个电流调节器7，所述电流调节器7调节通过电磁铁的电流强度，使得通过电磁铁所产生的磁力大小发生变强或者变弱的改变，使得活塞2在缸体1中顺畅转换运行方向。

在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图4所示，所述活塞2中的永磁铁表面涂覆有防水涂层，如图5所示，所述活塞2中的永磁铁表面覆盖有外壳。

在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图7、图8所示，所述活塞2为永磁铁外设置有两个活塞环8构成。

在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图9、图10所示，所述封堵头3外侧设置有端盖，或者该所述端盖为隔磁板9。

在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图5所示，所述缸体1内部两端分别设置有限位弹簧10。

在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图8、图9所示，所述多个单向进气口5、单向出气口6分别设置于封堵头3、活塞2上，形成单向气体通道，缸体1端部的电磁铁通电后，两电磁铁互相形成相反磁极分布，形成相应磁极轴向施力与活塞2中的永磁铁磁极相匹配，在永磁铁活塞2的两端分别产生推力和吸力共同推动活塞2驱动活塞2向另一端运动，此时，设置于活塞2上的单向进气口5关闭，设置于封堵头3上的单向进气口5、单向出气口6打开，气缸内形成低压腔和高压腔，气体从设置有单向进气口5的封堵头3进入缸体1内活塞2一侧的低压腔，缸体1内活塞2另一侧的气体从高压腔封堵头3单向出气口6输出加压气体，切换电磁铁中电流方向后，两电磁铁互相形成相反磁极分布，形成相应磁极轴向施力与活塞2中的永磁铁磁极相匹配，在永磁铁活塞2的两端分别产生产生推力和吸力共同推动活塞2驱动活塞2反向另一端运动，此时，设置于封堵头3上的单向进气口5和单向出气口6均关闭，设置于活塞2上的单向进气口5打开，高压腔和低压腔位置逆转，使得气体从设置有单向进气口5的活塞2一侧进入另一侧。

在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图7所示，所述两个缸体1并列设置，所述两缸体1内的活塞2同向运动，其中一个缸体1的出气口6分别与一个储气罐连接，另一缸体1的进气口分别与储气罐连通，构成一个梯级纯磁驱气体增压机。

在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图9所示，所述两个缸体1串联设置，所述两缸体1内的活塞2同向运动，其中一个缸体1的出气口6与另一缸体1的进气口连通，构成一个梯级纯磁驱气体增压机，其中，所述增压缸体1的电路中设置有延时控制模块12。

在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，如图10所示，所述两个缸体1并列设置，所述两缸体1内的活塞2同向运动，所述两缸体1的出气口6分别与一个储气罐连接，在储气罐之后还设置有另一缸体1，所述储气罐之后的缸体1的进气口与储气罐连通，构成一个梯级纯磁驱气体增压机。