民用微型电磁泵结构原理

WWW.NEWJBT.COM新商务网民用微型电磁泵结构原理1/7电磁泵（Solenoidpump）是一种电磁铁驱动的微型柱塞泵，亦称为振动柱塞泵(OscillatingorVibratingpistonpump)。电磁泵是一种特点突出的泵类产品，不需要驱动轴，通电后线圈产生磁力，推动柱塞运动，将电磁动力和泵体直接结合为一体的高压微型泵，体积小，结构紧凑，易于布置在狭小空间，无泄漏，体积小，价格相对低廉，动态调节特性好，输出流量较小等特点。电磁泵的电源是交流过滤后的半波，或其它单向方波电流，一般城市电源为50或60Hz，整流后脉冲频率也为50或60Hz，这样流体就连续不断的从电磁泵进口流入,在电磁泵出口流出,滑杆左右运动的频率也是50或60Hz。电磁泵由于形体小巧虽然便于安装，但也决定了它的压力和流量不会很高；主要应用在饮料冲饮机、蒸汽清洗机、冲牙器、喷雾加湿器、过滤器增压机、计量泵、地毯清洗机等需要小流量清水的场合，以民用设备为主。也可作为计量泵使用，通过改变电压或者频率来控制流量，或作为润滑泵使用，特别适合主轴、导轨等需要微量润滑且空间狭小的场合，及作为燃油输送泵使用，为柴油机燃油系统供油，和需要微量循环液、冷却液的场合，靠电磁泵来驱动。电磁泵工作原理电磁泵的工作原理图：图中英文对应中文意思:OutletPressure:Pout=出口压力Pout;Plunger=滑杆InletPressurePin=进口压力Pin;PressureChamberPressureP=压力仓压力P;PlungerMotionDirection=滑杆运动方向LiquidFlowDirection=液体流动方向A图:电磁泵半波通电瞬间的状态图，B图:电磁泵半波断电瞬间的状态图.WWW.NEWJBT.COM新商务网民用微型电磁泵结构原理2/7电磁泵工作原理就是用二极管和线圈串联，接到交流220V的电压上，线圈磁力推动泵心压油。一般城市电源整流后脉冲频率为50或60Hz,滑杆左右运动的频率也是50或60Hz.这样流体就连续不断的从进口流入,出口流出。A图:当电磁铁线圈半波通电时,滑杆(Plunger)在电磁场力作用下向右运动,密封仓(PressureChamber)容积增大,压力(Pressure)P小于进口气压(InletPressure)Pin时,液体流入密封仓(PressureChamber)。B图:当电磁铁线圈半波断电时,滑杆(Plunger)在弹簧力作用下向左运动,密封仓(PressureChamber)容积减小,压力P大于出口压力(OutletWWW.NEWJBT.COM新商务网民用微型电磁泵结构原理3/7Pressure)Pout时,流体从出口流出。WWW.NEWJBT.COM新商务网民用微型电磁泵结构原理4/7电磁泵设计注意一是保证磁回路的均匀同心；二是电磁驱动部得发热和冷却的问题。电磁泵中较难保证磁回路的均匀性，为此首先必须合理设计电磁驱动部和泵体部分的连接结构和装配精度。其次是合理的设计的柱塞和衔铁的分开结构。如果衔铁和柱塞虽分开但是一整体，则必须在形位公差上保证其精度，如果衔铁和柱塞分开且是两体，则只需考虑径向可调的连接结构，对两体的同轴度并不之分苛求。电磁驱动部的发热主要取决于两个因素；一是磁导体材料和热处理工艺，对交流电磁泵这个问题很严重，其磁导体一定要用高电阻率的材料制造；二是电磁线圈的合理设计。让液体通过其电磁驱动部排出，也有流体不通过电磁驱动部而直接排出的，这种情况下需要考虑设计相应的散热结构。电磁泵交流电磁回路部分的设计可按下列步骤进行：⑴选定工作气隙中磁感应强度B根据泵的排出压力、衔铁和柱塞的惯性力、弹簧力，估算所需的电磁力F。由泵的流量（先设定柱塞直径）初定行程，由此决定电磁铁的结构因素k在交流电磁铁中这个参数没有什么意义=F/10/k式中F—电磁吸力，N然后由—B曲线可以确定工作气隙中磁感应强度B。—衔铁的行程（即柱塞的行程），cmk⑵有麦克斯韦电磁吸力公式求衔铁的截面积Sm2S=2F/B20式中F—电磁吸力，NB—电磁感应强度，T—空气磁导率，=4107H/m00如果衔铁为圆截面，责由此可得衔铁直径d4S/铁⑶求电磁线圈的匝数NN=2VBS式中V—电源电压，V—固频率，2ff—电源频率，Hz⑷确定安匝数IN安匝数可由下式计算IN1.14式中—气隙Bv系数，=0.25~0.55v安匝数也可以由v查表所得⑸确定电磁线圈的线径d线4Ij=d线式中j—电流密度，对长期工作制j=2~4A/mm2，使其圆整到标准线径。⑹计算窗口面积QkWWW.NEWJBT.COM新商务网民用微型电磁泵结构原理5/7Nd24Q=kf—充填系数，f1=0.5~0.8式中1f1⑺由窗口面积Q决定线圈的高度h和宽度b由此确定h/b值，值可以取k2~3，为了防止或减少来自磁导体的热量，值取偏小有利，这时电磁线圈矮而粗。⑻验算线圈温升，使在允许的范围内。I2RKhD式中R—线圈电阻，K—散热系数，W/cmC，温升65℃时，k为12104W/cm2℃2D—线圈外侧表面周长，cm电磁泵的有关结构设计⑴为了使电磁泵能够正常工作，必须使衔铁长度l，和线圈长度L之间符合如1l2Ll1下条件：1因为当时，在线圈励磁时，衔铁将移出线圈外，当线L2，圈再度励磁时也不会产生电磁力。当l1时，则衔铁横跨两侧厄铁，没有磁阻L变化，也无法产生电磁力。⑵据经验，在要求长行程的地方，可以选择较短的长度，并具有锥形端部形状的衔铁，在要求短行程和强驱动力的地方，可以选择具有适当长度的平头端部形状的衔铁。⑶从国内外的电磁泵的结构来看，组成其电磁回路的，大部分采用甲壳螺管式的磁路形式，如图示WWW.NEWJBT.COM新商务网民用微型电磁泵结构原理6/7漏a其主磁通产生的端头力，漏磁通产生的螺管力，两力的方向一致，都是主使衔铁向档铁的方向位移，因此电磁吸力大，这样泵能克服外部负载大，泵送的压力可提高。b工作间隙较大，泵的往复行程较长，并且衔铁是在线圈的内腔中做直线往复运动，便于柱塞密封。c螺管式电磁回路气隙磁导最大，也是电磁吸力增大。d结构简单，加工工艺简单。电磁泵的流量及变量途径电磁泵的压力可以大幅度的提高，但是流量较小。因为要是电磁泵的流量增大，一是要增大柱塞直径，二是要提高柱塞的往复行程和泵速。柱塞直径加大，衔铁的质量就增加，需电磁吸力就增大，从而泵的结构庞大，耗电大，失去其自身的优。势从理论上讲当交流电源的频率一定，则电磁泵泵速就一定，因此柱塞行程和直径大小就决定了泵流量的大小。电磁泵流量改变的方法：1改变柱塞的行程，这在结构上比较简单。2从控制线路上设置变频电路，改变电源频率，从而使泵速改变。（一）电磁泵的参数设计与选择首先根据泵的排出压力、衔铁和柱塞的惯性力，估算所需的电磁力F。由泵的流量（先设定柱塞的直径），初定行程，初步选定泵的流量500cc/min，Q60pv0.015d2pp—柱塞往复运动的频率，设为50HZ—柱塞行程—柱塞移动距离排出的液体体积v确定=5mm，=10mm根据计算d柱塞普通单向阀进出口压力差为0.2-0.3Mpa.由于初步选定的电磁泵为12bar，这样在泵部由柱塞的压力所形成的压力为15bar。Fp由于公式是柱塞的截面积m2SS可以初步确定的大小F=PS=1500000pa*3.14*0.005*0.005/4FWWW.NEWJBT.COM新商务网民用微型电磁泵结构原理7/7F=29.4375N，为方便计算先定F=30N有公式S=2F/B20式中S—衔铁的截面积m2，衔铁的截面积与柱塞截面积关系的确定F—电磁吸力，NB—电磁感应强度，T—空气磁导率，=4107H/m00有上公式确定B的大小为1.96T有公式F1IN确定的大小A2IN022IN=15.602VBS经计算的=25759圆整取25000N有公式N根据上面所得的计算结果，确定I0.0024A4Ij有公式=d线确定=0.0319mm，圆整到标准的线径d线窗口面积QkNd24Q=kf—充填系数，f=0.5~0.6取0.55