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1、(10)申请公布号 CN 102957300 A (43)申请公布日 2013.03.06 C N 1 0 2 9 5 7 3 0 0 A *CN102957300A* (21)申请号 201110247868.8 (22)申请日 2011.08.24 H02K 44/02(2006.01) (71)申请人中国科学院理化技术研究所 地址 100190 北京市海淀区中关村东路29 号 (72)发明人邓中山 刘静 (74)专利代理机构北京路浩知识产权代理有限 公司 11002 代理人王莹 (54) 发明名称 电磁泵 (57) 摘要 本发明公开了一种电磁泵，涉及流体泵技术 领域，包括：泵体(1)、流。
2、道(2)、电极对(3)、永磁 体对(4)和电容模块(5)，其中，所述泵体(1)，内 部中空，前、后表面开有凹槽，上、下表面处分别与 流道(2)连接；所述电极对(3)，分别嵌入所述泵 体(1)的左、右表面；所述永磁体对(4)，位于所述 前、后表面的凹槽内，且永磁体对(4)的两个永磁 体的N极与S极相对放置；所述电容模块(5)，与 所述电极对(3)连接，用于通过直流电源充电提 供电源。本发明其具有结构简单、能耗及成本低、 泵送能力强、效率高等优点。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 。
3、4 页 附图 3 页 1/1页 2 1.一种电磁泵，其特征在于，包括：泵体(1)、流道(2)、电极对(3)、永磁体对(4)和电 容模块(5)，其中， 所述泵体(1)，内部中空，前、后表面开有凹槽，上、下表面处分别与流道(2)连接； 所述电极对(3)，分别嵌入所述泵体(1)的左、右表面； 所述永磁体对(4)，位于所述前、后表面的凹槽内，且永磁体对(4)的两个永磁体的N极 与S极相对放置； 所述电容模块(5)，与所述电极对(3)连接，用于通过直流电源充电提供电源。 2.如权利要求1所述的电磁泵，其特征在于，所述泵体(1)外围套有导磁环(6)，用于 使磁场封闭，防止漏磁。 3.如权利要求1所述的电磁。
4、泵，其特征在于，所述电极对(3)部分嵌入所述泵体(1)的 左、右表面内，且其端部分别伸入流道作用段13毫米，所述电极对(3)由低电阻率材料 制作。 4.如权利要求1所述的电磁泵，其特征在于，所述泵体(1)由非金属或金属材料制作， 加工方式包括浇铸或机加工。 5.如权利要求1所述的电磁泵，其特征在于，所述流道(2)在所述泵体(1)内的部分为 扁长方体形，所述流道(2)在所述泵体(1)外的部分通过法兰、螺纹或焊接方式与外部流体 管道连接。 6.如权利要求1所述的电磁泵，其特征在于，所述永磁体对(4)为片状永磁体，其磁场 强度范围为0.015特斯拉。 7.如权利要求1所述的电磁泵，其特征在于，所述电。
5、容模块(5)为单个电容或由多个电 容进行串/并联构成的电容组，或者单个超级电容或多个超级电容进行串/并联构成的电 容组。 8.如权利要求1所述的电磁泵，其特征在于，所述导磁环(6)由高导磁材料制作，其截 面呈矩形、圆形或椭圆形，厚度为120毫米。 9.如权利要求1所述的电磁泵，其特征在于，所述电极对(3)与电容模块(5)之间设有 限流电阻，用于限制流体的流速。 10.如权利要求1所述的电磁泵，其特征在于，所述电极对(3)与电容模块(5)之间设 有升压转换芯片或降压/升压转换芯片，用于对流体提供稳定的驱动力。 权 利 要 求 书CN 102957300 A 1/4页 3 电磁泵 技术领域 000。
6、1 本发明涉及流体泵技术领域，尤其涉及一种适用于驱动各种导电流体的电磁泵。 背景技术 0002 电磁泵是一种利用磁场中的通电流体在电磁力作用下产生压力梯度从而向一定 方向推动流动运动的装置。 0003 电磁泵没有机械运动件，结构简单，密封性好，运转可靠，不需要轴密封。目前电 磁泵已在多个行业领域内获得应用：如在化工、印刷行业中用于输送一些有毒的重金属，如 汞、铅等；用于核动力装置中输送作为载热体的液态金属(钠或钾、钠钾合金)；在芯片热管 理领域用于泵送作为散热介质的低熔点液态金属(镓、镓铟合金或镓铟锡合金等)；用于铸 造生产中输送熔融的有色金属；也可用于微机电系统(MEMS)中驱动电解质溶液或。
7、导电溶 液。 0004 电磁泵原理是：在强度为B的磁场中的导电流体，通过电流I，如磁场方向和电流 方向垂直，则导电流体将受到磁场的推力F，推力的方向由左手定则确定，推力的大小为F IBL，其中L为电场作用下的导电流体长度。 0005 从上述原理可以看出，提高电磁泵的泵送能力一般有两条途径，一方面可通过提 高磁场强度，另一方面还可通过增大电流。为使电磁泵的结构简单，磁场一般通过永磁体获 得，而永磁体磁场强度一般小于2特斯拉，提升空间非常有限，并且成本很高。于是，增大电 流成为一条提升电磁泵泵送能力的最佳途径。然而，大电流尤其是低压大电流一般需要较 为复杂的转换电路，并且损失在转换电路上的电能也较。
8、大，因此能耗及成本较高，同时这也 在一定程度上限制了电磁泵在更多领域的应用。 发明内容 0006 (一)要解决的技术问题 0007 本发明要解决的技术问题是：提供一种电磁泵，其具有结构简单、能耗及成本低、 泵送能力强、效率高等优点。 0008 (二)技术方案 0009 为解决上述问题，本发明提供了一种电磁泵，包括：泵体、流道、电极对、永磁体对 和电容模块，其中， 0010 所述泵体，内部中空，前、后表面开有凹槽，上、下表面处分别与流道连接； 0011 所述电极对，分别嵌入所述泵体的左、右表面； 0012 所述永磁体对，位于所述前、后表面的凹槽内，且永磁体对的两个永磁体的N极与 S极相对放置；即。
9、一个永磁体的N极和另一永磁体的S极相对应置于泵体前、后表面的凹槽 内。电极对的设置方向与永磁体对的设置方向垂直。 0013 所述电容模块，与所述电极对连接，用于通过直流电源充电提供电源。 0014 优选地，所述泵体外围套有导磁环，用于使磁场封闭，防止漏磁。 说 明 书CN 102957300 A 2/4页 4 0015 优选地，所述电极对部分嵌入所述泵体的左、右表面内，且其端部分别伸入流道作 用段13毫米，用于保证与流体形成电连接的同时尽量减小对流阻的影响。所述电极对 由低电阻率材料制作。使用低电阻率材料制作电极对，可以降低电磁泵工作时电极内的焦 耳热，对于某些具有腐蚀性的流体，电极应选用防腐。
10、导电材料或外表面镀防腐导电材料。 0016 优选地，所述泵体由非金属或金属材料制作，加工方式包括浇铸或机加工。 0017 优选地，所述流道在所述泵体内的部分为扁长方体形，所述流道在所述泵体外的 部分通过法兰、螺纹或焊接方式与外部流体管道连接。流道在泵体外部的外形和尺寸根据 具体需要确定。 0018 优选地，所述永磁体对为片状永磁体，其磁场强度范围为0.015特斯拉。 0019 优选地，所述电容模块为单个电容或由多个电容进行串/并联构成的电容组，或 者单个超级电容或多个超级电容进行串/并联构成的电容组。 0020 优选地，所述导磁环由高导磁材料制作，其截面呈矩形、圆形或椭圆形，厚度为 120毫米。
11、。 0021 优选地，所述电极对与电容模块之间设有限流电阻，用于限制流体的流速。 0022 优选地，所述电极对与电容模块之间设有升压转换芯片或降压/升压转换芯片， 用于对流体提供稳定的驱动力。 0023 (三)有益效果 0024 本发明采用电容模块供电，具有结构简单、内阻超低、功率密度超大、适合大电流 放电等显著优势，本发明使用寿命长，充放电次数一般大于50万次，充放电时间短，对充电 电路要求简单，无记忆效应，并适用环境温度范围宽，在-40+70范围内均可正常工 作；本发明电容器可以反复传输能量脉冲而无任何不利影响，适用面广；本发明不需要复 杂的转换电路，成本低，并且可有效避免损失在转换电路上。
12、的电能。 附图说明 0025 图1为本发明实施方式中所述电磁泵的结构示意图； 0026 图2为本发明实施方式中所述带有导磁环的电磁泵的结构示意图； 0027 图3为本发明实施方式中所述电容模块选用单个电容时电磁泵的电路连接示意 图； 0028 图4为本发明实施方式中所述电容模块选用2个电容时电磁泵的电路连接示意 图。 具体实施方式 0029 下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施 例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。 0030 如图1所示，本发明所述的电磁泵，包括：泵体1、流道2、电极对3、永磁体对4和 电容模块5，其中， 0031 所述泵体2，内部中空。
13、，前、后表面开有凹槽，上、下表面处分别与流道连接； 0032 所述电极对3，分别嵌入所述泵体1的左、右表面； 0033 所述永磁体对4，位于所述前、后表面的凹槽内，且永磁体对4的两个永磁体的N极 说 明 书CN 102957300 A 3/4页 5 与S极相对放置；即一个永磁体的N极和另一永磁体的S极相对应置于泵体前、后表面的凹 槽内。电极对3的设置方向与永磁体对4的设置方向垂直。 0034 所述电容模块5，与所述电极对3连接，用于通过直流电源充电提供电源。 0035 优选地，所述泵体1外围套有导磁环6，用于使磁场封闭，防止漏磁。如图2所示。 0036 优选地，所述电极对3部分嵌入所述泵体1的。
14、左、右表面内，且其端部分别伸入流 道2作用段13毫米。用于保证与流体形成电连接的同时尽量减小对流阻的影响。所述 电极对3由低电阻率材料制作，使用低电阻率材料制作电极对，可以降低电磁泵工作时电 极内的焦耳热，对于某些具有腐蚀性的流体，电极应选用防腐导电材料或外表面镀防腐导 电材料。电极对3除去与流体形成电连接的部分外，与电磁泵的其它导电结构完全电绝缘。 0037 优选地，所述泵体1由非金属或金属材料制作，加工方式包括浇铸或机加工。例 如：泵体1由塑料制作，加工方式采用浇铸。 0038 优选地，所述流道2在所述泵体1内的部分为扁长方体形，以使前后两块永磁体的 磁隙尽量小、场强尽量大。流道2进出口分。
15、别与两根外部流体管道相连，流道2在所述泵体 1外的部分通过法兰、螺纹或焊接方式与外部流体管道连接。流道2在泵体外部的外形和尺 寸根据具体需要确定。 0039 优选地，所述永磁体对4为片状永磁体，其磁场强度范围为0.015特斯拉。 0040 优选地，所述电容模块5为单个电容或由多个电容进行串/并联构成的电容组，或 者单个超级电容或多个超级电容进行串/并联构成的电容组。电容模块5的电压参数范围 为0.1V36V，电容量参数范围为0.01F50000F。 0041 例如：选用单个电容，电容模块5、电极对3以及外部直流电源之间的电连接关系 如图3所示。由于电容具有超低内阻，采用这种连接方式时，外部直流。
16、电源为电容模块5充 电，而电容模块5对电极对3放电，从而在导电流体中形成电流，进而在电场与磁场的共同 作用下驱动导电流体在流道内流动。 0042 例如：电容模块5由2个电容组成。电容模块5、电极对3以及外部直流电源之间 的电连接关系如图4所示。从图中可以看出，在任何情况下，只有一个电容与电极对3直接 连接，且另一电容与外部直流电源连接；也就是说，当一个电容在对电极对3放电时，另一 个电容处于充电状态；当一个电容放电结束后，通过电路开关的切换，此电容与外部直流电 源直接连接充电，而另一电容对电极对3放电。这样可以避免电容同时处于充放电状态，有 效延长电容的使用寿命，并且还能对流体提供大而稳定的驱。
17、动力。 0043 优选地，所述电极对与电容模块之间设有限流电阻，用于限制流体的流速。 0044 优选地，所述电极对与电容模块之间设有升压转换芯片或降压/升压转换芯片， 用于对流体提供稳定的驱动力。 0045 电容在放电过程中，电压会随之下降，升压转换芯片的作用就是保障本发明的电 容组件能提供稳定的电力输出。当电源组件的电压降到低于某一设定值后，升压转换芯片 就会将其电压值升至设定值，从而为流体提供稳定的驱动力。 0046 优选地，所述导磁环6由高导磁材料制作，例如电工纯铁、低碳钢、硅钢等，导磁环 为一整体，其截面呈矩形、圆形或椭圆形，厚度为120毫米。 0047 本发明的工作原理： 0048 。
18、在两个永磁体N极和S极的磁隙间为导电流体的流道，当电极对3接通电容模块 说 明 书CN 102957300 A 4/4页 6 5后，电极对3之间的导电流体内将产生电流，此电流方向正好与永磁体对4产生的磁场方 向垂直，从而产生推动导电流体的电磁力，其方向由左手定则确定。 0049 以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通 技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有 等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。 说 明 书CN 102957300 A 1/3页 7 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102957300 A 2/3页 8 图3 说 明 书 附 图CN 102957300 A 3/3页 9 图4 说 明 书 附 图CN 102957300 A 。