【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于流体传输与控制领域，具体涉及一种压电流体泵，用于气体和液体的驱动与控制。
技术介绍
1、微型泵主要用于气体与液体的采样、供给、冷却、负压与增压保持等诸多方面。根据工作原理，传统的微型泵主要为压电式与电磁式两类，其中电磁泵大都包含机械传动部分，故其结构复杂、体积与重量较大、功耗大，且工作中存在较大的噪音及可能得电磁干扰，不便于流体泵自身及装备总体结构的微小化与集成化，在微机电领域的应用受到了一定的制约。近年来，人们相继提出了多种类型的压电泵。从已经公开得论文与专利可以发现，现有的压电泵大都是基于单纯的压电振子与被动阀为动力元件和控制元件的，因单纯的压电振子及被动阀自身的驱动与控制能力有限，致使现有压电泵存在以下不足：①工作中利用流体压力变化控制被动阀的开启与关闭，阀开度及闭合状态仅受流体压力变化梯度及阀的动力学特性影响，被动阀的运动及其与压电振子的相位关系不易控制，致使泵的有效频带窄、流量可调性差，不适于流体粘度及所需流量较大的应用场合；②被动阀依靠弹性力及流体压力复位并维持闭合状态，长期高频工作时会出现塑性变形，故反流截止性及精量控制能力差。因此，新型的具有有效频带宽、反向截止能力强、控制精度高、流体驱动能力强等特性的新型压电泵依然是很多领域所急需的。
技术实现思路
1、一种压电流体泵，由泵盖、泵振子及泵座构成，泵振子由泵基片与其一侧所粘接的泵晶片构成，泵盖的盖体和泵座的座体中分别镶嵌有磁极轴向配置的盖磁铁和座磁铁，盖体的一侧设有盖凸环和盖腔；泵座分别为整体结构或分体
2、泵座为整体结构时利用3d打印或注塑工艺制成；泵座分别为整体结构时，泵座由座体与其内部所安装的出孔阀座、入孔阀座、阀振子及座磁铁构成，相关部件分别单独制作后再组装。
3、座体的一侧设有由座大腔与座小腔构成的阶梯型座腔，座大腔位于座小腔的外侧；座体的另一侧设有入孔腔和出孔腔，座体内部镶嵌有座磁铁，入孔腔和出孔腔位于座磁铁的左右两侧，座磁铁的磁极沿座体的厚度方向配置；入孔腔和出孔腔分别经内入孔和内出孔与座小腔连通；入孔腔的底壁上设有入孔腔台，出孔腔的底壁上设有出孔腔台和出孔阀台，出孔阀台为与内出孔同轴的环台，出孔腔台和出孔阀台的高度相同。
4、入孔阀座上设有入孔座台、入孔阀台及入孔，入孔座台和入孔阀台位于入孔阀座厚度方向的同侧，入孔阀台为与入孔同轴的环台，入孔座台和入孔阀台的高度相同；出孔阀座上设有出孔座台和出孔。
5、泵盖经螺钉安装在泵座上，盖体的盖凸环将泵振子的外缘压接在座体的座腔内，泵振子被盖凸环压接在座大腔的底壁上，座大腔的底壁为环形结台；泵振子与座小腔的底壁之间压接有密封圈，泵振子、密封圈及座小腔的底壁构成驱动腔；泵座中的座磁铁与泵盖中的盖磁铁的磁极均沿其厚度方向配置，座磁铁与盖磁铁的异性或同性磁极相对安装。
6、入孔阀座和出孔阀座经粘接的方法分别安装在座体的入孔腔和出孔腔中，入孔阀座和出孔阀座与座体的入孔腔和出孔腔分别构成入孔阀腔和出孔阀腔，入孔阀腔和出孔阀腔中均安装有阀振子；入孔阀腔中，入孔阀座的入孔座台将阀振子的固定端压接在入孔腔台上，阀振子的自由端抵靠在入孔阀台上、封堵在入孔上；出孔阀腔中，出孔阀座上的出孔座台将阀振子的固定端压接在出孔腔台上，阀振子的自由端抵靠在出孔阀台上、封堵在内出孔上；阀振子与其所封堵的入孔和出孔分别构成入孔阀和出孔阀。
7、本专利技术中，泵振子与座磁铁及盖磁铁均存在磁作用力，泵振子与座磁铁及盖磁铁间的耦合力与其间距离呈非线性关系，泵振子具有双稳态振动特性，故利用泵振子与座磁铁和盖磁铁间的位置及磁作用力变化增加驱动腔的容积变化量，即增加流量和输出压力；非工作时，泵振子与座磁铁及盖磁铁间的耦合作用力相等，泵振子处于平直的自然状态；工作过程中，泵振子在驱动电压作用下产生弯曲变形，泵振子与座磁铁和盖磁铁间距离及磁作用力均发生变化，泵振子与座磁铁和盖磁铁间磁作用力的平衡状态被打破，泵振子一侧的磁作用力随间距的增加而减小、另一侧的磁作用力随间距的减小而增加，不断增加的磁作用力使泵振子的变形量进一步增大；如：泵振子受电压作用向下变形并使驱动腔容积减小时，泵振子靠近座磁铁、远离盖磁铁，泵振子所受座磁铁的吸引力大于盖磁铁的吸引力，座磁铁的吸引力增加了泵振子向下的变形量；反之，泵振子受电压作用向上变形、使驱动腔容积增加时，泵振子受座磁铁的吸引力小于盖磁铁的吸引力，盖磁铁的吸引力增加了泵振子向上的变形量；泵振子受电压及磁作用力作用使其向某一方向变形达到最大且电压换向时，泵振子在其自身弹性力及电压作用下的恢复力大于其所受的磁作用力与流体阻力之和。
8、本专利技术中，阀振子与座磁铁间的耦合力与其间距离呈非线性关系，阀振子与座磁铁构成双稳态系统，故利用阀振子与座磁铁间的位置及耦合力变化调节阀振子开关特性；阀振子自由端与座磁铁的磁极界面、即座磁铁的n极与s极的分界面靠近时不稳定，阀振子自由端与座磁铁的n极或s极的端部靠近时较稳定，故座磁铁的功能是增加阀振子的开合力及反流截止力，开合力体现为开合量及开合速度；①非工作时，阀振子不受流体力及电压作用并处于原始的平直状态，入孔阀和出孔阀中的阀振子的自由端对称配置在座磁铁的磁极界面的两侧，两个阀振子的自由端距离其较近和较远的座磁铁的端面的距离分别相等，阀振子与座磁铁间产生磁吸力使阀振子产生向闭合方向的运动趋势、增加了闭合维持力及反流截止效果；②工作中，阀振子受流体力及电压作用开启且未越过座磁铁的磁极界面时，座磁铁的磁作用力方向与阀振子运动方向相反、阻碍阀振子运动；阀振子继续开启运动且越过磁极界面后，座磁铁的磁作用力方向与阀振子运动方向一致，增加了阀振子的开启力、开启量及通流量；③工作中，阀振子受流体力及电压作用关闭且未越过座磁铁的磁极界面时，座磁铁的磁作用力方向与阀振子的关闭运动方向相反、阻碍阀振子关闭运动；阀振子继续关闭运动且越过磁极界面后，座磁铁的磁作用力方向与阀振子关闭运动方向相同，促进阀振子关闭运动并增加了闭合力及反向截流效果。
9、泵振子及各阀振子本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种压电流体泵，由泵盖、泵振子及泵座构成，泵盖和泵座中分别镶嵌有磁极轴向配置的盖磁铁和座磁铁；泵座中设有依次连通的内入孔-入孔阀腔-入孔及依次连通的内出孔-出孔阀腔-出孔；入孔阀腔和出孔阀腔都装有悬臂梁型阀振子，阀振子的自由端靠近座磁铁，入孔阀腔和出孔阀腔中的阀振子自由端分别封堵在入孔和内出孔上，入孔阀腔和出孔阀腔中的阀振子的自由端对称分布在座磁铁的磁极界面两侧；泵振子由泵基片与其一侧所粘接的泵晶片构成，阀振子由阀基片与其一侧所粘接的阀晶片构成，泵振子和阀振子为压电振子，泵基片和阀基片的材料为铁磁性金属；泵盖装在泵座上并将泵振子压接在泵座的座腔中，泵振子将座腔封闭成驱动腔，驱动腔经内入孔及入孔阀腔与入孔连通、经内出孔及出孔阀腔与出孔连通；非工作时，泵振子与盖磁铁和座磁铁间的磁作用力大小相等，座磁铁使阀振子顶靠在入孔或内出孔上，入孔阀和出孔阀处于闭合状态，泵振子和阀振子均不发生弯曲变形。
2.根据权利要求1所述的一种压电流体泵，其特征在于：泵振子受驱动电压作用下弯曲变形，泵振子两侧的磁作用力分别增加和减小，不断增加的磁作用力提升泵振子的变形量；泵振子变形达到最大且电
3.根据权利要求1所述的一种压电流体泵，其特征在于：工作中，阀振子开启或关闭且未越过座磁铁的磁极界面前磁作用力阻碍阀振子运动，阀振子越过磁极界面后磁作用力加速阀振子运动；在驱动电压及流体作用下，阀振子开启与关闭过程中越过磁极界面前所受的电压及流体力之和大于磁作用力与其自身弹性力之和。
...【技术特征摘要】
1.一种压电流体泵，由泵盖、泵振子及泵座构成，泵盖和泵座中分别镶嵌有磁极轴向配置的盖磁铁和座磁铁；泵座中设有依次连通的内入孔-入孔阀腔-入孔及依次连通的内出孔-出孔阀腔-出孔；入孔阀腔和出孔阀腔都装有悬臂梁型阀振子，阀振子的自由端靠近座磁铁，入孔阀腔和出孔阀腔中的阀振子自由端分别封堵在入孔和内出孔上，入孔阀腔和出孔阀腔中的阀振子的自由端对称分布在座磁铁的磁极界面两侧；泵振子由泵基片与其一侧所粘接的泵晶片构成，阀振子由阀基片与其一侧所粘接的阀晶片构成，泵振子和阀振子为压电振子，泵基片和阀基片的材料为铁磁性金属；泵盖装在泵座上并将泵振子压接在泵座的座腔中，泵振子将座腔封闭成驱动腔，驱动腔经内入孔及入孔阀腔与入孔连通、经内出孔及出孔阀腔与出孔连通；非工作时，泵振子与盖磁铁和座磁铁间的磁...
【专利技术属性】
技术研发人员：王淑云，姜焱鑫，于林俊，曹梦琪，孟凡许，陈松，张忠华，阚君武，曾平，程光明，
申请(专利权)人：浙江师范大学，
类型：发明
国别省市：
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