CN102797667A - 一种基于超磁致伸缩薄膜驱动器的微型泵 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于超磁致伸缩薄膜驱动器的微型泵，包括下泵体（1）、依次压叠在下泵体（1）上的基片（6）和上泵体（9），基片（6）上侧镀有正磁致伸缩效应的薄膜（8），下侧镀有逆磁致伸缩效应的薄膜（12）；基片（6）的底面与下泵体构成泵腔体（4）和阀腔体（11），泵腔体（4）与阀腔体（11）通过通孔连通；泵腔体连接有进液管道（3），阀腔体连接有出液管道（13），并分别设有悬臂梁阀结构的阀膜；泵体外设有线圈架（5），线圈架（5）上饶有驱动线圈（7），具有磁致伸缩效应的薄膜在磁场的作用下带动基片（6）上下摆动，压迫泵腔体（11）内的液体产生单一方向的循环流动。本发明微型泵具有输出压力大，驱动频率高、可控性强等特点。
Description
技术领域
本发明涉及微型泵，特别涉及一种以磁致伸缩薄膜作为驱动材料的微型泵。
背景技术
微泵做为微流体系统的核心部分，在药物微流量输送、释放、微量液体采样、油料微量喷射、细胞分离、集成电子元件冷却以及微量化学分析、航天等领域有着非常广阔的应用前景。目前研究较多的机械式薄膜型微泵驱动原理有压电、静电、电磁、热气动、热流动、双金属效应和形状记忆效应驱动等。压电、静电、电磁式属于高频驱动，流量较大，应用较广，但驱动电压过高，通常在上百伏，难以与IC电路控制电压相匹配。而热气动、热流动、双金属效应和形状记忆效应驱动驱动频率较低，输出的流量也较小。基于磁致伸缩材料的微型泵驱动频率可达几百上千赫磁，且磁致伸缩材料是通过线圈提供的磁场伸缩，属于非接触式驱动，不会像压电陶瓷出现电击穿等失效形式。因此利用磁致伸缩材料作为驱动器可以提高微型泵的寿命和工作性能。
发明内容
本发明的目的是针对现有微泵存在的缺陷，利用超磁致伸缩材料的特性，提出一种新型的微型泵，以期提高微泵的输出流量和输出压力。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于超磁致伸缩薄膜驱动器的微型泵，其结构特点在于：包括下泵体、依次压叠在下泵体上的基片和上泵体，所述基片上侧镀有正磁致伸缩效应的薄膜，下侧镀有逆磁致伸缩效应的薄膜；基片的底面与下泵体构成泵腔体和阀腔体，泵腔体与阀腔体通过通孔连通；所述泵腔体连接有进液管道，所述阀腔体连接有出液管道，所述进液管道与泵腔体连通处设有进液阀膜，所述进液阀膜通过一端粘接在泵腔体内壁上形成悬臂梁阀结构；所述阀腔体与泵腔体连通处设有出液阀膜，所述出液阀膜通过一端粘接在阀腔体内壁上形成悬臂梁阀结构；所述泵体外设有线圈架，线圈架上饶有驱动线圈。
本发明结构特点还在于：
所述正磁致伸缩效应薄膜由TbDyFe合金制成，所述逆磁致伸缩效应薄膜由SmFe合金制成；所述正磁致伸缩效应薄膜8和逆磁致伸缩效应薄膜12均由为两片，分别镀在沿泵腔体轴向的基片左右两侧。
所述基片由具有高张力的材质硅薄片制成。
所述进液阀膜和出液阀膜由具有弹性、韧性、耐腐蚀的橡胶、塑胶或硅薄膜制成。
本发明与现有技术相比，具有的有益的效果是：
1、本发明相比于现有的微泵，驱动电流小，通常小于1A，便于实现电路安全控制。
2、本发明驱动频率高，可提供较大流量和较大压力的输出。
3、本发明磁场驱动属于非接触式驱动，无冲击，噪音低。
附图说明
图1为本发明的结构原理示意图。
图2为本发明的立体结构分解示意图。
图中：1、下泵体，2、进液阀膜，3、进液管道，4、泵腔体，5、线圈架，6、基片，7、驱动线圈，8、正磁致伸缩效应薄膜，9、上泵体，10、出液阀膜，11、阀腔体，12、逆磁致伸缩效应薄膜，13、出液管道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图所示，微型泵包括下泵体1、依次压叠在下泵体1上的基片6和上泵体9，基片6上侧镀有正磁致伸缩效应的薄膜8，下侧镀有逆磁致伸缩效应的薄膜12；基片6的底面与下泵体构成泵腔体4和阀腔体11，泵腔体4与阀腔体11通过通孔处于连通状态；泵腔体连接有进液管道3，阀腔体连接有出液管道13，进液管道3与泵腔体4连通处设有进液阀膜2，进液阀膜2通过一端粘接在泵腔体内壁上形成悬臂梁阀结构；阀腔体11与泵腔体4连通处设有出液阀膜10，出液阀膜10通过一端粘接在阀腔体内壁上形成悬臂梁阀结构；泵体外设有线圈架5，线圈架5上饶有驱动线圈7；驱动线圈7在电流的作用下产生磁场，为磁致伸缩薄膜驱动器提供磁场驱动。
具体实施时，正磁致伸缩效应薄膜8由TbDyFe合金（市售）制成，具有逆磁致伸缩效应薄膜12由SmFe合金（市售）制成；正磁致伸缩效应薄膜8和逆磁致伸缩效应薄膜12均由为两片，分别镀在沿泵腔体轴向的基片左右两侧。基片6由具有高张力的材质硅薄片制成。进液阀膜和出液阀膜可由具有足够弹性、韧性、耐腐蚀的橡胶、塑胶或硅薄膜制成。出液阀膜一端粘接于阀腔体内壁，构成的悬臂梁阀可阻止阀腔体中的液体介质流回泵腔体，实现液体的单向输出。
工作原理为：在驱动线圈7通入一定频率的交流电，线圈在交流电的作用下产生相应的交变磁场，当电流增大时，磁场随着电流的增大而增大，具有正磁致伸缩效应的薄膜8在磁场作用下伸长，而具有逆磁致伸缩效应的薄膜12在磁场的作用下缩短，从而带动基片6向下偏转，压缩泵腔体4，使泵腔体4的压力增大，推动出液阀膜10一端打开，产生一定间隙，液体流入阀腔体11，再经出液管道对系统提供微量流体。进液阀膜在自身材料的弹性作用力和液体压力作用下紧贴进液管道，阻止液体从进液管道流出，实现微泵的排液过程。
当通入线圈中的电流从电流的峰值减小到零时，磁场随着电流的减小而减小，正磁致伸缩薄膜8缩短，逆磁致伸缩薄膜12伸长，从而带动基片6向上偏转，泵腔体4的体积增大，压力减小，液体在大气压的作用下推开进液阀膜2的一端进入泵腔体4，出液阀膜在自身材料弹性作用力下紧贴出液管道阻止液体流出，从而实现微泵的吸油过程。微泵流量的大小由输入线圈的电流大小和频率控制，适用于低压、高频驱动的弱磁场驱动场合。
Claims (4)
1.一种基于超磁致伸缩薄膜驱动器的微型泵，其特征是包括下泵体（1）、依次压叠在下泵体（1）上的基片（6）和上泵体（9），所述基片（6）上侧镀有正磁致伸缩效应的薄膜（8），下侧镀有逆磁致伸缩效应的薄膜（12）；基片（6）的底面与下泵体构成泵腔体（4）和阀腔体（11），泵腔体（4）与阀腔体（11）通过通孔连通；所述泵腔体连接有进液管道（3），所述阀腔体连接有出液管道（13），进液管道（3）与泵腔体（4）连通处设有进液阀膜（2），进液阀膜（2）通过一端粘接在泵腔体内壁上形成悬臂梁阀结构；所述阀腔体（11）与泵腔体（4）连通处设有出液阀膜（10），出液阀膜（10）通过一端粘接在阀腔体内壁上形成悬臂梁阀结构；所述泵体外设有线圈架（5），线圈架（5）上饶有驱动线圈（7）。
2.根据权利要求1所述的一种基于超磁致伸缩薄膜驱动器的微型泵，其特征在于：所述正磁致伸缩效应薄膜（8）由TbDyFe合金制成，所述逆磁致伸缩效应薄膜（12）由SmFe合金制成；所述正磁致伸缩效应薄膜（8）和逆磁致伸缩效应薄膜（12）均由为两片，分别镀在沿泵腔体轴向的基片左右两侧。
3.根据权利要求1所述的一种基于超磁致伸缩薄膜驱动器的微型泵，其特征在于：所述基片（6）由具有高张力的材质硅薄片制成。
4.根据权利要求1所述的一种基于超磁致伸缩薄膜驱动器的微型泵，其特征在于：所述进液阀膜和出液阀膜由具有弹性、韧性、耐腐蚀的橡胶、塑胶或硅薄膜制成。
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