CN103894306A - 一种基于电磁驱动的合成射流器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于电磁驱动式合成射流器，其结构主要包括电磁铁（1）、装配壳体（2）和合成射流装置（3）；电磁铁（1）通过螺纹调节控制电磁铁（1）与弹性振膜（3-2）之间的距离；电磁铁（1）通入正弦变化的电流，产生交变的磁场，从而对永磁体薄片（3-1）产生交变的电磁力，永磁体薄片（3-1）带动弹性振膜（3-2）振动，弹性振膜（3-2）和腔体（3-3）形成的气体空腔产生气压变化，从而通过喷口（3-4）产生合成式射流。本发明具有以下特点：工作电压小，驱动力大且无接触驱动，出风量大，设计合理，结构简单，可实现主动流动控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种电磁驱动式合成射流器，可用于主动流动控制、射流矢量控、增强掺混及加强传热换热控制等流动控制方向。
背景技术
合成射流在主动流动控制领域有广阔的应用前景，合成射流激励器是合成射流技术的核心部件，工作时靠振膜振动实现驱动功能，只需通过改变激励器电信号的频率、振幅和相位就可以根据要求进行调节控制，合成射流激励器主要有压电、静电、电磁等驱动方式。它通过这些驱动方式使振膜产生悬空振动，从而引起腔体体积的变化，由此将外界气体不断通过喷口吸入和排出腔体，实现零质量的合成射流，实现流场的主动控制。
常规合成射流激励器根据激励器振动部件的振源不同进行分类，主要有压电膜振动式、活塞振动式、声激励振动式、铁磁体形状记忆合金振动式、聚偏二氟乙烯(PVDF)膜振动式激励器。
各种常规合成射流激励器相比，声激励式激励器在出口合成的射流能量较小，且需要发声装置。活塞振动式激励器能够提供大的合成射流能量，但是需要电机传动装置带动活塞振动，且频率不高。形状记忆合金作动式激励器和聚偏二氟乙烯膜振动式也能提供较大的合成射流能量，但工作频率低。压电膜振动式激励器的结构简单、工作频率高、响应迅速、可重复性较好，是目前研究最多、应用前景最广泛的一种合成射流激励器，其主要不足是合成射流能量水平偏低。
发明内容
为解决上述现有技术中的不足，本发明提供一种基于电磁驱动的合成射流器，其工作电压小，驱动力大，无接触驱动，出风量大，设计合理，结构简单。
本发明采用的技术方案是：一种基于电磁驱动的合成射流器，包括电磁铁（1）、装配壳体（2）和合成射流装置（3）；
所述装配壳体（2）有轴向贯通空腔；
所述电磁铁（1））主要包括铁芯（1-2）和缠绕于铁芯（1-2）上的线圈（1-3）；所述铁芯（1-2）和线圈（1-3）置于电磁铁外壳体（1-4）内部；电磁铁外壳体（1-4）外壁与装配壳体（2）一端内壁形成螺纹装配；线圈（1-3）电信号通过引线（1-1）从电磁铁外壳体（1-4）引出；
所述合成射流装置（3）主要包括永磁体薄片（3-1）、弹性振膜（3-2）和腔体（3-3）；所述腔体（3-3）下侧设置有喷口（3-4）；弹性振膜（3-2）置于腔体（3-3）上侧，使得弹性振膜（3-2）和腔体（3-3）形成一个仅通过喷口（3-4）与外界联通的气体空腔；永磁体薄片（3-1）位于铁芯（1-2）轴线上且置于弹性振膜（3-2）上侧中心位置；合成射流装置（3）通过腔体（3-3）外壁螺纹安装在装配壳体（2）另一端的内腔。
工作时，电磁铁（1）通过螺纹调节控制电磁铁（1）与弹性振膜（3-2）之间的距离；电磁铁（1）通入正弦变化的电流，产生交变的磁场，从而对永磁体薄片（3-1）产生交变的电磁力，永磁体薄片（3-1）带动弹性振膜（3-2）振动，弹性振膜（3-2）和腔体（3-3）形成的气体空腔产生气压变化，从而通过喷口（3-4）产生合成式射流。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
（1）该电磁驱动式合成射流器可通过螺纹配合调节电磁铁和弹性振膜之间的距离，控制合成射流器的喷口速度。
（2）该电磁驱动式合成射流器采用电磁驱动，其工作电压小，产生的电磁驱动力大。
（3）该电磁驱动式合成射流器采用PDMS作为弹性振膜，PDMS柔性大，其杨氏模量为750KPa，在电磁力的作用下能得到很大的偏移，进而腔体体积变化明显，出风效果明显。
附图说明
图1为本发明的主视图。
图2为本发明的电磁铁结构示意图。
图3为本发明合成射流装置的结构示意图。
附图标记说明：
1-电磁铁；1-1-引线；1-2-铁芯；1-3-线圈；1-4-电磁铁外壳体；2-装配壳体；
3-合成射流装置；3-1-永磁体薄片；3-2-弹性振膜；3-3-腔体；3-4-喷口。
具体实施方式
本实施例是一种电磁驱动式合成射流器。
合成射流器是流动控制领域中重要的器件之一，它采用压电、静电或电磁等驱动方式使其弹性膜片产生悬置振动，从而引起腔体体积的周期性变化，由此将外界气体不断地通过喷口吸入和排出空腔，在不需额外气源的情况下产生合成式射流，实现流场的主动控制。电磁驱动式合成射流器具有结构简单、工作电压小，驱动力大等特点。
参照图1。本实施例驱动装置是一种电磁驱动式合成射流器，包括电磁铁（1）、装配壳体（2）和合成射流装置（3）；
所述装配壳体（2）为有轴向贯通空腔的凸台；
所述电磁铁（1））主要包括铁芯（1-2）和缠绕于铁芯（1-2）上的线圈（1-3）；所述铁芯（1-2）和线圈（1-3）置于电磁铁外壳体（1-4）内部；电磁铁外壳体（1-4）外壁与装配壳体（2）凸台小段内壁形成螺纹装配；线圈（1-3）电信号通过引线（1-1）从电磁铁外壳体（1-4）引出；
所述合成射流装置（3）主要包括永磁体薄片（3-1）、弹性振膜（3-2）和腔体（3-3）；所述腔体（3-3）下侧设置有喷口（3-4）；弹性振膜（3-2）置于腔体（3-3）上侧，使得弹性振膜（3-2）和腔体（3-3）形成一个仅通过喷口（3-4）与外界联通的气体空腔；永磁体薄片（3-1）位于铁芯（1-2）轴线上且置于弹性振膜（3-2）上侧中心位置；合成射流装置（3）通过腔体（3-3）外壁螺纹安装在装配壳体（2）凸台的大段内腔；
本实施例中，线圈（1-3）为铜质线圈。
装配壳体（2）为有轴向贯通空腔的圆柱状或凸台状；
所述装配壳体（2）为铝制壳体；
所述弹性振膜（3-2）为PDMS振膜；
所述喷口（3-4）水平截面轮廓为圆形或矩形，喷口的中心线与永磁体薄片（3-1）中心线、铁芯（1-2）轴线均一致。
Claims (8)
1.一种基于电磁驱动的合成射流器，其特征在于：包括电磁铁（1）、装配壳体（2）和合成射流装置（3）；
所述装配壳体（2）有轴向贯通空腔；
所述电磁铁（1））主要包括铁芯（1-2）和缠绕于铁芯（1-2）上的线圈（1-3）；所述铁芯（1-2）和线圈（1-3）置于电磁铁外壳体（1-4）内部；电磁铁外壳体（1-4）外壁固定于装配壳体（2）一端内腔；线圈（1-3）电信号通过引线（1-1）从电磁铁外壳体（1-4）引出；
所述合成射流装置（3）主要包括永磁体薄片（3-1）、弹性振膜（3-2）和腔体（3-3）；所述腔体（3-3）下侧设置有喷口（3-4）；弹性振膜（3-2）置于腔体（3-3）上侧，使得弹性振膜（3-2）和腔体（3-3）形成一个仅通过喷口（3-4）与外界联通的气体空腔；永磁体薄片（3-1）位于铁芯（1-2）轴线上且置于弹性振膜（3-2）上侧中心位置；合成射流装置（3）腔体（3-3）外壁固定于装配壳体（2）另一端内腔。
2.一种基于电磁驱动的合成射流器，其特征在于：所述电磁铁外壳体（1-4）外壁与装配壳体（2）一端内壁形成螺纹装配。
3.一种基于电磁驱动的合成射流器，其特征在于：所述合成射流装置（3）通过腔体（3-3）外壁螺纹安装在装配壳体（2）另一端的内腔。
4.一种基于电磁驱动的合成射流器，其特征在于：所述线圈（1-3）为铜质线圈。
5.一种基于电磁驱动的合成射流器，其特征在于：所述装配壳体（2）为有轴向贯通空腔的圆柱状或凸台状。
6.一种基于电磁驱动的合成射流器，其特征在于：所述装配壳体（2）为铝制壳体。
7.一种基于电磁驱动的合成射流器，其特征在于：所述弹性振膜（3-2）为PDMS振膜。
8.一种基于电磁驱动的合成射流器，其特征在于：所述喷口（3-4）水平截面轮廓为圆形或矩形，喷口的中心线与永磁体薄片（3-1）中心线、铁芯（1-2）轴线均一致。
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