CN104373327B - 一种具有混合式电磁力弹簧的压电泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有混合式电磁力弹簧的压电泵，包括：压电振子、外壳，其特征还在于包括混合式电磁力弹簧、质量块、隔膜、至少一个进口阀和至少一个出口阀，压电振子布置在压电振子安装槽上，压电振子和混合式电磁力弹簧的上永磁铁连接，混合式电磁力弹簧底面布置质量块，质量块底面连接隔膜，隔膜布置在隔膜安装槽上，隔膜和腔体槽形成腔体，进口阀和出口阀与腔体连通且过流方向相反，压电振子在交变电压的作用下发生往复弯曲振动，并带动系统进行共振，放大压电振子的输出位移形成腔体容积变化，并通过调节混合式电磁力弹簧的驱动电压改变其刚度，实现系统机械频率的数字化闭环控制。

Description

一种具有混合式电磁力弹簧的压电泵

技术领域

本发明属于流体输送领域，具体涉及一种具有混合式电磁力弹簧的压电泵。

背景技术

压电振子是一种由压电材料构成的致动器件，在交变电压作用下可发生往复的弯曲变形。采用压电振子形成的容积泵称为压电泵，具有结构简单便于大批量生产、体积小便于微型化、便于数字化控制且寿命成等优点，在仪器仪表、检测设备及机械电子领域有广泛的应用前景。目前有利用普通弹簧与压电振子形成共振的压电泵，但是这种压电泵弹簧的刚度不易调整。也有永磁弹簧压电泵，但是这种压电泵需要人工调整弹簧刚度，在系统负载或工况发生变化时，不适合用数字化控制或闭环控制的方法达到系统机械共振频率的主动调整，限制了压电泵的应用。

发明内容

为了解决现有的共振式压电泵不适合用数字化控制或闭环控制的方法达到系统机械共振频率的问题，提出了一种具有混合式电磁力弹簧的压电泵，该压电泵利用混合式电磁力弹簧，通过改变混合式电磁力弹簧单向电压的大小来改变电磁线圈轴向电磁力的大小，从而改变混合式电磁力弹簧的刚度，如此便可以对弹簧刚度实现数字化主动调整，更易实现系统共振，使压电振子的输出位移得到有效放大，与传统的普通弹簧压电泵或永磁弹簧压电泵相比，具有可数字化控制及闭环控制的特性，提高了共振式压电泵的应用范围。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一种具有混合式电磁力弹簧的压电泵，包括：压电振子、外壳、，其特征还在于包括混合式电磁力弹簧、质量块、隔膜、至少一个进口阀和至少一个出口阀，其中：

压电振子由压电陶瓷和弹性基板组成，所述压电陶瓷为薄片型结构，连接在弹性基板上侧；所述外壳为圆柱形，在所述外壳的驱动端安装面上布置压电振子安装槽，在所述压电振子安装槽内布置有压电振子，所述压电振子安装槽保证了压电振子的方便安装，而且保护了压电振子不容易受损，在所述压电振子安装槽底面布置隔膜安装槽，在所述隔膜安装槽底面布置腔体槽；混合式电磁力弹簧由上永磁铁、下永磁铁、铁芯、线圈骨架和电磁线圈组成，所述上永磁铁连接在弹性基板下侧，所述下永磁铁连接在铁芯上表面，所述上永磁铁与下永磁铁同极相对，同极相对时力学性能较好，位移范围较大，所述铁芯与线圈骨架同轴布置，所述线圈骨架上缠绕电磁线圈，所述混合式电磁力弹簧依靠系统和结构的振动信息作反馈，可以主动地改变系统参数，能够灵活地适应系统的不确定性；质量块上侧与混合式电磁力弹簧的铁芯下表面连接，所述质量块下侧与隔膜连接，质量块可以起到放大位移的效果；所述隔膜布置在隔膜安装槽内；所述隔膜与腔体槽形成腔体；进口阀和出口阀与腔体连通且过流方向相反；所述弹性基板的一侧连接有压电陶瓷形成单晶片结构，或同时在另一侧连接第二片压电陶瓷形成双晶片结构；所述混合式电磁力弹簧采用同时具有上永磁铁和下永磁铁构成的双永磁铁结构，或采用仅仅具有上永磁铁构成的单永磁铁结构。

工作时，当压电振子带动隔膜向上振动时，腔体体积变大，腔体内压强变小，外部压强大于腔体内部压强，进口阀开启出口阀关闭；当压电振子带动隔膜向下振动时，腔体体积变小，腔体内压强变大，外部压强小于腔体内部压强，出口阀开启进口阀关闭；观察系统振动的反馈来不断调节混合式电磁力弹簧的单向电压大小，使系统振幅达到最大，此时整个泵的性能最佳。

附图说明

图1是本发明一种具有混合式电磁力弹簧的压电泵剖面示意图。

图2是本发明一种具有混合式电磁力弹簧的压电泵轴测示意图。

具体实施方式

参照图1和图2，本发明一种具有混合式电磁弹簧的压电泵包括压电振子1、外壳2、混合式电磁力弹簧3、质量块4、隔膜5、进口阀6和出口阀7，其中：

压电振子1由压电陶瓷101和弹性基板102组成，所述压电陶瓷101为薄片型结构并粘接在弹性基板102上侧，在所述压电振子安装槽22内布置压电振子1；外壳2为圆柱形，在所述外壳2的驱动端安装面21上布置压电振子安装槽22，在所述压电振子安装槽22底面布置隔膜安装槽23，在所述隔膜安装槽23底面布置腔体槽24；上永磁铁31粘接在弹性基板102下侧，下永磁铁31粘接在铁芯33上表面，所述上永磁铁31与下永磁铁32同极相对，所述铁芯33与线圈骨架34同轴布置，所述线圈骨架34上缠绕电磁线圈35；质量块4上侧与混合式电磁力弹簧3的铁芯33粘接，所述质量块4下侧与隔膜5粘接；所述隔膜5布置在隔膜安装槽23上；所述隔膜5与腔体槽24形成腔体8；进口阀6和出口阀7与腔体8连通且过流方向相反。

Claims (3)

1.一种具有混合式电磁力弹簧的压电泵，包括：压电振子(1)、外壳(2)，其特征还在于包括混合式电磁力弹簧(3)、质量块(4)、隔膜(5)、至少一个进口阀(6)和至少一个出口阀(7)，其中：

压电振子(1)由压电陶瓷(101)和弹性基板(102)组成，所述压电陶瓷(101)为薄片型结构，连接在弹性基板(102)上侧；所述外壳(2)为圆柱形，在所述外壳(2)的驱动端安装面(21)上布置压电振子安装槽(22)，在所述压电振子安装槽(22)内布置有压电振子(1)，在所述压电振子安装槽(22)底面布置隔膜安装槽(23)，在所述隔膜安装槽(23)底面布置腔体槽(24)；混合式电磁力弹簧(3)由上永磁铁(31)、下永磁铁(32)、铁芯(33)、线圈骨架(34)和电磁线圈(35)组成，所述上永磁铁(31)连接在弹性基板(102)下侧，所述下永磁铁(31)连接在铁芯(33)上表面，所述上永磁铁(31)与下永磁铁(32)同极相对，所述铁芯(33)与线圈骨架(34)同轴布置，所述线圈骨架(34)上缠绕电磁线圈(35)；质量块(4)上侧与混合式电磁力弹簧(3)的铁芯(33)下表面连接，所述质量块(4)下侧与隔膜(5)连接；所述隔膜(5)布置在隔膜安装槽(23)内；所述隔膜(5)与腔体槽(24)形成腔体(8)；进口阀(6)和出口阀(7)与腔体(8)连通且过流方向相反。

2.根据权利要求1所述的一种具有混合式电磁力弹簧的压电泵，其特征在于：所述弹性基板(102)的一侧连接有压电陶瓷(101)形成单晶片结构，或同时在另一侧连接第二片压电陶瓷(101)形成双晶片结构。

3.根据权利要求1所述的一种具有混合式电磁力弹簧的压电泵，其特征在于：所述混合式电磁力弹簧(3)采用同时具有上永磁铁(31)和下永磁铁(32)构成的双永磁铁结构，或采用仅仅具有上永磁铁(31)构成的单永磁铁结构。