CN212337587U - 一种压电微泵的错层支承结构及气体控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于流体输送设备技术领域，具体涉及一种压电微泵的错层支承结构及气体控制装置。一种压电微泵的错层支承结构，包括：压电微泵，所述压电微泵包括共振板、压电振子和电极组件，所述共振板和压电振子依次层叠设置，所述压电振子的远离所述共振板的一侧连接有电极组件；支承板，所述共振板的远离压电振子的一侧被所述支承板支承，所述共振板与所述支承板之间存有间隙以形成进气腔，所述支承板对所述压电微泵进行支承和约束。一种气体控制装置包括：一种压电微泵的错层支承结构和壳体。解决了现有技术中的压电微泵需通过周向延伸的连接部连接至外围的支承部上，支承部被层压固定，大大加大了压电泵的体积的技术问题。

Description

一种压电微泵的错层支承结构及气体控制装置

技术领域

本实用新型属于流体输送设备技术领域，具体涉及一种压电微泵的错层支承结构及气体控制装置。

背景技术

微型流体泵在医药生物、精细化工、航空航天、微机电系统等领域有着广泛的应用需求。现今随着应用目标的电子产品通常都具有小型化的趋势，这也要求微型流体泵在保证其输出能力(输出压力和输出流量)的同时更加小型化或是在不大型化的前提下提高其输出能力。

目前的气体微泵主要有利用电机凸轮机构驱动的电磁隔膜泵、利用压电振子驱动的压电隔膜泵以及利用挤压膜效应的微泵。压电隔膜泵是向压电元件施加交变电压使隔膜弯曲变形的隔膜泵，其具有结构简单、轻薄、且耗电量低等优点。

如公开号为CN101490419B的专利文件公开了一种压电泵，并具体公开了：膜片上形成多个圆弧状狭缝，膜片圆形区域中央粘接圆形压电元件，相邻的狭缝之间形成悬臂梁，悬臂梁将压电元件粘接区和外框连接在一起，压电元件粘接区产生弯曲形变。公开号为CN102597520B的专利文件公开了一种流体泵，并具体公开了：振动板和振动支承框之间为环状梁，环状梁通过两个连接部分别连接到振动板和振动支承框上，振动板粘接压电陶瓷，振动板产生弯曲形变。上述两种技术方案中的压电振子和/或与之相对的振动部件使用的是周向支承的，存在外框或者支承框分布在产生弯曲形变区域的外围，近似同平面分布，增大了外围尺寸，直接增大了压电泵体积。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中的压电微泵需通过周向延伸的连接部连接至外围的支承部上，支承部被层压固定，大大加大了压电泵的体积的技术问题，本实用新型提供了一种压电微泵的错层支承结构及气体控制装置。本实用新型的技术方案如下：

一种压电微泵的错层支承结构，包括：压电微泵，所述压电微泵包括共振板、压电振子和电极组件，所述共振板和压电振子依次层叠设置，所述压电振子的远离所述共振板的一侧连接有电极组件；支承板，所述共振板的远离压电振子的一侧被所述支承板支承，所述共振板与所述支承板之间存有间隙以形成进气腔，所述支承板对所述压电微泵进行支承和约束。

本实用新型的压电微泵的错层支承结构，通过设置压电微泵的共振板被支承板支承，相较于现有技术中的压电微泵具有周向延伸的连接部及被层压固定的支承部，本实用新型的压电微泵支承结构，大大减小甚至省掉了连接部和支承部的结构，缩小了整体结构的周向尺寸，有利于压电泵的微型化。

根据本实用新型的一个实施例，所述共振板通过连接部与压电振子连接，所述连接部为弹性连接部，所述连接部与所述压电振子的任意位置连接；或者，所述连接部为刚性连接部，所述连接部与所述压电振子的波节或波节附近无振动或振动很小的位置连接。

根据本实用新型的一个实施例，所述共振板的远离所述压电振子的面上形成有凸起，所述连接部和/或所述压电振子上形成有出气通道，所述共振板上设置有进气孔，所述进气孔与所述凸起内周的凹陷部连通。

根据本实用新型的一个实施例，所述出气通道包括设置在所述连接部上的第一出气孔和/或设置在所述连接部与所述压电振子连接的连接面上的出气槽和/或所述连接面附近的第二出气孔。

根据本实用新型的一个实施例，所述压电振子包括层叠设置的振动板和压电元件，所述振动板靠近所述共振板设置，所述振动板的靠近所述共振板的面上围绕所述进气孔设置有凹槽。

根据本实用新型的一个实施例，所述支承板与所述凸起连接以支承所述压电微泵，所述支承板、共振板和凸起共同围设形成进气腔，所述支承板上开有与所述进气腔连通的第一进气通孔。

根据本实用新型的一个实施例，所述凸起通过连接板被所述支承板支承，所述连接板与所述支承板连接，所述连接板与所述支承板之间存有间隙以形成进气过渡腔，所述凸起与所述连接板连接，所述连接板、共振板和凸起共同围设形成进气腔。

根据本实用新型的一个实施例，所述支承板上开有与所述进气过渡腔连通的第一进气通孔，所述连接板上开有连通所述进气过渡腔和所述进气腔的第二进气通孔。

一种气体控制装置，包括：一种压电微泵的错层支承结构；壳体，所述壳体配合所述支承板罩设在所述压电微泵的外部，并与所述支承板密封连接以形成出气腔，所述壳体上设置有第一出气通孔。

根据本实用新型的一个实施例，所述压电微泵的远离所述共振板的一侧被所述壳体支承。

根据本实用新型的一个实施例，所述电极组件被所述壳体支承。

根据本实用新型的一个实施例，所述电极组件包括电极板，所述电极板包括外连接部、悬臂部和内连接部，所述外连接部与所述壳体连接，所述外连接部的外边缘延伸有伸出所述壳体的连接端子，所述悬臂部上形成有第二出气通孔，所述内连接部上集成有供电端子，所述供电端子与所述压电振子固定连接，所述电极板与所述壳体之间形成出气过渡腔。

根据本实用新型的一个实施例，所述压电振子通过支承件被所述壳体支承。

根据本实用新型的一个实施例，所述支承件位于所述电极组件的内周，所述支承件的两个连接面分别与所述压电振子和所述壳体的内壁连接，所述支承件的第一连接面与所述压电振子之间形成有第一凸起，所述支承件的第二连接面与所述底板之间形成有第二凸起，所述第一凸起和所述第二凸起的尺寸不同。

基于上述技术方案，本实用新型具有如下技术效果：

1.本实用新型的压电微泵的错层支承结构，通过设置压电微泵的共振板被支承板支承，相较于现有技术中的压电微泵具有径向延伸的连接部及被层压固定的支承部，本实用新型的压电微泵支承结构，大大减小甚至省掉了连接部和支承部的结构，缩小了整体结构的周向尺寸，有利于压电泵的微型化；

2.本实用新型的压电微泵的错层支承结构，压电元件与振动板连接为一体形成振子，振动板与共振板连接以约束共振板，压电微泵的各个部件之间均具有连接关系，在工作过程中，振动板随压电元件一起弯曲变形，共振板在振动板的带动下也产生形变，以实现压电微泵的进气和排气，在进气和排气的过程中，各部件之间不会产生偏移和脱离；

3.本实用新型的压电微泵的错层支承结构，设置共振板通过连接部与压电振子连接，当连接部为弹性连接部时，连接部可随压电振子振动变形，其与压电振子的连接位置可不作要求，但连接位置优选为压电振子的波节或波节附近无振动或振动很小的位置；当连接部为刚性连接部时，连接部无法随压电振子振动变形，其与压电振子的连接位置需在压电振子的波节或波节附近无振动或振动很小的位置，如此不影响压电振子和共振板的振动变形；

4.本实用新型的压电微泵的错层支承结构，共振板上形成有凸起，则凸起的内周形成凹陷部，连接部和凹陷部区域刚度小，共振板在压电元件的作用下，可等效为二自由度振动系统。当压电振子朝向远离共振板的方向弯曲变形时，共振板的刚度较大的外周向靠近振子弯曲变形方向变形，共振板上的凹陷部向远离振子弯曲变形方向变形，压电微泵进气。进气过程中，共振板的刚度较大的外周向靠近压电振子弯曲变形的方向变形，共振板的外周与压电振子贴合更紧密，吸入气体时反向泄露更少；当压电振子朝向靠近共振板的方向弯曲变形时，共振板的刚度较大的外周向远离振子弯曲变形方向变形，共振板上的凹陷部向靠近振子弯曲变形方向变形，压电微泵排气。在排气过程中，凹陷部向靠近压电振子弯曲变形方向变形，压电振子中心与共振板的凹陷部贴合更紧密，进气孔被完全封闭，排出气体时反向泄露少，如此压电微泵输出压力可实现剧增。此外，连接部和凹陷部刚度小，可实现振幅的增大，振幅的增大可提高吸入和排出的气体量，进而提高压电微泵的输出流量；此外，出气通道可具有多种形式，可为出气孔形式也可为连接面上的出气槽形式；

5.本实用新型的压电微泵的错层支承结构，通过将支承板与共振板上的凸起连接以支承压电微泵，凸起可直接与支承板连接，也可通过连接板与支承板连接，且共振板与支承板或连接板之间存有间隙以形成进气腔，由于间隙的存在可为共振板的振动变形预留空间；

6.本实用新型的气体控制装置，包括压电微泵的错层支承结构和壳体，壳体罩在压电微泵的外部并与支承板密封连接形成出气腔，压电微泵无需与壳体之间周向连接，气体控制装置体积小；

7.本实用新型的气体控制装置，压电微泵的远离共振板的另一端也可被支承，以进一步提高压电微泵的稳定性。具体地，可通过对电极组件的结构进行合理设置，使电极组件被壳体支承，电极组件支承与之连接的共振板和压电振子，即电极组件可同时起到供电和支承作用；除此之外，还可通过增设支承件，支承件的两个连接面分别与压电振子和壳体连接，实现壳体对压电微泵的支承，支承件与壳体和压电振子之间均存有间隙，可为压电微泵的振动变形预留空间。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的压电微泵的错层支承结构的剖面图；

图2为共振板及其上的连接部的结构示意图；

图3-7为共振板及其上的连接部的可替换技术方案；

图8为共振板上的凸起的剖面图；

图9为振动板的结构示意图；

图10-11为振动板的替换方案的结构示意图；

图12为对应于图10-11中的振动板结构，共振板及其上的连接部的结构示意图；

图13为压电元件的结构示意图；

图14为图13的A-A剖面图；

图15为电极组件的结构示意图；

图16为第一电极的结构示意图；

图17为第二电极的结构示意图；

图18为绝缘层的结构示意图；

图19为实施例一的压电微泵进气时的状态图；

图20为实施例一的压电微泵排气时的状态图；

图21为气体控制装置的剖面图；

图22为气体控制装置的爆炸图；

图23为气体控制装置的反向爆炸图；

图24为本实用新型实施例二的压电元件的结构示意图；

图25为连接板的结构示意图；

图26为实施例二的压电微泵进气时的状态图；

图27为实施例二的压电微泵排气时的状态图；

图28为本实用新型实施例三的压电元件的结构示意图；

图29为本实用新型实施例四的气体控制装置的剖面图；

图30为实施例四中的电极组件的结构示意图；

图31-35为电极组件的替换方案的结构示意图；

图36为本实用新型的实施例五的气体控制装置的剖面图；

图37为支承件的结构示意图；

图38-42为支承件的替换方案的结构示意图；

图43为本实用新型的实施例六的气体控制装置的剖面图；

其中：1-共振板；11-凸起；12-凹陷部；13-进气孔；2-压电振子；21-振动板；211-凹槽；212-出气槽；213-第二出气孔；22-压电元件；221-基体；222-第一导电电极；223-第二导电电极；224-绝缘区；3-电极组件；31-第一电极；311-第一电极板；312-第一外接端子；313-第一供电端子；32-第二电极；321-第二电极板；322-第二外接端子；323-第二供电端子；33-绝缘层；34-电极板；341-外连接部；342-悬臂部；343-内连接部；344-第二出气通孔；35-外接端子；36-供电端子；361-第二板件本体；362-第二外接端子；363-第二供电端子；37-第三板件；4-支承板；41-第一进气通孔；42-进气过渡腔；43-第三凸起；5-连接部；51-第一连接部；511-悬臂；512-第一出气孔；52-第二连接部；6-进气腔；7-壳体；71-底板；711-第一出气通孔；712-出气过渡腔；713-第二凸起；72-支承侧板；8-出气腔；9-连接板；91-第二进气通孔；10-支承件；101-外支承部；102-连接臂；103-内支承部；1031-第一凸起；104-第三出气通孔。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

实施例一

如图1-23所示，本实施例提供了一种压电微泵的错层支承结构，包括压电微泵和支承板4，压电微泵的一侧与支承板4连接，压电微泵与支承板4之间间隙形成进气腔6，支承板4从压电微泵的下方对压电微泵进行支撑和约束。避免了现有技术中的压电微泵通过周向延伸的连接部连接至外围的支承部上，支承部被层压固定，增加了压电微泵的周向体积的弊端。

压电微泵包括共振板1、压电振子2和电极组件3，压电振子2包括振动板21和压电元件22，共振板1、振动板21和压电元件22依次层叠设置，压电元件22的远离振动板21的一侧连接有电极组件3，压电元件22和振动板21连接为一体，振动板21通过连接部5与共振板1连接以约束共振板1。

共振板1整体呈板状，可以是圆形、方形或其它多边形等形状，本实施例中，共振板1的外轮廓为圆形，共振板1采用弹性材料，共振板1通过连接部5与振动板21连接。连接部5呈环状，其一端与共振板1连接，另一端与振动板21连接。如图2所示，连接部5包括第一连接部51和第二连接部52，第一连接部51位于第二连接部52的内周并与第二连接部52固定连接或一体成型，第一连接部51用于与共振板1连接，第二连接部52用于与压电振子2连接。具体地，第一连接部51包括至少两个悬臂511，至少两个悬臂511在周向上均匀分布，相邻两个悬臂511之间形成第一出气孔512，第二连接部52呈圆环状。连接部5可为弹性连接部或刚性连接部，当连接部5为弹性连接部时，悬臂511可与共振板1的任意位置连接，连接部5的外端可与振动板21的任意位置连接，优选为与振动板21的波节或波节附近无振动或振动很小的位置连接；当连接部5为刚性连接部时，悬臂511优选为与共振板1的外周壁连接，连接部5的外端与振动板21的波节或波节附近无振动或振动很小的位置连接。

作为连接部5的替换技术方案，连接部5的悬臂511除了可以呈图2中的径向延伸的结构外，还可呈S型、双S型、T型等其他形式，如图3-5所示。除此之外，连接部5可不为封闭的环形，呈离散状，连接部5设置为至少两个，至少两个悬臂511均匀排布，第二连接部52也至少为两个，至少两个第二连接部52与悬臂511一一对应成一体，如图6所示。除此之外，还可设置连接部5仅包括第一连接部51，即包括至少两个悬臂511，如图7所示，至少两个悬臂511的两端分别与共振板1和振动板21连接，相邻两个悬臂511之间的周向间隙即可形成第一出气孔512。

为了增大压电微泵的能量转换效率，共振板1的远离压电振子2的面上设置凸起11，凸起11可与共振板1一体成型，也可分体设置后固定连接。凸起11可呈圆形、方形或其它多边形等形状，本实施例中，凸起11呈圆环状，靠近共振板1的周向边缘设置，凸起11的内周形成凹陷部12，凹陷部12可为圆形、方形或其它多边形等形状，本实施例中，凹陷部12为圆形。由于连接部刚度较小，具有隔振作用，共振板共振时，高频振动对压电微泵其他部件影响很小，避免了压电微泵与外界接触时发生撞击，不会产生其他噪音。优选地，凸起11、共振板1和连接部5同轴设置。可替代地，连接部5的悬臂511还可与凸起11连接。

共振板1上形成有进气孔13，进气孔13对应凹陷部12设置，气流可通过进气孔13进入到压电微泵内部，再经第一出气孔512排出压电微泵。优选地，进气孔13、凸起11、共振板1和连接部5同轴设置。此外，进气孔13的数量可为至少一个。

压电振子2包括振动板21和压电元件22，振动板21靠近共振板1设置，压电元件22层叠设置在振动板21的远离共振板1的一面，压电元件22和振动板21可为圆形、方形或其他多边形等板状结构，本实施例中，振动板21和压电元件22均为圆形板状结构。优选地，共振板1的外周面通过连接部5与振动板21连接，压电元件22的外径小于振动板21的外径。

振动板21的靠近共振板1的端面上围绕进气孔13开有凹槽211，凹槽211可为环形、多边形、其他异形结构等形状，优选地，凹槽211为环形，凹槽211与进气孔13同轴线设置。为了保证压电微泵在工作过程中不会出现漏气情况，保证气体的稳定传输，优选地，凹槽211的内径不大于共振板1的外径，凹槽211的外径不小于共振板1的外径。

作为本实施例的优选技术方案，如图10所示，凹槽211的开口所在侧还延伸有出气槽212，出气槽212自凹槽211的开口外边沿延伸至振动板21的外周面。通过设置与凹槽211连通的出气槽212，则共振板1的连接部5上可不设置第一出气孔512，压电微泵中的气流可自出气槽212排出。如图12所示，共振板1及其上的连接部5可为一体，且连接部上无需开设第一出气孔512。优选地，出气槽还可设置在第二连接部52上，压电微泵中的气流也可自出气槽排出。

作为本实施例的优选技术方案，如图11所示，第二连接部52与振动板21的连接面附近设置有至少一个贯穿的第二出气孔213，压电元件22可相对于第二出气孔213缩小外径，以形成避让；或者，压电元件22上形成与第二出气孔213连通的第三出气孔，均可使压电微泵中的气流可自第二出气孔213排出。第一出气孔512、出气槽212和第二出气孔213的结构可择一设置或叠加设置。

压电振子2的远离共振板1的一端设置有电极组件3，电极组件3可为压电元件22供电。本实施例中，为了方便电极组件3为压电元件22供电，电极组件3和压电元件22的结构进行了相应设置。具体地，压电元件22被配置为翻边式，以使压电元件22的两个导电电极位于压电元件22的同一面上，以与电极组件3连接。压电元件22包括基体221，第一导电电极222被配置在基体221的第二面，第二导电电极223从基体221的第一面自基体221的外周面翻边至基体221的第二面，第二导电电极223在基体221的第二面上的翻边部偏离轴线设置，第二导电电极223的翻边部与第一导电电极222之间形成绝缘区224。本实施例中，绝缘区224为形成在第一导电电极222和第二导电电极223之间的间隙，除此之外，还可在两个导电电极之间填充绝缘材料，以起到使两个导电电极彼此绝缘的作用。

对应地，电极组件3包括第一电极31、第二电极32和绝缘层33，第一电极31和第二电极32叠放在绝缘层33的一侧，绝缘层33靠近压电元件22设置。具体地，绝缘层33呈方形板状，绝缘层33的中部形成有较大的通孔，第一电极31和第二电极32对称叠放在绝缘层33的远离压电元件22的一侧，且第一电极31和第二电极32之间存有间隙以绝缘。第一电极31包括第一电极板311，第一电极板311上延伸有第一外接端子312和第一供电端子313；第二电极32包括第二电极板321，第二电极板312上延伸有第二外接端子322和第二供电端子323，第一外接端子312和第二外接端子322接通电源，第一供电端子313和第二供电端子323与压电元件22的两个导电电极形成电连接。

凸起11的远离共振板1的一面与支承板4固定连接。支承板4上开有第一进气通孔41，第一进气通孔41与进气腔6连通，当压电振子2振动变形时，外部气体经第一进气通孔41进入到进气腔6内。

本实施例的压电微泵在工作过程中，当凸起11被支撑板4刚性支撑时，共振板1对应凹陷部12的区域的刚度较小，在压电振子2的激励下产生弯曲变形，当共振板1对应凹陷部12的区域的振动与压电振子2的振动相位相差90度时，容积变化率最大，其工作原理为：当压电振子2向远离共振板1方向弯曲变形时，共振板1对应凹陷部12的区域向远离压电振子2弯曲变形方向变形，压电微泵吸入气体；当压电振子2向靠近共振板1方向弯曲变形时，共振板1对应凹陷部12的区域向靠近压电振子2弯曲方向变形，压电微泵排出气体，两个过程交替往复形成连续出流。

本实施例还提供了一种气体控制装置，包括上述的压电微泵支承结构，还包括壳体7，壳体7罩设在压电微泵的外部，并与支承板4密封连接以形成出气腔8。

壳体7包括底板71和支撑侧板72，支撑侧板72围在压电微泵的外周，且支撑侧板72的两端分别与底板71和支承板4配合连接。本实施例中，支撑侧板72的一端与支承板4密封连接，支撑侧板72的另一端配合底板71压紧电极组件3的外周部形成密封连接，压电微泵与支撑侧板72的内壁之间存有间隙，则支承板4和壳体7形成的腔体被凸起11隔成进气腔6和出气腔8，壳体7上形成有第一出气通孔711，以方便出气腔8内的气体的排出。优选地，第一出气通孔711设置在底板71上。

基于上述结构，本实施例的气体控制装置的工作过程为：外部气体自支承板4上的第一进气通孔41进入到进气腔6中，压电振子2朝远离支承板4弯曲变形时，共振板1的凹陷部12向远离压电振子2弯曲变形方向变形，压电微泵自进气腔6中吸入气体；压电振子2向靠近共振板1方向弯曲变形时，凹陷部12向靠近压电振子2弯曲变形方向变形，压电微泵中的气体排出至出气腔8，再通过第一出气通孔711排出。压电微泵持续工作可以形成第一出气通孔711连续出流。

本实施例的压电微泵支承结构和气体控制装置，通过将压电微泵的周向连接部和层压固定部大大减少或省去，可大大缩小压电微泵的体积，有利于压电泵的微型化。

实施例二

如图24-27所示，本实施例与实施例一基本相同，区别在于，凸起11不是直接连接在支承板4上，而是通过连接板9被支承板4支承。

本实施例中，连接板9与支承板4连接，凸起11与连接板9连接，连接板9与支承板4之间存有间隙以形成进气过渡腔42，连接板9、共振板1和凸起11共同围设形成进气腔6。具体地，支承板4的外周凸起以形成凹陷部，连接板9与支承板4的外周凸起密封连接，如此，连接板9和支承板4之间可形成进气过渡腔42。

为方便进气过渡腔42内的气体进入到进气腔6内，连接板9上设置有第二进气通孔91，第二进气通孔91连通进气腔6和进气过渡腔42。

作为本实施例的优选技术方案，连接板9为弹性连接板，通过设置连接板9为弹性连接板，则连接板9不会影响凸起11的变形。如图26-27所示，共振板1上连接部5与凹陷部12对应的区域刚度小，容易发生形变，将共振板1等效为二自由度振动系统，系统固有频率为ω₁、ω₂：

其中：k₁为连接部的等效刚度，m₁为连接部与共振板除凹陷部对应部分外的等效质量，k₂为凹陷部对应共振板的等效刚度，m₂为凹陷部对应共振板的等效质量。

当外界驱动频率为ω₂时，共振板1发生共振，振型为较高频率的主振型。此时，凸起11和凹陷部12处的弯曲方向相反，凸起11向上运动时，凹陷部12向下弯曲；凸起11向下运动，凹陷部12向上弯曲。

当外界驱动频率为ω₂时，压电振子2向远离共振板1方向弯曲变形时，凸起11向靠近压电振子2弯曲变形方向变形，凹陷部12向远离压电振子2弯曲变形方向变形，压电微泵吸入气体；压电振子2向靠近共振板1方向弯曲变形时，凸起11向远离压电振子2弯曲变形方向变形，凹陷部12向靠近压电振子2弯曲变形方向变形，压电微泵排出气体；两个过程交替往复形成连续出流，效果更优。

实施例三

如图28所示，本实施例与实施例二基本相同，区别在于，支承板4的外周不设置凸起，连接板9与支承板4连接，连接板9与支承板4之间形成有第三凸起43，第三凸起43呈圆环状，第三凸起43可与支承板4一体成型，也可与连接板9一体成型，或者第三凸起43被独立设置，其两个面分别与连接板9和支承板4连接。在气体控制装置中，连接板9可完全容纳于支承板4和壳体7围设的腔体内，如此，可缩小连接板9的周向尺寸。

实施例四

如图29-35所示，本实施例与实施例一基本相同，区别在于，电极组件3的结构与实施例一中不同。本实施例中，电极组件3不仅起到对压电元件22的供电作用，还起到对压电微泵的支承作用。

具体地，电极组件3包括电极板34，电极板34包括径向向内设置的外连接部341、悬臂部342和内连接部343，外连接部341用于与壳体7进行连接，外连接部341层叠在底板71和支撑侧板72之间，外连接部341的外边缘延伸有伸出壳体7的两个连接端子35，悬臂部342至少包括两个悬臂，至少两个悬臂沿周向均匀分布，相邻两个悬臂之间形成第二出气通孔344，内连接部343用于与压电元件22支撑连接，内连接部343上集成有两个供电端子36，两个供电端子36与压电元件22上的两个导电电极固定连接，一方面可形成电连接，另一方面可将压电元件22及其上的振动板21、共振板1约束在电极组件3上。

作为本实施例的优选技术方案，底板71形成外周凸起，外连接部341被底板71上的外周凸起和支撑侧板72压紧固定，如此，电极组件3与底板71之间存有间隙，可形成出气过渡腔712。出气腔8内的气体经第二出气通孔344流通至出气过渡腔712内，再经第一出气通孔711排出气体控制装置。电极组件3为柔性支承时，其与压电振子2的连接位置可以设置在任意位置，不会影响到压电振子2的振动；电极板31为刚性支撑时，其与压电振子2的连接位置需设置在压电振子2的波节或波节附件无振动或振动很小的位置。

作为本实施例的优选技术方案，悬臂部342的悬臂可成径向直线延伸状，还可呈S型、双S型、T型等其他形式，如图31-34所示。

另外，电极板34上也可不设置第二通气孔344，此时第一通气孔711需设置在支撑侧板72上，如图35所示。

除了实施例一，上述区别结构也可适用于其它实施例中的气体控制装置，以增强压电微泵的稳定支撑。

实施例五

如图36-42所示，本实施例与实施例一的结构基本相同，区别在于，电极组件3不起到支承其上的共振板1和压电振子2的作用，本实施例中增设支承件10来支承压电微泵。支承件10是弹性件时，支承件10可与压电元件22的任意位置连接；支承件10是刚性件时，支承件10需压电元件22的波节或波节附近无振动或振动很小的位置连接。

具体地，电极组件3的结构可与实施例一中的电极组件3的结构相同，压电微泵通过支承件10被支撑在底板71上。支承件10位于电极组件3的内周，分别与底板71和压电振子2连接。本实施例中，支承件10包括径向向内分布的外支承部101、连接臂102和内支承部103，支承件10的内支承部103通过第一凸起1031与压电振子2的压电元件22连接，支承件10的外支承部101通过第二凸起713与底板71连接，连接臂102至少为两个，至少两个连接臂102用于连接外支承部101和内支承部103，至少两个连接臂102沿周向均匀分布，相邻两个连接臂102之间形成第三出气通孔104。优选地，第一凸起1031和第二凸起713可呈圆环状、方形或其他多边形等形状，只要两者的尺寸不同，交错设置即可；第一凸起1031和第二凸起713还可呈离散状分布。除了上述的连接关系，还可设置外连接部101通过第一凸起1031与压电元件22连接，内连接部103通过第二凸起713与底板71连接。优选地，第一凸起1031可与压电元件22一体成型，再与支承件10连接；或者，第一凸起1031与支承件10一体成型，再与压电元件22连接；或者第一凸起1031单独设置，其两个面分别与压电元件22和支承件10连接。同理地，第二凸起43可与支承件10或底板71一体成型，也可单独设置。

作为本实施例的优选技术方案，第一出气通孔711可设置为多个，可设置至少一个第一出气通孔711与出气过渡腔712连通，至少一个第一出气通孔711与出气腔8连通。

作为本实施例的优选技术方案，连接臂102除了径向直线延伸状，还可呈S型、双S型、T型等其他形式，如图38-41所示。

作为本实施例的优选技术方案，如图39所示，内支承部103上位于第一凸起1031内侧的部分还可开有通孔，一方面减轻重量，另一方面方便气体的流通。

作为本实施例的优选技术方案，如图42所示，支承件10可为非镂空状的实体板体，如此不再具有出气过渡腔712，出气腔8内的气体直接经第一出气通孔711排出。

实施例六

如图43所示，本实施例与实施例五基本相同，区别在于，压电微泵直接支撑在底板71上。

本实施例中，压电振子通过第二凸起713与底板71相接，连接位置为压电振子的波节或波节附近无振动或振动较小的位置。第二凸起713可与压电元件22或底板71一体成型，也可单独设置。

另外，上述实施例中的压电元件和电极组件的结构以及电极的数量都可根据实际需求具体的设计形状和数量。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型的宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (14)

1.一种压电微泵的错层支承结构，其特征在于，包括：

压电微泵，所述压电微泵包括共振板(1)、压电振子(2)和电极组件(3)，所述共振板(1)和压电振子(2)依次层叠设置，所述压电振子(2)的远离所述共振板(1)的一侧连接有电极组件(3)；

支承板(4)，所述共振板(1)的远离压电振子(2)的一侧被所述支承板(4)支承，所述共振板(1)与所述支承板(4)之间存有间隙以形成进气腔(6)，所述支承板(4)对所述压电微泵进行支承和约束。

2.根据权利要求1所述的一种压电微泵的错层支承结构，其特征在于，所述共振板(1)通过连接部(5)与压电振子(2)连接，所述连接部(5)为弹性连接部，所述连接部(5)与所述压电振子(2)的任意位置连接；或者，所述连接部(5)为刚性连接部，所述连接部(5)与所述压电振子(2)的波节或波节附近无振动或振动很小的位置连接。

3.根据权利要求2所述的一种压电微泵的错层支承结构，其特征在于，所述共振板(1)的远离所述压电振子(2)的面上形成有凸起(11)，所述连接部(5)和/或所述压电振子(2)上形成有出气通道，所述共振板(1)上设置有进气孔(13)，所述进气孔(13)与所述凸起(11)内周的凹陷部(12)连通。

4.根据权利要求3所述的一种压电微泵的错层支承结构，其特征在于，所述出气通道包括设置在所述连接部(5)上的第一出气孔(512)和/或设置在所述连接部(5)与所述压电振子(2)连接的连接面上的出气槽(212)和/或所述连接面附近的第二出气孔(213)。

5.根据权利要求3所述的一种压电微泵的错层支承结构，其特征在于，所述压电振子(2)包括层叠设置的振动板(21)和压电元件(22)，所述振动板(21)靠近所述共振板(1)设置，所述振动板(21)的靠近所述共振板(1)的面上围绕所述进气孔(13)设置有凹槽(211)。

6.根据权利要求3-5任一项所述的一种压电微泵的错层支承结构，其特征在于，所述支承板(4)与所述凸起(11)连接以支承所述压电微泵，所述支承板(4)、共振板(1)和凸起(11)共同围设形成进气腔(6)，所述支承板(4)上开有与所述进气腔(6)连通的第一进气通孔(41)。

7.根据权利要求3-5任一项所述的一种压电微泵的错层支承结构，其特征在于，所述凸起(11)通过连接板(9)被所述支承板(4)支承，所述连接板(9)与所述支承板(4)连接，所述连接板(9)与所述支承板(4)之间存有间隙以形成进气过渡腔(42)，所述凸起(11)与所述连接板(9)连接，所述连接板(9)、共振板(1)和凸起(11)共同围设形成进气腔(6)。

8.根据权利要求7所述的一种压电微泵的错层支承结构，其特征在于，所述支承板(4)上开有与所述进气过渡腔(42)连通的第一进气通孔(41)，所述连接板(9)上开有连通所述进气过渡腔(42)和所述进气腔(6)的第二进气通孔(91)。

9.一种气体控制装置，其特征在于，包括：

权利要求1-8任一项所述的一种压电微泵的错层支承结构；

壳体(7)，所述壳体(7)配合所述支承板(4)罩设在所述压电微泵的外部，并与所述支承板(4)密封连接以形成出气腔(8)，所述壳体(7)上设置有第一出气通孔(711)。

10.根据权利要求9所述的一种气体控制装置，其特征在于，所述压电微泵的远离所述共振板(1)的一侧被所述壳体(7)支承。

11.根据权利要求10所述的一种气体控制装置，其特征在于，所述电极组件(3)被所述壳体(7)支承。

12.根据权利要求11所述的一种气体控制装置，其特征在于，所述电极组件(3)包括电极板(34)，所述电极板(34)包括外连接部(341)、悬臂部(342)和内连接部(343)，所述外连接部(341)与所述壳体(7)连接，所述外连接部(341)的外边缘延伸有伸出所述壳体(7)的连接端子(35)，所述悬臂部(342)上形成有第二出气通孔(344)，所述内连接部(343)上集成有供电端子(36)，所述供电端子(36)与所述压电振子(2)固定连接，所述电极板(34)与所述壳体(7)之间形成出气过渡腔(712)。

13.根据权利要求10所述的一种气体控制装置，其特征在于，所述压电振子(2)通过支承件(10)被所述壳体(7)支承。

14.根据权利要求13所述的一种气体控制装置，其特征在于，所述支承件(10)位于所述电极组件(3)的内周，所述支承件(10)的两个连接面分别与所述压电振子(2)和所述壳体(7)的内壁连接，所述支承件(10)的第一连接面与所述压电振子(2)之间形成有第一凸起(1031)，所述支承件(10)的第二连接面与所述壳体(7)之间形成有第二凸起(713)，所述第一凸起(1031)和所述第二凸起(713)的尺寸不同。

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