一種具有混合式電磁力彈簧的壓電泵的製作方法
2023-05-12 20:53:51
一種具有混合式電磁力彈簧的壓電泵的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種具有混合式電磁力彈簧的壓電泵，包括：壓電振子、外殼，其特徵還在於包括混合式電磁力彈簧、質量塊、隔膜、至少一個進口閥和至少一個出口閥，壓電振子布置在壓電振子安裝槽上，壓電振子和混合式電磁力彈簧的上永磁鐵連接，混合式電磁力彈簧底面布置質量塊，質量塊底面連接隔膜，隔膜布置在隔膜安裝槽上，隔膜和腔體槽形成腔體，進口閥和出口閥與腔體連通且過流方向相反，壓電振子在交變電壓的作用下發生往復彎曲振動，並帶動系統進行共振，放大壓電振子的輸出位移形成腔體容積變化，並通過調節混合式電磁力彈簧的驅動電壓改變其剛度，實現系統機械頻率的數位化閉環控制。
【專利說明】一種具有混合式電磁力彈簧的壓電泵
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於流體輸送領域，具體涉及一種具有混合式電磁力彈簧的壓電泵。
【背景技術】
[0002]壓電振子是一種由壓電材料構成的致動器件，在交變電壓作用下可發生往復的彎曲變形。採用壓電振子形成的容積泵稱為壓電泵，具有結構簡單便於大批量生產、體積小便於微型化、便於數位化控制且壽命成等優點，在儀器儀表、檢測設備及機械電子領域有廣泛的應用前景。目前有利用普通彈簧與壓電振子形成共振的壓電泵，但是這種壓電泵彈簧的剛度不易調整。也有永磁彈簧壓電泵，但是這種壓電泵需要人工調整彈簧剛度，在系統負載或工況發生變化時，不適合用數位化控制或閉環控制的方法達到系統機械共振頻率的主動調整，限制了壓電泵的應用。
【發明內容】
[0003]為了解決現有的共振式壓電泵不適合用數位化控制或閉環控制的方法達到系統機械共振頻率的問題，提出了一種具有混合式電磁力彈簧的壓電泵，該壓電泵利用混合式電磁力彈簧，通過改變混合式電磁力彈簧單向電壓的大小來改變電磁線圈軸向電磁力的大小，從而改變混合式電磁力彈簧的剛度，如此便可以對彈簧剛度實現數位化主動調整，更易實現系統共振，使壓電振子的輸出位移得到有效放大，與傳統的普通彈簧壓電泵或永磁彈簧壓電泵相比，具有可數位化控制及閉環控制的特性，提高了共振式壓電泵的應用範圍。
[0004]為了實現上述目的，本實用新型採用以下技術方案:
[0005]本實用新型一種具有混合式電磁力彈簧的壓電泵，包括:壓電振子、外殼、，其特徵還在於包括混合式電磁力彈簧、質量塊、隔膜、至少一個進口閥和至少一個出口閥，其中:
[0006]壓電振子由壓電陶瓷和彈性基板組成，所述壓電陶瓷為薄片型結構，連接在彈性基板上側；所述外殼為圓柱形，在所述外殼的驅動端安裝面上布置壓電振子安裝槽，在所述壓電振子安裝槽內布置有壓電振子，所述壓電振子安裝槽保證了壓電振子的方便安裝，而且保護了壓電振子不容易受損，在所述壓電振子安裝槽底面布置隔膜安裝槽，在所述隔膜安裝槽底面布置腔體槽；混合式電磁力彈簧由上永磁鐵、下永磁鐵、鐵芯、線圈骨架和電磁線圈組成，所述上永磁鐵連接在彈性基板下側，所述下永磁鐵連接在鐵芯上表面，所述上永磁鐵與下永磁鐵同極相對，同極相對時力學性能較好，位移範圍較大，所述鐵芯與線圈骨架同軸布置，所述線圈骨架上纏繞電磁線圈，所述混合式電磁力彈簧依靠系統和結構的振動信息作反饋，可以主動地改變系統參數，能夠靈活地適應系統的不確定性；質量塊上側與混合式電磁力彈簧的鐵芯下表面連接，所述質量塊下側與隔膜連接，質量塊可以起到放大位移的效果；所述隔膜布置在隔膜安裝槽內；所述隔膜與腔體槽形成腔體；進口閥和出口閥與腔體連通且過流方向相反；所述彈性基板的一側連接有壓電陶瓷形成單晶片結構，或同時在另一側連接第二片壓電陶瓷形成雙晶片結構；所述混合式電磁力彈簧採用同時具有上永磁鐵和下永磁鐵構成的雙永磁鐵結構，或採用僅僅具有上永磁鐵構成的單永磁鐵結構。
[0007]工作時，當壓電振子帶動隔膜向上振動時，腔體體積變大，腔體內壓強變小，外部壓強大於腔體內部壓強，進口閥開啟出口閥關閉；當壓電振子帶動隔膜向下振動時，腔體體積變小，腔體內壓強變大，外部壓強小於腔體內部壓強，出口閥開啟進口閥關閉；觀察系統振動的反饋來不斷調節混合式電磁力彈簧的單向電壓大小，使系統振幅達到最大，此時整個泵的性能最佳。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1是本實用新型一種具有混合式電磁力彈簧的壓電泵剖面示意圖。
[0009]圖2是本實用新型一種具有混合式電磁力彈簧的壓電泵軸測示意圖。
【具體實施方式】
[0010]參照圖1和圖2，本實用新型一種具有混合式電磁彈簧的壓電泵包括壓電振子1、外殼2、混合式電磁力彈簧3、質量塊4、隔膜5、進口閥6和出口閥7，其中:
[0011]壓電振子I由壓電陶瓷101和彈性基板102組成，所述壓電陶瓷101為薄片型結構並粘接在彈性基板102上側，在所述壓電振子安裝槽22內布置壓電振子I ;外殼2為圓柱形，在所述外殼2的驅動端安裝面21上布置壓電振子安裝槽22，在所述壓電振子安裝槽22底面布置隔膜安裝槽23，在所述隔膜安裝槽23底面布置腔體槽24 ;上永磁鐵31粘接在彈性基板102下側，下永磁鐵31粘接在鐵芯33上表面，所述上永磁鐵31與下永磁鐵32同極相對，所述鐵芯33與線圈骨架34同軸布置，所述線圈骨架34上纏繞電磁線圈35 ;質量塊4上側與混合式電磁力彈簧3的鐵芯33粘接，所述質量塊4下側與隔膜5粘接；所述隔膜5布置在隔膜安裝槽23上；所述隔膜5與腔體槽24形成腔體8 ;進口閥6和出口閥7與腔體8連通且過流方向相反。
【權利要求】
1.一種具有混合式電磁力彈簧的壓電泵，包括:壓電振子(I)、外殼(2)，其特徵還在於包括混合式電磁力彈簧(3)、質量塊(4)、隔膜(5)、至少一個進口閥(6)和至少一個出口閥(7)，其中: 壓電振子(I)由壓電陶瓷(101)和彈性基板(102)組成，所述壓電陶瓷(101)為薄片型結構，連接在彈性基板(102)上側；所述外殼(2)為圓柱形，在所述外殼(2)的驅動端安裝面(21)上布置壓電振子安裝槽(22)，在所述壓電振子安裝槽(22)內布置有壓電振子(1)，在所述壓電振子安裝槽(22)底面布置隔膜安裝槽(23)，在所述隔膜安裝槽(23)底面布置腔體槽(24);混合式電磁力彈簧(3)由上永磁鐵(31)、下永磁鐵(32)、鐵芯(33)、線圈骨架(34)和電磁線圈(35)組成，所述上永磁鐵(31)連接在彈性基板(102)下側，所述下永磁鐵(31)連接在鐵芯(33)上表面，所述上永磁鐵(31)與下永磁鐵(32)同極相對，所述鐵芯(33)與線圈骨架(34)同軸布置，所述線圈骨架(34)上纏繞電磁線圈(35);質量塊(4)上側與混合式電磁力彈簧(3)的鐵芯(33)下表面連接，所述質量塊(4)下側與隔膜(5)連接；所述隔膜(5)布置在隔膜安裝槽(23)內；所述隔膜(5)與腔體槽(24)形成腔體(8);進口閥(6)和出口閥(7)與腔體⑶連通且過流方向相反。
2.根據權利要求1所述的一種具有混合式電磁力彈簧的壓電泵，其特徵在於:所述彈性基板(102)的一側連接有壓電陶瓷(101)形成單晶片結構，或同時在另一側連接第二片壓電陶瓷(101)形成雙晶片結構。
3.根據權利要求1所述的一種具有混合式電磁力彈簧的壓電泵，其特徵在於:所述混合式電磁力彈簧(3)採用同時具有上永磁鐵(31)和下永磁鐵(32)構成的雙永磁鐵結構，或採用僅僅具有上永磁鐵(31)構成的單永磁鐵結構。
【文檔編號】F04B43/04GK204200533SQ201420659981
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月4日 優先權日:2014年11月4日
【發明者】吳越, 王旭, 範尊強, 李欣欣, 陳松, 楊志剛 申請人:吉林大學