一種具有混合式電磁力彈簧的壓電泵的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明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，其特征還在于包括混合式電磁力彈簧、質(zhì)量塊、隔膜、至少一個進(jìn)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(zhì)量塊，質(zhì)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(jìn)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(fā)生往復(fù)彎曲振動，并帶動系統(tǒng)進(jìn)行共振，放大壓電振子的輸出位移形成腔體容積變化，并通過調(diào)節(jié)混合式電磁力彈簧的驅(qū)動電壓改變其剛度，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)機(jī)械頻率的數(shù)字化閉環(huán)控制。
【專利說明】一種具有混合式電磁力彈簧的壓電泵

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于流體輸送領(lǐng)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(shù)】
[0002]壓電振子是一種由壓電材料構(gòu)成的致動器件，在交變電壓作用下可發(fā)生往復(fù)的彎曲變形。采用壓電振子形成的容積泵稱為壓電泵，具有結(jié)構(gòu)簡單便于大批量生產(chǎn)、體積小便于微型化、便于數(shù)字化控制且壽命成等優(yōu)點(diǎn)，在儀器儀表、檢測設(shè)備及機(jī)械電子領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)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(diào)整。也有永磁彈簧壓電泵，但是這種壓電泵需要人工調(diào)整彈簧剛度，在系統(tǒng)負(fù)載或工況發(fā)生變化時(shí)，不適合用數(shù)字化控制或閉環(huán)控制的方法達(dá)到系統(tǒng)機(jī)械共振頻率的主動調(diào)整，限制了壓電泵的應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有的共振式壓電泵不適合用數(shù)字化控制或閉環(huán)控制的方法達(dá)到系統(tǒng)機(jī)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(shí)現(xiàn)數(shù)字化主動調(diào)整，更易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)共振，使壓電振子的輸出位移得到有效放大，與傳統(tǒng)的普通彈簧壓電泵或永磁彈簧壓電泵相比，具有可數(shù)字化控制及閉環(huán)控制的特性，提高了共振式壓電泵的應(yīng)用范圍。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0005]本發(fā)明一種具有混合式電磁力彈簧的壓電泵，包括:壓電振子、外殼、，其特征還在于包括混合式電磁力彈簧、質(zhì)量塊、隔膜、至少一個進(jìn)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(jié)構(gòu)，連接在彈性基板上側(cè)；所述外殼為圓柱形，在所述外殼的驅(qū)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(nèi)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(hù)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(cè)，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(shí)力學(xué)性能較好，位移范圍較大，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(tǒng)和結(jié)構(gòu)的振動信息作反饋，可以主動地改變系統(tǒng)參數(shù)，能夠靈活地適應(yīng)系統(tǒng)的不確定性；質(zhì)量塊上側(cè)與混合式電磁力彈簧的鐵芯下表面連接，所述質(zhì)量塊下側(cè)與隔膜連接，質(zhì)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(nèi)；所述隔膜與腔體槽形成腔體；進(jìn)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(cè)連接有壓電陶瓷形成單晶片結(jié)構(gòu)，或同時(shí)在另一側(cè)連接第二片壓電陶瓷形成雙晶片結(jié)構(gòu)；所述混合式電磁力彈簧采用同時(shí)具有上永磁鐵和下永磁鐵構(gòu)成的雙永磁鐵結(jié)構(gòu)，或采用僅僅具有上永磁鐵構(gòu)成的單永磁鐵結(jié)構(gòu)。
[0007]工作時(shí)，當(dāng)壓電振子帶動隔膜向上振動時(shí)，腔體體積變大，腔體內(nèi)壓強(qiáng)變小，外部壓強(qiáng)大于腔體內(nèi)部壓強(qiáng)，進(jìn)口閥開啟出口閥關(guān)閉；當(dāng)壓電振子帶動隔膜向下振動時(shí)，腔體體積變小，腔體內(nèi)壓強(qiáng)變大，外部壓強(qiáng)小于腔體內(nèi)部壓強(qiáng)，出口閥開啟進(jìn)口閥關(guān)閉；觀察系統(tǒng)振動的反饋來不斷調(diào)節(jié)混合式電磁力彈簧的單向電壓大小，使系統(tǒng)振幅達(dá)到最大，此時(shí)整個泵的性能最佳。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明一種具有混合式電磁力彈簧的壓電泵剖面示意圖。
[0009]圖2是本發(fā)明一種具有混合式電磁力彈簧的壓電泵軸測示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0010]參照圖1和圖2，本發(fā)明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(zhì)量塊4、隔膜5、進(jìn)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(jié)構(gòu)并粘接在彈性基板102上側(cè)，在所述壓電振子安裝槽22內(nèi)布置壓電振子I ;外殼2為圓柱形，在所述外殼2的驅(qū)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(cè)，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(zhì)量塊4上側(cè)與混合式電磁力彈簧3的鐵芯33粘接，所述質(zhì)量塊4下側(cè)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(jìn)口閥6和出口閥7與腔體8連通且過流方向相反。
【權(quán)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),其特征還在于包括混合式電磁力彈簧(3)、質(zhì)量塊(4)、隔膜(5)、至少一個進(jìn)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(jié)構(gòu)，連接在彈性基板(102)上側(cè)；所述外殼(2)為圓柱形，在所述外殼(2)的驅(qū)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(nèi)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(cè)，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(zhì)量塊(4)上側(cè)與混合式電磁力彈簧(3)的鐵芯(33)下表面連接，所述質(zhì)量塊(4)下側(cè)與隔膜(5)連接；所述隔膜(5)布置在隔膜安裝槽(23)內(nèi)；所述隔膜(5)與腔體槽(24)形成腔體(8)；進(jìn)口閥(6)和出口閥(7)與腔體⑶連通且過流方向相反。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有混合式電磁力彈簧的壓電泵，其特征在于:所述彈性基板(102)的一側(cè)連接有壓電陶瓷(101)形成單晶片結(jié)構(gòu)，或同時(shí)在另一側(cè)連接第二片壓電陶瓷(101)形成雙晶片結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有混合式電磁力彈簧的壓電泵，其特征在于:所述混合式電磁力彈簧(3)米用同時(shí)具有上永磁鐵(31)和下永磁鐵(32)構(gòu)成的雙永磁鐵結(jié)構(gòu)，或采用僅僅具有上永磁鐵(31)構(gòu)成的單永磁鐵結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】F04B43/04GK104373327SQ201410621073
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月4日
【發(fā)明者】吳越, 王旭, 范尊強(qiáng), 李欣欣, 陳松, 楊志剛 申請人:吉林大學(xué)