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(gè)進(jìn)口閥和至少一個(gè)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(guò)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(dòng)，并帶動(dòng)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(guò)調(diào)節(jié)混合式電磁力彈簧的驅(qū)動(dòng)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(shuō)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(dòng)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(jiǎn)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(cè)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(dòng)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(wèn)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(guò)改變混合式電磁力彈簧單向電壓的大小來(lái)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(duì)彈簧剛度實(shí)現(xiàn)數(shù)字化主動(dòng)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(gè)進(jìn)口閥和至少一個(gè)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(dòng)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(duì)，同極相對(duì)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(dòng)信息作反饋，可以主動(dòng)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(guò)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(dòng)隔膜向上振動(dòng)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(kāi)啟出口閥關(guān)閉；當(dāng)壓電振子帶動(dòng)隔膜向下振動(dòng)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(kāi)啟進(jìn)口閥關(guān)閉；觀察系統(tǒng)振動(dòng)的反饋來(lái)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(gè)泵的性能最佳。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)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(cè)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0010]參照?qǐng)D1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(dòng)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(duì)，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(guò)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(gè)進(jìn)口閥(6)和至少一個(gè)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(dòng)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(duì)，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(guò)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(hào)】F04B43/04GK104373327SQ201410621073
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)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(qǐng)人:吉林大學(xué)