[实用新型]一种基于压电纤维复合材料驱动的双稳态惯性式压电泵

说明书

本实用新型公开一种基于压电纤维复合材料驱动的双稳态惯性式压电泵，包括：基座、压电振子、第一磁铁、第二磁铁、双稳态机架、泵体结构。其中，压电振子由压电纤维复合材料与金属基板粘贴而成，一端固定在基座上，一端与振动管连接，带动振动管往复上下振动；泵体由振动管与球阀组成，球阀布置在振动管中；第一磁铁安装在压电梁的自由端处，第二磁铁安装在双稳态机架的可移动滑块上，与第一磁铁同极相对，并且压电振子、双稳态机架、第一磁铁和第二磁铁在同一轴线上。本实用新型采用双稳态结构可以增加压电泵的工作带宽，利用两磁铁间的相对作用，压电振子在两稳态点做大幅周期振动，同时具有较大的驱动力和振幅，因此可以提高压电泵的输出流量。

技术领域

本实用新型涉及微流体机械领域，具体涉及一种基于压电纤维复合材料驱动的双稳态惯性式压电泵。

背景技术

泵作为一种流体输送机械，一般有电机驱动，结构庞大，制作工艺复杂，不易控制微小流量，因此在一些药物输送、医疗器械、航空航天等领域难以满足要求。压电泵作为一种新型材料驱动的微泵，利用压电陶瓷的逆压电效应使压电振子产生变形，通过压电振子驱动隔膜产生形变，从而使泵腔体积发生变化，配合单向阀的使用，从而实现流体输送。由于其结构简单、无电磁干扰、体积小易于集成、噪声低，以广泛应用于电脑散热、药物输送、航空航天、燃料输送等领域。然而以往的容积式压电泵，其压电振子变形量小，泵腔容积变化率低，无法充分发挥压电陶瓷高能量密度的特性，从而导致压电泵输出性能有限。

发明内容

本实用新型针对上述压电泵中存在的问题，本文将双稳态结构应用在压电泵中，提出了一种基于压电纤维复合材料驱动的双稳态惯性式压电泵。由于双稳态结构可以增加压电泵的工作带宽，当压电泵系统发生共振时，压电振子利用结构的非线性特性，将在两稳态点做大幅周期振动，利用两磁铁间的相互作用，增大压电振子的输出力和位移，从而增大了压电泵的输出流量。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于压电纤维复合材料驱动的双稳态惯性式压电泵，包括：基座、压电振子、第一磁铁、第二磁铁、双稳态机架、振动管、移动滑块和球阀。其中压电振子由压电纤维复合材料与金属基板粘贴而成，一端固定在基座上，一端与振动管连接，带动振动管往复上下振动；球阀由阀座与阀球组成，并布置在振动管中；第一磁铁安装在压电振子自由端，第二磁铁安装在双稳态机架的移动滑块上，与第一磁铁同极相对，并且可以通过移动滑块调节第一、二永磁铁间的距离；压电振子、振动管、第一磁铁、第二磁铁、双稳态机架在同一轴线上。

所述的双稳态机架两边开有凹槽，移动滑块安装在机架的凹槽上，通过移动滑块调节两磁铁的相对距离。

工作时，泵体的底部浸入到液面以下，压电振子带动振动管上下往复运动，受到容器内液体动压以及阀球自身惯性力的作用，球阀开启，液体在静压和动压的工作作用下，由容器经阀孔流入到振动管中，当球阀所受到的压差小于开启压力时，球阀关闭，防止流体回流。如此周而复始达到泵送的目的。

附图说明

图1是本实用新型一种基于压电纤维复合材料驱动的双稳态惯性式压电泵的结构示意图。

图2是本实用新型所采用的双稳态结构的俯视图

图3是本实用新型的工作原理图

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型结构和原理做进一步的描述