买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

申请/专利权人：常州威图流体科技有限公司

摘要：本发明属于流体输送技术领域，涉及一种垂直支承微型压电泵，包括：泵体，与泵体构建出泵腔的支承结构，设置在泵腔中并与支承结构连接的致动器，配置于泵体和支承结构上的一个或多个与泵腔连通的通气孔；致动器包括振动基板和设于振动基板上的一个或多个压电元件，振动基板靠近支承结构的一侧设有多个避让部；支承结构包括底板，底板靠近振动基板的一侧设有挠性板，挠性板上设有与避让部位置对应的梁部，底板上设有与梁部位置对应的避让槽。本发明能够在输出能力输出压力和输出流量不变或增大并且低驱动电压的前提下，减小微型压电泵的体积及外围尺寸，同时具有较高的效率，具有很大的市场价值，值得推广。

主权项：1.一种垂直支承微型压电泵，其特征在于：包括：泵体（1），与泵体（1）密封连接构建出泵腔（4）的支承结构（3），设置在泵腔（4）中并与支承结构（3）连接的致动器（2），配置于泵体（1）和支承结构（3）上且分别与致动器（2）上下两侧对应区域内的一个或多个与泵腔（4）连通的通气孔；所述致动器（2）包括振动基板（60）和设于振动基板（60）上的一个或多个压电元件（50），所述振动基板（60）靠近支承结构（3）的一侧设有多个避让部（61），所述振动基板（60）包括基板本体（64）和设置在基板本体（64）上的凸起（65），所述基板本体（64）和凸起（65）之间形成多个避让部（61），所述凸起（65）包括圆面（62）和均布在圆面（62）圆周上的多个连接面（63），所述连接面（63）与梁部（74）连接；所述支承结构（3）包括底板（80），所述底板（80）靠近振动基板（60）的一侧设有挠性板（70），所述挠性板（70）上设有与避让部（61）位置对应的梁部（74），所述梁部（74）上设有用于连接支撑连接面（63）的连接部（76），所述连接部（76）的宽度大于梁部（74）的宽度，所述底板（80）上设有与梁部（74）位置对应的避让槽（82）；通过对所述致动器（2）施加驱动电压，致动器（2）发生弯曲变形，使挠性板（70）产生谐振并随着致动器（2）朝着相反方向弯曲变形，从致动器（2）一侧通气孔吸入流体，从致动器（2）另一侧通气孔排出，且挠性板（70）振动过程中，梁部（74）均不接触避让部（61）和避让槽（82）。

全文数据：一种垂直支承微型压电泵技术领域本发明属于流体输送设备技术领域，具体涉及一种垂直支承微型压电泵。背景技术微型压电泵结构简单，同时具备高性能与低功耗于一身，在化工、生物、医药等领域已经进有了广泛的应用。压电泵通过压电致动器驱动，已经公布的压电致动器支承结构有多种形式，中国专利CN101490419B所提供的技术方案为：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，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；中国专利CN101490419B所提供的技术方案为：利用双支承梁结构，在外框部和圆板部的间隙中沿着圆板部外周延伸的梁部，两端通过两个连接部与外框部相连，中央通过另一个连接部与圆板部连接，中央部粘接压电元件，中央部产生弯曲形变；中国专利CN102597520B所提供的技术方案为：振动板和振动支撑框之间为环状梁，环状梁通过两个连接部分别连接到振动板和振动支撑框上，振动板粘接压电陶瓷，振动板产生弯曲形变；上述三种技术方案压电振子都是外框或者支撑框分布在产生弯曲形变得区域外围，近似同平面分布，增大了外围尺寸，即增大了压电泵体积。同时，中国专利CN102597520B还提供了其他两种技术方案。第一种是用位置保持框围住致动器的结构，将致动器收纳在位置保持框的开口部；第二种是通过不与致动器同时接触的三个突起，将将致动器收纳在位置保持框的开口部。这两种技术方案中，均有接触碰撞产生，高频振动产生接触碰撞会使致动器效率急剧降低。随着国内精细化工、微机电系统和医疗器械的快速崛起，对微型压电泵提出更高的要求，如大流量、高压力、低电压和小体积等。但是，越是要求小型化，越是要求低电压，则越是使得压电泵输出能力输出压力和输出流量降低，输出能力存在极限，无法逾越。因此，在输出能力输出压力和输出流量不变或者增大、低驱动电压和高能量转换效率的前提下，减小压电泵的体积及外围尺寸具有重大意义。发明内容本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷与不足，提供一种低驱动电压和高能量转换效率的前提下能保证输出能力输出压力和输出流量不变或者增大，又能减小体积及外围尺寸的垂直支承微型压电泵。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种垂直支承微型压电泵，包括：泵体，与泵体构建出泵腔的支承结构，设置在泵腔中并与支承结构连接的致动器，配置于泵体和支承结构上的一个或多个与泵腔连通的通气孔；所述致动器包括振动基板和设于振动基板上的一个或多个压电元件，所述振动基板靠近支承结构的一侧设有多个避让部；所述支承结构包括底板，所述底板靠近振动基板的一侧设有挠性板，所述挠性板上设有与避让部位置对应的梁部，所述底板上设有与梁部位置对应的避让槽；通过对所述致动器施加驱动电压，致动器发生弯曲变形，使挠性板产生谐振并随着致动器朝着相反方向弯曲变形，从致动器一侧通气孔吸入流体，从致动器另一侧通气孔排出，且挠性板振动过程中，梁部均不接触避让部和避让槽。本发明所述泵体包括由上至下依次密封连接的盖板、第一隔板、电极板和第二隔板，所述盖板上设有连通泵腔的气孔，所述第一隔板、电极板和第二隔板上均设有通孔，所述电极板上设有置于泵腔外的外部电极和置于泵腔内的内部电极，所述第一隔板用于保证压电元件弯曲变形过程中，内部电极与压电元件的焊点不会接触盖板，所述第二隔板为绝缘板，第二隔板与支承结构密封连接且第二隔板的厚度大于致动器的厚度。本发明所述振动基板包括基板本体和设置在基板本体上的凸起，所述基板本体和凸起之间形成多个避让部，所述凸起包括圆面和均布在圆面圆周上的多个连接面，所述连接面与梁部连接。本发明所述基板本体与凸起之间设有密封腔体。本发明所述圆面上设有延伸至避让部的流道，所述流道为环形流道或呈环状均布的辐射流道。本发明所述流道的深度小于或等于避让部的深度。本发明所述挠性板包括支撑部和谐振部，所述支撑部包括框部，所述框部上设有置于泵腔外的电极，多个所述梁部设置在支撑部和谐振部之间，梁部上设有连接部，梁部与框部之间通过固定部连接，所述谐振部上设有与压电元件同轴设置的中心孔，所述底板上设有开口，使得中心孔能够在开口中露出。本发明所述谐振部与梁部之间通过谐振凸起连接。本发明所述底板设有避让槽的一侧设有底面凸台。本发明所述谐振部远离底板的一侧设有延伸至其边缘的流道，所述流道为第二环形流道或呈环状均布的第二辐射流道。采用上述技术方案后，本发明提供的一种垂直支承微型压电泵具有以下有益效果：本发明通过致动器和挠性板的上下垂直叠加设计即垂直支承结构，能够减小泵的体积及外围尺寸；通过规定频率的电压驱动，使得致动器部分和挠性板部分向相反方向弯曲变形，从而获得较大的吸入和排出压力，能够进一步提高泵的性能；通过避让部和避让槽的设计，能够避免振动过程中产生的碰撞而影响压电泵效率的问题；通过在致动器和支承结构之间设计流道，能够进一步提高泵的输出流量和输出压力；综上所述，本发明能够在输出能力输出压力和输出流量不变或者增大并且低驱动电压的前提下，减小微型压电泵的体积及外围尺寸，同时具有较高的效率。附图说明图1为本发明一种垂直支承微型压电泵的正向结构爆炸图；图2为本发明一种垂直支承微型压电泵的反向结构爆炸图；图3为本发明的结构示意图；图4为本发明的结构剖视图；图5为本发明中挠性板的连接部宽度等于梁部宽度的结构示意图；图6为梁部与谐振部之间连接的结构示意图；图7为梁部与谐振部之间不连接的结构示意图；图8为本发明的吸入原理图；图9为本发明的排出原理图；图10为密封腔体设置在凸起上的结构示意图；图11为图10的结构剖视图；图12为密封腔体设置在基板本体上的结构示意图；图13为图12的结构剖视图；图14为圆面上设有小于避让部深度的环形流道的结构示意图；图15为圆面上设有小于避让部深度的辐射流道的结构示意图；图16为谐振部上设有第二环形流道的结构示意图；图17为谐振部上设有第二辐射流道的结构示意图；图18为底板设有底面凸台时与挠性板的结构示意图；图19为图18的安装结构剖视图。其中：泵体1、盖板10、气孔11、第一隔板20、电极板30、外部电极31、内部电极32、第二隔板40、致动器2、密封腔体5、压电元件50、流道6、振动基板60、避让部61、圆面62、连接面63、基板本体64、凸起65、环形流道66、辐射流道67、支承结构3、挠性板70、支撑部71、框部72、固定部73、梁部74、电极75、连接部76、谐振部77、谐振凸起771、第二环形流道772、第二辐射流道773、中心孔78、底板80、开口81、避让槽82、承载面83、框面84、底面凸台85、泵腔4。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。实施例一如图1-4所示，本实施例的垂直支承微型压电泵包括泵体1、致动器2和支承结构3，其中，泵体1和支承结构3密封连接并形成泵腔4，致动器2的外形小于泵腔4，致动器2设置在泵腔4内部并与支承结构3连接，泵体1和支承结构3分别与致动器2上下两侧对应的区域内设有与泵腔4连通的通气孔。其中，泵体1包括由上至下依次密封连接的盖板10、第一隔板20、电极板30和第二隔板40，所述盖板10上设有连通泵腔4的气孔11，所述第一隔板20、电极板30和第二隔板40上均设有大小一致的通孔，多个通孔组合成泵腔4的一部分，所述电极板30为导体，电极板30上设有置于泵腔4外的外部电极31和置于泵腔4内的内部电极32，内部电极32焊接在致动器2远离支承结构3的一侧，所述第一隔板20用于保证致动器2弯曲变形过程中，内部电极32与致动器2的焊点不会接触盖板10，所述第二隔板40为绝缘板，第二隔板40与支承结构3密封连接且第二隔板40的厚度大于致动器2的厚度。致动器2包括振动基板60和设于振动基板60上的压电元件50，所述振动基板60为导体，压电元件50优选锆钛酸铅系列压电陶瓷，致动器2两端加载交流电压可以产生往复振动，需要说明的是，压电元件50可以设置单个，也可以设置多个，多个压电元件50可以位于振动基板60单侧，也可以位于振动基板60两侧，设置多个压电元件50可以使输出压力和输出流量增大本质上是功率增大；具体地，压电元件50和振动基板60均为圆形且同轴设置，振动基板60靠近支承结构3的一侧设有多个避让部61，振动基板60包括基板本体64和设置在基板本体64上的凸起65，所述基板本体64和凸起65之间形成多个避让部61，所述凸起65包括圆面62和均布在圆面62圆周上的多个连接面63。支承结构3包括底板80，所述底板80靠近振动基板60的一侧设有挠性板70，所述挠性板70上设有与避让部61位置对应的梁部74，所述底板80上设有与梁部74位置对应的避让槽82，避让部61和避让槽82的大小均大于梁部74的大小，具体地，挠性板70包括支撑部71和谐振部77，所述支撑部71包括框部72，所述框部72上设有置于泵腔4外的电极75，梁部74设置在支撑部71和谐振部77之间，梁部74上设有用于连接支撑连接面63的连接部76，连接部76的宽度大于梁部74的宽度，当满足连接强度时，连接部76的宽度可以等于梁部74的宽度，如图5所示，连接面63直接连接到梁部74即可，梁部74与框部72之间通过固定部73连接，需要说明的是，梁部74与谐振部77之间可以通过谐振凸起771连接，如图6所示，也可以不连接，如图7所示，当梁部74与谐振部77之间连接时，支撑部71和谐振部77共同构成挠性部，当梁部74与谐振部77之间不连接时，支撑部71作为边框壳体部，谐振部77作为挠性部，所述谐振部77上设有与压电元件50同轴设置的中心孔78，所述底板80靠近挠性板70的一侧设有贯穿的开口81和未贯穿的避让槽82，中心孔78能够在开口81中露出，所述开口81的形状包括但不限于圆形和多边形，在此不作具体限制，避让槽82设置在开口81的外侧，避让槽82与开口81之间构成了承载面83，避让槽82的外侧为框面84，谐振部77与承载面83之间密封连接，框部72与框面84之间密封连接。泵体1密封连接在挠性板70远离底板80的一侧，内部电极32端部焊接在压电元件50远离振动基板60一侧，位于往复振动波节处，致动器2靠近挠性板70一侧距离挠性板70的间距为0-200微米，中心孔78位于谐振部受迫振动时的最大变形点，且挠性板70振动过程中，梁部74均不接触避让部61和避让槽82，能够避免因碰撞影响泵的工作效率。图8-9示出了本实施例压电泵的工作原理，在合适的工作频率下，致动器2与挠性部达到一定的谐振状态，即通过对所述致动器2施加驱动电压，致动器2向上凸起弯曲变形时，如图8所示，致动器2和挠性部之间的间隙在致动器2中央附近变大，该位置流阻较小，压电致动器2和挠性部之间的间隙在致动器2外周较小，该位置流阻较大，因此，流体主要以从中心孔78吸入为主。致动器2向下凸起弯曲变形时，如图9所示，致动器2和挠性部之间的间隙在致动器2中央附近变小，该位置流阻较大，致动器2和挠性部之间的间隙在致动器2外周较大，该位置流阻较小，因此，流体主要以从致动器2外周向气孔11流出为主。通过交变电流的控制，反复上述的吸入和排出的过程以达到连续输送流体的目的。实施例二如图10-13所示，本实施例的压电泵与实施例一基本相同，区别在于，基板本体64与凸起65之间设有密封腔体5，该密封腔体5由基板本体64与凸起65靠近基板本体64一侧的内凹面密封而成，如图10和图11所示，或由基板本体64靠近凸起65一侧的内凹面与凸起65密封连接而成，如图12和图13所示，将该密封腔体5内充满液态或气态介质，能够在振动基板60弯曲振动时具有放大振幅的作用。实施例三如图14-15所示，本实施例的压电泵与实施例一基本相同，区别在于，为了进一步增大输出流量和输出压力，圆面62远离基板本体64的一侧设有内凹并延伸至避让部61的流道，所述流道的深度小于或等于避让部61的深度，进一步的，流道形状包括但不限于环形流道66和呈环状均布的辐射流道67，在此不作具体限制。实施例四如图16-17所示，本实施例的压电泵与实施例一基本相同，区别在于，为了进一步增大输出流量和输出压力，谐振部77远离底板80的一侧设有延伸至其边缘的流道，进一步的，所述流道形状包括但不限于第二环形流道772和呈环状均布的第二辐射流道773，在此不作具体限制。实施例五如图18-19所示，本实施例的压电泵与实施例一基本相同，区别在于，梁部74与谐振部77之间不连接，即支撑部71作为边框壳体部，谐振部77作为挠性部的分体结构，底板80设有避让槽82的一侧设有底面凸台85，底面凸台85设置在承载面83上，所述谐振部77与底面凸台85之间密封连接，谐振部77与承载面83之间通过底面凸台85构成流道6，能够进一步增大输出流量和输出压力。本发明提供的一种垂直支承微型压电泵，致动器2和支承结构3的实施方式可以根据上述实施例任意选择或组合，通过致动器2和挠性板70的上下垂直叠加设计即垂直支承结构，能够减小泵的体积及外围尺寸；通过规定频率的电压驱动，使得致动器部分和挠性板部分向相反方向弯曲变形，从而获得较大的吸入和排出压力，能够进一步提高泵的性能；通过避让部61和避让槽82的设计，能够避免振动过程中产生的碰撞而影响压电泵效率的问题；通过在致动器2或支承结构3上设计流道，或致动器2和支承结构3上均设计流道的形式，能够进一步提高泵的输出流量和输出压力；综上所述，本发明能够在输出能力输出压力和输出流量不变或者增大并且低驱动电压的前提下，减小微型压电泵的体积及外围尺寸，同时具有较高的效率，具有很大的市场价值，值得推广。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种垂直支承微型压电泵，其特征在于：包括：泵体1，与泵体1构建出泵腔4的支承结构3，设置在泵腔4中并与支承结构3连接的致动器2，配置于泵体1和支承结构3上的一个或多个与泵腔4连通的通气孔；所述致动器2包括振动基板60和设于振动基板60上的一个或多个压电元件50，所述振动基板60靠近支承结构3的一侧设有多个避让部61；所述支承结构3包括底板80，所述底板80靠近振动基板60的一侧设有挠性板70，所述挠性板70上设有与避让部61位置对应的梁部74，所述底板80上设有与梁部74位置对应的避让槽82；通过对所述致动器2施加驱动电压，致动器2发生弯曲变形，使挠性板70产生谐振并随着致动器2朝着相反方向弯曲变形，从致动器2一侧通气孔吸入流体，从致动器2另一侧通气孔排出，且挠性板70振动过程中，梁部74均不接触避让部61和避让槽82。2.根据权利要求1所述的一种垂直支承微型压电泵，其特征在于：所述泵体1包括由上至下依次密封连接的盖板10、第一隔板20、电极板30和第二隔板40，所述盖板10上设有连通泵腔4的气孔11，所述第一隔板20、电极板30和第二隔板40上均设有通孔，所述电极板30上设有置于泵腔4外的外部电极31和置于泵腔4内的内部电极32，所述第一隔板20用于保证压电元件50弯曲变形过程中，内部电极32与压电元件50的焊点不会接触盖板10，所述第二隔板40为绝缘板，第二隔板40与支承结构3密封连接且第二隔板40的厚度大于致动器2的厚度。3.根据权利要求1所述的一种垂直支承微型压电泵，其特征在于：所述振动基板60包括基板本体64和设置在基板本体64上的凸起65，所述基板本体64和凸起65之间形成多个避让部61，所述凸起65包括圆面62和均布在圆面62圆周上的多个连接面63，所述连接面63与梁部74连接。4.根据权利要求3所述的一种垂直支承微型压电泵，其特征在于：所述基板本体64与凸起65之间设有密封腔体。5.根据权利要求3或4所述的一种垂直支承微型压电泵，其特征在于：所述圆面62上设有延伸至避让部61的流道，所述流道为环形流道66或呈环状均布的辐射流道67。6.根据权利要求5所述的一种垂直支承微型压电泵，其特征在于：所述流道的深度小于或等于避让部61的深度。7.根据权利要求1所述的一种垂直支承微型压电泵，其特征在于：所述挠性板70包括支撑部71和谐振部77，所述支撑部71包括框部72，所述框部72上设有置于泵腔4外的电极75，多个所述梁部74设置在支撑部71和谐振部77之间，梁部74上设有连接部76，梁部74与框部72之间通过固定部73连接，所述谐振部77上设有与压电元件50同轴设置的中心孔78，所述底板80上设有开口81，使得中心孔78能够在开口81中露出。8.根据权利要求7所述的一种垂直支承微型压电泵，其特征在于：所述谐振部77与梁部74之间通过谐振凸起771连接。9.根据权利要求7所述的一种垂直支承微型压电泵，其特征在于：所述底板80设有避让槽82的一侧设有底面凸台85。10.根据权利要求7-9任意一项所述的一种垂直支承微型压电泵，其特征在于：所述谐振部77远离底板80的一侧设有延伸至其边缘的流道，所述流道为第二环形流道772或呈环状均布的第二辐射流道773。

百度查询： 常州威图流体科技有限公司 一种垂直支承微型压电泵