[实用新型]一种基于超磁致伸缩转换器的高精度高频微泵

说明书

技术领域

本实用新型涉及超磁致伸缩材料的应用，具体涉及一种基于超磁致伸缩转换器的高精度高频微泵，属液压泵控制技术领域。

背景技术

传统液压泵通常采用电机驱动，使得液压泵结构复杂、体积较大，无法适应微小流量控制领域。与现有的微泵相比，目前主要是薄膜型微泵，其结构多采用薄片状驱动材料，通过手工粘贴等方式使得驱动材料粘附在振动薄膜上。这种型式结构简单，成本较低，但由于受驱动材料与振动薄膜连接工艺的影响，使得现有的各种薄膜型微泵具有输出功率小，输出压力小等缺点。因此现有的微泵难以满足高精度加工、航空航天、核工业等提出的响应速度快、输出压力大、频宽高等要求，故如何提高微泵的响应速度、输出压力、控制精度等已成为微泵的一个重要发展趋势。

在液压传动与控制系统中，利用新型功能材料研制高性能的驱动与控制等元件，一直是近年来国内外专家研究的热点之一，超磁致伸缩材料在液压控制元件中的应用尤其引人注目。超磁致伸缩材料是继稀土永磁，稀土磁光和稀土高温超导材料之后的又一种重要的新型功能材料，其被誉为21世纪的战略性材料。基于超磁致伸缩材料的新型转换器具有响应速度快、频宽高、输出位移大、结构相对简单和易于微型化等特点，利用其取代力马达，可提高微泵的响应速度和控制精度。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有微泵存在的输出功率小，输出压力小等缺陷，利用超磁致伸缩材料响应速度快、输出压力大、频宽高等优异性能，设计一种针对高精度间歇性工作环境的复合温度补偿超磁致伸缩转换器和无摩擦柔性铰链输出密封腔，提出了一种基于超磁致伸缩转换器的高精度高频微泵，从而提高微泵的输出精度，简化微泵的结构，实现泵的微型化等。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于超磁致伸缩转换器的高频微泵，其结构特点在于：

由超磁致伸缩棒、位于超磁致伸缩棒周围的复合温度补偿控制装置、位于超磁致伸缩棒右端的无摩擦柔性铰链输出泵腔机构、位于超磁致伸缩棒左端的预压螺钉和柔性铰链输出杆右端的预压弹簧的预压装置、位于柔性铰链输出杆左端的超磁致伸缩转换器装置组成；

所述复合温度补偿控制装置包括左外端盖、蝶形弹簧1、左内端盖、蝶形弹簧2、热补偿内套筒、相变材料和热补偿外套筒。其中热补偿内套筒和热补偿外套筒通过细牙螺纹相连接，内部形成密封腔，在其内部充入相变材料，相变材料选取Na₂SO₄·10H₂O、Na₂CO₄·10H₂O、CH₃COONa·3H₂O按一定比例配方，并用硼砂作过冷抑制剂，交联聚丙烯酸钠作分相防止剂。

所述无摩擦柔性铰链输出泵腔机构包括柔性铰链输出杆、外壳和右端盖。外套与右端盖之间通过螺栓连接并配有O型密封毡圈，柔性铰链输出杆与外套过盈配合，以保证泵腔的密封性。后端盖上开两个圆孔分别与吸液单向阀和排液单向阀相接，实现泵的吸排液。

所述预压装置包括调节螺钉、左外端盖、蝶形弹簧1、左内端盖、蝶形弹簧2、柔性铰链输出杆和预压弹簧。调节螺钉与左外端盖过渡配合、与左内端盖采用螺纹连接。预压弹簧直接套在柔性铰链输出杆的端面杆上。

所述超磁致伸缩转换器装置包括沿调节螺钉的轴向位置依次有左外端盖、蝶形弹簧1、左内端盖、蝶形弹簧2、超磁致伸缩棒、柔性铰链输出杆、以及绕于超磁致伸缩棒周围的复合温度补偿控制装置、线圈架、驱动线圈、偏置线圈。温度补偿装置可沿超磁致伸缩棒左右滑动，在蝶形弹簧的作用下复位，实现热膨胀自动线补偿。

所述热补偿内套筒、热补偿外套筒和线圈架均采用导磁率较小的材料，以保证减少磁致伸缩棒上的磁漏，提高磁场的利用率。

所述调节螺钉、超磁致伸缩棒、柔性铰链输出杆、预压弹簧构成预压力机构。同时调节螺钉预紧力与预压弹簧预压力相等，在轴心方向上相互抵消。

所述柔性铰链输出杆凹口形状采用直圆和导圆混合型柔性铰链，并取材料为刚度系数偏小的UHMWPE材料。

所述右端盖在与外壳配合处设有一圆环凸台，便于安装定位以及有效减小泵腔空间，提高泵腔真空度，从而增大微泵的自吸液能力。

本实用新型与背景技术相比，具有的有益效果是：

1、提供了一种由超磁致伸缩转换器驱动的高精度高频微泵，其驱动部分采用新型的超磁致伸缩转换器取代传统的力矩马达，与传统力矩马达驱动的微泵相比，具有响应速度快、输出压力大、输出精度高等特点；