[发明专利]一种微型压电式轴流风机

说明书

技术领域

本发明属于流体输送领域，具体涉及一种微型压电式轴流风机。

背景技术

压电风机是一种由压电振子驱动的流体驱动装置，其功能为在轴向的出口处提供一定流量的气体，可用于仪器仪表、检测设备及机械电子领域中的主动冷却、气体输送、气动驱动等方面。具有结构简单便于大批量生产、体积小便于微型化、便于数字化控制且寿命长等优点。以往的压电流体驱动装置即压电泵主要是用于输送液体，而输送气体的效果并不理想，主要是由于以往压电泵中的有阀泵结构复杂，虽然可以提供较大的输出压力但是作为风机或冷却系统的应用其提供的风量过小，限制了其应用；而以往的无阀泵结构主要针对液体设计，而气体与液体在流阻及流动特性方面具有不同的特性，因此在压电风机方面需要解决气体输送速率的问题。

发明内容

为了解决目前压电流体驱动设备驱动气体能力较弱、流体输送速率低的问题，提出了一种微型压电式轴流风机，该压电式轴流风机由压电振子和基体件构成，这种布置方式具有结构简单、便于大规模生产的特点，而且特别适合输送气体。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一种微型压电式轴流风机，包括压电振子和基体件，其中：

压电振子是压电材料薄片与弹性基板粘接形成的，在交变电压的作用下，压电振子中心会发生沿着其轴线方向的往复运动；

所述基体件是一个厚度较小的矩形块，在其顶面上布置有一压电振子安装槽，压电振子安装在所述压电振子安装槽内，压电振子安装槽的深度大于压电振子的总厚度与压电振子中心点位移峰值之和，以保证安装后压电振子的运动不受到干涉；在所述压电振子安装槽的底部中心布置有一腔体槽，所述腔体槽的深度大于压电振子中心点的运动幅值且小于2mm，在保证压电振子位移不受到干涉的同时可以减小气体可压缩性所产生的影响；安装后的压电振子与腔体槽形成密封的腔体；在所述腔体槽底部的中心位置布置有一过流孔，该过流孔将所述腔体与外部空气连通；在基体件的侧面两个垂直的方向都布置有矩形扁孔，两矩形扁孔相互贯通，且与所述过流孔贯通，将过流孔分为内部过流孔和外部过流孔两部分。

所述的基体构造为单一个零件，无需装配，在形成流体输送功能的同时具有便于大规模自动化装配的特点，与以往的多零件组装形成基体的方案相比具有明显优势，只需与压电振子配合即可形成最终的微型压电式风机整机。

工作时，压电振子在交变电压的作用下发生往复的弯曲变形，腔体的体积随着压电振子的运动而增加和减小。过流孔方向的流阻较小，腔体体积变化形成的压力差驱动流体运动时，流体主要通过内部与外部过流孔流入与流出。腔体体积增加时，气体通过外部过流孔流入内部过流孔，在通过与其垂直的矩形扁孔时，由于流体速度快即形成了一个局部低压区，外部气体会沿着矩形扁孔流入，流入的气体随着从外部过流孔流入内部过流孔的气体一同进入泵腔；腔体体积减小时，气体从腔体向外排出，经过内部过流孔流向外部过流孔，并从外部过流孔排出，在通过矩形扁孔时，出现局部低压区，外部气体会沿着矩形扁孔流入，流入的外部气体会随着从内部过流孔流向外部过流孔的气体一同从外部过流孔排出。在一个工作循环中，矩形扁孔与过流孔交汇处始终存在一个低压区，即外部气体在两个过程中都会被吸入，而最终吸入的气体会从外部过流孔流出，从外部过流孔排出的气体量大于从外部过流孔吸入的气体量，最终形成了气体从矩形扁孔流入，从外部过流孔流出的气体定向驱动能力。

附图说明

图1 是本发明一种微型压电式轴流风机结构示意图。

图2 是本发明一种微型压电式轴流风机的整机图。

具体实施方式

参照图1和图2，本发明的微型压电式轴流风机是由压电振子1和基体件2构成，其中：

压电振子1是由压电陶瓷材料薄片11与弹性基板12粘接构成的；

所述基体件2是一个厚度较小的矩形块，在其顶面上布置有一压电振子安装槽21，压电振子1安装在所述压电振子安装槽21内，压电振子安装槽21的深度大于压电振子1的总厚度与压电振子中心点位移峰值之和；在所述压电振子安装槽21的底部中心布置有一腔体槽22，所述腔体槽22的深度大于压电振子1中心点的运动幅值且小于2mm；安装后的压电振子1与腔体槽22形成密封的腔体即泵腔3；在所述腔体槽22底部的中心位置布置有一过流孔23，该过流孔23将所述腔体3与外部空气连通；在基体件2的侧面两个垂直的方向布置有矩形扁孔24和矩形扁孔25，两矩形扁孔相互贯通，且与所述过流孔23贯通，将过流孔23分成内部过流孔231和外部过流孔232两部分。