一種壓電驅動式微型風的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種壓電驅動式微型風機，包括：壓電振子、前端腔體和后端腔體，所述壓電振子、后端腔體件與前端腔體件形成主腔體，主腔體的容積隨著壓電振子的振動發生往復變化，從而帶動氣體從壓電振子上的振子中心孔流入或流出，與前端腔體的流道結構及輔助腔體結構作用，形成氣體從出流孔輸出的定向流體驅動能力，壓電振子與前端腔體形成輔助腔體，輔助腔體的容積也隨壓電振子的振動而往復變化，其體積的變化可以增加最終氣體的輸出量，充分利用壓電振子的變形。
【專利說明】一種壓電驅動式微型風機
【技術領域】
[0001] 本發明屬于流體輸送領域，具體涉及一種壓電驅動式微型風機。
【背景技術】
[0002] 壓電風機是一種由壓電振子作為動力原件的流體驅動裝置，其功能為在軸向的出 口處提供一定流量的氣體，可用于儀器儀表、檢測設備及機械電子領域中的主動冷卻、氣體 輸送、氣動驅動等方面。具有結構簡單便于大批量生產、體積小便于微型化、便于數字化控 制且壽命長等優點。以往的壓電風機主要由動力原件壓電振子和結構件組成，通過壓電振 子與結構件形成一個密封的腔體，壓電振子變形引起的腔體體積變化為風機提供動力，這 類方案利用了壓電振子的一側變形，振子變形在未形成腔體一側所引起的氣體流動并未得 到利用，限制了壓電風機的輸出效果。
【發明內容】
[0003] 為了解決目前壓電風機結構未能充分利用壓電振子變形所形成氣體流動的問題， 提出了一種壓電驅動式微型風機，由壓電振子、前端腔體件和后端腔體件組成，壓電振子、 后端腔體件與前端腔體件形成主腔體，主腔體的容積隨著壓電振子的振動發生往復變化， 從而帶動氣體從壓電振子上的振子中心孔流入或流出，壓電振子與前端腔體形成輔助腔 體，輔助腔體的容積也隨壓電振子的振動而往復變化，其體積的變化可以增加最終在出流 孔處氣體的輸出量，充分利用壓電振子的變形所產生的氣體流動。
[0004] 為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案： 本發明一種壓電驅動式微型風機，包括壓電振子、前端腔體和后端腔體，其中： 壓電振子是壓電材料薄片與彈性基板粘接形成的，其中心位置布置有一通孔稱為振子 中心孔，在交變電壓的作用下，壓電振子中心會發生沿著其軸線方向的往復運動； 前端腔體是一厚度較小的矩形塊，在前端腔體的底面上布置有一振子安裝槽，所述振 子安裝槽的深度大于壓電振子變形峰值與彈性基板厚度之和且小于l〇mm，以保證壓電振子 發生往復運動時不發生干涉且氣體的可壓縮性不會明顯影響風機的性能；前端腔體件的兩 個側面上各布置有一個側面扁孔，兩側面扁孔相互貫通，所述扁孔貫通后的下表面距離振 子安裝槽底面的最小距離小于l〇mm，所述扁孔貫通后形成的上表面距離振子安裝槽底面的 最小距離要大于壓電振子中壓電材料薄片厚度與壓電振子峰值位移之和；所述振子安裝槽 底部中心布置有一輔助腔體槽，所述輔助腔體槽的直徑小于振子安裝槽直徑且兩直徑差值 小于壓電振子直徑尺寸的30%，所述輔助腔體槽與所述側面扁孔貫通；所述前端腔體的頂 面與振子中心孔對應位置布置有一出流孔，所述出流孔直徑與振子中心孔直徑相同；所述 壓電振子安裝在前端腔體的振子安裝槽內，壓電振子可以采用單晶片結構，也可以采用雙 晶片結構； 后端腔體為一薄片結構，安裝在前端腔體的底面上，與壓電振子共同構成主腔體，所 述主腔體通過振子中心孔與外部連通，壓電振子發生往復振動時，氣體主要通過振子中心 孔從出流孔流入和流出；所述壓電振子與所述前端腔體構成了輔助腔體，輔助腔體通過振 子中心孔與主腔體連通，通過前端腔體上與振子中心孔對應的出流孔及側面扁孔與外部連 通。
[0005] 工作時，壓電振子在交變電壓的作用下發生往復的彎曲變形，主腔體的體積隨著 壓電振子的運動而增加和減小，氣體經過振子中心孔從出流孔流入和流出。在振子中心孔 與出流孔間流動的氣體，在側面扁孔、振子中心孔與出流孔所形成的流道交匯區域內氣體 的高流速形成了局部低壓，氣體從側面扁孔吸入；主腔體體積增加時，主腔體內壓力降低， 氣體從出流孔經過振子中心孔流入泵腔，在所述流道交匯區形成低壓，氣體從側面扁孔進 入輔助腔體，此時輔助腔體體積減小，從側面孔流入的氣體和輔助腔內原有的氣體有一部 分會隨著入流孔與振子中心孔間流動的氣體進入主泵腔；主腔體體積減小時，主腔體內壓 力升高，氣體從主腔體經過振子中心孔向出流孔流出，在所述流道交匯區形成低壓，氣體從 側面扁孔進入輔助腔體，同時輔助腔體體積減小，有利于側面扁孔氣體的流入，輔助腔體內 的氣體與側面扁孔流入的氣體一部分隨著高速氣流，從振子中心孔流向出流孔并從出流孔 流出；形成了氣體從側面扁孔吸入，從出流孔輸出的定向流體驅動能力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0006] 圖1是本發明一種壓電驅動式微型風機結構示意圖。
[0007] 圖2是本發明中各部件第一個角度的結構及裝配關系示意圖。
[0008] 圖3是本發明中各部件第二個角度的結構及裝配關系示意圖。
【具體實施方式】
[0009] 參照圖1、圖2和圖3,本發明的壓電驅動式微型風機由壓電振子1、前端腔體2和 后端腔體3構成，其中： 壓電振子1是壓電材料薄片11與彈性基板12粘接形成的，其中心位置布置有一通孔 稱為振子中心孔13 ; 前端腔體2是一厚度較小的矩形塊，在前端腔體2的底面上布置有一振子安裝槽21， 所述振子安裝槽21的深度大于壓電振子1變形峰值與彈性基板12厚度之和且小于10mm ; 前端腔體件2的兩個側面上布置有第一側面扁孔22和第二側面扁孔23,兩側面扁孔相互貫 通，所述扁孔貫通后的下表面距離振子安裝槽21底面的最小距離小于10mm，所述扁孔貫通 后的上表面距離振子安裝槽21底面的最小距離要大于壓電振子1中壓電材料薄片11厚度 與壓電振子1峰值位移之和且小于1〇_ ;所述振子安裝槽21底部中心布置有一輔助腔體 槽24,所述輔助腔體槽24的直徑小于振子安裝槽21直徑且兩直徑差值小于壓電振子1直 徑尺寸的30%，且所述輔助腔體槽24與所述第一側面扁孔22和第二側面扁孔23貫通；所 述前端腔體2的頂面與振子中心孔13對應位置布置有一出流孔25,所述出流孔25直徑與 振子中心孔13直徑相同；所述壓電振子1安裝在前端腔體2上的振子安裝槽21內，壓電振 子1可以采用單晶片結構，也可以采用雙晶片結構； 后端腔體3為一薄片結構，安裝在前端腔體2的底面上，與壓電振子1共同構成主腔體 4,所述主腔體4通過振子中心孔13與外部連通，壓電振子1發生往復振動時，氣體主要通 過振子中心孔13從出流孔25流入和流出主腔體4 ;所述壓電振子1與所述前端腔體2構 成了輔助腔體5,輔助腔體5通過振子中心孔13與主腔體3連通，通過前端腔體2上的出流 孔25、第一側面扁孔22和第二側面扁孔23與外部連通。
【權利要求】
1. 一種壓電驅動式微型風機，包括：壓電振子、前端腔體和后端腔體，其中：壓電振子 中心位置布置有一振子中心孔；前端腔體是一厚度較小的矩形塊，在前端腔體的底面上布 置有一振子安裝槽，所述前端腔體件的兩個側面上各布置有一個側面扁孔，兩側面扁孔相 互貫通，所述振子安裝槽底部中心布置有一輔助腔體槽，所述輔助腔體槽與所述側面扁孔 貫通；所述前端腔體的頂面與振子中心孔對應位置布置有一出流孔；所述壓電振子安裝在 前端腔體的振子安裝槽內；后端腔體為一薄片結構，安裝在前端腔體的底面上，與壓電振子 共同構成主腔體，所述主腔體通過振子中心孔與外部連通；所述壓電振子與所述前端腔體 構成了輔助腔體，輔助腔體通過振子中心孔與主腔體連通，通過前端腔體上與振子中心孔 對應的出流孔與外部連通，且通過側面扁孔與外部連通。
2. 根據權利要求1所述的壓電驅動式微型風機，其特征在于：所述壓電振子可以采用 由一片壓電材料薄片粘貼在彈性基板上形成的單晶片壓電振子，也可以采用由兩片壓電材 料薄片粘貼在彈性基板兩側形成的雙晶片壓電振子。
【文檔編號】F04D25/06GK104100542SQ201410343939
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月19日 優先權日:2014年7月19日
【發明者】吳越, 張文睿, 康曉濤, 李曉蔚 申請人:長春隆美科技發展有限公司