高性能压电泵的优化设计

张小忱 靳尧 姚景华 郑晓培

摘 要：设计了一款高性能的双作用压电泵，该压电泵采用了双晶片压电振子，其中压电振子受力均衡，不易损坏，提高了系统的稳定性；相同条件下双晶片压电振子变形大，增加了压电泵的输出流量和压力，对压电泵的结构进行了优化设计，使相关因素对效率的影响大大降低，提高了压电泵的性能。

关键词：压电泵；高性能；优化设计

中图分类号：TB472文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.07.002

压电陶瓷因为结构简单、输出高、響应迅速、没有电磁干扰等特点，在多个领域内被广泛应用[1-5]。本文介绍了一种具有变形量大和驱动力大特点的新型压电泵。

1 压电泵结构

该压电泵用液体承载、传递能量，完成电能和机械能的转化。结构见图1，主要由压电振子、截止阀、螺栓、压电泵体和密封圈组成。该装置通电时，压电振子弯曲变形，从而引起压电泵腔体容积发生变化（增大/减少），腔体内的液体被吸入/排出。

2 压电泵的原理

压电泵采用的压电振子为双晶片压电振子，单个压电振子可以与泵体形成两个泵腔，上下各一个。压电振子发生弯曲时，两侧的泵腔分别容积变大吸水和容积减小排水。如图2所示，在交流电压下，压电泵不断重复此过程，驱动液体完成连续定向运动，不断输出流量和压力。为了提高输出性能，采用了5个振子通过串联形成压电泵。

3 压电泵结构的优化设计

压电泵的输出能力受多个影响因素共同作用。为了提高泵的输出，该压电泵优化了压电振子、截止阀、阀孔位置和阀孔直径、孔距等因素。……