[發(fā)明專利]感應(yīng)加熱相變式微噴驅(qū)動器

有效

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• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103016287A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉本東;候岳鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: F03G7/06
• 分類號: F03G7/06
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 魏聿珠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種微型驅(qū)動器，具體為采用微加工技術(shù)制作的一種利用高頻脈沖感應(yīng)加熱，使處于加熱芯的液體迅速汽化，體積迅速膨脹近1000倍，體積膨脹的汽、液混合體從噴射口噴出，噴射反作用力作為驅(qū)動力的微驅(qū)動器。微型驅(qū)動器是微型水下機器人、機器魚和微操控等智能設(shè)備的重要組成部分，屬于微型驅(qū)動器和微型執(zhí)行器領(lǐng)域。

背景技術(shù)

基于現(xiàn)代微加工技術(shù)的微型水下驅(qū)動器具有功耗低、成本低、體積小等優(yōu)點，在微型水下機器人、微型機器魚、微驅(qū)動、水下探測與傳感檢測等方面具有重要的應(yīng)用。而目前微型水下驅(qū)動器中大都采用螺旋槳和新型復(fù)合材料的變形驅(qū)動，但是在微小驅(qū)動中，由于摩擦阻力占總能耗的比重較高，因此螺旋槳或其它功能材料的變形驅(qū)動摩擦耗能多、效率較低。此外，傳統(tǒng)的熱膨脹驅(qū)動，由于受膨脹系數(shù)的限制，其體積變化小于2倍，驅(qū)動效率低。在此背景下，本發(fā)明提出一種周期性感應(yīng)、非接觸加熱的相變微型噴射驅(qū)動器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服微型機械部件如螺旋槳、記憶合金、變形復(fù)合材料等的摩擦阻力大、效率低、故障率高等缺點，克服傳統(tǒng)的熱脹驅(qū)動器膨脹倍數(shù)低的缺點。本發(fā)明的微型驅(qū)動器利用高頻交變電流產(chǎn)生高頻交變磁場，進而由交變磁場在加熱芯中產(chǎn)生電渦流，由該電渦流在加熱芯中產(chǎn)生焦耳熱，使加熱芯附近的微量液體汽化，液體汽化時，體積迅速膨脹近1000倍，汽、液混合體爆破式噴射作為驅(qū)動力,使驅(qū)動器產(chǎn)生向前的運動。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

感應(yīng)加熱相變式微噴驅(qū)動器，其包括有驅(qū)動器殼體1、絕緣漆2、線圈3、線圈端子一4、線圈端子二5、加熱芯6、加熱芯固定膠7、驅(qū)動器內(nèi)腔8、驅(qū)動器噴射口9、電源模塊一10、脈沖發(fā)生器11、繼電器12、電路輸出端子一13、電路輸出端子二14、單片機系統(tǒng)15、電源模塊二16；

所述的驅(qū)動器殼體1內(nèi)部有內(nèi)腔8，內(nèi)腔8一端封閉，封閉端的驅(qū)動器殼體外形呈半球形，封閉端是驅(qū)動器的前端，內(nèi)腔8的另一端有與外界相通的驅(qū)動器噴射口9，加熱芯6安裝在驅(qū)動器殼體1的內(nèi)腔8中的封閉端內(nèi)，加熱芯6的一個端面和封閉端的端面貼合，加熱芯固定膠7將加熱芯6的另一個端面和驅(qū)動器內(nèi)腔8粘接在一起。所述的線圈3纏繞在驅(qū)動器殼體1的外周，加熱芯6位于線圈3的中心，線圈3的兩端與加熱芯的兩端對齊，絕緣漆2包裹在驅(qū)動器殼體1和線圈3的外周；驅(qū)動器殼體1的外部呈圓柱形，驅(qū)動器殼體1的外側(cè)涂敷絕緣漆，驅(qū)動器殼體1的前端大后端小呈流線型；

所述的電源模塊一10給脈沖發(fā)生器11供電，脈沖發(fā)生器11產(chǎn)生的高頻脈沖供給繼電器12；電源模塊二16給單片機系統(tǒng)15供電，單片機系統(tǒng)15與繼電器12的控制端相連通；

所述的電路輸出端子一13與線圈端子一4相連通；電路輸出端子二14與線圈端子二5相連通；

所述的繼電器12通過電路端子一13和電路端子二14連接并供給線圈3高頻脈沖。

所述的驅(qū)動器殼體1的外直徑為0.2～1毫米，驅(qū)動器內(nèi)腔8的直徑為0.1～0.8毫米。

所述線圈3由銅漆包線精密繞制而成，銅漆包線的直徑為20～110微米。

所述的繼電器12供給的高頻脈沖導(dǎo)通的時間是t1，間斷的時間是t2，電壓是U；高頻脈沖的頻率為100kHz～2MHz，t1為0.1ms～2ms,t2為2ms～20ms，電壓U為5V～24V。

加熱芯固定膠7將加熱芯6和驅(qū)動器殼體1粘接在一起。

本發(fā)明可以取得如下有益效果:

本發(fā)明沒有可動的機械部件，因此故障率低，無摩擦阻力，效率高，壽命長，此外熱膨脹率大，驅(qū)動速度快。

附圖說明

圖1：本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2：本發(fā)明控制電路組成框圖；

圖3：本發(fā)明的工作過程示意圖一；

圖4：本發(fā)明的工作過程示意圖二；

圖5：本發(fā)明的工作過程示意圖三；

圖6：本發(fā)明的工作過程示意圖四；

圖7：本發(fā)明使用脈沖波形示意圖；

圖中：1.驅(qū)動器殼體,2.絕緣漆,3.線圈,4.線圈端子一，5.線圈端子二，6.加熱芯，7.加熱芯固定膠，8.驅(qū)動器內(nèi)腔，9.驅(qū)動器噴射口，10.電源模塊一，11.脈沖發(fā)生器,12.繼電器，13.電路輸出端子一，14.電路輸出端子二，15.單片機系統(tǒng)，16.電源模塊二，17.氣泡。

具體實施方式：

結(jié)合附圖1-2采用微加工、粘接、焊接和電路制作技術(shù)進行設(shè)計和加工。