柔性驱动式压电活塞气体压缩机的设计与试验

摘要

为了提高容积式压电流体驱动器的气体驱动能力,提出了一种柔性驱动式压电活塞气体压缩机,并从理论与试验两个方面对气体压缩机的工作特性进行研究.建立了柔性支撑压电振子的振动模型,并通过仿真获得了驱动频率及电压对压电振子振动特性的影响规律.将柔性支撑压电振子与活塞式泵腔结合,构造一种柔性驱动式压电活塞气体压缩机,建立气体压缩机的流量及压力计算模型,获得腔高和活塞振幅等参数对压缩机输出性能的影响规律.结果表明,利用系统共振原理可以提高压缩机的气体驱动性能,同时存在最佳的系统结构参数使压缩机性能最优.在此基础上进行相关试验,试验结果表明:压缩机的气体输出流量和压力与驱动电压近似成线性关系,且受驱动频率影响明显,当系统工作在共振状态时系统输出性能最佳.设定压电振子的驱动电压为220 V,此时测得压缩机的气体输出流量和压力分别为190 mL/min和20.3 kPa.