【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种纳米磁流体介质微泵驱动系统，属于流体传动与控制。
技术介绍
1、作为微流控系统的关键执行元件，微泵是一种能够在微尺度下实现液体或气体精确输送的微型装置。基于机械、电磁、化学等驱动原理，微泵能够实现高精度、低流量的介质输送，为微系统提供流体动力支持。由于其小型化、集成化、高效性和精准控制的特点，微泵在现代微纳技术中占据重要地位，推动了实验室芯片、生物传感器及便携设备的发展。
2、磁流体介质微泵是以磁流体为泵送流体，利用磁流体在外加磁场作用下产生的力驱动液体流动的微泵。与磁流体活塞泵和磁流体薄膜泵不同，磁流体介质微泵的驱动过程不依赖机械运动部件，而是通过磁场直接控制磁流体的运动，具有结构简单、无振动、低噪音以及高精度等优点。然而，磁流体介质微泵现有技术面临结构尺寸大、磁场控制复杂、泵送效率低、泵送稳定性差等问题。
3、已公开的专利“带有曲线挡板的无阀磁流体驱动微泵”，公开号cn110454384a，其驱动方式为：圆柱体永磁铁与微泵腔中心线偏心，产生的磁场力带动腔内的磁流体微盘转动，通过进出口压强的变化实现连续泵送，但结构与工作原理过于复杂，泵送稳定性和泵送效率无法保证。
4、已公开的专利“磁流体微泵”，公开号cn118367749a，其驱动方式为：利用两块磁体，在环形流道中形成阀门磁流体和活塞磁流体，从而提升磁流体的驱动力，但使用多个磁铁，且磁场控制难度大。
技术实现思路
1、本专利技术目的是为解决上述技术问题，提供一种纳米磁流体介
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种纳米磁流体介质微泵驱动系统，包括泵腔、导流挡板、进液口、出液口、进液通道、出液通道、电机、旋转轴、旋转磁铁、磁铁托盘、玻璃基底以及pdms芯片；其中，
3、泵腔、导流挡板、进液口、出液口、进液通道和出液通道设计于pdms芯片内，玻璃基底设置在pdms芯片底部；泵腔基础结构为圆形，进液口和出液口并列于泵腔一侧，且进液口通过进液通道与泵腔连通，出液口通过出液通道与泵腔连通；进液通道、出液通道及泵腔组成流体通道，流体通道内设有纳米磁流体；导流挡板为圆弧形，其上曲线与出液流道相切，下曲线与进液流道相切，两条切线所夹圆心角为0°；
4、旋转磁铁固定于磁铁托盘中，并设置于玻璃基底下方，磁铁托盘与电机配合连接；电机旋转轴与旋转磁铁以及泵腔的中心轴线同轴。
5、进一步地，导流挡板末端的圆弧挡板半径为1.4mm-1.6mm，圆弧挡板位置适当延伸，其圆心位于泵腔圆心左上侧或右上侧，与泵腔圆心的水平距离为0.3mm-1.5mm，垂直距离为1.8mm-3mm；在导流挡板尺寸和位置对流场影响较小的情况下，减小末端的圆弧挡板半径，缩小圆弧挡板圆心与泵腔圆心的水平距离和垂直距离，设计更大的流体通道，可进一步降低泵腔内介质泵送阻力，提高泵送效率。
6、进一步地，旋转磁铁结构为四叶型，其中心距至叶片顶端中心的距离与泵腔半径相同，旋转磁铁顶部距玻璃基底底部0.8-1.2mm；旋转磁铁厚度为1.8-2.2mm，可根据纳米磁流体最大磁化强度增减磁铁数量。
7、进一步地，进液通道和出液通道尺寸一致，宽度为1mm，长度为5mm-7mm，进液通道上端相距出液通道下端2.2mm-2.5mm。
8、进一步地，进液通道、出液通道及泵腔组成的流体通道的深度为100μm-150μm。
9、进一步地，泵腔的半径为10mm-12mm。
10、系统运行前，先向泵腔注入纳米磁流体；电机带动旋转磁铁作匀速圆周运动，纳米磁流体在磁吸引力的作用下由进液口向出液口泵送；随着腔内介质的泵出，因泵腔内外压力差的存在，纳米磁流体会持续从进液口补充，微泵的出口压力可通过改变电机转速或磁铁数量调节。
11、本专利技术具备以下有益效果：
12、1、本专利技术由于没有复杂的机械结构，微泵尺寸进一步降低，制造过程简单，使得质量更轻，适用范围更广，尤其可应用于对微泵体积要求较高的领域；
13、2、以纳米磁流体为泵送介质，避免了磁流变液、普通磁流体易发生凝聚或沉淀、流动性差、易堵塞流道等问题，且具有较佳磁流变特性，可提供稳定的驱动力；
14、3、本专利技术采用圆弧形导流挡板，该结构可有效防止纳米磁流体回流，提高泵送稳定性，并降低微泵加工难度；
15、4、本专利技术采用四叶型旋转磁铁，磁铁数量可根据实际工况增减，无需多级驱动，磁场控制简单，可有效提高泵送效率；
16、5、采用磁铁托盘，防止旋转磁铁直接吸附在电机旋转轴上，减小或隔绝磁铁对旋转轴的作用力，可有效进一步提升泵送稳定性，提高泵送效率；
17、6、通过电信号控制旋转磁场强度大小，实现了对纳米磁流体介质微泵流量的连续、无级、智能控制。
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1.一种纳米磁流体介质微泵驱动系统，其特征在于，包括泵腔（1）、导流挡板（2）、进液口（3）、出液口（4）、进液通道（5）、出液通道（6）、电机（7）、旋转轴（8）、旋转磁铁（9）、磁铁托盘（10）、玻璃基底（11）以及PDMS芯片（12）；其中，
2.根据权利要求1所述的一种纳米磁流体介质微泵驱动系统，其特征在于，导流挡板（2）末端的圆弧挡板半径为1.4mm-1.6mm，圆弧挡板位置适当延伸，其圆心位于泵腔（1）圆心左上侧或右上侧，与泵腔（1）圆心的水平距离为0.3mm-1.5mm，垂直距离为1.8mm-3mm。
3.根据权利要求1所述的一种纳米磁流体介质微泵驱动系统，其特征在于，旋转磁铁（9）结构为四叶型，其中心距至叶片顶端中心的距离与泵腔（1）半径相同，旋转磁铁（9）顶部距玻璃基底（11）底部0.8-1.2mm；旋转磁铁（9）厚度为1.8-2.2mm，可根据纳米磁流体最大磁化强度增减磁铁数量。
4.根据权利要求1所述的一种纳米磁流体介质微泵驱动系统，其特征在于，进液通道（5）和出液通道（6）尺寸一致，宽度为1mm，长度为5mm-7mm，进
5.根据权利要求1或4所述的一种纳米磁流体介质微泵驱动系统，其特征在于，进液通道（5）、出液通道（6）及泵腔（1）组成的流体通道的深度为100μm-150μm。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种纳米磁流体介质微泵驱动系统，其特征在于，泵腔（1）的半径为10mm-12mm。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种纳米磁流体介质微泵驱动系统，其特征在于，系统运行前，先向泵腔（1）注入纳米磁流体；电机（7）带动旋转磁铁（9）作匀速圆周运动，纳米磁流体在磁吸引力的作用下由进液口（3）向出液口（4）泵送；随着腔内介质的泵出，因泵腔（1）内外压力差的存在，纳米磁流体会持续从进液口（3）补充，微泵的出口压力可通过改变电机转速或磁铁数量调节。
...【技术特征摘要】
1.一种纳米磁流体介质微泵驱动系统，其特征在于，包括泵腔（1）、导流挡板（2）、进液口（3）、出液口（4）、进液通道（5）、出液通道（6）、电机（7）、旋转轴（8）、旋转磁铁（9）、磁铁托盘（10）、玻璃基底（11）以及pdms芯片（12）；其中，
2.根据权利要求1所述的一种纳米磁流体介质微泵驱动系统，其特征在于，导流挡板（2）末端的圆弧挡板半径为1.4mm-1.6mm，圆弧挡板位置适当延伸，其圆心位于泵腔（1）圆心左上侧或右上侧，与泵腔（1）圆心的水平距离为0.3mm-1.5mm，垂直距离为1.8mm-3mm。
3.根据权利要求1所述的一种纳米磁流体介质微泵驱动系统，其特征在于，旋转磁铁（9）结构为四叶型，其中心距至叶片顶端中心的距离与泵腔（1）半径相同，旋转磁铁（9）顶部距玻璃基底（11）底部0.8-1.2mm；旋转磁铁（9）厚度为1.8-2.2mm，可根据纳米磁流体最大磁化强度增减磁铁数量。
4.根据权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱启晨，张华伟，任劲松，崔季，董筱筠，李翔，颜泽海，张小兴，王超，周鳌，董福生，
申请(专利权)人：云南交通运输职业学院，
类型：发明
国别省市：
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