磁流体微泵

本发明属于微泵，尤其涉及磁流体微泵。

背景技术：

1、随着生命科学、生物医学、航空航天、微机械电子工程等领域的高速发展，其与微流控系统的联系日益紧密。如微量流体化学分析系统、用于治疗心肌梗塞的人工血泵、微量药物注射系统及航空飞船的微量燃料供给设备等，都要求微流控技术朝向高精度、高泵送稳定、高耐压力、宽流量范围及可高度集成化方向发展。

2、微泵是微流控系统的执行元件，担任着微量流体精准传输、快速控制的作用，被誉为微流控系统的“心脏”。现阶段微泵的传动方式主要有压电式、静电式、电磁式、气动式等机械方式，以及电渗式、热气泡式和磁流体式等非机械方式，在这些机械式、非机械式微泵驱动方式中，磁流体驱动具有结构简单、可集成性高、泵送可靠性高、运动控制简单、零摩擦、自密封、自修复、长寿命等优点，已经逐渐成为微泵发展的主流方向。

3、然而，目前的磁流体微泵还存在一些弊端，例如推动力较低等。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明公开了一种磁流体微泵，能够提高磁流体对磁场的响应速度以及磁场对磁流体的磁化能力，从而增加磁流体的推动力。

2、本发明的具体技术方案如下：

3、磁流体微泵，包括：

4、环形流道，所述环形流道内设有磁流体；

5、固定磁源，静置设置于所述环形流道外部，以使其中一部分磁流体被吸聚固定在环形流道中形成阀门磁流体，在所述环形流道的路径方向上，所述固定磁源的一侧设置与环形流道连通的入口管，另一侧设置与环形流道连通的出口管；

6、驱动磁源，设置于所述环形流道外部并沿环形流道的路径活动，以使其中一部分磁流体沿环形流道活动以形成活塞磁流体；

7、其中，所述驱动磁源包括磁体一和磁体二，磁体一和磁体二分别位于所述环形流道所在平面的两侧。

8、在本技术中，所述磁体一和磁体二分别位于所述环形流道所在平面的两侧，并未以简单的方式在同侧进行叠加以增强磁场强度，其原因在于，磁场的传递受距离影响很大，若将驱动磁源都设在环形流道同侧，靠近驱动磁源这一侧的磁流体获得的耦合磁力会增强，而远离驱动磁源一侧的磁流体获得的耦合磁力将减小，这将使环形流道内的磁流体所受耦合不平衡，因此在高转速或背压时容易造成一侧泄露，从而导致活塞磁流体密封失效，降低泵送能力，也就是说，由于磁场传递的限制，只有将驱动磁源置于微通道两侧时，才能及保证活塞磁流体拥有足够的耦合磁力，并同时确保受力均匀，换言之，将磁体一和磁体二分别位于所述环形流道所在平面的两侧，并非通过磁源的简单叠加而增强磁场强度，而是基于现有技术的缺陷，在保证活塞磁流体具有足够耦合磁力的同时，实现受力均匀，从而避免微尺度下磁流体的粘性作用，在微泵运行时造成活塞磁流体的运动阻力较大，从而避免卡顿、泵送速度低、泵送流量小甚至活塞磁流体运动滞后而导致的泵送失效。

9、优选的，当所述活塞磁流体与阀门磁流体未汇合时，所述阀门磁流体部分封堵入口管和/或出口管；

10、当所述活塞磁流体与阀门磁流体汇合时，所述磁流体封堵入口管和/或出口管。

11、在驱动磁源运动的过程中，少数阀门磁流体位于入口管和/或出口管中，以实现部分封堵入口管和/或出口管，这部分阀门磁流体对减弱入口速度脉动和/或出口速度脉动几乎没有影响，就出口管来说，微泵的出口速度脉动出现在驱动磁源靠近固定磁源，而后又逐渐分离的过程中，在该过程中，活塞磁流体和阀门磁流体逐渐融合，而后又逐渐分离，在活塞磁流体和阀门磁流体融合的过程中，入口管和出口管相距较远时，融合后的磁流体也无法完全封堵出口管，此时出口管处存在出口背压，将驱动被泵送的泵送液体回流，从而出现较大的泵送波动，此时，如果直接减小出口管的截面直径，不仅会增大泵送液体的流动阻力而且过小的管道截面直径可能导致磁流体在融合时因预留的空间过小而挤出管道，因此，部分封堵的出口管不仅可以有效减少回流可能性，在磁流体融合时，利用融合后的磁流体封堵出口管，从而更好的防止因出口背压而造成的回流，可知的是，对于入口管来说，也可能在其所在位置产生背压而导致回流，原理与上述所述的出口管类似。

12、优选的，在活塞磁流体的运动路径上，所述磁体一和磁体二偏心设置。

13、当驱动磁源中磁体一和磁体二具有一定偏心角时，可增大环形流道内磁流体所在位置的磁场强度梯度，同时，驱动磁源的适当偏移可以减小整个磁场行波分布中的尖峰值，扩宽磁场中高磁通密度区域，从而减小磁场运动过程中的极端程度，增强均匀性，由此磁场的改变也使环形流道中的磁流体拥有强耦合磁力的同时，拥有更高的稳定性。

14、优选的，所述磁体一和磁体二之间的偏心角为1°～9°。

15、偏心角为1°～9°，能够使驱动磁源具有更佳的驱动效果。

16、优选的，所述入口管与出口管在环形流道从内朝外的方向上，呈扩散结构。

17、扩散结构的设计可逐渐增大管道直径，减小流动阻力的同时给磁流体预留足够的空间，防止磁流体被挤出管道。

18、优选的，当活塞磁流体沿环形流道运动时，用以部分封堵入口管和出口管的阀门磁流体的外缘呈弧形。

19、根据固定磁源的设置位置，使吸聚的阀门磁流体的外缘形成弧形，即很好的利用了磁场特点，依该结构能够很好的实现对入口管和/或出口管的部分封堵和封堵，因而，能够有效抑制回流，从而有效减弱入口管和/或出口管的速度脉动。

20、优选的，所述入口管和出口管朝所述环形流道径向外侧延伸，所述固定磁源设置在所述环形流道的径向外侧。

21、该结构稳定性好，同时能够很好的设置驱动磁源，避免运动干涉，也避免占用过大的空间体积。

22、优选的，所述环形流道中吸聚阀门磁流体的流道弧长小于活塞磁流体在环形流道中运动的流道弧长。

23、所述环形流道不同区域的弧长和微泵的输送能力相关，在满足输送要求、避免回流的基础上，延长活塞磁流体在环形流道中的运动距离，能够很好的提高拓宽泵送流量。

24、优选的，所述磁体一和磁体二的磁极同向。

25、所述磁体一和磁体二的磁极方向沿同一方向穿过环形流道和磁流体，能够增强微泵内部磁场梯度和有效磁场干涉区，使磁流体在耦合的叠加磁场中具有更强的磁化能力和自密封性能。

26、优选的，所述驱动磁源的磁极方向垂直于活塞磁流体的运动平面，所述固定磁源的磁极方向垂直于驱动磁源的磁极方向。

27、该结构稳定，能够更好的利用磁场实现对磁流体的驱动和止动，从而更好的满足微泵的泵送要求。

28、和现有技术相比，本发明通过提高磁流体对磁场的响应速度以及磁场对磁流体的磁化能力，增加了磁流体的推动力，从而有效提高微泵的驱动力；本发明能够增强微泵内部的磁场梯度和有效磁场干涉区，使磁流体在耦合的叠加磁场中具有更强的磁化能力和自密封性能；本发明能够增强环形流道内驱动磁流体与磁源的耦合磁力，使其能克服更高的流动阻力，以达到更高的泵送速度，从而扩宽的泵送流量范围；此外，本发明能够很好的抑制回流、有效减弱入口管进口和出口管出口的速度脉动。