CN113937926B - 一种用于微型液泵的动力系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于微型液泵的动力系统,包括转子组件和定子组件,转子组件包括转子、永磁体、弹性带环和轴,转子为圆盖型结构,永磁体为环形的带状结构,永磁体贴合转子的内壁,弹性带环套装在转子的外壁上,转子的中心开设有轴孔,轴固定装配在轴孔上;定子组件包括轴承、第一铁芯保护器、绕组、铁芯、第二铁芯保护器以及紧固件,第一铁芯保护器和第二铁芯保护器分别设置在铁芯的上下两侧,绕组缠绕在形成的组合体上,并通过紧固件与微型液泵的泵体进行固定;轴装配在轴承中并与轴承间隙配合,定子组件置于转子的内腔当中,且位于永磁体的内侧,转子受电磁感应力驱动而旋转。本发明结构简单,组件之间的连接方式可靠,组件满足强度要求,体积小。

Description

一种用于微型液泵的动力系统
技术领域
本发明属于小型电子设备散热技术领域,具体涉及一种用于微型液泵的动力系统。
背景技术
随着小型电子设备芯片性能的不断提高,芯片发热量不断增加,热流密度急剧增大,传统电子冷却技术受到挑战,传统散热系统的散热能力趋于瓶颈。
近年来,液体冷却循环、相变冷却循环等电子冷却技术逐渐得到发展,以弥补采用超薄型热管进行电子冷却时遇到的散热能力不足的问题。
液泵是上述液体冷却循环系统、相变冷却循环系统的核心部件,承担了驱动工质在系统内循环流动的重要作用。与现有大多数液泵不同的是,用于小型电子设备散热系统的液泵对泵的整体尺寸要求十分严苛,特别是厚度方向,以便携式笔记本电脑为例,要求泵体的整体厚度不超过10mm。这就使得用于小型电子设备散热系统的液泵的各个组件,在保证精度和强度的同时,尺寸应尽可能小,以实现泵的小型化。
动力系统是泵的核心。动力系统的组件小而多,组件之间的装配较为复杂。这一问题在微型液泵中更为突出,成为微型液泵设计过程中的一大难点。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题,提供一种用于微型液泵的动力系统,结构简单,组件之间的连接方式可靠,组件满足强度要求,实现液泵的整体结构紧凑,体积小。
为了实现上述目的,本发明有如下的技术方案:
一种用于微型液泵的动力系统,包括转子组件和定子组件,转子组件包括转子、永磁体、弹性带环和轴,转子为圆盖型结构,永磁体为环形的带状结构,永磁体贴合转子的内壁,弹性带环套装在转子的外壁上,转子的中心开设有轴孔,轴固定装配在轴孔上;定子组件包括轴承、第一铁芯保护器、绕组、铁芯、第二铁芯保护器以及紧固件,第一铁芯保护器和第二铁芯保护器分别设置在铁芯的上下两侧,绕组缠绕在第一铁芯保护器、第二铁芯保护器和铁芯形成的组合体上,并通过紧固件与微型液泵的泵体进行固定;铁芯与第一铁芯保护器、第二铁芯保护器的中心贯穿开设轴承孔,轴承安装在轴承孔当中;轴装配在轴承中并与轴承间隙配合,所述的定子组件置于转子的内腔当中,且位于永磁体的内侧,转子受电磁感应力驱动而旋转。
作为本发明动力系统的一种优选方案,所述的转子在轴孔的周围开设有若干个呈中心对称布置的排液孔,用于将转子内腔的工质液体排出。
作为本发明动力系统的一种优选方案,所述的轴由轴冒和轴杆两段组成,相比于轴杆,轴冒的直径较大且长度较短,轴冒与轴孔过盈配合装配,轴杆与轴承的内孔间隙配合。
作为本发明动力系统的一种优选方案,所述的轴承采用无油润滑的轴套,轴承由自润滑材料制成。
作为本发明动力系统的一种优选方案,所述转子组件的上方设置第一泵体端盖,下方设置第二泵体端盖,轴承的端面与第二泵体端盖固定在一起,转子的外周同轴装配转动件,转动件与转子过盈配合,转子通过弹性带环与转动件相接触。
作为本发明动力系统的一种优选方案,所述的第一铁芯保护器和第二铁芯保护器均采用一体成型,第二铁芯保护器设有若干个悬臂结构,悬臂结构上打孔,在第二泵体端盖上的对应位置冲孔,紧固件通过连接第二泵体端盖和第二铁芯保护器,实现定子组件的定位和固定。
作为本发明动力系统的一种优选方案,所述的轴在装配之后的上端面高于转子的上端面0.1mm;转子组件在装配之后和第一泵体端盖之间的最小间隙为0.05mm。
作为本发明动力系统的一种优选方案,所述的转子采用具有刚度的塑性材料制成,所述转子的厚度为0.5mm。
作为本发明动力系统的一种优选方案,所述的铁芯由若干硅钢片平行堆叠而成,第一铁芯保护器和第二铁芯保护器为平板结构,第一铁芯保护器和第二铁芯保护器与硅钢片的形状相同。
作为本发明动力系统的一种优选方案,所述的弹性带环采用橡胶制成。
相较于现有技术,本发明至少具有如下的有益效果:该动力系统能够综合解决微型液泵要求的小型化、装配精度、组件强度之间的矛盾。本发明动力系统的结构简单,采用圆盖型结构的转子,并在转子的内腔当中置入定子组件,采用环形的带状结构永磁体,将永磁体贴合转子的内壁设置,并在转子的外壁套装弹性带环,转子通过弹性带环与转动件相接触。通过轴和轴承的配合实现转子组件与定子组件的转动连接,定子组件通过紧固件与微型液泵的泵体进行固定,实现定子组件的定位。本发明用于微型液泵的动力系统的组件之间连接方式可靠,组件满足强度要求,进而能够保证液泵的整体结构紧凑,体积小。
附图说明
图1为本发明实施例提供的动力系统的爆炸结构示意图;
图2为本发明实施例提供的动力系统的剖面示意图;
图3为本发明实施例动力系统的转子结构示意图;
图4为本发明实施例动力系统的轴的结构示意图;
图5为本发明实施例动力系统的第一铁芯保护器结构示意图;
图6为本发明实施例动力系统的第二铁芯保护器结构示意图;
图7为本发明实施例动力系统的转子组件和定子组件局部装配示意图;
附图中:11-转子组件;1101-转子;1102-永磁体;1103-弹性带环;1104-轴;12-定子组件;1201-轴承;1202-第一铁芯保护器;1203-绕组;1204-铁芯;1205-第二铁芯保护器;1206-紧固件;21-第一泵体端盖;22-第二泵体端盖;23-转动件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
参见图1,本发明用于微型液泵的动力系统包括转子组件11和定子组件12。
转子组件11包括转子1101、永磁体1102、弹性带环1103和轴1104。
其中,转子1101是一种圆盖型结构,其内侧与永磁体1102同轴固定连接。通过永磁体1102和定子组件12之间产生电磁感应,进而驱动转子1101转动。
转子1101内部空腔能够容纳定子组件12;转子1101的中心孔和轴1104过盈配合。
转子1101为超薄型壳体,其壳体厚度约0.5mm,转子1101主要承受压应力载荷,为保证其可靠性,转子1101的材料为具有一定刚度的塑性材料,包括但不限于ZL104;可选地,在制备转子1101前,可将永磁体1102和轴1104放置在模内,通过模内注塑工艺一体成型,降低装配复杂度;可选地,转子1101和永磁体1102通过模内注塑工艺一体成型,而后在转子1101中心冲孔,并与轴1104过盈配合,进一步保证轴1104相对于转子1101的位置公差。
在一种实施例中,本发明动力系统的整体尺寸很小,永磁体1102设置为环形的带状结构,利于永磁体1102和转子1101的装配,利于保证转子组件11转动时的动平衡。
永磁体1102为一种永磁材料,可选地,永磁体1102由钕铁硼合金烧结制成。
如图3所示,在一种实施例中,本发明的动力系统用于驱动液体泵,工质液体容易从动力系统的底部泄漏进入动力系统中。为防止动力系统内部出现“死区”,进而发生积液现象,本发明在转子1101的中心孔周围,开有若干中心对称的细小孔隙,即排液孔,以使得工质液体从动力系统中流出。细小孔隙为工质液体提供了一条流经动力系统的流路,从而使得泄漏进动力系统中的工质液体能够冷却发热部件,进一步提高动力系统的工作效率。
如图4所示,本发明实施例中的轴1104为两段阶梯轴,其中,第一段的直径较大,长度较短,和转子1101的中心孔过盈配合,另一端面和轴承1201的端面接触;第二段的直径较小,长度较长,和轴承1201的轴承孔间隙配合。
在一种实施例中,轴1104总长度不超过5mm,最小直径约1.5mm,承受较大的弯矩和剪力载荷,为保证轴1104的可靠性,可选地,其材料包括但不限于Q235。
定子组件12包括轴承1201、第一铁芯保护器1202、绕组1203、铁芯1204、第二铁芯保护器1205以及紧固件1206。
其中,轴承1201和定子组件12中的其他部件不发生相对运动,和轴1104间隙配合,通过轴1104在轴承1201轴孔中的相对运动,实现转子组件11的转动。
在一种实施例中,为保证系统的结构紧凑,工质液体的纯净,轴承1201采用无油润滑的轴套形式。进一步地,为减少轴1104和轴承1201之间的磨损,轴承1201采用具有较好力学性能的自润滑材料,包括但不限于用惰性材料填充的聚四氟乙烯。
在一种实施例中,轴承1201和铁芯1204的中心孔过渡配合,轴承1201的一端面和轴1104的阶梯面接触,另一端面固定于泵体底面。可选地,轴承1201和泵体底面胶接,胶粘剂应具有足够的抗剪强度,且具有较好的热稳定性和化学稳定性等,包括但不限于酚醛树脂。
如图2所示,第一铁芯保护器1202、铁芯1204、第二铁芯保护器1205依次同轴装配,三者通过绕组1203固定,铁芯1204由若干硅钢片平行堆叠而成。
如图5、图6所示,在一种实施例中,第一铁芯保护器1202和第二铁芯保护器1205通过模内注塑工艺一体成型。第二铁芯保护器1205上设有若干悬臂结构,悬臂结构中打孔,在泵体底面上的对应位置冲孔,紧固件1206通过连接泵体底面和第二铁芯保护器1205的孔,实现动力系统在泵中的定位和固定。
如图7所示,在一种实施例中,动力系统用于驱动泵,泵的工作液体粘度小于1cP,润滑性很差。为减少转子组件11和第一泵体端盖21、第二泵体端盖22之间的磨损,在加工制造和装配时,转子组件11和第一泵体端盖21之间的最小间隙控制在0.05mm左右。在装配时,转子1104的上端面高于转子1101的上端面0.1mm左右,以减轻当转子组件11和第一泵体端盖21发生接触时的磨损。轴1104和第一泵体端盖21之间的最小间隙控制在0.1mm左右。
在一种实施例中,根据泵的工作原理,在转子1101外侧面同轴装配转动件23,转动件23与转子1101过盈配合。
转动件23包括但不局限于叶轮、偏心活塞等液体增压部件。
当泵工作时,动力系统发热,造成泵各组件温度升高。为避免转子1101、转动件23因材料差异产生较大热应力和热变形,在转子1101和转动件23之间装配弹性带环1103,用于缓解热应力、补偿热变形。弹性带环1103的材料具有较高的弹性系数,包括但不限于橡胶。
以上所述的仅仅是本发明的较佳实施例,并不用以对本发明的技术方案进行任何限制,本领域技术人员应当理解的是,在不脱离本发明精神和原则的前提下,该技术方案还可以进行若干简单的修改和替换,这些修改和替换也均属于权利要求书所涵盖的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于微型液泵的动力系统,其特征在于:包括转子组件(11)和定子组件(12),转子组件(11)包括转子(1101)、永磁体(1102)、弹性带环(1103)和轴(1104),转子(1101)为圆盖型结构,永磁体(1102)为环形的带状结构,永磁体(1102)贴合转子(1101)的内壁,弹性带环(1103)套装在转子(1101)的外壁上,转子(1101)的中心开设有轴孔,轴(1104)固定装配在轴孔上;定子组件(12)包括轴承(1201)、第一铁芯保护器(1202)、绕组(1203)、铁芯(1204)、第二铁芯保护器(1205)以及紧固件(1206),第一铁芯保护器(1202)和第二铁芯保护器(1205)分别设置在铁芯(1204)的上下两侧,绕组(1203)缠绕在第一铁芯保护器(1202)、第二铁芯保护器(1205)和铁芯(1204)形成的组合体上,并通过紧固件(1206)与微型液泵的泵体进行固定;铁芯(1204)与第一铁芯保护器(1202)、第二铁芯保护器(1205)的中心贯穿开设轴承孔,轴承(1201)安装在轴承孔当中;轴(1104)装配在轴承(1201)中并与轴承(1201)间隙配合,所述的定子组件(12)置于转子(1101)的内腔当中,且位于永磁体(1102)的内侧,转子(1101)受电磁感应力驱动而旋转;所述的轴(1104)由轴冒和轴杆两段组成,相比于轴杆,轴冒的直径较大且长度较短,轴冒与轴孔过盈配合装配,轴杆与轴承(1201)的内孔间隙配合;所述转子组件(11)的上方设置第一泵体端盖(21),下方设置第二泵体端盖(22),轴承(1201)的端面与第二泵体端盖(22)固定在一起,转子(1101)的外周同轴装配转动件(23),转动件(23)与转子(1101)过盈配合,转子(1101)通过弹性带环(1103)与转动件(23)相接触。
2.根据权利要求1所述用于微型液泵的动力系统,其特征在于:所述的转子(1101)在轴孔的周围开设有若干个呈中心对称布置的排液孔,用于将转子(1101)内腔的工质液体排出。
3.根据权利要求1所述用于微型液泵的动力系统,其特征在于:所述的轴承(1201)采用无油润滑的轴套,轴承(1201)由自润滑材料制成。
4.根据权利要求1所述用于微型液泵的动力系统,其特征在于:所述的第一铁芯保护器(1202)和第二铁芯保护器(1205)均采用一体成型,第二铁芯保护器(1205)设有若干个悬臂结构,悬臂结构上打孔,在第二泵体端盖(22)上的对应位置冲孔,紧固件(1206)通过连接第二泵体端盖(22)和第二铁芯保护器(1205),实现定子组件(12)的定位和固定。
5.根据权利要求1所述用于微型液泵的动力系统,其特征在于:所述的轴(1104)在装配之后的上端面高于转子(1101)的上端面0.1mm;转子组件(11)在装配之后和第一泵体端盖(21)之间的最小间隙为0.05mm。
6.根据权利要求1所述用于微型液泵的动力系统,其特征在于:所述的转子(1101)采用具有刚度的塑性材料制成,所述转子(1101)的厚度为0.5mm。
7.根据权利要求1所述用于微型液泵的动力系统,其特征在于:所述的铁芯(1204)由若干硅钢片平行堆叠而成,第一铁芯保护器(1202)和第二铁芯保护器(1205)为平板结构,第一铁芯保护器(1202)和第二铁芯保护器(1205)与硅钢片的形状相同。
8.根据权利要求1所述用于微型液泵的动力系统,其特征在于:所述的弹性带环(1103)采用橡胶制成。
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