CN213016829U - 微型泵与电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种微型泵与电子设备，微型泵包括底座、转子系统和定子系统，所述底座的两侧分别设有第一容纳槽和第二容纳槽；所述转子系统容纳于所述第一容纳槽内，且转动连接于所述底座；所述定子系统容纳于所述第二容纳槽，且固定连接于所述底座，所述转子系统包括叶轮、磁体和马达壳，所述叶轮的中心转动连接于所述底座；所述磁体设置于所述叶轮的内侧，所述磁体设置成一体成型的环形结构；所述马达壳设置于所述叶轮与所述磁体之间，连接所述叶轮与所述磁体。本申请可以形成一种平衡性较高的转子系统，从而避免微型泵在高速运转过程中产生振动，提高微型泵的稳定性。

Description

微型泵与电子设备

技术领域

本申请涉及液冷散热技术领域，尤其涉及一种微型泵与电子设备。

背景技术

随着电子器件朝着小型化、集成化方向发展，以及电子器件发热量的增加，导致电子器件的热流密度急剧上升，散热设计面临严峻的挑战。以笔记本电脑为例，整机厚度朝着轻薄化方向发展，传统的风冷散热方法已无法应对逐渐升高的功耗需求；液冷散热作为下一代散热技术，性能比传统风冷散热更强。

微型泵是液冷散热技术的主要部件之一，其主要包括定子系统、转子系统和壳体。其中，转子系统包括永磁体，通过永磁体与定子系统产生电磁感应，从而驱动转子系统转动。转子系统在高速转动时会产生振动，影响到微型泵的稳定性，因此需要对转子系统进行动平衡校正设计。

实用新型内容

本申请提供了一种微型泵与电子设备，以形成一种平衡性较高的转子系统，从而避免微型泵在高速运转过程中产生振动，提高微型泵的稳定性。

本申请的第一方面提供了一种微型泵，其包括底座、转子系统和定子系统，所述底座的两侧分别设有第一容纳槽和第二容纳槽；所述转子系统容纳于所述第一容纳槽内，且转动连接于所述底座；所述定子系统容纳于所述第二容纳槽，且固定连接于所述底座，所述转子系统包括：

叶轮，所述叶轮的中心转动连接于所述底座；

磁体，设置于所述叶轮的内侧，所述磁体设置成一体成型的环形结构；

马达壳，设置于所述叶轮与所述磁体之间，连接所述叶轮与所述磁体。

上述微型泵的转子系统包括叶轮、磁体和马达壳，叶轮的中心转动连接于底座，磁体设置于叶轮的内侧，马达壳设置于叶轮与磁体之间，连接叶轮与磁体，通过磁体与定子系统产生电磁感应，驱动磁体旋转，并通过马达壳带动叶轮旋转；其中，磁体设置成一体成型的环形结构，使磁体不需要进行平衡校正，就能够沿圆周方向形成均匀的质量分布，从而避免微型泵在高速运转过程中产生振动，提高微型泵的稳定性。

可选地，所述磁体采用烧结钕铁硼材料制成，提高了电机系统的磁能积，从而提高了电机系统的额定驱动力，防止电机使用过程中超载，提高泵的工作效率。

可选地，所述马达壳通过模内注塑工艺与所述叶轮一体成型，提高磁体与叶轮的垂直度，减小叶轮在高速旋转中的晃动和偏摆。

可选地，所述转子系统还包括轴承，所述叶轮通过所述轴承转动连接于所述底座，降低转子系统运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度，提高转子系统的效率。

可选地，所述轴承通过模内注塑工艺与所述叶轮一体成型，提高轴承与叶轮的垂直度，减小叶轮在高速旋转中的晃动和偏摆。

可选地，所述轴承设置成能够相对于所述底座转动的轴套，也就是说，轴承为不含滚动体的环形实心结构，以避免转子系统高速旋转中，滚动体出现腐蚀等损坏。

可选地，所述微型泵还包括耐磨片；

所述耐磨片设置成环形片状结构，所述耐磨片支撑于所述底座与所述轴承之间，防止转子系统与高速运转过程中底座出现磨损，且耐磨片设置成环形片状结构，形成较大的支撑面积，从而对转子系统形成更加平稳的支撑，防止转子系统晃动。

可选地，所述微型泵还包括轴心，所述轴心固定于所述底座上；

所述轴心插入所述轴承内，并能够与所述轴承相对转动。

可选地，所述轴心通过模内注塑工艺与所述底座一体成型，提高了轴心与底座之间的垂直度，从而减小叶轮在高速旋转中的晃动和偏摆。

可选地，所述轴心与所述轴承之间设有油膜间隙，使轴心与轴承之间形成连续的液膜，通过液膜形成润滑，减小轴心与轴承之间的摩擦系数，提高转子系统的效率。

可选地，所述磁体的磁中心线与所述定子系统的磁中心线不重合，且所述磁体的磁中心线向远离所述定子系统的方向偏移，使得转子系统受到向底座方向的磁拉力，进而限制转子系统发生轴向位移，能够在不提供额外预紧力的情况下减少转子系统的振动和噪音，提高转子系统的运转稳定性。

本申请的第二方面提供了一种电子设备，其包括本申请提供的任意一种微型泵、管路、吸热组件、放热组件和热源，所述微型泵、所述吸热组件与所述放热组件通过所述管路依次连接形成环形，所述吸热组件与所述热源相贴合。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

图1为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的微型泵的爆炸结构示意图；

图3为本申请实施例提供的微型泵的剖面结构示意图；

图4为图3中转子系统的结构示意图；

图5为图4中磁体的结构示意图；

图6为常用磁性材料的磁能积对比图；

图7为图3中转子系统与定子系统之间磁拉力的示意图；

图8为图7的局部放大图。

附图标记：

001-微型泵；

002-吸热组件；

003-放热组件；

004-管路；

005-热源；

1-蜗壳；

101-密封槽；

102-蜗壳腔；

2-密封件；

3-转子系统；

301-叶轮；

302-马达壳；

303-磁体；

304-轴承；

4-轴心；

5-耐磨片；

6-底座；

601-第一容纳槽；

602-第二容纳槽；

604-第三容纳槽；

605-进液管口；

606-出液管口；

7-定子系统；

701-定子；

702定子绕组；

8-控制器；

9-固定组件；

10-间隙。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本说明书的描述中，需要理解的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

如图1所示，本申请的实施例提供了一种电子设备，该电子设备例如可以为笔记本电脑或折叠手机等，其包括微型泵001、管路004、吸热组件002、放热组件003和热源005。微型泵001、吸热组件002和放热组件003的内部均有空腔，微型泵001、吸热组件002与放热组件003通过管路004依次连接形成环形；该环形内部流通有用于散热的工作液体(例如水、乙二醇溶液、氟化液等)，微型泵001用于为工作液体的流动提供动力；吸热组件002与热源005相贴合，通过吸热组件002吸收热源005的热量；通过工作液体的流动将热量传递至放热组件003，将热量释放到空气中，从而降低热源005的温度。

具体地，在确定上述环形内部工作液体的流动方向后，可定义微型泵001、吸热组件002、放热组件003的入口和出口。为了降低微型泵001的工作温度，延长微型泵001的工作寿命，可以将微型泵001摆放于吸热组件002的旁边，微型泵001的出口与吸热组件002的入口相连，微型泵001的入口与放热组件003的出口相连。微型泵001的入口和出口在微型泵001的同一条边上。

管路004可使用高分子材料管路、金属管路或二者的混合；放热组件003可以包括散热器或风扇等组件，以提升系统的散热能力；为了增加组件的耐压能力，吸热组件002和放热组件003的内部可以具备支撑柱结构，支撑柱的两端分别与空腔内相对的两侧固接在一起。

微型泵001主要包括定子系统、转子系统和壳体。其中，壳体内具有泵腔，转子系统安装于泵腔内，转子系统主要包括永磁体和叶轮；通过永磁体与定子系统产生电磁感应形成电机，从而驱动叶轮转动；叶轮对工作液体做功，使工作液体随着叶轮一起在泵腔内运动。微型泵由于厚度尺寸受限，设计方法不成熟，主要存在如下问题：永磁体沿圆周方向重量分布不对称，转子系统内各部件之间以及转子系统与壳体之间的配合精度难以控制等因素的影响，导致微型泵高速转动时会产生振动，因此需要对转子系统进行动平衡校正设计；电机额定驱动力不足，导致微型泵工作时，电机处于过载状态，效率极低；转子系统与泵腔的配合设计粗糙，叶轮对工作液体做功在泵腔内部存在较多损耗，水力效率低下。

如图2和图3所示，本申请实施例提供微型泵001包括底座6、蜗壳1、转子系统3、定子系统7、控制器8和固定组件9。其中：

蜗壳1与底座6通过固定组件9(例如螺纹紧固件等)连接形成微型泵001的壳体。底座6朝向蜗壳1的一侧设有第一容纳槽601，底座6背离蜗壳1的一侧设有第二容纳槽602，第一容纳槽601与第二容纳槽602均为环形槽，且同轴设置。

转子系统3安装于第一容纳槽601内，且转动连接于底座6，蜗壳1关闭第一容纳槽601的开口，也就是说，第一容纳槽601与蜗壳1之间形成密封腔体，用于为转子系统3的旋转和工作液体的流动提供空间；蜗壳1朝向底座6的一侧可以设有蜗壳腔102，并使第一容纳槽601与蜗壳腔102共同构成密封腔体，从而为转子系统3的旋转和工作液体的流动提供更大的空间；第一容纳槽601的一侧可以设置连通底座6内外的进液管口605和出液管口606，以使工作液体能够进出底座6；底座6与蜗壳1之间可以设置密封件2，以防止工作液体泄漏，例如，蜗壳1朝向底座6的一侧可以设置环形的密封槽101，密封槽101围绕蜗壳腔102设置，密封件2安装于密封槽101内。

定子系统7容纳于第二容纳槽602，且固定连接于底座6，定子系统7包括硅钢片701和定子绕组702，其用于产生交变磁场；第二容纳槽602与第一容纳槽601相隔开，使定子系统7与工作液体隔开能够有效地电气绝缘。

控制器8固定连接于底座6，例如底座6背离蜗壳1的一侧可以设置控制器槽(图中未示出)，控制器8安装于控制器槽内，且电连接定子系统7；当控制器8接通电源后，定子系统7产生交变磁场。

本申请实施例提供的微型泵的工作过程具体描述如下：

控制器8接通电源后，定子绕组702中通入电流，产生交变磁场；磁体303在交变磁场的作用下带动叶轮301转动；工作液体从进液管口605流入第一容纳槽601和蜗壳腔102共同形成的腔体中；旋转叶轮301对工作液体做功，使工作液体的总压升高并从出液管口606流出，从而使微型泵产生驱动工作液体流动的动能。

进一步地，微型泵还可以包括耐磨片5，耐磨片5设置于转子系统3和底座6之间，对转子系统3提供轴向的支撑力，防止转子系统3高速转动时与底座6之间产生磨损。

如图3和图4所示，在一些实施例中，上述微型泵的转子系统3包括叶轮301、磁体303和马达壳302，叶轮301的中心转动连接于底座6，磁体303设置于叶轮301的内侧，马达壳302设置于叶轮301与磁体303之间，连接叶轮301与磁体303，也就是说，叶轮301、磁体303和马达壳302三者同轴设置，且沿径向由外而内的方向依次为叶轮301、马达壳302和磁体303。通过磁体303与定子系统7产生电磁感应，驱动磁体303旋转，并通过马达壳302带动叶轮301旋转。

在一种实施例中，转子系统3还包括轴承304，叶轮301通过轴承304转动连接于底座6，也就是说，叶轮301设有轴孔，底座6设有轴心4，叶轮301通过轴承304转动连接于轴心4，降低转子系统3运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度，提高转子系统3的效率。此外，相对于叶轮设有轴心4、底座6设有轴孔的方式，本实施例使轴承304支撑于底座6，并随着转子系统3一起绕轴心4转动，在转子系统3与底座6之间形成环形的支撑区域，增加转动部件与底座6之间的支撑面积，从而有效防止转动部件晃动，增加转动部件转动的平稳性。

具体地，底座6朝向蜗壳1的一侧可以设置第三容纳槽604，第三容纳槽604设置于第一容纳槽601的中心，轴承304可以安装于第三容纳槽604内，轴心4固定于第三容纳槽604的槽底。

进一步地，当转子系统3包括轴承304时，上述耐磨片5设置于底座6与轴承304之间，耐磨片5应设置成与轴承304相匹配的环形片状结构，使轴承304通过耐磨片5支撑于底座6，防止转子系统3高速运转过程中与底座6出现磨损。

进一步地，轴承304和马达壳302二者当中，至少有一者通过模内注塑工艺与叶轮301一体成型，提高轴承304或磁体与叶轮301的垂直度，减小叶轮301在高速旋转中的晃动和偏摆。具体来说，叶轮301通过注塑成型，将轴承304或马达壳302提前固定于叶轮301的注塑模具内，注塑过程中使轴承304或马达壳302直接成型于叶轮301。

在一种实施例中，轴承304设置成能够与底座6相对转动的轴套，也就是说，轴承304为不含滚动体的环形实心结构，以避免转子系统高速旋转中，滚动体出现腐蚀等损坏。具体地，叶轮301的中心可以设有轴孔，轴承304固定于轴孔内，即轴承304的与轴孔固定连接；轴心4插入轴承304内，并能够与轴承304相对转动，即轴承304的内圈与轴心4转动配合。

进一步地，轴心4通过模内注塑工艺与底座6一体成型，提高了轴心4与底座6之间的垂直度，从而减小叶轮301在高速旋转中的晃动和偏摆。

进一步地，轴心4与轴承304之间设有液膜间隙，使轴心4与轴承304之间形成连续的液膜，通过液膜形成润滑，减小轴心4与轴承304之间的摩擦系数，提高转子系统3的效率。

参考图5，在一种实施例中，磁体303设置成一体成型的环形结构，使磁体303不需要进行平衡校正，就能够沿圆周方向形成均匀的质量分布，从而避免微型泵在高速运转过程中产生振动，提高微型泵的稳定性。

图6所示为常用磁性材料的磁能积(即BH)对比图，磁能积是磁体各方面数值综合给出的一个评定值，磁能积的单位为MGOe(即兆奥斯特)或kJ/m³(即千焦耳/方)，1MGOe≈8kJ/m³，磁能积越大，磁体的各方面性能越好。其中，A为烧结钕铁硼，B为粘结钕铁硼，C为2:17型烧结钐钴，D为1:5型烧结钐钴，E为烧结铁氧体，F为注塑铁氧体，G为铝镍钴。从图中可以看出，铁钕硼材料的磁能积约为28MGOe～52MGOe，其远大于其他各类材料的磁能积。

本申请实施例中磁体303采用烧结钕铁硼材料制成，使磁体303具有较高的磁能积，从而提高了电机系统的额定驱动力，防止电机使用过程中超载，提高微型泵的工作效率。

如图7所示，进一步地，磁体303的磁中心线与定子系统7的磁中心线不重合，且磁体303的磁中心线向远离定子系统7的方向偏移，使得转子系统3受到向底座6方向的磁拉力，进而限制转子系统3发生轴向位移，能够在不提供额外预紧力的情况下减少转子系统3的振动和噪音，提高转子系统3的运转稳定性。

具体地，参考图8，在磁拉力的作用下，转子系统3自动抵靠于底座6，转子系统3背离底座6的一端不需要施加作用力，从而使得叶轮301与蜗壳1之间留有间隙10，当微型泵运行过程中发生剧烈震动或因负载变化导致震动，使得转子系统3发生向上的微小窜动时，能够防止叶轮301向上碰撞到蜗壳1，从而避免叶轮301或蜗壳1受损。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种等同的更改和变化。

Claims (12)

1.一种微型泵，包括底座、转子系统和定子系统，所述底座的两侧分别设有第一容纳槽和第二容纳槽；所述转子系统容纳于所述第一容纳槽内，且转动连接于所述底座；所述定子系统容纳于所述第二容纳槽，且固定连接于所述底座，其特征在于，所述转子系统包括：

叶轮，所述叶轮的中心转动连接于所述底座；

磁体，设置于所述叶轮的内侧，所述磁体设置成一体成型的环形结构；

马达壳，设置于所述叶轮与所述磁体之间，连接所述叶轮与所述磁体。

2.根据权利要求1所述的微型泵，其特征在于，所述磁体采用烧结钕铁硼材料制成。

3.根据权利要求1所述的微型泵，其特征在于，所述马达壳通过模内注塑工艺与所述叶轮一体成型。

4.根据权利要求1所述的微型泵，其特征在于，所述转子系统还包括轴承，所述叶轮通过所述轴承转动连接于所述底座。

5.根据权利要求4所述的微型泵，其特征在于，所述轴承通过模内注塑工艺与所述叶轮一体成型。

6.根据权利要求4所述的微型泵，其特征在于，所述轴承设置成能够相对于所述底座转动的轴套。

7.根据权利要求4所述的微型泵，其特征在于，所述微型泵还包括耐磨片；

所述耐磨片设置成环形片状结构，所述耐磨片支撑于所述底座与所述轴承之间。

8.根据权利要求4所述的微型泵，其特征在于，所述微型泵还包括轴心，所述轴心固定于所述底座上；

所述轴心插入所述轴承内，并能够与所述轴承相对转动。

9.根据权利要求8所述的微型泵，其特征在于，所述轴心通过模内注塑工艺与所述底座一体成型。

10.根据权利要求8所述的微型泵，其特征在于，所述轴心与所述轴承之间设有液膜间隙。

11.根据权利要求1-10任一项所述的微型泵，其特征在于，所述磁体的磁中心线与所述定子系统的磁中心线不重合，且所述磁体的磁中心线向远离所述定子系统的方向偏移。

12.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-11任一项所述的微型泵、管路、吸热组件、放热组件和热源，所述微型泵、所述吸热组件与所述放热组件通过所述管路依次连接形成环形，所述吸热组件与所述热源相贴合。

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