JP2009156242A - Flat micropump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は扁平式マイクロ型ポンプに関し、特に軸方向の磁場を作り出すことによって、体積を小さくし、ポンプの回転力と排出口での圧力と散熱効果とを高めることができる扁平式マイクロ型ポンプに関する。 The present invention relates to a flat micro-type pump, and more particularly to a flat micro-type pump that can reduce the volume and increase the rotational force of the pump, the pressure at the discharge port, and the heat dissipation effect by creating an axial magnetic field. .
水冷式散熱システムであろうと、燃料電池の中の燃料の輸送装置もしくは人工心臓などの領域であろうと、マイクロポンプは非常に重要の構成要素であり、かつ、重要な役割を果たしている。よって、良好な密封性および強力な回転力を有し、高い流体排出圧力および優れた散熱効果を有するマイクロポンプを設計することは設計者および生産者の共同の目標となっている。 Whether it is a water-cooled heat dissipation system or an area such as a fuel transport device or an artificial heart in a fuel cell, the micropump is a very important component and plays an important role. Therefore, it is a joint goal of designers and producers to design micropumps with good sealing performance and strong rotational force, high fluid discharge pressure and excellent heat dissipation effect.
遠心力型のポンプの作動構造は、ステータのコイルに通電することで生じる磁場とロータ上にある磁石で発生する磁場との作用で、インペラを回転させることで、流体の流れを作り出す。ポンプのモーターは主に内蔵モーターと外付けモーターとに分けるので、それぞれの長短所は以下の通りである。 The centrifugal pump type operating structure creates a fluid flow by rotating the impeller by the action of the magnetic field generated by energizing the stator coil and the magnetic field generated by the magnet on the rotor. The pump motors are mainly divided into built-in motors and external motors. The advantages and disadvantages of each are as follows.
(1)外付けモーター式ポンプは、モーターと本体とはそれぞれ別に設計され、伝動軸によって力を伝動することを特徴としている。そのメリットは、組み立てが容易で漏れが少ないところである一方、デメリットは、組み立てに必要とする空間が大きく、伝動する軸が長いため、モーターの回転軸とインペラの軸との整合性をとることが困難であったり、モーターの回転軸とインペラの軸との整合性が取れなければ、その振動によって騒音となったりするので、モーターの使用寿命を縮めることになる。 (1) The external motor type pump is designed separately from the motor and the main body, and is characterized by transmitting force by a transmission shaft. The merit is that it is easy to assemble and there are few leaks. On the other hand, the demerit is that the space required for assembly is large and the transmission shaft is long, so that the motor rotation shaft and impeller shaft can be aligned. If it is difficult or if the rotation axis of the motor and the shaft of the impeller are not aligned, noise will be generated by the vibration, and the service life of the motor will be shortened.
(2)内蔵モーター式ポンプは、モーターをインペラの軸に嵌め込むように設計される。モーターの直径がインペラの形状に制限されるため、生み出す回転力が制限される。一方、モーターの直径を増やすと羽根のサイズを縮めることになり、排出時の流量もしくは圧力が制限を受ける。よって、モーターがインペラの軸に局限しているため発散しにくく運転時に発生する熱がモーターに加えられ、その使用寿命に影響を与える。 (2) The built-in motor pump is designed to fit the motor into the shaft of the impeller. Since the diameter of the motor is limited to the shape of the impeller, the rotational force produced is limited. On the other hand, increasing the diameter of the motor will reduce the size of the blades, limiting the flow rate or pressure during discharge. Therefore, since the motor is confined to the shaft of the impeller, heat that is difficult to diverge and is generated during operation is applied to the motor, which affects its service life.
したがって、体積の小型化および低振動騒音の両方が求められているため、公知されたマイクロポンプの多くが内蔵モーター式ポンプである。さらに、例えば中華民国の第00587784号特許および第M321653号特許に開示され、一般に知られているマイクロポンプは、放射性磁場の設計を有するために、低出力、低排出圧力および低いモーターの散熱力等の欠点を持つ。これらは当該技術分野において特に解決が待たれる課題である。 Therefore, since both reduction in volume and low vibration noise are required, many of known micropumps are built-in motor pumps. In addition, the micropumps disclosed and commonly known, for example in the patents Nos. 00587784 and M321653 of the Republic of China, have a radioactive magnetic field design, so low power, low discharge pressure and low motor heat dissipation power etc. With the disadvantages. These are problems that are expected to be solved in the technical field.
上記課題を解決するためには、本発明の主要目的は、放射性磁場の設計を有するために、低出力、低排出圧力および低いモーターの散熱力等の欠点を改善するし、体積の小型化を達成しうる一種扁平式マイクロ型ポンプを提供することにある。 In order to solve the above-mentioned problems, the main object of the present invention is to have a design of a radioactive magnetic field, so that the disadvantages such as low output, low discharge pressure and low motor heat dissipation power can be improved and the volume can be reduced. It is to provide a kind of flat micro type pump that can be achieved.
上記目的を達成するために、本発明は、1の流入口と1の排出口とを有する、1の中空部が内部で形成されている1の本体であって、1の蓋部と1の底部と、当該蓋部と当該底部との間に漏れ防止装置を有する接続面とを含む当該本体と、当該中空部に設けられる、1の磁石セットと1のインペラと1の軸とを含むロータであって、当該磁石セットが当該インペラの1つの表面に結合し、当該磁石セットと当該インペラとともに当該軸を中心に回転することを特徴とするロータと、当該中空部に設けられる、当該磁石セットと軸方向で対応する複数のコイルセットを含むステータであって、当該コイルセットと当該磁石セットとで生じる軸方向の磁場が当該インペラを回転させることによって、液体を流入口から排出口へと輸送することを特徴とするステータと、を含む、流体輸送用の扁平式マイクロ型ポンプを提供する。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is a main body having one inflow port and one discharge port, in which one hollow portion is formed, A rotor including a bottom, a main body including a connection surface having a leakage prevention device between the lid and the bottom, and one magnet set, one impeller, and one shaft provided in the hollow portion The magnet set is coupled to one surface of the impeller and rotates about the shaft together with the magnet set and the impeller, and the magnet set provided in the hollow portion The stator includes a plurality of coil sets corresponding to each other in the axial direction, and a magnetic field in the axial direction generated by the coil set and the magnet set rotates the impeller to transport liquid from the inlet to the outlet. Special to do Including a stator and to provide a flat-type micro pump for fluid transport.
上記目的を達成するために、本発明は、1の流入口と1の排出口とを有する、1の中空部が内部で形成されている1の本体であって、1の蓋部と1のボディ部と1の底部と順に連結され、当該蓋部と当該ボディ部との間に漏れ防止装置を有する接続面とを含む当該本体と、当該中空部に設けられる、1の磁石セットと1のインペラと1の軸とを含むロータであって、当該磁石セットが当該インペラの1つの表面に結合し、当該磁石セットと当該インペラともに当該軸を中心に回転することを特徴とするロータと、当該ボディ部と底部とにある当該中空部に設けられる、当該磁石セットと軸方向で対応する複数のコイルセットを含むステータであって、当該コイルセットと当該磁石セットとで生じる軸方向の磁場が当該インペラを回転させることによって、液体を流入口から排出口へと輸送することを特徴とするステータと、当該コイルを隔離し、当該ボディ部と当該底部との間にある接続面から当該流体の漏れを防ぐために当該ボディ部と当該底部との間にある中空部に設ける1の密封層とを含む、別の流体輸送用の扁平式マイクロ型ポンプを提供する。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is a main body having one inflow port and one discharge port, in which one hollow portion is formed, The body part and the bottom part of 1 are connected in order, the main body including a connection surface having a leakage prevention device between the lid part and the body part, and one magnet set and 1 provided in the hollow part A rotor including an impeller and one shaft, wherein the magnet set is coupled to one surface of the impeller, and the magnet set and the impeller both rotate about the shaft; and A stator including a plurality of coil sets corresponding to the magnet set in the axial direction provided in the hollow portion in the body portion and the bottom portion, and an axial magnetic field generated by the coil set and the magnet set is Rotating the impeller The stator for transporting the liquid from the inlet to the outlet, and the coil in order to isolate the coil and prevent leakage of the fluid from the connection surface between the body and the bottom Another flat micro-type pump for transporting fluid is provided, including one sealing layer provided in a hollow portion between the bottom portion and the bottom portion.
本発明の扁平式マイクロ型ポンプは、軸方向の磁場の設計を採用し、磁石セットをインペラにセットし、磁石セットとコイルセットとを縦方向に整列させることによって、本発明の扁平式マイクロ型ポンプは、内部構造の無駄を省き、コンパクトな構造を有する。また、磁石セットが渦巻型ポンプの羽根の形状の合わせることができるので、より大きな空間においてモーターの直径を増大し、回転力および流体の排出口における圧力を増加し、より大きな散熱空間を確保し、モーターが熱による使用寿命の低下を防ぐことができる。 The flat micro-type pump of the present invention adopts the design of the magnetic field in the axial direction, sets the magnet set on the impeller, and aligns the magnet set and the coil set in the vertical direction. The pump has a compact structure that eliminates waste of the internal structure. In addition, since the magnet set can match the shape of the spiral pump blades, the motor diameter is increased in a larger space, the rotational force and the pressure at the fluid outlet are increased, and a larger heat dissipation space is secured. The motor can prevent the service life from decreasing due to heat.
以下の実施例を参照しながら、本発明の目的、構造特徴およびその機能をさらに説明する。 The objects, structural features and functions of the present invention will be further described with reference to the following examples.
図1は、本発明の第一実施例の扁平式マイクロ型ポンプの俯瞰図である。本発明の第一実施例の扁平式マイクロ型ポンプ10は、流体(図に示されておらず)の輸送に用いられる。その流体は、冷水式散熱システム中の冷却液、燃料電池にある燃料もしくは人口心臓で循環させる血液であることができる。
FIG. 1 is an overhead view of a flat micro-type pump according to a first embodiment of the present invention. The
図2は、本発明の第一実施例の扁平式マイクロ型ポンプの部品組成図である。本発明の第一実施例の扁平式マイクロ型ポンプ10は主に、本体12とロータ14とステータ16とを含む。本体12は、蓋部18と底部20とを含む。当該蓋部18と底部20との間にある接続面22が、たとえば、溝24にO型漏れ防止パッキン26のような漏れ防止装置を有しうる。本体12は、複数のねじ28を用いて蓋部18と底部20とを固定し締め付けることで漏れ防止パッキン26に圧力を加えることで、密封された漏れ防止状態を作り上げることができる。また、本体12の内部に設けられている中空部(図に示されておらず)は、蓋部18の側壁に設けてなる流入口30と、排出口32と、潤滑油を有しない1のベアリング34を有し、底部20に固定される軸受け36とを含む。ここで注目すべきなのは、流入口30と排出口32とは蓋部18に限定されることはなく、他の実施例においては、設計の変更で底部20に設けられることができる。また、軸受け36は、蓋部18に設置されることができ、もしくは蓋部18と底部20との両方同時に設置されうることである。
FIG. 2 is a component composition diagram of the flat micro pump according to the first embodiment of the present invention. The
中空部に設置されているロータ14は、1の磁石セット38と1のインペラ40と1の軸42とを含む。その磁石セット38は環状の磁石で、インペラ40の外円周にある羽根44と軸と42との間のインペラ40の1の下表面(図に示されておらず)上に固定されることができる。さらに、当該環状の磁石は、インペラ40の外周にある羽44と軸と42との間のインペラ40の下表面に当該環状の磁石に対応して設けられている凹み(図に示されておらず)に粘着もしくは嵌合等の方法で固定されることができる。それから、軸42は、軸受け36のベアリング34にセットされ、磁石セット38とインペラ40とは、ベアリング34と連結された軸42を中心に同軸回転を行う。
The
中空部にあるステータ16は、底部20の凹み46に設置され、軸方向で磁石セット38に対応する複数のコイルセット48および当該コイルセット48の基板50を含む。コイルセット48と磁石セット38とで生じる軸方向の磁場がインペラ40を回転させ、流体を流入口から排出口まで輸送する。ここで注目すべきなのは、他の実施例において、磁石セット38は独立した複数の磁石を含むことができるが、その場合において、それぞれの磁石がステータ16のコイルセット48とそれぞれ対応し、インペラ40の下表面に固定されうることである。
The
扁平式マイクロ型ポンプ10の本体12は、本体にある凹み46と本体の外部と連結させることでコイルセット48が外部と電気的に連結することができるために少なくとも1の開口(図に示されておらず)を含む。また、1の密封層(図に示されておらず)が当該凹み46を覆うことでコイルセット48と当該開口とを密封し、当該密封層は流体とコイルセット48とを隔離させ、当該開口から液体の漏れを防ぐ。さらに、本体12の1の内壁(図に示されておらず)とインペラ40との間に隔離板(図に示されておらず)を設けることができ、当該隔離板は流入口30と排出口32との間を1の高圧区(図に示されておらず)と1の低圧区(図に示されておらず)とを作り出すように設置される。本発明の第一実施例の扁平式マイクロ型ポンプ10は、外部もしくは内部基板50の上にある駆動装置(図に示されておらず)を用いて、コイルセット48を駆動して軸方向の磁場を生じさせ、インペラに固定された磁石セットを回転させることで流体を流入口30から排出口32まで輸送することができる。
The
図3は、本発明の第二実施例の扁平式マイクロ型ポンプの部品組成図である。本発明の第二実施例の扁平式マイクロ型ポンプ60は、流体の輸送(図に示されておらず)に用いられ、主に本体62とロータ64とステータ66と1の密封層(図に示されておらず)とを含む。
FIG. 3 is a component composition diagram of the flat micro-type pump according to the second embodiment of the present invention. A
本体62は、1の蓋部68と1のボディ部70と1の底部72と順に結合されてなる。当該蓋部68とボディ部70との間にある接続面74に、たとえば本実施例において、1の溝76にO型漏れ防止パッキン78のような漏れ防止装置が設置されうる。本体62は、複数のねじ80を用いて蓋部68とボディ部70と底部72とを固定し締め付けることで漏れ防止パッキン78に圧力をかけることで、密封されて漏れ防止状態を作り上げることができる。さらに、本体62の内部に設けられている中空部(図に示されておらず)は、蓋部68の側壁に設けてなる流入口82と、排出口84と、潤滑油を有しない1のベアリング86を有し、底部72に固定される軸受け88とを含む。ここで注目すべきなのは、流入口82と排出口84とは蓋部68に限定されることはなく、他の実施例においては、設計の変更でボディ部70に設置されることができ、また、軸受け88の設置は、蓋部68に限定されておらず、他の実施例において、蓋部68に固定されてもよく、同時に蓋部68と底部72の両方に固定されうることである。
The
中空部に設置されているロータ64は、1の磁石セット90と1のインペラ92と軸94とを含む。その磁石セット90は、環状の磁石で、インペラ92の外円周にある羽根96軸と94との間のインペラ92の1の下表面(図に示されておらず)上に固定されることができる。さらに、当該環状の磁石は、インペラ92の外周にある羽根96と軸94との間のインペラ92の下表面に当該環状の磁石に対応して設けられた凹み(図に示されておらず)に粘着もしくは嵌合等の方法で固定されることができる。それから、軸94は、軸受け88のベアリング86にセットされ、磁石セット90とインペラ92とは、ベアリング86と連結された軸94を中心に同軸回転を行う。
The
中空部にあるステータ66は、ボディ部70と底部72と間にある凹み98に設置され、軸方向で磁石セット90に対応する複数のコイルセット100と当該コイル100の基板102とを含む。コイルセット100と磁石セット90とで生じる1の軸方向の磁場がインペラ92を回転させ、流体を流入口82から排出口84まで輸送する。ここで注目すべきなのは、他の実施例において、磁石セット90が独立した複数の磁石を含むことができるが、その場合において、それぞれの磁石はステータ66のコイルセット100とそれぞれに対応し、インペラ92の下表面に固定されうることである。
The
扁平式マイクロ型ポンプ60の本体62は底部72に設けられる少なくとも1の開口104を含む。当該開口104は、本体にある凹み98と本体62の外部と連結させ、コイル100が当該開港104を通して外部と電気的に連結することができる。また、他の実施例において、開口104の設置は底部72に限らず、ボディ部70の側壁に設けられることもできる。
The
密封層は、ボディ部70と底部72との間にある一部の中空部に設けられ、凹み98を覆うことでコイルセット100を隔離し、流体をボディ部70と底部72との間にある接続面106からの漏れを防ぐことができ、同時に、開口部104から液体の漏れを防ぐこともできる。さらに、本体62の1の内壁(図に示されておらず)とインペラ92との間に隔離板(図に示されておらず)を設けることができ、当該隔離板は流入口82と排出口84との間を1の高圧区(図に示されておらず)と1の低圧区(図に示されておらず)とを作り出すことができる。本発明の第二実施例の扁平式マイクロ型ポンプ62は、外部もしくは内部基板102の上にある駆動装置(図に示されておらず)を用いて、コイルセット100を駆動して軸方向の磁場を生じさせ、インペラに固定された磁石セットを回転させることで流体を流入口82から排出口84まで輸送することができる。
The sealing layer is provided in a part of the hollow portion between the
既知技術と比べて、本発明の扁平式マイクロ型ポンプは、軸方向に磁場が発生するように設計され、磁石セットをインペラと整合させ、軸方向に磁石セットとコイルセットとを整列させることで、本発明の扁平式マイクロ型ポンプの内部構造コンパクトにし、全体を小さくした。さらに、磁石セットが渦巻形ポンプの羽根の形に合うように設計されたため、より多くの空間でモーターの直径を増大することで回転力および流体の出口での圧力を増し、また、散熱するための空間も確保することができたので、熱によるモーターの使用寿命の短縮を防ぐことができる。 Compared with the known technology, the flat micro pump of the present invention is designed to generate a magnetic field in the axial direction, aligns the magnet set with the impeller, and aligns the magnet set and the coil set in the axial direction. The internal structure of the flat micro-type pump of the present invention is made compact and the whole is small. In addition, because the magnet set was designed to fit the shape of the spiral pump blade, increasing the motor diameter in more space increases the rotational force and pressure at the fluid outlet, and also dissipates heat As a result, it was possible to prevent the shortening of the service life of the motor due to heat.
本発明を実施するために最良の形態を以上のように開示したが、これらの態様は本発明を限定するものではない。当該技術分野の一般知識を有する者は、本発明の技術的思想の範囲において、本発明の構造に対する置換、変更のいずれとも本発明の技術的範囲にある。 Although the best mode for carrying out the present invention has been disclosed as described above, these modes do not limit the present invention. Those who have general knowledge in the technical field are within the technical scope of the present invention, both within the scope of the technical idea of the present invention.
10 扁平式マイクロ型ポンプ
12 本体
14 ロータ
16 ステータ
18 蓋部
20 底部
22 接続面
24 溝
26 O型漏れ防止パッキン
28 ねじ
30 流入口
32 排出口
34 ベアリング
36 軸受け
38 磁石セット
40 インペラ
42 軸
44 羽根
46 凹み
48 コイル
50 基板
60 扁平式マイクロ型ポンプ
62 本体
64 ロータ
66 ステータ
68 蓋部
70 ボディ部
72 底部
74 接続面
76 溝
78 O型漏れ防止パッキン
80 ねじ
82 流入口
84 排出口
86 ベアリング
88 軸受け
90 磁石セット
92 インペラ
94 軸
96 羽根
98 凹み
100 コイル
102 基板
104 開口部
106 接続面
10 Flat type micro pump
12 Body
14 Rotor
16 Stator
18 Lid
20 Bottom
22 Connection surface
24 groove
26 O-type leak-proof packing
28 screws
30 Inlet
32 outlet
34 Bearing
36 bearings
38 Magnet set
40 impeller
42 axes
44 feathers
46 dent
48 coils
50 substrates
60 Flat type micro pump
62 body
64 rotor
66 Stator
68 Lid
70 Body
72 bottom
74 Connection surface
76 groove
78 O-type leak-proof packing
80 screws
82 Inlet
84 Outlet
86 bearings
88 bearings
90 magnet set
92 Impeller
94 axes
96 feathers
98 dent
100 coils
102 substrates
104 opening
106 Connection surface
Claims (19)
当該中空部に設けられる、1の磁石セットと1のインペラと1の軸とを含むロータであって、当該磁石セットが当該インペラの1つの表面に結合し、当該磁石セットと当該インペラとともに当該軸を中心に回転することを特徴とするロータと、
当該中空部に設けられる、当該磁石セットと軸方向で対応する複数のコイルセットを含むステータであって、当該コイルセットと当該磁石セットとで生じる軸方向の磁場が当該インペラを回転させることによって、液体を流入口から排出口へと輸送することを特徴とするステータと、
を含む、流体輸送用の扁平式マイクロ型ポンプ。 1 main body having one inflow port and one discharge port, in which one hollow portion is formed inside, between one lid portion, one bottom portion, and between the lid portion and the bottom portion And a main body including a connection surface having a leakage prevention device on
A rotor including one magnet set, one impeller, and one shaft provided in the hollow portion, the magnet set being coupled to one surface of the impeller, and the shaft together with the magnet set and the impeller A rotor characterized by rotating around
A stator including a plurality of coil sets corresponding to the magnet set in the axial direction provided in the hollow portion, and an axial magnetic field generated by the coil set and the magnet set rotating the impeller, A stator characterized by transporting liquid from the inlet to the outlet;
A flat micro pump for transporting fluids.
当該中空部に設けられる、1の磁石セットと1のインペラと1の軸とを含むロータであって、当該磁石セットが当該インペラの1つの表面に結合し、当該磁石セットと当該インペラともに当該軸を中心に回転することを特徴とするロータと、
当該ボディ部と底部とにある当該中空部に設けられる、当該磁石セットと軸方向で対応する複数のコイルセットを含むステータであって、当該コイルセットと当該磁石セットとで生じる軸方向の磁場が当該インペラを回転させることによって、液体を流入口から排出口へと輸送することを特徴とするステータと、
当該コイルセットを隔離し、当該ボディ部と当該底部との間にある接続面から当該流体の漏れを防ぐために当該ボディ部と当該底部との間にある中空部に設ける1の密封層と
を含む、流体の輸送用の扁平式マイクロ型ポンプ。 1 body having 1 inflow port and 1 discharge port, and 1 hollow portion formed therein, sequentially connected to 1 lid portion, 1 body portion and 1 bottom portion, The main body including a connection surface having a leakage prevention device between the lid portion and the body portion;
A rotor including one magnet set, one impeller, and one shaft provided in the hollow portion, wherein the magnet set is coupled to one surface of the impeller, and both the magnet set and the impeller are connected to the shaft. A rotor characterized by rotating around
A stator including a plurality of coil sets corresponding to the magnet set in the axial direction provided in the hollow portion at the body portion and the bottom portion, and an axial magnetic field generated between the coil set and the magnet set A stator characterized by transporting liquid from the inlet to the outlet by rotating the impeller;
Including one sealing layer provided in a hollow portion between the body portion and the bottom portion to isolate the coil set and prevent leakage of the fluid from a connection surface between the body portion and the bottom portion. Flat type micro pump for fluid transportation.
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