一种旋涡式微型泵的制作方法

本发明属于微型泵相关技术领域，更具体地，涉及一种旋涡式微型泵。

背景技术：

泵是一种输送流体或者使流体增压的机械，被广泛应用于药物输送、航空航天和电子器件液冷散热等多个领域。随着各种器件向小型化、轻薄化发展，对微型泵的厚度和体积提出了更高的要求，而微型泵是一个包含电气、机械、流体等多个组成部分的复杂运动系统，其厚度和体积的进一步减小较为困难。

以电子器件液冷散热系统为例，随着电子器件的集成度越来越高，性能越来越强，其发热量也越来越大，若无有效的散热方式，其温度将会越来越高，严重威胁电子器件的寿命和可靠性，甚至无法正常工作。液冷散热系统作为新一代的主动散热技术已经广泛应用于数据中心、高性能个人电脑等高端场景，其通过驱动工作流体将芯片产生的热量带走，能够有效地控制芯片温度。微型泵作为液冷散热系统的核心驱动部件，驱动工作流体在液冷系统中不断循环，但由于其结构复杂、包含运动部件，是液冷散热系统小型化、轻薄化的瓶颈所在。目前，水力性能满足液冷系统扬程需求的微型泵的尺寸大多较大，无法满足便携电子设备(如笔记本电脑、手机等)对微型泵的厚度要求，而现有的薄型微型泵由于厚度受限，设计方法不成熟，主要存在以下问题：

1.叶轮尺寸较小导致微型泵能够提供的扬程较低；2.叶轮和泵腔的设计粗糙，泵腔设计没有与叶轮进行匹配，使得叶轮对流体做的功在微型泵内部有较多损耗，水力效率低下；3.电机尺寸较小，电机形式多采用内转子式，额定驱动力不足，导致微型泵工作时，电机处于过负载状态，效率极低。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种旋涡式微型泵，其基于现有微型泵的工作特点，研究及设计了一种扬程及效率较高的旋涡式微型泵。所述微型泵通过设计的叶轮、流道结构，使得叶片对流体多次做功，使得同一转速下相同尺寸的叶轮具有更高的扬程；且叶片分隔体的存在使上下流体相互之间无冲击，以提高叶轮对流体的做功效率。

为实现上述目的，本发明提供了一种旋涡式微型泵，所述微型泵包括蜗壳、转子组件、定子组件及底座，所述蜗壳连接于所述底座，两者共同形成有泵腔；所述转子组件收容于所述泵腔内，其转动地连接于所述底座；所述定子组件设置在所述底座内，且所述转子组件套设在所述定子组件外侧；

所述转子组件包括柱状的叶轮，所述叶轮转动地连接于所述底座，其包括叶轮基体、多个上叶片、多个下叶片及环状的叶片分隔体，所述叶片分隔体设置在所述叶轮基体的外圆周上，所述上叶片及所述下叶片分别设置在所述叶片分隔体上，且所述上叶片及所述下叶片分别位于所述叶片分隔体相背的两侧。

进一步地，所述蜗壳形成有阶梯状的第一泵腔，所述第一泵腔包括相连通的第一凹槽及第一弧形槽，所述第一凹槽贯穿所述第一弧形槽的底面；所述底座形成有第二泵腔，所述第二泵腔与所述第一泵腔共同形成所述泵腔，其包括相连通的第二凹槽及第二弧形槽，所述第二凹槽贯穿所述第二弧形槽的底面，且其呈环状；所述第一弧形槽及所述第二弧形槽共同形成环状的u型槽，所述上叶片、所述下叶片及所述叶片分隔体收容于所述u型槽内。

进一步地，所述u型槽的形状与所述叶轮的形状相匹配；所述上叶片与所述u型槽的内壁之间的间隙为0.05mm～0.2mm。

进一步地，所述转子组件为对称结构，所述叶片分隔体与所述上叶片及所述下叶片之间的连接部相对设置。

进一步地，所述蜗壳上还形成有间隔设置的第一引流槽及第二引流槽，所述第一引流槽的一端及所述第二引流槽的一端均与所述第一弧形槽相连通；所述蜗壳还包括蜗壳凸起，所述蜗壳凸起设置在所述第一弧形槽的底面上，其位于所述第一引流槽及所述第二引流槽之间，以将所述第一引流槽及所述第二引流槽隔断，避免所述第一引流槽与所述第二引流槽内的流体直接互通。

进一步地，所述底座上还形成有间隔设置的第三引流槽及第四引流槽，所述第三引流槽的一端及所述第四引流槽的一端分别与所述第二弧形槽相连通；所述底座还包括底座凸起，所述底座凸起位于所述第三引流槽与所述第四引流槽之间，以隔绝所述第三引流槽及所述第四引流槽；所述第三引流槽及所述第四引流槽的位置及形状分别与所述第一引流槽及所述第二引流槽的位置及形状相对应，以形成两个间隔的引流槽，两个引流槽用于为流体进出所述u型槽提供通道。

进一步地，所述转子组件还包括马达壳及永磁体，环状的所述永磁体设置在环状的所述马达壳内；所述叶轮基体开设有收容槽，所述马达壳设置在所述收容槽内，所述永磁体套设在所述定子组件的外部。

进一步地，所述转子组件还包括陶瓷轴及卡圈，所述卡圈设置在所述陶瓷轴的一端上；所述微型泵还包括轴承及耐磨片，所述底座开设有轴承孔，所述轴承孔内设置有轴承，所述陶瓷轴设置有所述卡圈的一端穿过所述轴承后伸入所述轴承孔，所述耐磨片设置在所述陶瓷轴与所述轴承孔的底面之间；所述陶瓷轴的另一端连接于所述叶轮。

进一步地，所述底座远离所述蜗壳的一端还开设有定子槽，所述定子组件设置在所述定子槽内，所述定子组件的中心轴、所述转子组件的中心轴及所述陶瓷转轴的中心轴重合。

进一步地，所述微型泵还包括控制器及密封件，所述控制器连接于所述底座，其用于控制所述定子组件；所述蜗壳还开设有密封件槽，所述密封件收容于所述密封件槽内，其位于所述蜗壳与所述底座之间。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的旋涡式微型泵主要具有以下有益效果：

1.上下叶片之间设置有叶片分隔体，在所述叶片分隔体的上下两股流体不会产生冲击，减小了流体的内损耗，提高了叶轮对流体的做功功率及微型泵的效率。

2.所述上叶片及所述下叶片分别设置在所述叶片分隔体上，所述上叶片及所述下叶片分别位于所述叶片分隔体相背的两侧，上下叶片旋转以对流体做功，流体在离心力的作用下离开叶片区域进入泵腔，由于泵腔内流体的速度低于叶轮区域流体，进入泵腔的流体速度将会降低，压力升高，同时在内壁的引导作用下进入叶片的根部，流体会多次进出泵腔，每次进出泵腔，流体都会从叶片获取能量，压力升高，由此使得微型泵具有较高的扬程。

3.所述定子组件的中心轴、所述转子组件的中心轴及所述陶瓷转轴的中心轴重合，所述转子组件套设在所述定子组件外侧，如此使得相同厚度的微型泵中能够具有更大的电机，适用性更强，结构紧凑，空间利用率更高；且采用扭矩更高的外转子式电机型式(转子组件位于定子组件外侧)，提高了电机的额定驱动力，使电机在高效率区域工作，进而提高了微型泵的效率。

4.所述u型槽的形状与所述叶轮的形状相匹配，所述上叶片与所述u型槽的内壁之间的间隙为0.05mm～0.2mm，如此降低了流体在泵腔内的不规则流动，提高了叶轮对流体的做功功率。

附图说明

图1是本发明较佳实施方式提供的旋涡式微型泵的分解示意图；

图2是图1中的旋涡式微型泵沿一个角度的剖视图；

图3是图1中的旋涡式微型泵的叶轮的示意图；

图4是图1中的旋涡式微型泵的蜗壳的示意图；

图5是图1中的旋涡式微型泵的底座的示意图；

图6是图1中的旋涡式微型泵的蜗壳和底座的装备示意图；

图7是图1中的旋涡式微型泵的局部剖视图；

图8是图1中的旋涡式微型泵工作时的流体流动示意图；

图9是图1中的旋涡式微型泵沿另一个角度的剖视图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-蜗壳，101-第一泵腔，102-蜗壳凸起，103-第一引流槽，104-第二引流槽，105-密封件槽，106-螺纹孔，107-定位孔，2-密封件，3-转子组件，301-叶轮，3011-叶轮基体，3012-上叶片，3013-叶片分隔体，3014-下叶片，302-马达壳，303-永磁体，304-陶瓷轴，305-卡圈，4-轴承，5-耐磨片，6-定子组件，601-硅钢片，602-绕组，7-底座，701-第二泵腔，702-定子槽，703-控制电路槽，704-轴承孔，705-出水口，706-进水口，707-底座凸起，708-第三引流槽，709-第四引流槽，710-螺钉孔，711-定位柱，8-控制器，9-螺钉。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

请参阅图1、图2及图9，本发明较佳实施方式提供的旋涡式微型泵，所述微型泵包括蜗壳1、密封件2、转子组件3、轴承4、耐磨片5、定子组件6、底座7、控制器8及多个螺钉9，所述密封件2设置在所述蜗壳1中，其位于所述蜗壳1与所述底座7之间。所述蜗壳1通过多个所述螺钉9连接于所述底座7，所述控制器8连接于所述底座7，其用于控制所述定子组件6。所述定子组件6收容于所述底座7内，所述转子组件3转动地连接于所述定子组件6。所述轴承4及所述耐磨片5设置在所述底座7内。

请参阅图4、图7及图8，所述蜗壳1基本呈矩型，其开设有阶梯状的第一泵腔101，所述第一泵腔101包括第一凹槽及第一弧形槽，所述第一凹槽垂直于自身长度方向的横截面为圆形，其中心轴与所述蜗壳1的中心轴重合。所述第一弧形槽与所述第一凹槽相连通，所述第一凹槽贯穿所述第一弧形槽的底面，且所述第一弧形槽朝向所述转子组件3的表面为弧形面。本实施方式中，所述第一泵腔101用于收容所述转子组件3。

所述蜗壳1还开设有第一引流槽103及第二引流槽104，所述第一引流槽103的一端及所述第二引流槽104的一端分别与所述第一弧形槽相连通，且所述第一引流槽103及所述第二引流槽104间隔设置。所述蜗壳1还包括蜗壳凸起102，所述蜗壳凸起102设置在所述第一弧形槽的底面，其位于所述第一引流槽103与所述第二引流槽104之间，以将所述第一引流槽103及所述第二引流槽104隔绝，避免所述第一引流槽103与所述第二引流槽104内的流体直接互通、不经弧形槽而直接流出所述微型泵。

所述蜗壳1还开设有密封件槽105，所述密封件槽105呈环形，其用于收容所述密封件2。本实施方式中，所述密封件槽105的中心轴与所述蜗壳1的中心轴重合，所述第一引流槽103及所述第二引流槽104位于所述密封件槽105内。所述蜗壳1还开设有多个螺纹孔106及多个定位孔107，所述螺纹孔106及所述定位孔107绕所述密封件槽105设置，所述螺纹孔106用于收容所述螺钉9。

请参阅图3，所述转子组件3收容于所述蜗壳1及所述底座7所形成的泵腔内，其包括叶轮301、马达壳302、永磁体303、陶瓷轴304及卡圈305，所述叶轮301呈阶梯状，环状的所述永磁体303设置在环状的所述马达壳302内，所述马达壳302设置在所述叶轮301内，所述卡圈305连接于所述陶瓷轴304的一端，另一端连接于所述叶轮301。所述转子组件3通过所述陶瓷轴304转动地连接于所述底座7。

所述叶轮301包括柱状的叶轮基体3011、多个上叶片3012、环状的叶片分隔体3013及多个下叶片3014，所述叶片分隔体3013设置在所述叶轮基体3011的外圆周上，所述上叶片3012及所述下叶片3014分别设置在所述叶片分隔体3013上，且所述上叶片3012及所述下叶片3014分别位于所述叶片分隔体3013相背的两侧。所述叶轮基体3011开设有收容槽，所述收容槽垂直于自身长度方向的横截面呈圆形，其用于收容所述转子组件3。本实施方式中，所述叶轮基体3011、所述上叶片3012及所述下叶片3014是一体成型的。

本实施方式中，所述上叶片3012及所述下叶片3014可以沿所述叶轮301的周向统一排布，也可交错排布，所述上叶片3012及所述下叶片3014的数量均为20～40；所述叶轮301为对称结构，所述叶轮301的中心轴、所述马达壳302的中心轴、所述永磁体303的中心轴及所述陶瓷轴304的中心轴重合；所述上叶片3012与所述第一弧形槽的内壁之间的间隙为0.05mm～0.2mm；所述第一弧形槽沿半径方向的尺寸为所述上叶片3012的长度的1.2倍～1.8倍，其轴向尺寸为相对的上叶片3012与下叶片3014相背的边缘之间的距离的1.6倍～2.5倍；所述上叶片3012的结构与所述下叶片3014的结构相同。

所述定子组件6设置在所述底座7中，其包括硅钢片601及绕组602，所述绕组602设置在所述硅钢片601上。本实施方式中，所述定子组件6为筒状，其连接于所述控制器8，所述控制器8用于控制所述定子组件6在电流的作用下产生旋转磁场，所述永磁体303受所述旋转磁场驱动以带动所述转子组件3一起转动，旋转的所述叶轮301对流体做功，使得流体的压力升高。具体地，所述上叶片3012及所述下叶片3014旋转以对流体做功，流体在离心力的作用下离开叶片区域进入弧形槽，由于弧形槽内流体的速度低于叶轮区域流体，进入弧形槽的流体速度将会降低，压力升高，同时在弧形槽的内壁的引导作用下进入叶片的根部；同时由于所述叶片分隔体3013的引导作用，所述叶片分隔体3013的上下两股流体不会产生冲击，减小了流体的内损耗。

请参阅图5及图6，所述底座7上设置有多个定位柱711，所述定位柱711收容于所述定位孔107以实现所述底座7与所述蜗壳1之间的定位；本实施方式中，多个所述定位柱711的位置及形状分别与多个所述定位孔107的位置及形状相对应。

所述底座7基本呈矩型，其开设有第二泵腔701，所述第二泵腔701与所述第一泵腔101共同组成所述微型泵的泵腔。所述第二泵腔702包括环状的第二凹槽及第二弧形槽，所述第二弧形槽与所述第二凹槽相连通。所述第二凹槽贯穿所述第二弧形槽的底面。本实施方式中，所述第一弧形槽与所述第二弧形槽的位置相对应，两者共同组成环状的u型槽(即前述的弧形槽)。本实施方式中，所述叶片分隔体3013与所述第一弧形槽及所述第二弧形槽的连接处相对设置；所述u型槽用于收容叶片及叶片分隔体3013，所述第一凹槽及所述第二凹槽用于收容所述叶轮基体301。

所述底座7还包括底座凸起707，所述底座凸起707设置在所述第二弧形槽的底面上。所述底座7还开设有第三引流槽708及第四引流槽709，所述第三引流槽708的一端及所述第四引流槽709的一端分别与所述第二弧形槽相连通，且所述第三引流槽708及所述第四引流槽709间隔设置。所述底座凸起707位于所述第三引流槽708与所述第四引流槽709之间，以隔绝所述第三引流槽708及所述第四引流槽709；所述第三引流槽708及所述第四引流槽709的位置及形状分别与所述第一引流槽103及所述第二引流槽104的位置及形状相对应，以形成两个间隔的引流槽，两个引流槽的中心轴位于同一个平面内。

所述底座7还开设有轴承孔704，所述轴承孔704的中心轴与所述第二凹槽的中心轴重合，所述耐磨片5设置在所述轴承孔704的底面上，所述轴承4设置在所述轴承孔704内，所述陶瓷轴304设置有所述卡圈305的一端穿过所述轴承4后收容于所述轴承孔704内。

所述底座7还开设有多个螺钉孔710，多个所述螺钉孔710的位置分别与多个所述螺纹孔106的位置相对应，所述螺钉9的一端穿过所述螺纹孔106后伸入所述螺钉孔710，以与所述螺钉孔710形成螺纹连接，由此将所述蜗壳1与所述底座7相连接。

所述底座7与所述蜗壳1相背的一端还开设有定子槽702及控制电路槽703，所述定子槽702呈环状，所述定子组件6收容于所述定子槽702内。所述控制器8设置于所述控制电路槽703内。

所述底座7还间隔设置有出水口705及进水口706，所述出水口705及所述进水口分别与两个引流槽相连通，所述出水口705的中心轴及所述进水口706的中心轴位于同一平面内。

当所述叶轮301逆时针旋转时，如图8所示，流体由所述进水口706经由引流槽的引导作用进入所述泵腔，所述叶轮301旋转对流体进行做功，使得流体具有沿圆周方向的速度，同时由于离心力的作用，流体会多次进出泵腔，每次进出泵腔，流体都会从叶片获取能量，压力升高，由此使得微型泵具有较高的扬程。此外，由于同时存在圆周运动及纵向运动，流体在所述泵腔内呈现如图8所示的螺旋运动，经过升压的流体依次经对应的引流槽及所述出水口705流出所述微型泵。本实施方式中，所述泵腔及所述叶轮301均为对称结构，当所述叶轮301顺时针旋转时，所述微型泵仍可正常工作，其流体流动方向与逆时针时的相反。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。