TWI407018B - Flat miniature pump - Google Patents

Description

扁平式微型泵浦

本發明係有關於一種微型泵浦，特別是有關於一種將磁鐵整合於葉輪、線圈合於殼體之軸向磁通式的扁平式微型泵浦。

習知離心式泵浦之架構係藉由定子上之線圈輸入電流而產生磁場，與轉子上之磁鐵產生磁力作用帶動葉輪旋轉進而使流體流動，依據泵浦之馬達設置方式可以概分為外掛式馬達泵浦與內插式馬達泵浦，其優缺點如下所述：請參照圖1A所繪示之先前技術之外掛式馬達泵浦。外掛式的馬達泵浦10係採用馬達12與泵浦本體分離式設計並藉由傳動軸傳遞動力，其流體13係由中心進入並經由轉動的葉輪11離心推出，其優點為組裝容易與不易洩漏，惟所需組合空間相對變大、傳動軸變長，故馬達12轉軸與葉輪11之軸對齊較為困難，如馬達12的轉軸與葉輪11之軸線未對齊，則將造成震動噪音並縮減其壽命。

再請參照圖1B所繪示之先前技術之內插式馬達泵浦。內插式的馬達泵浦10係將馬達12嵌設於葉輪11之軸心位置處，馬達12直徑受限於葉片形狀，導致扭力輸出有所限制，若欲增加馬達12直徑則會壓縮葉片形狀，導致流體13之流量或壓力輸出受限。此外，由於馬達12侷限於葉輪11的軸心處，運轉時產生之熱量不易發散，容易造成馬達過熱而影響使用壽命。

本發明欲解決的問題係提供一種扁平式微型泵浦，並相對具有高輸出扭力、高流體出口壓力，並同時達成體積扁平微型化。

本發明解決上述問題之技術手段係提供一種扁平式微型泵浦。包含：一本體係包括一蓋部及一座部，座部設置一心軸，並以軸套固定心軸於蓋部，蓋部與座部間之結合面係具有一防漏裝置，本體內部係形成腔部，並具有一進口端與一出口端與腔部連通，以導通至本體外部。一轉子係設置於腔部內，轉子包含一磁鐵組、一葉輪及一軸承，磁鐵組嵌設於葉輪之一表面上，且磁鐵組與葉輪係藉由套設於心軸之軸承而定位，並對心軸作同軸旋轉。一第一定子包含設置於蓋部上之軸向之第一線圈組與一組設於該蓋部表面之一第一導磁板，第一線圈組係對應於磁鐵組並與磁鐵組產生一軸向磁場驅動葉輪旋轉，以將腔體內之流體從進口端輸送至出口端。

本發明之特點係在於本發明之扁平式微型泵浦係採用軸向磁場設計，將磁鐵組整合於葉輪上，並使磁鐵組與線圈組呈軸向排列，因此本發明之扁平式微型泵浦的結構緊密，且外型輕薄短小。此外，由於磁鐵組配合渦流泵浦之葉形設計，具有較多空間可以加大馬達直徑，進而提高扭力與流體出口壓力，而且具有較大的散熱空間，可以降低馬達因過熱導致使用壽命縮短之問題。

茲配合圖式將本發明較佳實施例詳細說明如下。

首先請參照圖2所繪示本發明扁平式微型泵浦一組定子部實施例之立體分解圖、圖3所繪示圖2之底部視角之立體分解圖、圖4所繪示圖2之組合俯視圖，以及圖5所繪示圖4之5-5移轉剖視圖。本實施例中之扁平式微型泵浦係用以輸送一流體F，此流體F可為水冷式散熱系統中之冷卻液、燃料電池中使用之燃料或人工心臟所輸送之血液等。其扁平式微型泵浦包含：一本體20、一轉子30，以及一第一定子40。本體20係包含一蓋部21及一座部22，座部22設置一心軸221，心軸221並以軸套211固定於蓋部21，蓋部21與座部22間之一結合面係具有一防漏裝置，如本實施例中之O型防漏墊圈23並半嵌於蓋部21底面之定位槽，且本體20內部係形成一腔部24並具有一進口端241與一出口端242，用以連通腔部24與本體外部，且本體20係可利用複數個螺絲60拴緊固定蓋部21與座部22並壓縮O型防漏墊圈23以形成密封防漏狀態。

轉子30，係設置於腔部24中，轉子30係包含一磁鐵組31、一葉輪32及一軸承33，磁鐵組31設置於葉輪32之一表面321上，其磁鐵組31係可為一環狀磁鐵，且固定於葉輪32之介於其外圓周之複數葉片與軸心之間的表面321上、或是在該表面321上設一環形凹陷區322並將該磁鐵組31固定於該環形凹陷區322內，且該磁鐵組31係可包含複數磁鐵而分別對應於第一定子40之第一線圈組41，磁鐵組31與葉輪32係藉由套設於心軸221之軸承33而定位，使該轉子30得以心軸221為軸心而自由旋轉。

值得提出的是，上述之葉輪32外圓周之每一葉片可設有弧形導角，用以形成渦流而提高流體壓力。

第一定子40係包含設置於蓋部21上之第一線圈組41與組設於蓋部21頂面之一第一導磁板42，第一線圈組41包含複數線圈(未圖式)，係軸向對應於磁鐵組31配置而成。

上述實施例中，第一線圈組41係與磁鐵組31產生一軸向磁場驅動葉輪32旋轉，以將流體F從該進口端241輸送至出口端242。又，上述實施例中，腔部24之一外側壁與葉輪32外圓周葉片之間設置有一隔板243，且隔板243係介於進口端241與出口端242之間，在葉輪32轉動之後，隔板243與進口端241一側因轉動的葉輪32葉片將流體F抽離而形成一低壓區；而隔板243與出口端242一側則因轉動的葉輪32葉片將流體F加壓送入而形成一高壓區。當然，本實施例更可在腔部24外圍區域更環設一分別設於座部22與蓋部21之流道25，流道25具有較大的空間，供加壓之流體F匯集並快速地流動。

上述實施例中，第一定子40之第一線圈組41係設置於蓋部21背對座部22之一蓋部頂面212上，其可利用印刷電路板技術製作，固定在蓋部頂面212上所設置之一凹部2121內，如圖5所示。

續請參照圖6所繪示之本發明扁平式微型泵浦一組定子部另一實施例之正剖面示意圖。本實施例中，第一定子40之第一線圈組41係可設置於蓋部21面對座部22之一蓋部底面213上，並利用一封膠層對第一線圈組41作密封，以避免與流體F接觸而短路。同樣地，第一定子40之第一線圈組41係可利用印刷電路板技術製作，在蓋部底面213設置凹部2131，而將第一線圈組41固定於凹部2131。

請參照圖7所繪示之本發明扁平式微型泵浦二組定子部實施例之立體分解圖、圖8所繪示之圖7的組合俯視圖，以及圖9所繪示圖8之9-9移轉剖視圖。此實施例中，為提高對轉子的扭力，可在葉輪32相對於第一定子的另一側面，即於該座部22上再增設一第二定子50，該第二定子50包含設置於座部22之凹部2221內的第二線圈組51，與組設於座部22之背對於蓋部21之一座部底面222之一第二導磁板52，第二線圈組51包含複數線圈，係軸向對應於磁鐵組31佈置。

請參照圖10所繪示之本發明扁平式微型泵浦二組定子部另一實施例之正剖面示意圖。此實施例中，第二定子50之第二線圈組51亦可設置於座部22之腔部24的底面，同樣可採直接成形並以一封膠層密封的方式或在腔部24之底面形成一凹部244，且該第二定子50之該第二線圈組51係固定於該凹部244內，並利用一封膠層對第二線圈組51作密封。

本發明之特點係提供一種採用軸向磁場設計之扁平式微型泵浦，將磁鐵組整合於葉輪上，並使磁鐵組與線圈組呈軸向排列，因此本發明之扁平式微型泵浦的結構緊密，且外型輕薄短小。此外，由於磁鐵組配合渦流泵浦之葉形設計，具有較多空間可以加大馬達直徑，進而提高轉動扭力與流體出口壓力，而且具有較大的散熱空間，可以降低馬達因過熱導致使用壽命縮短之問題。

綜上所述，乃僅記載本發明為呈現解決問題所採用的技術手段之實施方式或實施例而已，並非用來限定本發明專利實施之範圍。即凡與本發明專利申請範圍文義相符，或依本發明專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

10．．．馬達泵浦

11．．．葉輪

12．．．馬達

13．．．流體

20．．．本體

21．．．蓋部

211．．．軸套

212．．．蓋部頂面

2121．．．凹部

213．．．蓋部底面

2131．．．凹部

214．．．定位槽

22．．．座部

221．．．心軸

222．．．座部底面

2221．．．凹部

23．．．O型防漏墊圈

24．．．腔部

241．．．進口端

242．．．出口端

243．．．隔板

244．．．凹部

25．．．流道

30．．．轉子

31．．．磁鐵組

32．．．葉輪

321．．．表面

322．．．環形凹陷區

33．．．軸承

40．．．第一定子

41．．．第一線圈組

42．．．第一導磁板

50．．．第二定子

51．．．第二線圈組

52．．．第二導磁板

60．．．螺絲

F．．．流體

圖1A繪示先前技術之外掛式馬達泵浦；

圖1B繪示先前技術之內插式馬達泵浦；

圖2繪示本發明扁平式微型泵浦一組定子部實施例之立體分解圖；

圖3繪示圖2之底部視角之立體分解圖。

圖4繪示圖2之組合俯視圖；

圖5繪示圖4之5-5移轉剖視圖；

圖6繪示本發明扁平式微型泵浦一組定子部另一實施例之正剖面示意圖；

圖7繪示本發明扁平式微型泵浦二組定子部實施例之立體分解圖；

圖8繪示圖7之組合俯視圖；

圖9繪示圖8之9-9移轉剖視圖；以及

圖10繪示本發明扁平式微型泵浦二組定子部另一實施例之正剖面示意圖。

20．．．本體

21．．．蓋部

211．．．軸套

212．．．蓋部頂面

2121．．．凹部

22．．．座部

221．．．心軸

23．．．O型防漏墊圈

24．．．腔部

241．．．進口端

242．．．出口端

243．．．隔板

25．．．流道

30．．．轉子

31．．．磁鐵組

32．．．葉輪

321．．．表面

322．．．環形凹陷區

33．．．軸承

40．．．第一定子

41．．．第一線圈組

42．．．第一導磁板

50．．．第二定子

51．．．第二線圈組

52．．．第二導磁板

60．．．螺絲

F．．．流體

Claims (11)

1. 一種扁平式微型泵浦，以輸送一流體，該扁平式微型泵浦包含：一本體，其係包含一蓋部及一座部，該座部設置一心軸，該心軸並以軸套固定於該蓋部，且該本體內部係形成一腔部並具有一進口端與一出口端，用以連通該腔部與本體外部；一轉子，係設置於該腔部，該轉子係包含一磁鐵組、一葉輪及一軸承，該磁鐵組係嵌設於該葉輪之一表面上，且該磁鐵組與該葉輪係藉由套設於該心軸之該軸承而定位，並以該心軸為軸心旋轉；一第一定子，係包含設置於該蓋部上之軸向對應於該磁鐵組之第一線圈組與一組設於該蓋部表面之一第一導磁板；以及一第二定子，該第二定子包含設置於該座部之軸向對應於該磁鐵組之第二線圈組，與組設於該座部之背對該蓋部之一座部底面之一第二導磁板，該第二線圈組係包含一印刷電路板及形成或設置於該印刷電路板上之複數線圈，該第二線圈組係固定於該座部底面形成之一凹部內或該第二線圈組係固定於該腔部之該底面形成的一凹部內，並利用一封膠層對該第二線圈組作密封；其中，該第一線圈組係與該磁鐵組產生一軸向磁場驅動該葉輪旋轉，以將該流體從該進口端輸送至該出口端，該腔部之一外側壁與該葉輪之間設置有一隔板，且 該隔板係介於該進口端與該出口端之間以分隔出一高壓區及一低壓區，該腔部外圍區域更環設有一較大空間之流道，供加壓之流體快速流動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之扁平式微型泵浦，其中該蓋部與該座部間之一結合面係具有一防漏裝置。
3. 如申請專利範圍第1項所述之扁平式微型泵浦，其中該葉輪外圓周之每一葉片具有弧形導角。
4. 如申請專利範圍第1項所述之扁平式微型泵浦，其中該磁鐵組係為一環狀磁鐵，且該環狀磁鐵係固定於該葉輪之該表面上介於該葉輪外圓周之複數葉片與該軸心之間。
5. 如申請專利範圍第4項所述之扁平式微型泵浦，其中該葉輪之該表面上介於該葉輪外圓周之該等葉片與該軸心間具有一環形凹陷區，該環形凹陷區係對應於該環狀磁鐵，且該環狀磁鐵係固定於該環形凹陷區。
6. 如申請專利範圍第1項所述之扁平式微型泵浦，其中該磁鐵組係包含複數磁鐵，其係分別對應該第一定子之該第一線圈組。
7. 如申請專利範圍第1項所述之扁平式微型泵浦，其中該第一定子之該第一線圈組係設置於該蓋部背對該座部之一蓋部頂面。
8. 如申請專利範圍第7項所述之扁平式微型泵浦，其中該第一定子之該第一線圈組係利用印刷電路板技術直接形成於該蓋部頂面上。
9. 如申請專利範圍第7項所述之扁平式微型泵浦，其中該第一定子之該第一線圈組係包含一印刷電路板及形成於該印刷電路板上之複數線圈，該蓋部背對該座部之一蓋部頂面形成一凹部，且該第一定子之該第一線圈組係固定於該凹部內。
10. 如申請專利範圍第1項所述之扁平式微型泵浦，其中該第一定子之該第一線圈組係設置於該蓋部面對該座部之一蓋部底面，並利用一封膠層對該第一線圈組作密封。
11. 如申請專利範圍第10項所述之扁平式微型泵浦，其中該第一定子之該第一線圈組係包含一印刷電路板及形成於該印刷電路板上之複數線圈，該蓋部底面形成一凹部，該凹部係與該腔部連通，且該第一定子之該第一線圈組係固定於該凹部內。