專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高可靠性的微型機(jī)械泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于流體泵技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種高可靠性的微型機(jī)械泵。
背景技術(shù)：
通常把提升、輸送或使液體或氣體增加壓力，即把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能變?yōu)橐后w或氣體的能量從而達(dá)到抽送液體或氣體目的的機(jī)器統(tǒng)稱(chēng)為泵。目前常規(guī)泵的種類(lèi)非常多，機(jī)械型泵因?yàn)樵砗?jiǎn)單，制造工藝成熟，易于控制，所以被廣泛應(yīng)用。微型機(jī)械泵作為微機(jī)電系統(tǒng)的一個(gè)重要研究方向，在藥物輸運(yùn)系統(tǒng)、電子器件冷卻系統(tǒng)、熱控系統(tǒng)等、微化學(xué)分析系統(tǒng)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。對(duì)于微型泵來(lái)說(shuō)，因?yàn)槌叨群苄?，造成了相?duì)表面粗糙度和相對(duì)間隙較大，工藝誤·差的影響更加顯著，加工困難，組裝工藝也很復(fù)雜；但是對(duì)其可靠性要求又非常高，這就給設(shè)計(jì)、制造和裝配帶來(lái)了很大困難。首先，微型泵要做到高可靠性，需要解決好微型泵內(nèi)的動(dòng)力源也即電機(jī)的防水特性，尤其當(dāng)采用無(wú)刷電機(jī)時(shí)，由于處在潮濕或浸水的環(huán)境中線圈定子容易受潮而產(chǎn)生銹蝕、短路及電解，導(dǎo)致型泵工作性能降低直至失效。同時(shí)，現(xiàn)有的機(jī)械泵驅(qū)動(dòng)單元與泵功能單元一般都相對(duì)獨(dú)立，裝配結(jié)構(gòu)上大都較為復(fù)雜，并且增大了密封難度。其次，電機(jī)的發(fā)熱也是可靠性的一個(gè)影響因素。如果電機(jī)溫升過(guò)大，由于電機(jī)內(nèi)部各部分熱膨脹系數(shù)不同導(dǎo)致結(jié)構(gòu)應(yīng)力的變化和內(nèi)部氣隙的微小變化，會(huì)影響電機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，發(fā)熱嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致絕緣老化甚至燒毀。微型泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)一般都要放置在泵外殼內(nèi)，以保護(hù)電機(jī)。常見(jiàn)的電機(jī)只能通過(guò)電機(jī)外殼將熱量導(dǎo)出，同時(shí)熱量還需通過(guò)電機(jī)外殼與泵外殼之間的空氣傳導(dǎo)給泵外殼，再散發(fā)到環(huán)境中，傳熱路徑漫長(zhǎng)，散熱效率低。再次，對(duì)于微型泵來(lái)說(shuō)，泵送效率的維持要求泵體各部件比如葉輪等和電機(jī)進(jìn)行有效的裝配和組合例如葉輪和電機(jī)軸的連接如果不牢固，會(huì)出現(xiàn)葉輪軸向串動(dòng)，周向滑移甚至脫落。而對(duì)于微型泵來(lái)說(shuō)，由于主軸的尺寸很小，因此無(wú)法采用大型常規(guī)機(jī)械泵中銷(xiāo)釘、鍵和螺紋等連接方式。此外，如何保證葉輪能夠精確定位在在泵腔中心也是需要考慮的問(wèn)題。在微小尺度下，如果葉輪安裝時(shí)稍微存在偏差，就可能造成葉輪與蝸殼的干涉，并對(duì)泵送效率有直接影響。最后，保證泵腔的密封性是使維持微型泵正常工作的前提，其密封性能的好壞也會(huì)影響到其工作性能。由于尺寸微小，常規(guī)泵的密封方式如迷宮密封，螺紋密封等均無(wú)法實(shí)現(xiàn)。另外為了降低加工上的難度，一般泵的進(jìn)出口管路與蝸殼都采用分開(kāi)后再組裝的方式，如果兩者之間裝配時(shí)不能保證密封也會(huì)造成液體泄漏。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷和技術(shù)需求，本發(fā)明的目的在于提供一種微型機(jī)械泵，其能夠解決泵自身電機(jī)的防水問(wèn)題并提高其散熱性能，進(jìn)一步簡(jiǎn)化泵的零部件結(jié)構(gòu)使其緊湊化，同時(shí)通過(guò)結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)泵腔的有效密封及葉輪的精確同心定位，由此獲得高可靠性。按照本發(fā)明，提供了一種微型機(jī)械泵，該微型機(jī)械泵包括泵體、泵腔、流體入口、流體出口，葉輪以及無(wú)刷電機(jī)，其特征在于所述泵體由蝸殼、電機(jī)保護(hù)外殼及其蓋板共同聯(lián)接構(gòu)成，其中蝸殼內(nèi)部形成用于容納葉輪的第一泵腔，電機(jī)保護(hù)外殼及其蓋板的內(nèi)部形成用于容納所述無(wú)刷電機(jī)的第二泵腔；所述流體入口和流體出口分別設(shè)置在蝸殼上并與蝸 殼內(nèi)部的第一泵腔相連通，流體由此在葉輪的驅(qū)動(dòng)下從流體入口朝向流體出口輸送；所述無(wú)刷電機(jī)設(shè)置在電機(jī)保護(hù)外殼及其蓋板內(nèi)部的第二泵腔中，其輸出軸與葉輪的主軸相聯(lián)接，并包括永磁轉(zhuǎn)子組件和圍繞該永磁轉(zhuǎn)子組件而設(shè)置的繞組線圈定子組件，其中所述轉(zhuǎn)子組件與定子組件之間設(shè)置有金屬套筒，并且所述定子組件的繞組線圈表面形成有一層防水密封膠層將其包裹封閉。通過(guò)以上構(gòu)思，可以將無(wú)刷電機(jī)的保護(hù)外殼與蝸殼等結(jié)構(gòu)集成設(shè)計(jì)為一體，由此簡(jiǎn)化了產(chǎn)品構(gòu)成，使得微型機(jī)械泵的整體結(jié)構(gòu)更為緊湊，并能夠減小電機(jī)發(fā)熱時(shí)的傳熱路徑，提高散熱效率；通過(guò)在微型泵內(nèi)使用無(wú)刷電機(jī)，能夠利用其運(yùn)行效率高、無(wú)碳刷磨損、調(diào)速性能好和易于驅(qū)動(dòng)控制等特點(diǎn)，由此獲得更高性能的微型泵產(chǎn)品；此外，通過(guò)對(duì)繞組線圈通過(guò)防水密封膠層進(jìn)行包裹密封，保證了線圈定子組件的防水功能，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)金屬套筒使得無(wú)刷電機(jī)的定子組件與轉(zhuǎn)子組件完全隔離，從而能夠進(jìn)一步確保無(wú)刷電機(jī)定子組件的防水性。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述金屬套筒的兩端與所述蓋板和電機(jī)保護(hù)外殼之間通過(guò)無(wú)縫壓合方式連接，所述防水密封膠層通過(guò)灌封工藝形成。通過(guò)采用無(wú)縫壓合方式來(lái)完成金屬套筒與電機(jī)保護(hù)外殼、蓋板之間的連接，能夠確保它們彼此之間的無(wú)縫式連接，由此更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)定子組件的防水密封；此外，灌封工藝能夠簡(jiǎn)便、高效地實(shí)現(xiàn)對(duì)繞組線圈的包裹，并保證密封膠層的成型和密封性能。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，當(dāng)通過(guò)灌封工藝來(lái)形成防水密封膠層時(shí)，采用模芯套入到所述永磁轉(zhuǎn)子組件與繞組線圈定子組件之間，然后在模芯外表面與電機(jī)保護(hù)外殼之間的空隙中執(zhí)行灌封，其中所述模芯由圓柱體形狀的聚四氟乙烯棒和設(shè)置其內(nèi)部的金屬芯共同組成。通過(guò)采用模芯來(lái)執(zhí)行灌封過(guò)程，金屬芯插入到電機(jī)保護(hù)外殼的軸孔中并與之過(guò)渡配合以保證模芯與電機(jī)保護(hù)外殼之間的同心度，而模芯外表面處于永磁轉(zhuǎn)子組件與繞組線圈定子組件之間，這樣，可以將防水密封膠從開(kāi)口一側(cè)灌入，將定子組件、電機(jī)保護(hù)外殼以及模芯之間的空隙完全填滿，待密封劑固化后取出模芯，即可形成防水密封膠層；此外，模芯的材質(zhì)及構(gòu)造能夠提高灌封工藝的灌封效果，并有助于提高操作便利度。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述金屬套筒由鋁、銅或鈦材料制成，所述防水密封膠層由以環(huán)氧樹(shù)脂為基材的雙組份膠粘劑構(gòu)成并具備熱傳導(dǎo)性。由于金屬套筒由例如鋁、銅或鈦的材料制成，這些金屬材料不會(huì)對(duì)電機(jī)內(nèi)部電磁場(chǎng)造成不利影響，相應(yīng)保證了無(wú)刷電機(jī)的正常工作；此外，通過(guò)對(duì)防水密封膠層材質(zhì)的進(jìn)一步限定，能夠在完成對(duì)繞組線圈包裹密封的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)主要發(fā)熱部件也即定子組件的內(nèi)外層雙向傳熱，從而能夠增強(qiáng)電機(jī)的散熱性能，進(jìn)一步提高微型泵的可靠性。
作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述永磁轉(zhuǎn)子組件由上軸承、下軸承以及設(shè)置在兩個(gè)軸承之間的永磁轉(zhuǎn)子組成，并且所述上軸承和下軸承為自潤(rùn)滑陶瓷軸承；所述繞組線圈定子組件由與電源相連的導(dǎo)線、與該導(dǎo)線電連接的繞組線圈以及圍繞該繞組線圈設(shè)置的磁極片組成。通過(guò)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子組件的以上具體限定，能夠確保即便在長(zhǎng)時(shí)間工作條件下轉(zhuǎn)子組件也能順利運(yùn)行，減少維修成本，同時(shí)能夠充分利用無(wú)刷電機(jī)自身的特點(diǎn)來(lái)提高本發(fā)明的微型機(jī)械泵的性能。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述蝸殼與電機(jī)保護(hù)外殼之間通過(guò)螺釘相聯(lián)接，并且蝸殼的端面上設(shè)置有定位凹槽結(jié)構(gòu)，電機(jī)保護(hù)外殼的端面上設(shè)置相應(yīng)的定位凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，當(dāng)蝸殼與電機(jī)保護(hù)外殼相聯(lián)接時(shí)，所述定位凹槽結(jié)構(gòu)與定位凸臺(tái)結(jié)構(gòu)之間實(shí)現(xiàn)相互配合。由于在蝸殼與電機(jī)保護(hù)外殼之間通過(guò)螺釘方式聯(lián)接并且通過(guò)定位凸臺(tái)和凹槽結(jié)構(gòu)相互配合，一方面可以以簡(jiǎn)單的方式執(zhí)行兩者的集成化裝配和組裝，另一方面還能夠?！ぷC在葉輪組裝完畢后，葉輪在泵腔中具備更為精確的同心定位，防止葉輪偏心安裝所帶來(lái)的機(jī)械干涉及對(duì)其性能造成的不利影響。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，在所述蝸殼端面的定位凹槽結(jié)構(gòu)或者電機(jī)保護(hù)外殼端面的定位凸臺(tái)結(jié)構(gòu)上，設(shè)置有環(huán)形的密封槽并在該密封槽中安裝密封圈，由此確保蝸殼與電機(jī)保護(hù)外殼兩者端面之間的密封。通過(guò)在蝸殼或電機(jī)保護(hù)外殼的端面上設(shè)置密封槽及密封圈，能夠更全面地確保泵產(chǎn)品的密封性能，進(jìn)一步提高對(duì)電機(jī)部件的防水密封效果。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述無(wú)刷電機(jī)的輸出軸端部加工有臺(tái)階形結(jié)構(gòu)，所述葉輪的主軸具備與該輸出軸端部相匹配的安裝孔，無(wú)刷電機(jī)與葉輪之間的連接為過(guò)盈配合方式，并通過(guò)粘結(jié)劑予以固定。由于微型泵的尺寸很小，傳動(dòng)的葉輪安裝方式皆不方便采用。在本發(fā)明中，通過(guò)在電機(jī)的輸出軸端部加工有譬如扁平狀的臺(tái)階形結(jié)構(gòu)，并且葉輪主軸的安裝孔與電機(jī)端面形狀相匹配，這樣當(dāng)完成葉輪與電機(jī)之間的組裝后，臺(tái)階形結(jié)構(gòu)既能有效防止葉輪的軸向竄動(dòng)，又能防止葉輪的軸向滑移，同時(shí)平面接觸面的存在也利于過(guò)盈配合的實(shí)現(xiàn)，并有助于提聞?wù)辰Y(jié)效果。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述流體入口和流體出口分別安裝有進(jìn)口管路和出口管路，所述進(jìn)口管路、出口管路與蝸殼相配合連接的部位設(shè)置有環(huán)形凹槽，并通過(guò)粘結(jié)劑予以固定。通過(guò)在各個(gè)管路與蝸殼相配合連接的部位設(shè)置有環(huán)形的凹槽，有助于提高它們之間的連接強(qiáng)度；此外，當(dāng)粘結(jié)劑固化時(shí)能夠在該部位形成齒狀的結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)一步強(qiáng)化連接效果，并有助于提高各部件之間的密封效果。總體而言，按照本發(fā)明的微型泵與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要具備以下的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)I、通過(guò)在泵內(nèi)部采用無(wú)刷電機(jī)并將無(wú)刷電機(jī)結(jié)構(gòu)與泵體外殼集成設(shè)計(jì)成一體，簡(jiǎn)化了產(chǎn)品構(gòu)成，使得微型機(jī)械泵的整體結(jié)構(gòu)更為緊湊，并有助于提高散熱效率；2、通過(guò)對(duì)繞組線圈通過(guò)防水密封膠層進(jìn)行包裹密封并使用金屬套筒，保證了線圈定子組件的防水功能，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)使用金屬套筒能夠進(jìn)一步確保無(wú)刷電機(jī)定子組件的防水性；
3、通過(guò)采用導(dǎo)熱灌封膠作為防水密封膠層的材料，能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)定子的內(nèi)外層雙向傳熱，提高電機(jī)的散熱性能；4、通過(guò)在電機(jī)輸出軸端部設(shè)置臺(tái)階形結(jié)構(gòu)，與單純的圓軸加粘結(jié)方式相比更為可靠，并能夠有效防止葉輪的軸向竄動(dòng)和軸向滑移；5、由于在電機(jī)保護(hù)外殼與蝸殼的接觸端面上分別設(shè)置定位凹槽和定位凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)兩者之間的可靠聯(lián)接，還能夠確保葉輪在泵腔中具備更為精確的同心定位；6、通過(guò)在流體管路與蝸殼之間的連接部位設(shè)置環(huán)形凹槽并通過(guò)粘結(jié)方式固定，不僅能夠提高連接強(qiáng)度，還能進(jìn)一步提高各個(gè)管路與蝸殼之間的密封性能。


圖I是按照本發(fā)明的高可靠性的微型機(jī)械泵的整體結(jié)構(gòu)剖視·
圖2a是用于顯示采用模芯對(duì)電機(jī)定子組件執(zhí)行灌封工藝的示意圖；圖2b是用于顯示執(zhí)行灌封工藝后的無(wú)刷電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是用于顯示蝸殼與電機(jī)保護(hù)外殼之間的聯(lián)接方式的示意圖；圖4是用于顯示葉輪與電機(jī)輸出軸之間的連接方式的示意圖；圖5是用于顯示流體管路與蝸殼之間的連接部位及其環(huán)形凹槽的示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。圖I是按照本發(fā)明的微型機(jī)械泵的整體結(jié)構(gòu)剖視圖。如圖I所示，本發(fā)明的微型機(jī)械泵主要包括泵體、泵腔、流體入口、流體出口，葉輪以及無(wú)刷電機(jī)。泵體由蝸殼7、電機(jī)保護(hù)外殼12及電機(jī)的蓋板15共同聯(lián)接構(gòu)成為一體，并在其內(nèi)部形成了泵腔，其中蝸殼7所包圍形成的內(nèi)部空間為第一泵腔，在該泵腔內(nèi)容納有葉輪10 ;而電機(jī)保護(hù)外殼12及設(shè)置其上的蓋板15所共同包圍形成的內(nèi)部空間為第二泵腔，在該泵腔內(nèi)容納有無(wú)刷電機(jī)。流體入口和出口 8、9分別設(shè)置在蝸殼7上，在圖I中譬如分別設(shè)置在其左側(cè)和下側(cè)，并與蝸殼7內(nèi)部的第一泵腔相連通。此外，流體入口 8和流體出口 9處分別安裝有進(jìn)口管路23和出口管路24，這樣流體可以在葉輪10的驅(qū)動(dòng)下，從流體入口 8朝向流體出口 9輸送并經(jīng)由出口管路栗出。所述無(wú)刷電機(jī)設(shè)置在電機(jī)保護(hù)外殼12及其蓋板15內(nèi)部的第二泵腔中，其輸出軸與葉輪10的主軸相聯(lián)接，由此為葉輪的驅(qū)動(dòng)提供動(dòng)力。作為無(wú)刷電機(jī)的具體構(gòu)造，其包括永磁轉(zhuǎn)子組件20和圍繞該永磁轉(zhuǎn)子組件而設(shè)置的繞組線圈定子組件21。具體而言，永磁轉(zhuǎn)子組件20由上軸承14、下軸承13以及設(shè)置在兩個(gè)軸承之間的永磁轉(zhuǎn)子11組成。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，上、下軸承可以由自潤(rùn)滑陶瓷軸承構(gòu)成，以支持較長(zhǎng)時(shí)間工作的要求。繞組線圈定子組件21由與電源相連的導(dǎo)線I、與該導(dǎo)線I電連接的內(nèi)層繞組線圈3以及圍繞該繞組線圈設(shè)置的外層磁極片2組成。為了充分利用無(wú)刷電機(jī)的特性，必須保證其具備完善的防水性能。為此目的，可以在定子組件21的繞組線圈表面譬如通過(guò)灌注工藝形成一層防水密封膠層5，將其完全包裹封閉，由此為線圈定子提供防水效果。在此基礎(chǔ)上，還可以在轉(zhuǎn)子組件與定子組件之間設(shè)置金屬套筒6，該金屬套筒6的兩端與蓋板15與電機(jī)保護(hù)外殼12之間分別通過(guò)無(wú)縫壓合方式連接，從而將定子組件21與轉(zhuǎn)子及外空間完全隔離，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)線圈定子及線路的保護(hù)。蓋板15的內(nèi)側(cè)壁面與電機(jī)保護(hù)外殼12上部的連接部分也可以加工螺紋，兩者通過(guò)螺紋連接固定。下面將參照?qǐng)D2a和2b來(lái)具體描述按照本發(fā)明的用于對(duì)無(wú)刷電機(jī)實(shí)現(xiàn)防水密封的工藝實(shí)施過(guò)程。圖2a是用于顯示采用模芯對(duì)電機(jī)定子組件執(zhí)行灌封工藝的示意圖，圖2b是用于顯示執(zhí)行灌封工藝后的無(wú)刷電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2a中所示，在灌注密封膠前，先將線圈定子組件21放入電機(jī)保護(hù)殼12的腔體內(nèi)，并與電機(jī)保護(hù)外殼12粘結(jié)在一起。定子組件在高度方向上的定位可以通過(guò)限位塊4 (參看圖I)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)將模芯22插入電機(jī)保護(hù)外殼12中心，并在模芯和線圈定子之間 的空隙中灌注防水膠，由此在防水膠固結(jié)后形成包覆定子組件21的防水密封膠層5。所述模芯22由圓柱體形狀的聚四氟乙烯棒17和設(shè)置其內(nèi)部的金屬芯16共同組成，金屬芯16的作用是加固模芯22，防止其發(fā)生形變，金屬芯16與聚四氟乙烯圓柱棒17譬如通過(guò)螺紋連接固定。參看圖2a至圖2b，模芯22外徑較永磁轉(zhuǎn)子11稍大，以保證灌膠后轉(zhuǎn)子留有足夠的旋轉(zhuǎn)空隙，間隙的大小需通過(guò)電磁特性加以設(shè)計(jì)。模芯表面可涂抹一薄層有機(jī)硅脂以封閉金屬芯16和聚四氟乙烯棒17之間的間隙，以防止防水密封膠滲入間隙造成固結(jié)后無(wú)法脫模。金屬芯16插入電機(jī)保護(hù)外殼12的軸孔25并與之過(guò)渡配合，以保證模芯22與電機(jī)保護(hù)外殼12的同心度。模芯安裝到位后，將防水密封膠從開(kāi)口處一側(cè)灌入，將定子組件21、電機(jī)保護(hù)外殼12、模芯22之間的空隙完全填滿，直至將電機(jī)保護(hù)外殼12的腔體填平。待密封膠固結(jié)后，輕敲金屬芯，16取出模芯22，即形成將定子組件完全包覆的防水密封膠層5。接著，可以在防水密封膠層5的內(nèi)表面上貼合金屬套筒6，譬如通過(guò)無(wú)縫壓合工藝來(lái)簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)金屬套筒與蓋板15和電機(jī)保護(hù)外殼12之間的無(wú)縫式連接。從而實(shí)現(xiàn)將定子組件21與轉(zhuǎn)子及外空間完全隔絕，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)防水密封。最后，在電機(jī)保護(hù)外殼12和蓋板15的軸承座中安放好下軸承13和上軸承14，并裝入永磁轉(zhuǎn)子13，在蓋板15的內(nèi)側(cè)面涂覆密封膠，并將其與電機(jī)保護(hù)外殼12粘結(jié)好后即完成微型泵無(wú)刷電機(jī)結(jié)構(gòu)部分的安裝。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述金屬套筒6可以由例如鋁、銅或鈦等材料或其他具備類(lèi)似性能的材料制成，防水密封膠層5可以由以環(huán)氧樹(shù)脂為基的雙組份膠粘劑構(gòu)成并具備熱傳導(dǎo)性。由于金屬套筒由例如鋁、銅或鈦這類(lèi)的材料制成，這些金屬材料不會(huì)對(duì)電機(jī)內(nèi)部電磁場(chǎng)造成不利影響，相應(yīng)保證了無(wú)刷電機(jī)的正常工作；此外，通過(guò)對(duì)防水密封膠層材質(zhì)的進(jìn)一步限定，能夠在完成對(duì)繞組線圈包裹密封的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)主要發(fā)熱部件也即定子組件的內(nèi)外層雙向傳熱，從而能夠增強(qiáng)電機(jī)的散熱性能，進(jìn)一步提高微型泵的可靠性。參看圖I和圖3，電機(jī)保護(hù)外殼12同時(shí)也是泵體的組成部件，它與蝸殼7共同構(gòu)成微型泵的泵腔。電機(jī)保護(hù)外殼12與蝸殼7相接觸的接觸端面上設(shè)置有定位凸臺(tái)，蝸殼7與電機(jī)保護(hù)外殼12相接觸的接觸端面相應(yīng)設(shè)置有定位凹槽，兩者配合以保證葉輪安裝定位時(shí)的葉輪與泵腔體的同心，防止葉輪偏心安裝帶來(lái)的機(jī)械干涉和對(duì)性能的不利影響。電機(jī)保護(hù)外殼12上設(shè)置有螺紋孔，蝸殼在相應(yīng)位置開(kāi)設(shè)通孔，兩者通過(guò)螺釘完成連接。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，蝸殼的凹槽部分可以設(shè)有密封槽，用以安裝密封圈26。密封圈26可以采用0型密封圈，也可以采用D型密封圈或異形密封圈等。密封圈靠螺釘連接的壓力壓緊，從而實(shí)現(xiàn)端面上的密封。當(dāng)然，密封圈26也可以設(shè)置在電機(jī)保護(hù)外殼12的凸臺(tái)位置上。
由于微型泵的尺寸很小，傳統(tǒng)的葉輪的安裝方式無(wú)法采用。為實(shí)現(xiàn)葉輪的可靠安裝，參見(jiàn)圖4，本發(fā)明中葉輪10與永磁轉(zhuǎn)子11的電機(jī)輸出軸19至今啊為過(guò)盈配合，并通過(guò)粘結(jié)劑固定。其中電機(jī)輸出軸19的端部加工有扁平狀的臺(tái)階形結(jié)構(gòu)，葉輪主軸的中心安裝孔形狀與電機(jī)軸端面形狀相配合，臺(tái)階形結(jié)構(gòu)既能有效防止葉輪的軸向串動(dòng)，又能防止葉輪的周向滑移。同時(shí)，平面接觸面的存在有利于提高粘結(jié)效果。參看圖5，泵的進(jìn)、出口管路23、24與蝸殼配合連接部位可以加工有環(huán)形的凹槽。進(jìn)、出口管路23和24與蝸殼之間通過(guò)粘結(jié)劑粘結(jié)固定時(shí)，粘結(jié)劑固化時(shí)在該段可形成齒狀結(jié)構(gòu)，從而強(qiáng)化連接強(qiáng)度，并提高密封性能。此外，當(dāng)電機(jī)保護(hù)外殼12與蝸殼7和管路23、24采用金屬材料時(shí)，電機(jī)保護(hù)外殼12與蝸殼7的端面密封、以及管路和蝸殼之間的連接和密封還可以采用激光焊接的方式。本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。·
權(quán)利要求
1.一種微型機(jī)械泵，該微型機(jī)械泵包括泵體、泵腔、流體入口、流體出口，葉輪以及無(wú)刷電機(jī)，其特征在于 所述泵體由蝸殼(7)、電機(jī)保護(hù)外殼(12)及其蓋板(15)共同聯(lián)接構(gòu)成，其中蝸殼(7)內(nèi)部形成用于容納葉輪(10)的第一泵腔，電機(jī)保護(hù)外殼(12)及其蓋板(15)的內(nèi)部形成用于容納所述無(wú)刷電機(jī)的第二泵腔； 所述流體入口(8)和流體出口(9)分別設(shè)置在蝸殼(7)上并與蝸殼(7)內(nèi)部的第一泵腔相連通，流體由此在葉輪(10)的驅(qū)動(dòng)下從流體入口(8)朝向流體出口(9)輸送； 所述無(wú)刷電機(jī)設(shè)置在電機(jī)保護(hù)外殼(12)及其蓋板(15)內(nèi)部的第二泵腔中，其輸出軸與葉輪(10)的主軸相聯(lián)接，并包括永磁轉(zhuǎn)子組件(20)和圍繞該永磁轉(zhuǎn)子組件而設(shè)置的繞組線圈定子組件(21)，其中所述轉(zhuǎn)子組件與定子組件之間設(shè)置有金屬套筒(6)，并且所述定子組件的繞組線圈表面形成有一層防水密封膠層(5)將其包裹封閉。
2.如權(quán)利要求I所述的微型機(jī)械泵，其特征在于，所述金屬套筒(6)的兩端與所述蓋板(15)和電機(jī)保護(hù)外殼(12)之間通過(guò)無(wú)縫壓合方式連接，所述防水密封膠層(5)通過(guò)灌封工藝形成。
3.如權(quán)利要求2所述的微型機(jī)械泵，其特征在于，當(dāng)通過(guò)灌封工藝來(lái)形成防水密封膠層時(shí)，采用模芯(22)套入到所述永磁轉(zhuǎn)子組件(20)與繞組線圈定子組件(21)之間，然后在模芯外表面與電機(jī)保護(hù)外殼(12)之間的空隙中執(zhí)行灌封，其中所述模芯(22)由圓柱體形狀的聚四氟乙烯棒(17)和設(shè)置其內(nèi)部的金屬芯(16)共同組成。
4.如權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的微型機(jī)械泵，其特征在于，所述金屬套筒由鋁、銅或鈦等材料制成，所述防水密封膠層(5)由以環(huán)氧樹(shù)脂為基材的雙組份膠粘劑構(gòu)成并具備熱傳導(dǎo)性。
5.如權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的微型機(jī)械泵，其特征在于，所述永磁轉(zhuǎn)子組件(20)由上軸承(14)、下軸承(13)以及設(shè)置在兩個(gè)軸承之間的永磁轉(zhuǎn)子(11)組成，并且所述上軸承和下軸承為自潤(rùn)滑陶瓷軸承；所述繞組線圈定子組件(21)由與電源相連的導(dǎo)線(I)、與該導(dǎo)線(I)電連接的繞組線圈(3)以及圍繞該繞組線圈設(shè)置的磁極片(2)組成。
6.如權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的微型機(jī)械泵，其特征在于，所述蝸殼(7)與電機(jī)保護(hù)外殼(12)之間通過(guò)螺釘相聯(lián)接，并且蝸殼(7)的端面上設(shè)置有定位凹槽結(jié)構(gòu)，電機(jī)保護(hù)外殼(12)的端面上設(shè)置相應(yīng)的定位凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，當(dāng)蝸殼與電機(jī)保護(hù)外殼相聯(lián)接時(shí)，所述定位凹槽結(jié)構(gòu)與定位凸臺(tái)結(jié)構(gòu)之間實(shí)現(xiàn)相互配合。
7.如權(quán)利要求6所述的微型機(jī)械泵，其特征在于，在所述蝸殼(7)端面的定位凹槽結(jié)構(gòu)或者電機(jī)保護(hù)外殼(12)端面的定位凸臺(tái)結(jié)構(gòu)上，設(shè)置有環(huán)形的密封槽并在該密封槽中安裝密封圈(26)，由此確保蝸殼與電機(jī)保護(hù)外殼兩者端面之間的密封。
8.如權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述的微型機(jī)械泵，其特征在于，所述無(wú)刷電機(jī)的輸出軸端部加工有臺(tái)階形結(jié)構(gòu)，所述葉輪(10)的主軸具備與該輸出軸端部相匹配的安裝孔，無(wú)刷電機(jī)與葉輪之間的連接為過(guò)盈配合方式，并通過(guò)粘結(jié)劑予以固定。
9.如權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述的微型機(jī)械泵，其特征在于，所述流體入口(8)和流體出口(9)分別安裝有進(jìn)口管路(23)和出口管路(24)，所述進(jìn)口管路(23)、出口管路(24)與蝸殼(7)相配合連接的部位設(shè)置有環(huán)形凹槽，并通過(guò)粘結(jié)劑予以固定。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高可靠性的微型機(jī)械泵，包括泵體、泵腔、流體入口、流體出口，葉輪以及無(wú)刷電機(jī)，其中泵體由蝸殼、電機(jī)保護(hù)外殼及其蓋板共同聯(lián)接構(gòu)成，并形成用于容納葉輪和無(wú)刷電機(jī)的泵腔；流體入口和流體出口分別設(shè)置在蝸殼上并與泵腔相連通；無(wú)刷電機(jī)設(shè)置在電機(jī)保護(hù)外殼及其蓋板內(nèi)部的泵腔中，其輸出軸與葉輪的主軸相聯(lián)接，并包括永磁轉(zhuǎn)子組件和繞組線圈定子組件，其中轉(zhuǎn)子與定子組件之間設(shè)置有金屬套筒，并且定子線圈表面形成有防水密封膠層將其包裹封閉。本發(fā)明還公開(kāi)了其他的結(jié)構(gòu)調(diào)整。通過(guò)本發(fā)明，能夠解決電機(jī)的防水問(wèn)題并提高其散熱性能，進(jìn)一步簡(jiǎn)化泵的零部件結(jié)構(gòu)使其緊湊化，同時(shí)實(shí)現(xiàn)泵腔的有效密封及葉輪的精確同心定位。
文檔編號(hào)F04D29/42GK102788022SQ20121024563
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月16日
發(fā)明者段斌, 羅小兵, 郭庭輝 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)