专利摘要

本发明属于散热冷却技术领域，具体涉及一种电子器件水冷系统驱动泵。泵盖和泵体上都设有由碟形阀构成的进出口阀，泵盖装在泵体上，泵体体腔内经泵盖体台和密封圈压接有换能器，换能器由弹性环及其两侧所粘接的压电振子构成，压电振子由基板和压电片粘接而成；换能器及密封圈与泵盖和泵体分别构成上下泵腔，相互并联的上泵腔与相互并联的下泵腔再串联；至少一个压电振子包括驱动器和传感器，电源向压电振子和驱动器输出相同的直流驱动电压信号并利用传感器生成的传感电压信号判断压电振子变形状态，传感电压达到极值时电源的驱动电压及压电振子的变形方向换向，驱动电压的交替换向即形成了压电振子的往复弯曲振动及流体的单向流动。

权利要求

1.一种电子器件水冷系统驱动泵，其特征在于：泵盖上设有入孔、带上出孔的孔台及至少两个体台，最左侧体台上设有上出口和与入孔连通的上进口腔，最右侧体台上设有上进口和与上出孔连通的上出口腔，其余体台上设有上进出口，两左右相邻的上进出口连通；泵体上设有出孔、带下入孔的孔腔及与体台数量相等的体腔，最左侧体腔的底壁上设有下进口和与出孔连通的下出口腔，最右侧体腔的底壁上设有下出口和与下入孔连通的下进口腔，其余体腔的底壁上设有下进出口，两左右相邻的下进出口连通；泵盖装在泵体上，上出孔与下入孔连通，体腔内经体台和密封圈压接有换能器，换能器由弹性环及其两侧所粘接的压电振子构成，压电振子由基板和压电片粘接而成；换能器中两个压电片的极化方向相同且靠近安装，两相邻体腔中换能器的安装方向相同；上下进口腔和上下出口腔与其内所粘接的碟形阀分别构成上下进口阀和上下出口阀，碟形阀由压环、阀片和阀座粘接而成，阀片由盖片、环片以及至少三条连接盖片与环片的螺旋片构成；阀片粘接前螺旋片向环片的一侧预弯、粘接后盖片堵在阀座的阀孔上；换能器及密封圈与泵盖和泵体分别构成上下泵腔，相互并联的上泵腔与相互并联的下泵腔再串联；至少一个压电振子包括驱动器和传感器；电源向压电振子和驱动器输出相同的直流驱动电压信号并利用传感器生成的传感电压信号判断压电振子变形状态，传感电压达到极值时电源的驱动电压及压电振子的变形方向换向，驱动电压的交替换向即形成了压电振子的往复弯曲振动及流体的单向流动。

说明书

技术领域

本发明属于散热冷却技术领域，具体涉及一种电子器件水冷系统驱动泵。

背景技术

近年来，随着子产品的集成化与微小化程度的提升、以及芯片与集成电路等电子元器件运行速度及其配置密度的持续提高，电子设备内部通风性能在不断的下降、电子元器件发热量在不断攀升，采用传统风扇、外置散热片等冷却方法已无法满足实际需求，电子设备内部元器件的冷却及散热效果已成为制约其可靠性及运行稳定性的关键要素。有基于此，人们相继提出了多种基于压电原理的新型风冷及水冷装置，主要包括：①微型风扇，如中国专利200880107653.2、201010566656.1、201110063172.X、201510004147.2等；②微型泵及其循环系统，如中国专利200480022287.2、200510017291.6、200710076996.4、200810187318.X、200810179958.6、201510906271.8等。由于所提出的微型风扇及微型泵送系统所形成的流体压力及流体循环能力有限、散热冷却效果不尽理想，实际应用上有一定的局限性，如：因实际工作中压电泵输出流量及压力受工作条件影响较大，流体粘度、温度以及输出压力等通过影响系统阻尼影响泵的谐振频率，当压电振子在具体工况下的谐振频率与所设定的激励频率偏差较大时，泵的输出流量和压力都将大幅度下降。因此，压电泵在固定频率下的输出性能并不理想，且根据设定驱动电压及频率计算所得的输出流量和压力的精确度也较低；此外，现有压电泵大都采用悬臂梁型截止阀，其平整度及截止效果差，严重地影响了泵的输出流量和压力。

发明内容

本发明提出一种电子器件水冷系统驱动泵，本发明的实施方案是：泵盖上设有入孔、带上出孔的孔台及至少两个体台，最左侧体台上设有上出口和与入孔连通的上进口腔，最右侧体台上设有上进口和与上出孔连通的上出口腔，其余体台上设有上进出口，两左右相邻的上进出口连通；泵体上设有出孔、带下入孔的孔腔及与体台数量相等且侧壁上带走线槽的体腔，最左侧体腔的底壁上设有下进口和与出孔连通的下出口腔，最右侧体腔的底壁上设有下出口和与下入孔连通的下进口腔，其余体腔的底壁上设有下进口和下出口，两左右相邻的下进出口连通；泵盖经螺钉安装在泵体上，孔台将O型圈压接在孔腔中、上出孔与下入孔连通，体腔内经体台和密封圈压接有换能器，密封圈位于换能器上下两侧，换能器由弹性环及其两侧所粘接的压电振子构成，压电振子由基板和压电片粘接而成，压电振子表面涂有绝缘漆或粘接有绝缘薄膜；换能器中两个压电片的极化方向相同且靠近安装，即两个压电片的极化方向都由下至上或都由上至下；两相邻体腔中换能器的安装方向相同，即两个换能器中压电片的极化方向都由下至上或都由上至下；上下进口腔和上下出口腔与其内所粘接的碟形阀分别构成上下进口阀和上下出口阀，碟形阀由压环、阀片和中心带阀孔的阀座依次粘接而成，阀片由盖片、环片以及至少三条连接盖片与环片的螺旋片构成，环片两侧分别与压环和阀座粘接；阀片粘接前螺旋片向环片的一侧预弯、粘接后盖片堵在阀座的阀孔上；换能器及密封圈与泵盖和泵体分别构成上下泵腔，相互并联的上泵腔与相互并联的下泵腔再串联；至少一个压电振子包括驱动器和传感器两部分，即压电振子中压电片的表面电极被分割成驱动单元和传感单元，驱动单元面积远远大于传感单元面积；基板与压电片中驱动单元和传感单元构成的复合层分别为驱动器和传感器；驱动器及各压电振子经同一导线组与电源相连。

本发明中，上出口阀和下进口阀可为同一个阀，电源输出的驱动电压为直流或交流电压信号，驱动电压为直流电压时属自激驱动：电源向压电振子和驱动器输出相同的直流驱动电压信号，并利用传感器生成的传感电压信号判断压电振子变形状态，当传感电压达到极值时即表示压电振子变形量及上下泵腔内流体压力达到极值，电源的驱动电压及压电振子的变形方向换向；驱动电压的交替换向即形成了压电振子的往复弯曲振动及流体的单向流动。

以具有三个换能器的驱动泵为例，其中最左侧换能器上方的压电振子含有驱动器和传感器，则自激驱动的过程为：电源输出的驱动电压为正直流电压，驱动器及各压电振子向上弯曲、即各换能器向上弯曲变形，上泵腔容积减小、下泵腔容积增加，上进口阀和下出口阀关闭、上出口阀及下进口阀开启，各上泵腔排出流体、下泵腔吸入流体，此为置换过程；置换过程中，传感器随驱动器向上弯曲、传感电压由最小值逐步增加到最大值；驱动器变形量最大时，传感电压达到最大值，电源驱动电压换向、由正直流电压变成负直流电压，驱动器及各压电振子向下弯曲，上泵腔容积增加、下泵腔容积减小，上进口阀和下出口阀开启、上出口阀及下进口阀关闭，各上泵腔吸入流体、下泵腔排出流体，此为吸排过程；吸排过程中，传感电压再由最大值变成最小值，电源驱动电压再次换向；驱动电压的交替换向即形成了压电振子的往复弯曲振动和流体单向流动；上述工作过程中，电源驱动电压的频率是通过传感电压最大值和最小值交替变换形成的，即激励频率是根据压电振子变形情况自动形成的，而压电振子变形情况取决于输出压力及流体粘度，故环境适应性强。

本发明中，压电振子由等厚度PZT4晶片与黄铜基板粘接而成，泵水的最大输出流量Q和压力P为： 式中：ηq、ηp分别为与碟形阀和压电振子相关的流量和压力系数，R、H分别为上下泵腔半径和高度，hp为压电片厚度，f为激励频率，U0为电源输出电压，N为换能器数量。

特色与优势：根据泵腔内流体的压力变化即换能器的变形状态使电源输出的直流驱动电压换向，实现换能器自激驱动，激励频率与工作条件相匹配，激励频率对流体粘度、输出压力等变化的适应性强；碟形阀截止效果好、输出效率高，进一步提高了泵的输出能力和控制精度；换能器双向驱动流体构成并-串联结构，体积能量密度及输出流量大。

附图说明

图1是本发明一个较佳实施例中泵的结构剖面示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是本发明一个较佳实施例中换能器变形及阀片的开关状态关系简图；

图4是本发明一个较佳实施例中泵盖的结构示意图；

图5是图4的仰视图；

图6是本发明一个较佳实施例中泵体的结构示意图；

图7是图6的俯视图；

图8是本发明一个较佳实施例中碟形阀的结构示意图；

图9是本发明一个较佳实施例中阀片的结构示意图；

图10是图9的B-B剖面图；

图11是本发明一个较佳实施例中驱动电压的波形图；

图12是本发明一个较佳实施例中传感电压的波形图。

具体实施方式

本发明的一种电子器件水冷系统驱动泵由泵盖a、泵体b、碟形阀c、换能器Dn、密封圈e、O型圈e’、电源f、导线组一g及导线组二h构成。泵盖a上设有入孔a1、带上出孔a2的孔台a4及至少两个体台a5，最左侧的体台a5上设有上出口a8和与入孔a1连通的上进口腔a7，最右侧体台a5上设有上进口a9和与上出孔a2连通的上出口腔a10，其余体台a5上设有上进口a9和上出口a8，两相邻的上进口a9和上出口a8连通；泵体b上设有出孔b1、带下入孔b2的孔腔b4及与体台a5数量相等且侧壁上带走线槽b6的体腔b5，最左侧体腔b5的底壁上设有下进口b8和与出孔b1连通的下出口腔b7，最右侧体腔b5的底壁上设有下出口b9和与下入孔b2连通的下进口腔b10，其余体腔b5的底壁上设有下进口b8和下出口b9，两相邻的下进口b8和下出口b9连通；泵盖a经螺钉安装在泵体b上，孔台a4将O型圈e’压接在孔腔b4中、上出孔a2与下入孔b2连通，体腔b5内经体台a5和密封圈e压接有换能器Dn，密封圈e位于换能器Dn上下两侧，换能器Dn由经弹性环e1及其两侧所粘接的压电振子d构成，压电振子d由基板d1和压电片d2粘接而成，压电振子d的表面涂有绝缘漆或粘接有绝缘薄膜；一个换能器Dn中两个压电振子d上的压电片d2靠近安装且两个压电片d2的极化方向相同，即两个压电片d2的极化方向都由下至上或都由上至下；两个相邻体腔b5中换能器的安装方向相同，即两个换能器Dn中压电片d2的极化方向都由下至上或都由上至下；上进口腔a7和下进口腔b10与其内所粘接的碟形阀c分别构成上进口阀si和下进口阀xi，上出口腔a10和下出口腔b7与其内所粘接的碟形阀c分别构成上出口阀so和下出口阀xo；碟形阀c由压环k、阀片i和中心带阀孔的阀座j依次粘接而成，阀片i由盖片i1、环片i3以及至少三条连接盖片i1与环片i3的螺旋片i2构成，环片i3的两侧分别与压环k和阀座j粘接；阀片i粘接前螺旋片i2向环片i3的一侧预弯、粘接后盖片i1堵在阀座j的阀孔上；换能器Dn及密封圈e与泵盖a和泵体b分别构成上泵腔sc和下泵腔xc，相互并联的上泵腔sc与相互并联的下泵腔xc再串联；至少一个压电振子d包括驱动器D和传感器S两部分，即压电振子d中的压电片d2的表面电极被分割成驱动单元d21和传感单元d22，驱动单元d21的面积远远大于传感单元d22的面积；基板d1与压电片d2中驱动单元d21和传感单元d22构成的复合层分别为驱动器D和传感器S；驱动器D及各压电振子d经导线组一g与电源f相连，传感器S经导线组二h与电源f相连。

本发明中，上出口阀so和下进口阀xi可为同一个阀，电源f输出的驱动电压为直流或交流电压信号，驱动电压为直流电压时属自激驱动：电源f向压电振子d和驱动器D输出相同的直流驱动电压信号，并利用传感器S生成的传感电压信号判断压电振子d的变形状态，当传感电压达到极值时即表示压电振子d的变形量及上泵腔sc与下泵腔xc内流体压力达到极值，电源f的驱动电压及压电振子d的变形方向换向；驱动电压的交替换向即形成了压电振子d的往复弯曲振动及流体的单向流动。

以具有三个换能器Dn的驱动泵为例，其中最左侧换能器Dn上方的压电振子d含有驱动器D和传感器S，则自激驱动的过程为：电源f输出的驱动电压为正直流电压U0，驱动器D及各压电振子d向上弯曲、即各换能器Dn向上弯曲变形，上泵腔sc容积减小、下泵腔xc容积增加，上进口阀si和下出口阀xo关闭、上出口阀so及下进口阀xi开启，各上泵腔sc排出流体、下泵腔xc吸入流体，此为置换过程；置换过程中，传感器S随驱动器D向上弯曲、传感电压由最小值-Ug逐步增加到最大值Ug；驱动器D变形量最大时，传感电压达到最大值Ug，电源f的驱动电压换向、由正直流电压U0变成负直流电压-U0，驱动器D及各压电振子d向下弯曲，上泵腔sc容积增加、下泵腔xc容积减小，上进口阀si和下出口阀xo开启、上出口阀so及下进口阀xi关闭，各上泵腔sc吸入流体、下泵腔xc排出流体，此为吸排过程；吸排过程中，传感电压再由最大值Ug变成最小值-Ug，电源f的驱动电压再次换向；驱动电压的交替换向即形成了压电振子d的往复弯曲振动和流体单向流动；上述工作过程中，电源f驱动电压的频率是通过传感电压最大值和最小值交替变换形成的，即激励频率是根据压电振子d变形情况自动形成的，而压电振子d变形情况取决于输出压力及流体粘度，故环境适应性强。

本发明中，压电振子d由等厚度PZT4晶片与黄铜基板粘接而成，泵水的最大输出流量Q和压力P为： 式中：ηq、ηp分别为与碟形阀c和压电振子d相关的流量和压力系数，R、H分别为上泵腔sc和下泵腔xc的半径和高度，hp为压电片d2厚度，f为激励频率，U0为电源f输出电压，N为换能器Dn的数量。

一种电子器件水冷系统驱动泵专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。