由于液态金属为一种高导电金属流体，在液态金属散热器之中可以采用无任何运动部件的电磁泵进行驱动，其驱动原理如图11-7所示，在磁场中的导体通过电流，则该导体将受到磁场的推力，三者方向相互垂直［1］。电磁泵驱动效率较高、能耗低、无噪声，而且可以长期稳定运行，因此可以满足LED长时间稳定运行的散热需求。由于液态金属散热系统环路长度较长，为了获得较大的压头，一般采用扁口型电磁泵。
图11-7 电磁泵原理
对于扁口电磁泵而言：
其中，a、b分别为泵沟宽度和高度，Frect为电磁泵压力，Srect为泵沟截面积，Prect为电磁泵压头。
液态金属电磁泵设计的基本原则为［1］：
（1）泵沟高度的选型：电磁泵的泵沟高度不仅影响电磁泵的驱动力，同时也造成了局部阻力过大。由于在本章的LED散热器中，循环管路较长，沿程阻力较大，为保证较高的驱动压头，选择2 mm作为合适的泵沟高度，同时也便于加工，提高了装配效率。
（2）磁体的选型：磁铁宽f的优化原则比较简单，即尽可能使磁场覆盖所有的电流流经区域，充分利用电流场空间。一般采用“磁铁宽=泵宽+2～4 mm”即可，这里泵宽度选择为40 mm，具体参数如下：
表11-1 几种待选的钕铁硼（NdFeB）方块磁铁参数［9］
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在电极设计方面，由于液态金属电磁泵一般采用大电流、低电压驱动方式，极大的电流也增加了电极的要求。一般而言，1.5 mm2面积可满足10 A电流。这里电极截面面积最小为12 mm2，能满足大电流的基本要求。
关于磁环的设计，在电磁泵中采用磁环不仅可以有效屏蔽磁场，保护外置电子电路设备，同时增加经过流道的磁通量，从而保证电磁泵的驱动力。磁环的设计公式［4］为：
其中，Scross为屏蔽磁环的截面积，Bsur为电磁泵中磁铁表面磁感应强度，Ssur为磁铁磁极面积，Bs为磁屏蔽环材料的饱和磁感应强度。2Cr13不锈钢的饱和磁感应强度为1.0～1.4 T［10］，电磁体表面磁感应强度约为4 800高斯，磁体厚度约为20 mm，即可基本满足磁场屏蔽的要求。
综上所述，根据散热系统结构要求，可设计得到一款三路并联驱动的液态金属电磁泵［1］，其机械结构如图11-8所示。电磁泵流道结构采用19 mm厚的玻璃钢经机械加工而成，中间泵体流道采用2 mm厚度的硅橡胶形成；电极采用T2紫铜，由于需要外接电源电线，铜电极长度约为70 mm，露出泵体的电极长度约15 mm，满足电源接线需求；电磁泵泵体的磁环采用D=90 mm的2Cr13不锈钢棒材经线切割加工而成，磁环厚度约20 mm。磁铁选用如上所述的60 mm×42 mm×15 mm钕铁硼（NdFeB）方块磁铁。在装配过程中，首先采用705硅橡胶黏合所有缝隙，再在两侧加入4个螺栓用于紧固。待装配完成后，封闭各进出口管路，从灌注口灌入酒精，仔细观察有无漏液情况并及时采用固化胶进行补救。
图11-8 电磁泵装配图以及爆炸视图
根据以上装配步骤，可加工出如图11-9所示的一套液态金属电磁泵［1］。这里，电磁泵整体尺寸为90 mm×140 mm×74 mm。为便于拆卸，采用长为30 mm的不锈钢管作为电磁泵进出口，采用橡胶管可将其连接到LED散热器之上。同时为了便于灌注，采用长为50 mm的不锈钢管以及长为100 mm的硅胶管作为灌注口。在灌注时，需要将LED散热器整机倾斜。此时，电磁泵的灌注口为最高点，管道内的空气随着液态金属的灌入，不断从灌注口中排出，由此填满整个管道。
图11-9 液态金属电磁泵实物
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