[发明专利]一种微型水力悬浮机械泵

说明书

技术领域

本发明属于机械泵领域，更具体地，涉及一种微型水力悬浮机械泵。

背景技术

随着电子技术的快速发展，电子设备朝着功能多元化、信息化，集成化等方面飞速迈进。电子设备的热流量不断攀升使得主动热控系统的大规模使用成为必然。微型泵正是主动热控系统的核心驱动器件。微型机械泵作为微机电系统的一个重要研究方向，在药物输运系统、电子器件冷却系统、热控系统等、微化学分析系统等领域得到广泛应用。

目前，微型机械泵的关键技术在于：1.跨尺度设计，器件之间尺度相差大，需要结合并改良传统泵设计理论，实现跨尺度设计；2.流动与热耦合，需要考虑器件产热和散到系统中的热对热管理系统的反馈影响；3.数值仿真，准确模拟为流场中跨尺度流动和热问题；4.结构可靠性设计，包括防泄漏、抗震、轴系设计等。

目前，可靠性已成为微型泵的一项制约因素。其中，轴系如同微型泵的脊梁，对保障整机的可靠性尤为重要。作为微型泵唯一的活动部件，稳定、鲁棒的轴系设计是延长整机使用寿命的唯一手段。现在，应用在微型机械泵中的轴承分为机械接触式轴承和非接触式轴承。机械接触式轴承由于存在轴承磨损，严重制约了微型泵的使用寿命。非接触式轴承实现了微型泵的无接触式运行，可大大提高微型泵的可靠性和使用寿命。

目前，在非接触式轴承中应用的轴系悬浮技术采用的主要手段有：主动控制悬浮、永磁悬浮、水力悬浮。主动控制悬浮的基本原理是位置传感器捕捉转子的动态位置，利用主控电磁铁产生动态磁场，将转子限定于轴心。其优点是控制精度高，载荷范围大，但控制电路复杂，价格高昂，增加额外耗电。永磁悬浮利用永磁体的相斥性对转子自由度进行限制。其结构简单、可靠，装配要求低，但无法实现全自由度悬浮，需引入外力限制。水力悬浮利用转子的高速旋转，在悬浮面产生高压液膜，支持转子悬浮。结构稳定可靠，尺寸小，但加工、安装精度要求严格，难以加工和安装。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种微型水力悬浮机械泵，能实现磁钢转子的无接触运行，可以大大减少磁钢转子的磨损，提高微型水力悬浮机械泵的寿命。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种微型水力悬浮机械泵，其特征在于，包括蜗壳、上端盖、叶轮、无刷电机、防水套筒和水润滑螺旋槽推力轴承，其中，

所述蜗壳上设置有进水通道和出水通道，所述蜗壳的内部空间作为泵腔，所述进水通道和出水通道分别与所述泵腔连通；

所述无刷电机包括电机外壳、线圈、磁钢转子、防水套筒、转子套筒和转子转轴，所述电机外壳与所述蜗壳固定连接并且所述电机外壳承接所述上端盖，所述电机外壳的侧壁上安装所述线圈并且其内壁套装用于防护线圈的所述防水套筒，所述上端盖上设置有与所述泵腔连通的中间进水孔，以用于使水流入防水套筒内，所述磁钢转子位于所述电机外壳内并且所述磁钢转子固定穿装在所述转子转轴上，所述转子套筒套接在所述磁钢转子的外侧，所述转子转轴的上端穿过所述上端盖后与所述叶轮固定连接，并且所述叶轮位于所述泵腔内，所述磁钢转子的内侧壁与转子转轴的外侧面之间具有第一空隙作为第一水流通道，所述第一水流通道与所述泵腔连通，所述转子套筒的外侧壁与所述电机外壳的内侧壁之间存在第二空隙作为第二水流通道，所述第二水流通道与所述中间进水孔连通；

所述磁钢转子的上方和下方分别设置一组所述水润滑螺旋槽推力轴承，每组所述水润滑螺旋槽推力轴承均包括静环和带有螺旋槽的动环，其中，位于所述磁钢转子上方的水润滑螺旋槽推力轴承的动环设置在所述磁钢转子的顶端面上并且其静环设置在所述上端盖的底部，位于所述磁钢转子上方的水润滑螺旋槽推力轴承的动环设置在所述磁钢转子的底端面上并且其静环设置在所述防水套筒的内底面上。

优选地，所述中间进水孔设置有多个并且周向设置。

优选地，所述静环和动环均由硬质合金制成。

优选地，所述电机外壳上设置有定位凸台，所述蜗壳上设置有与所述定位凸台配合的定位凹槽，以用于使叶轮位于泵腔内的合适位置。

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，能够取得下列有益效果：

本微型水力悬浮机械泵工作时，静环和动环之间能形成液膜来使磁钢转子悬浮，而转子套筒的外壁和防水套筒的内壁之间也能形成液膜，可以实现磁钢转子的无接触悬浮。此外，通过防水套筒使得无刷电机的线圈与磁钢转子完全隔离，从而能够确保无刷电机的线圈的防水性，由于磁钢转子的无接触悬浮，可以大大减少磁钢转子的磨损，提高微型水力悬浮机械泵的寿命。

附图说明