[发明专利]一种微型水力悬浮机械泵及其装配方法

说明书

本发明公开了一种微型水力悬浮机械泵及其装配方法。所述水力悬浮微泵包含蜗壳、上端盖、定位薄片、叶轮、空心杯电机、防水套，转子；空心杯电机包括电机外壳，后盖板，磁钢转子，线圈以及铁芯；所述的防水套与电机处于分离状态，其下部拥有定位凸台与电机相应位置的凹槽实现径向配合，同时此处凹槽与凸台之间装有薄片以实现防水套的轴向定位。本发明的微型水力悬浮机械泵工作时，液体通过上端盖的周向进水口进入防水套，转子套筒外壁和防水套内壁间形成液膜，使旋转部件径向悬浮；轴向上线圈绕组产生磁力与流场水力协同作用，磁钢转子在轴向悬浮，大大提高微型水力悬浮泵的寿命。定位薄片的作用在于精确调整叶轮和泵腔的相对位置而实现快速装配。

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及其装配方法。

背景技术

随着电子设备的集成度越来越高，单位面积内会集成越来越多的电子元件，意味着单位面积上的发热量会相应地大幅增加，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。同时，微型机械泵作为微机电系统的一个重要研究方向，在化学输运系统、特种泵送系统、医疗设备等领域也得到广泛应用。

目前行业内的叶片式微型泵大多含有轴承，轴承的存在必定带来机械摩擦而导致磨损。对于像不间断工作的数据中心服务器等工作场景而言，要求液冷微泵能够长时间连续运行，设计出在如此长时间高速运行下少磨损或不磨损的轴承是极具挑战性的。针对此，研究人员利用水力悬浮原理或者磁力悬浮原理设计出了不同形式的悬浮微泵，使得它们彻底摆脱了传统的轴承结构，能有效解决高转速下轴承磨损的问题。其中，磁力悬浮轴承可采用主动控制方案和永磁悬浮方案。主动控制方案需要利用传感器捕捉到转子的位置，并反馈位置信号给辅助线圈，其会产生平衡力使得转子时刻处于悬浮状态。但是此种方案系统构造复杂而且系统损耗较大，发热严重。而永磁悬浮方案虽然系统简单，装配要求不高，但是无法实现全自由度悬浮。

水力悬浮技术则能是通过泵内部流体的水力作用使转子全自由度悬浮，例如CN106949069A和CN106762694A所述的水力悬浮微型泵则通过水力螺旋槽止推轴承实现了轴向的悬浮，但是在此种止推轴承的安装过程中由于对动环和静环的水平度要求非常高使得其装配成为了一道难题，且螺旋槽的加工精度要求也极高。如CN106989050A所述的水力悬浮微型泵则巧妙利用微泵内部流场的特性在没有止推轴承的情况下实现了轴向的稳定悬浮。

但是，由于微泵在运行过程中由于流场的变化旋转的叶片会出现一定范围的轴向移动从而与静止部件产生刮擦，因此其叶片的轴向位置调整成为了其稳定悬浮的关键。对CN106989050A所述的微型泵而言，唯一的调整方法是用手进行调整叶片与磁钢转子之间的轴向距离，从而使叶轮处于泵腔合适位置以保证叶轮在较宽的工况范围内不会和静止部件刮擦。但是，装配过程中此操作需要不断反复进行，微泵内部的零件需要不断地被拆解，不可避免会对零件造成损伤，再加上此种手段仅仅是凭感觉调试，因此耗时也非常长。

综上所述，目前的水力悬浮泵虽然能够实现悬浮无摩擦运行，但是由于其结构设计的缺陷带来的繁琐的装配过程降低了良品率，增加了生产成本，限制了其大规模应用。

发明内容

针对现有水力悬浮机械泵结构上的不足和装配上的难点，本发明提出的一种悬浮增强的水力悬浮机械泵及其配套的装配方法。具有结构简单，操作方便，能适应变工况运行的优点，大大提高微型机械泵的可靠性。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种水力悬浮机械泵，包括：蜗壳、密封垫圈、上端盖、防水套、定位薄片、空心杯电机、叶轮、转子套筒和轴套和电机底盖；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；防水套的下端封闭，上端开口且设有法兰；