本发明专利技术公开了一种微型水力悬浮机械泵结构及其装配方法。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。其特点是：本微型水力悬浮机械泵工作时，液体通过上端盖的进入防水套，转子套外壁和防水套筒内壁间形成液膜，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。实现快速装配。实现快速装配。
【技术实现步骤摘要】
一种微型水力悬浮机械泵及其装配方法
[0001]本专利技术属于机械泵领域，更具体地，涉及一种微型水力悬浮机械泵及其装配方法。
技术介绍
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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。
技术实现思路
[0007]针对现有水力悬浮机械泵结构上的不足和装配上的难点，本专利技术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。
[0008]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，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，
[0009]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；
[0010]所述空心杯电机包括电机外壳、铁芯、线圈和磁钢转子；所述电机外壳的侧壁上安装所述铁芯，铁芯内壁套装线圈，所述线圈的内孔套装防水套，以防止液体流入线圈；所述的防水套与电机外壳处于分离状态，防水套的法兰下部拥有定位凸台，以与空心杯电机相应位置的凹槽配合实现径向限位；凹槽与定位凸台之间垫装有定位薄片，通过调整定位薄片的数量和/或厚度以实现防水套的轴向定位；蜗壳和电机外壳固连且所述防水套上端面和蜗壳之间设置有密封垫圈，防水套也用于承接所述上端盖；所述上端盖上设置有与所述泵腔连通的周向进水口，以用于使水流入防水套内，所述转子套筒套接在所述磁钢转子的外侧，所述的轴套套固在磁钢转子的内孔壁面；所述磁钢转子位于所述防水套内并且所述叶轮的转轴穿过中间出水口与轴套内壁配合连接，并且所述叶轮的叶片位于所述泵腔内，所述轴套的内侧壁与叶轮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防水套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周向进水口连通。
[0011]进一步地，所述电机外壳上设置有高度较低的凹台与高出此凹台的铁芯共同形成所述凹槽，以与所述定位凸台配合。
[0012]进一步地，所述定位凸台的内径大于铁芯外径，定位凸台外表面与电机外壳凹台内壁面之间为过盈配合。
[0013]进一步地，转子套筒的外表面加工有多条凹凸相间的直槽。
[0014]进一步地，定位薄片的外径小于定位凸台的外径，内径大于铁芯的外径。
[0015]为了实现上述目的，按照本专利技术的另一个方面，提供了一种微型水力机械泵的装配方法，包括如下步骤：
[0016]S1、将磁钢转子与转子套筒、轴套固连；
[0017]S2、将叶轮轴端穿过上端盖中间出水口插入与磁钢转子连接的轴套内孔中，并调整叶轮的插入深度至预定的初始位置；再将磁钢转子放入防水套内孔中，并将上端盖与防水套固连；
[0018]S3、在防水套上端面安装并固定蜗壳，然后使泵运行；根据叶轮的叶片在泵腔内的位置取出防水套再进行增减定位薄片数量和/或厚度的操作，直至运行过程中叶轮的叶片既不和上端盖的平面刮擦也不和蜗壳刮擦，这时微泵转子的轴向位置即调整完毕
[0019]S4、锁定防水套，完成转子的轴向装配。
[0020]进一步地，如若初始安装位置不当，运行时叶片向下与上端盖刮擦时，通过减少定位薄片的数量或厚度操作使得泵腔相对于叶轮向下移动，从而使得叶轮不与任何静止部件刮擦；反之则通过增加定位薄片的数量或厚度操作使得泵腔相对于叶轮向上移动，使得叶轮不与任何静止部件刮擦。
[0021]总体而言，通过本专利技术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：
[0022]1.防水套4与电机外壳6采用分离式设计，且防水套4下侧面设计的凸台结构与电机外壳6
‑
铁芯8的凹槽结构形成配合，可以保证转子在防水套4中的同心度；防水套4
‑
蜗壳1的轴向位置可以通过增减薄片5数量或者厚度进行定量精准的控制，与原来手动调节叶轮7的叶片和蜗壳1的相对位置比可以大大提高装配的效率，不会对零件造成损伤，大大提高了良品率。
[0023]2.水力悬浮型微型泵的径向悬浮是通过定转子之间形成的锲形间隙实现，但在微泵运行过程中外界的震动可能超出径向悬浮结构的承载能力，因而也存在悬浮失效的风险。因此，通过优化设计对水力悬浮微泵的径向悬浮力进行增强，则可以大大提高其运行稳定性，本专利技术在转子套10的外侧壁上周向设置有多条凹凸相间的直槽，一方面可以使液体流经转子套10外壁时形成回流冲击进而增大径向的悬浮力，增强抗震能力；另一方面可以对转子套10以本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种微型水力悬浮机械泵，其特征在于，包括：蜗壳(1)、密封垫圈(2)、上端盖(3)、防水套(4)、定位薄片(5)、空心杯电机、叶轮(7)、转子套筒(10)和轴套(12)和电机底盖(13)；其中，所述蜗壳(1)上设置有进水通道(1a)和出水通道(1b)，所述蜗壳(1)的内部空间作为泵腔，所述进水通道(1a)和出水通道(1b)分别与所述泵腔连通；防水套(4)的下端封闭，上端开口且设有法兰；所述空心杯电机包括电机外壳(6)、铁芯(8)、线圈(9)和磁钢转子(11)；所述电机外壳(6)的侧壁上安装所述铁芯(8)，铁芯(8)内壁套装线圈(9)，所述线圈(9)的内孔套装防水套(4)，以防止液体流入线圈(9)；所述的防水套(4)与电机外壳(6)处于分离状态，防水套(4)的法兰下部拥有定位凸台(4b)，以与空心杯电机相应位置的凹槽(6a)配合实现径向限位；凹槽(6a)与定位凸台(4b)之间垫装有定位薄片(5)，通过调整定位薄片(5)的数量和/或厚度以实现防水套的轴向定位；蜗壳(1)和电机外壳(6)固连且所述防水套(4)上端面和蜗壳(1)之间设置有密封垫圈(2)，防水套(4)也用于承接所述上端盖(3)；所述上端盖(3)上设置有与所述泵腔连通的周向进水口(3b)，以用于使水流入防水套(4)内，所述转子套筒(10)套接在所述磁钢转子(11)的外侧，所述的轴套(12)套固在磁钢转子(11)的内孔壁面；所述磁钢转子(11)位于所述防水套(4)内并且所述叶轮(7)的转轴穿过中间出水口(3a)与轴套(12)内壁配合连接，并且所述叶轮(7)的叶片位于所述泵腔内，所述轴套(12)的内侧壁与叶轮(7)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(10)的外侧壁与所述防水套(4)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周向进水口(3b)连通。2.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗小兵，邢冠英，邹浩，洪涛，范义文，廖唯唯，薛淞，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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