一種微型水力懸浮機(jī)械泵的制作方法

本發(fā)明屬于機(jī)械泵領(lǐng)域，更具體地，涉及一種微型水力懸浮機(jī)械泵。

背景技術(shù)：

隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，電子設(shè)備朝著功能多元化、信息化，集成化等方面飛速邁進(jìn)。電子設(shè)備的熱流量不斷攀升使得主動熱控系統(tǒng)的大規(guī)模使用成為必然。微型泵正是主動熱控系統(tǒng)的核心驅(qū)動器件。微型機(jī)械泵作為微機(jī)電系統(tǒng)的一個重要研究方向，在藥物輸運(yùn)系統(tǒng)、電子器件冷卻系統(tǒng)、熱控系統(tǒng)等、微化學(xué)分析系統(tǒng)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

目前，微型機(jī)械泵的關(guān)鍵技術(shù)在于：1.跨尺度設(shè)計，器件之間尺度相差大，需要結(jié)合并改良傳統(tǒng)泵設(shè)計理論，實現(xiàn)跨尺度設(shè)計；2.流動與熱耦合，需要考慮器件產(chǎn)熱和散到系統(tǒng)中的熱對熱管理系統(tǒng)的反饋影響；3.數(shù)值仿真，準(zhǔn)確模擬為流場中跨尺度流動和熱問題；4.結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計，包括防泄漏、抗震、軸系設(shè)計等。

目前，可靠性已成為微型泵的一項制約因素。其中，軸系如同微型泵的脊梁，對保障整機(jī)的可靠性尤為重要。作為微型泵唯一的活動部件，穩(wěn)定、魯棒的軸系設(shè)計是延長整機(jī)使用壽命的唯一手段。現(xiàn)在，應(yīng)用在微型機(jī)械泵中的軸承分為機(jī)械接觸式軸承和非接觸式軸承。機(jī)械接觸式軸承由于存在軸承磨損，嚴(yán)重制約了微型泵的使用壽命。非接觸式軸承實現(xiàn)了微型泵的無接觸式運(yùn)行，可大大提高微型泵的可靠性和使用壽命。

目前，在非接觸式軸承中應(yīng)用的軸系懸浮技術(shù)采用的主要手段有：主動控制懸浮、永磁懸浮、水力懸浮。主動控制懸浮的基本原理是位置傳感器捕捉轉(zhuǎn)子的動態(tài)位置，利用主控電磁鐵產(chǎn)生動態(tài)磁場，將轉(zhuǎn)子限定于軸心。其優(yōu)點(diǎn)是控制精度高，載荷范圍大，但控制電路復(fù)雜，價格高昂，增加額外耗電。永磁懸浮利用永磁體的相斥性對轉(zhuǎn)子自由度進(jìn)行限制。其結(jié)構(gòu)簡單、可靠，裝配要求低，但無法實現(xiàn)全自由度懸浮，需引入外力限制。水力懸浮利用轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)，在懸浮面產(chǎn)生高壓液膜，支持轉(zhuǎn)子懸浮。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，尺寸小，但加工、安裝精度要求嚴(yán)格，難以加工和安裝。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種微型水力懸浮機(jī)械泵，能實現(xiàn)磁鋼轉(zhuǎn)子的無接觸運(yùn)行，可以大大減少磁鋼轉(zhuǎn)子的磨損，提高微型水力懸浮機(jī)械泵的壽命。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種微型水力懸浮機(jī)械泵，其特征在于，包括蝸殼、上端蓋、葉輪、無刷電機(jī)、防水套筒和水潤滑螺旋槽推力軸承，其中，

所述蝸殼上設(shè)置有進(jìn)水通道和出水通道，所述蝸殼的內(nèi)部空間作為泵腔，所述進(jìn)水通道和出水通道分別與所述泵腔連通；

所述無刷電機(jī)包括電機(jī)外殼、線圈、磁鋼轉(zhuǎn)子、防水套筒、轉(zhuǎn)子套筒和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸，所述電機(jī)外殼與所述蝸殼固定連接并且所述電機(jī)外殼承接所述上端蓋，所述電機(jī)外殼的側(cè)壁上安裝所述線圈并且其內(nèi)壁套裝用于防護(hù)線圈的所述防水套筒，所述上端蓋上設(shè)置有與所述泵腔連通的中間進(jìn)水孔，以用于使水流入防水套筒內(nèi)，所述磁鋼轉(zhuǎn)子位于所述電機(jī)外殼內(nèi)并且所述磁鋼轉(zhuǎn)子固定穿裝在所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸上，所述轉(zhuǎn)子套筒套接在所述磁鋼轉(zhuǎn)子的外側(cè)，所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸的上端穿過所述上端蓋后與所述葉輪固定連接，并且所述葉輪位于所述泵腔內(nèi)，所述磁鋼轉(zhuǎn)子的內(nèi)側(cè)壁與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸的外側(cè)面之間具有第一空隙作為第一水流通道，所述第一水流通道與所述泵腔連通，所述轉(zhuǎn)子套筒的外側(cè)壁與所述電機(jī)外殼的內(nèi)側(cè)壁之間存在第二空隙作為第二水流通道，所述第二水流通道與所述中間進(jìn)水孔連通；

所述磁鋼轉(zhuǎn)子的上方和下方分別設(shè)置一組所述水潤滑螺旋槽推力軸承，每組所述水潤滑螺旋槽推力軸承均包括靜環(huán)和帶有螺旋螺的動環(huán)，其中，位于所述磁鋼轉(zhuǎn)子上方的水潤滑螺旋槽推力軸承的動環(huán)設(shè)置在所述磁鋼轉(zhuǎn)子的頂端面上并且其靜環(huán)設(shè)置在所述上端蓋的底部，位于所述磁鋼轉(zhuǎn)子上方的水潤滑螺旋槽推力軸承的動環(huán)設(shè)置在所述磁鋼轉(zhuǎn)子的底端面上并且其靜環(huán)設(shè)置在所述防水套筒的內(nèi)底面上。

優(yōu)選地，所述中間進(jìn)水孔設(shè)置有多個并且周向設(shè)置。

優(yōu)選地，所述靜環(huán)和動環(huán)均由硬質(zhì)合金制成。

優(yōu)選地，所述電機(jī)外殼上設(shè)置有定位凸臺，所述蝸殼上設(shè)置有與所述定位凸臺配合的定位凹槽，以用于使葉輪位于泵腔內(nèi)的合適位置。

總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：

本微型水力懸浮機(jī)械泵工作時，靜環(huán)和動環(huán)之間能形成液膜來使磁鋼轉(zhuǎn)子懸浮，而轉(zhuǎn)子套筒的外壁和防水套筒的內(nèi)壁之間也能形成液膜，可以實現(xiàn)磁鋼轉(zhuǎn)子的無接觸懸浮。此外，通過防水套筒使得無刷電機(jī)的線圈與磁鋼轉(zhuǎn)子完全隔離，從而能夠確保無刷電機(jī)的線圈的防水性，由于磁鋼轉(zhuǎn)子的無接觸懸浮，可以大大減少磁鋼轉(zhuǎn)子的磨損，提高微型水力懸浮機(jī)械泵的壽命。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的剖視示意簡圖；

圖3是本發(fā)明中轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明中蝸殼的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明中上端蓋的結(jié)構(gòu)示意圖

圖6是本發(fā)明中動環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明中靜環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

參照圖1～圖7，一種微型水力懸浮機(jī)械泵，其特征在于，包括蝸殼1、上端蓋3、葉輪2、無刷電機(jī)、防水套筒6和水潤滑螺旋槽推力軸承，其中，

所述蝸殼1上設(shè)置有進(jìn)水通道和出水通道，所述蝸殼1的內(nèi)部空間作為泵腔，所述進(jìn)水通道和出水通道分別與所述泵腔連通；

所述無刷電機(jī)包括電機(jī)外殼11、線圈10、磁鋼轉(zhuǎn)子9、防水套筒6、轉(zhuǎn)子套筒7和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸8，所述電機(jī)外殼11與所述蝸殼1固定連接并且所述電機(jī)外殼11承接所述上端蓋3，優(yōu)選地，蝸殼1上有連接通孔，螺栓穿過連接通孔后通過螺紋連接在電機(jī)外殼11的上部，所述電機(jī)外殼11的側(cè)壁上安裝所述線圈10并且其內(nèi)壁套裝用于防護(hù)線圈10的所述防水套筒6，所述上端蓋3上設(shè)置有與所述泵腔連通的中間進(jìn)水孔3a，以用于使水流入防水套筒6內(nèi)，優(yōu)選地，上端蓋3擱置在所述防水套筒6上，所述磁鋼轉(zhuǎn)子9位于所述電機(jī)外殼11內(nèi)并且所述磁鋼轉(zhuǎn)子9固定穿裝在所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸8上，所述轉(zhuǎn)子套筒7套接在所述磁鋼轉(zhuǎn)子9的外側(cè)，所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸8的上端穿過所述上端蓋3后與所述葉輪2固定連接，并且所述葉輪2位于所述泵腔內(nèi)，所述磁鋼轉(zhuǎn)子9的內(nèi)側(cè)壁與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸8的外側(cè)面之間具有第一空隙作為第一水流通道，所述第一水流通道與所述泵腔連通，所述轉(zhuǎn)子套筒7的外側(cè)壁與所述電機(jī)外殼11的內(nèi)側(cè)壁之間存在第二空隙作為第二水流通道，所述第二水流通道與所述中間進(jìn)水孔3a連通；

所述磁鋼轉(zhuǎn)子9的上方和下方分別設(shè)置一組所述水潤滑螺旋槽推力軸承，每組所述水潤滑螺旋槽推力軸承均包括靜環(huán)4和帶有螺旋螺的動環(huán)5，其中，位于所述磁鋼轉(zhuǎn)子9上方的水潤滑螺旋槽推力軸承的動環(huán)5設(shè)置在所述磁鋼轉(zhuǎn)子9的頂端面上并且其靜環(huán)4設(shè)置在所述上端蓋3的底部，位于所述磁鋼轉(zhuǎn)子9上方的水潤滑螺旋槽推力軸承的動環(huán)5設(shè)置在所述磁鋼轉(zhuǎn)子9的底端面上并且其靜環(huán)4設(shè)置在所述防水套筒6的內(nèi)底面上。

進(jìn)一步，所述中間進(jìn)水孔3a設(shè)置有多個并且它們周向設(shè)置，所述靜環(huán)4和動環(huán)5均由硬質(zhì)合金制成，所述上端蓋3上設(shè)置有定位凸臺，所述蝸殼1上設(shè)置有與所述定位凸臺配合的定位凹槽，以用于使葉輪2位于泵腔內(nèi)的合適位置。

電機(jī)外殼11及設(shè)置其上的上端蓋3所共同包圍形成的內(nèi)部空間可以容納磁鋼轉(zhuǎn)子9，進(jìn)流通道101和出流通道102分別設(shè)置在蝸殼1上，并與蝸殼1內(nèi)部的泵腔相連通，這樣流體可以在葉輪2驅(qū)動下，從進(jìn)流通道101朝向出流通道102輸送并經(jīng)由出口管路泵出，進(jìn)入機(jī)械泵的大部分的流體主要是通過這種方式流出，少部分進(jìn)入電機(jī)外殼11內(nèi)部以帶走熱量。

轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸8為葉輪2的驅(qū)動提供動力，動環(huán)5由硬質(zhì)合金構(gòu)成，以支持較長時間工作的要求。為了充分利用無刷電機(jī)的特性，必須保證其具備完善的防水性能。為達(dá)到此目的，在定子線圈10和轉(zhuǎn)子套筒7之間布置防水套筒6，將線圈10與磁鋼轉(zhuǎn)子9隔離，由此為定子線圈10提供防水效果。

由于微型泵的尺寸很小，傳統(tǒng)的葉輪的安裝方式無法采用。為實現(xiàn)葉輪2的可靠安裝，本發(fā)明中葉輪2與磁鋼轉(zhuǎn)子9的輸出轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸8為過盈配合，并通過粘結(jié)劑固定，而且轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸8可以采用一根圓柱軸進(jìn)行加工，將外側(cè)削去一部分，以便于與磁鋼轉(zhuǎn)子9之間形成間隙。電機(jī)外殼11同時也是泵體的組成部件，它與蝸殼1共同構(gòu)成微型泵的泵腔。電機(jī)外殼11與蝸殼1相接觸的接觸端面上設(shè)置有定位凸臺，蝸殼1與電機(jī)保護(hù)外殼11相接觸的接觸端面相應(yīng)設(shè)置有定位凹槽，兩者配合以保證葉輪2安裝定位時的葉輪2與泵腔體的同心，防止葉輪2偏心安裝帶來的機(jī)械干涉和對性能的不利影響。電機(jī)外殼11上設(shè)置有螺紋孔，蝸殼1在相應(yīng)位置開設(shè)通孔，兩者通過螺釘完成連接。

動環(huán)5上刻有螺旋槽5a，可以讓動環(huán)5和靜環(huán)4之間形成液膜，而轉(zhuǎn)子套筒7的外側(cè)壁和防水套筒6的內(nèi)側(cè)壁可以形成液膜，提供磁鋼轉(zhuǎn)子9懸浮所需的支撐力。動環(huán)5和靜環(huán)4優(yōu)選由硬質(zhì)合金制造，以提高使用壽命。為了給液膜軸承提供足夠的流量和帶走熱量，在上端蓋3上開有三個中間進(jìn)水孔3a，使水一部分進(jìn)入磁鋼轉(zhuǎn)子9上端動環(huán)5和靜環(huán)4之間的間隙，另一部分水由蝸殼1進(jìn)入轉(zhuǎn)子套筒7和防水套筒6之間的間隙，再通過轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸8和磁鋼轉(zhuǎn)子9形成的流水通道流回蝸殼1內(nèi)

本發(fā)明通過上端蓋3上開的中間進(jìn)水孔3a和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸8的結(jié)構(gòu)設(shè)計形成流水通道，可以給徑向液膜軸承提供足夠的流量并帶走電機(jī)產(chǎn)生的熱量。此外，通過防水套筒6設(shè)計使得無刷電機(jī)的定子組件與轉(zhuǎn)子組件完全隔離，從而能夠確保無刷電機(jī)定子組件的防水性。由于轉(zhuǎn)子的無接觸懸浮，可以大大減少轉(zhuǎn)子的磨損，提高微型機(jī)械泵的壽命。

所述的防水套筒6，布置在定子線圈10和轉(zhuǎn)子套筒7之間，可以將線圈10與電機(jī)外殼11內(nèi)的水隔離，從而可以確保電機(jī)定子線圈10的防水性。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。