【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及磁悬浮无轴承离心泵领域，特别涉及一种低功率磁悬浮无轴承离心泵。
技术介绍
1、以离心泵为负载的无轴承永磁薄片电机系统具有无润滑、零磨损、免维护等优点，在半导体加工工艺、人工血泵、化工密封泵、生物工艺泵等产品中具有广泛应用。
2、传统的离心泵采用轴传动，在泵壳和传动轴之间存在着密封圈，而无轴承永磁薄片电机离心泵的传动是直接透过泵壳通过磁耦合进行的。相比于传统的离心泵，无轴承薄片离心泵将转子一并收容进泵壳，从而将转动部件与定子部件彻底隔离开来，取消了密封机构。这样的结构相较传统结构，水力学特性有一定的变化，但变化不是根本性的，对其进行水力学的分析仍然可以沿用传统离心泵的分析方法和结论。
3、将无轴承永磁薄片电机应用于泵类产品，由于无轴承永磁薄片电机采用被动悬浮的方式实现轴向悬浮，轴向和扭转方向上的承载力矩较小，在泵的设计中需要特别注意减小轴向和扭转方向上的负载。而由于无轴承永磁薄片电机的特殊结构，负载一般直接加在转子上。用于泵类时，泵的其它的部件(如泵壳、入口、出口)与电机的定子、定子上的绕组存在着空间上的干涉，给设计造成了一定的难度。由于叶轮上下面压力不对称引起的不平衡，随着转子转速的提高，轴向力会急剧增加。根据无轴承永磁薄片电机的轴向被动悬浮原理，为使电机在轴向上能稳定悬浮，回复磁拉力必须克服轴向负载合力，转子必然偏移正对定子齿的平衡位置。而电机带载后，转子轴向的空间有限。随着转速的提高，当轴向力增大到无法用回复磁拉力克服时，转子在轴向上的悬浮就会被破坏。而且，转子在轴向上的偏移导致叶轮和离
4、现有技术的一种具有平衡轴向力的离心泵叶轮提供的离心泵闭式叶轮特设有多个与叶片数量相同的平衡孔，可有效平衡叶轮因工作而产生的轴向力，减少了轴承端面的磨损以及推力盘的磨损，保护了轴承的性能。现有技术的一种离心泵叶轮及使用该叶轮的离心泵通过在叶片上设置均匀排布的多个小平衡孔达到平衡轴向力的效果，并设计了高低两种背叶片使离心泵的过流行和稳定性增加。
5、通过前面的分析可以发现，为了减小轴向和扭转方向上的负载，通常会导致系统的结构变得复杂，这对于小功率驱动系统而言特别不利。
技术实现思路
1、针对小功率驱动系统中，轴向和扭转方向上的负载相对较小，而离心泵所产生的轴向水力激振力对电机被动悬浮性能的破坏大的问题，本专利技术所述的低功率磁悬浮无轴承离心泵，通过平衡孔结构与背叶片结合，贯穿于叶轮和转子的平衡孔结构使得叶轮转子两侧的压力接近，有效抑制了叶轮内外表面的压力差，而扭曲型后弯式背叶片造型进一步提高了传统背叶片的反向推力，从而使作用于叶轮上的轴向力得到极大平衡，大大减少轴向力对电机转子稳定性的影响。
2、本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
3、一种低功率磁悬浮无轴承离心泵，包括转子、定子和离心泵，所述转子位于离心泵的泵壳内，所述定子位于离心泵的泵壳内外；所述转子一端通过叶轮板安装叶轮，所述电机转子另一端通过背叶板安装背叶片，且所述背叶片为扭曲型后弯式背叶片；所述背叶板的中心孔、电机转子的中心孔、叶轮板的中心孔和叶轮的轮毂的中心孔形成贯通的平衡孔。所述扭曲型后弯式的背叶片可以大幅度的减少轴向力。
4、进一步，所述背叶板上设置有若干扭曲型后弯式的背叶片，若干所述背叶片沿圆周方向均匀间隔排列，相邻所述扭曲型后弯式的背叶片的长度均相等，相邻所述扭曲型后弯式的背叶片的内端到转子的轴心线的距离均相等。
5、进一步，所述扭曲型后弯式的背叶片的包角满足下面要求：
6、
7、其中，r1为背叶片的进口半径；r2为背叶片的出口半径；β1为背叶片进口安放角；β2为背叶片出口角。
8、进一步，所述平衡孔为倾斜孔，所述倾斜孔由叶轮中心向背叶片背面偏移，减少背叶片内径处的旋涡。
9、进一步，增加扭曲型后弯式的背叶片的高度，用于扩大背叶片中心处的低压区范围。
10、进一步，所述背叶片与离心泵的泵壳之间的间隙为背叶片间隙；所述背叶片间隙不超过0.5mm。一方面为了保证系统的安全稳定运行，考虑到叶轮的加工精度、设备安装的结构特点，因此设计了背叶片间隙，更重要的是适当的背叶片间隙可以避免造成叶背空间产生混流，会降低离心泵的效率。背叶片除有平衡轴向力功能外，同时能减小轴封前液体压力，可以防止杂质进入轴封的功能；过大的背叶片间隙会导致密封腔压力升高，因此合适的背叶片间隙能让密封腔内摩擦产生的热量及杂质能够顺利地随同介质带走，改善密封的运行环境。
11、进一步，扭曲型后弯式的背叶片的高度为背叶板的厚度的0.8-1.5倍。背叶片高度、背叶片直径、叶轮轮毂直径是轴向力的主要影响参数，从仿真结果可知：当背叶片直径不断增大，背叶片平衡轴向力成抛物线逐渐增大，且变化趋势较为明显，直径越大对平衡力影响越大。所述定子和转子位置和大小确定后，由于背叶片的外径、后泵腔宽度一定，故综合考虑可以确定背叶片的高度为背叶板的厚度的0.8-1.5倍，尤其为1.1～1.2时，背叶片数量为5或7时减少轴向力的效果最好。
12、进一步，所述背叶片的高度与背叶板的厚度相同。
13、进一步，所述离心泵的功率小于2kw，转速5000～6000rpm，由于增加中心的平衡孔的平衡轴向力的结构会增加容积损失，影响液体进口叶轮的吸入状态，所以适用的范围为小型泵，这样离心泵结构不会造成太大的容积损失，而采用背叶片平衡轴向力需要消耗一些额外功率，该功率值与背叶片外径平方成正比，与背叶片的平均高度成正比。
14、本专利技术的有益效果在于：
15、1.本专利技术所述的低功率磁悬浮无轴承离心泵，通过增加中心平衡孔和背叶片，使得离心泵叶轮后盖板在泵腔内的压力分布发生改变，从而改变轴向力大小。通过平衡孔的流体对进入叶轮的主流量产生一定影响从而间接影响了叶轮后泵腔内的压力分布，最终影响离心泵的水力性能和轴向力。而由于背叶片的离心作用，当叶轮旋转时，作用在转子底部的液体压力值下降，而经过扭曲式背叶片进一步提高了传统背叶片的反向推力，从而使作用于叶轮上的轴向力得到极大平衡，在仿真中，采用扭曲式背叶片和平衡孔的结构可以平衡磁悬浮式离心泵30％以上的轴向水激力，大大减少轴向力对电机转子稳定性的破坏，进而导致离心泵的运行更加稳定、密封环更加耐用、原动机负载减小。
16、2.本专利技术所述的低功率磁悬浮无轴承离心泵，当背叶片直径不断增大，背叶片平衡轴向力成抛物线逐渐增大，且变化趋势较为明显，直径越大对平衡力影响越大。所述定子和转子位置与大小确定后，由于背叶片的外径、后泵腔宽度一定，故综合考虑可以确定背叶片的高度为背叶板的厚度的0.8-1.5倍，尤其为1.1～1.2时，背叶片数量为5或7时减少轴向力的效果最好。
17、3.本专利技术所述的低功率磁悬浮无轴承离心泵，通过所述背叶片与离心泵的泵壳之本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低功率磁悬浮无轴承离心泵，包括转子(2)、定子(3)和离心泵(1)，所述转子(2)位于离心泵(1)的泵壳内，所述定子(3)位于离心泵(1)的泵壳内外；所述转子(2)一端通过叶轮板(6)安装叶轮(4)，其特征在于，所述电机转子(2)另一端通过背叶板(8)安装背叶片(9)，且所述背叶片(9)为扭曲型后弯式背叶片；所述背叶板(8)的中心孔、电机转子(2)的中心孔、叶轮板(6)的中心孔和叶轮(4)的轮毂(5)的中心孔形成贯通的平衡孔(7)。
2.根据权利要求1所述的低功率磁悬浮无轴承离心泵，其特征在于，所述背叶板(8)上设置有若干扭曲型后弯式的背叶片(9)，若干所述背叶片(9)沿圆周方向均匀间隔排列，相邻所述扭曲型后弯式的背叶片(9)的长度均相等，相邻所述扭曲型后弯式的背叶片(9)的内端到转子(2)的轴心线的距离均相等。
3.根据权利要求1所述的低功率磁悬浮无轴承离心泵，其特征在于，所述扭曲型后弯式的背叶片(9)的包角满足下面要求：
4.根据权利要求1所述的低功率磁悬浮无轴承离心泵，其特征在于，所述平衡孔(7)为倾斜孔，所述倾斜孔由叶轮(4)中
5.根据权利要求1所述的低功率磁悬浮无轴承离心泵，其特征在于，增加扭曲型后弯式的背叶片(9)的高度，用于扩大背叶片(9)中心处的低压区范围。
6.根据权利要求1所述的低功率磁悬浮无轴承离心泵，其特征在于，所述背叶片(9)与离心泵(1)的泵壳之间的间隙为背叶片间隙；所述背叶片间隙不超过0.5mm。
7.根据权利要求1所述的低功率磁悬浮无轴承离心泵，其特征在于，扭曲型后弯式的背叶片(9)的高度为背叶板(8)的厚度的0.8-1.5倍。
8.根据权利要求7所述的低功率磁悬浮无轴承离心泵，其特征在于，所述背叶片(9)的高度与背叶板(8)的厚度相同。
9.根据权利要求7所述的低功率磁悬浮无轴承离心泵，其特征在于，所述离心泵的功率小于2KW，转速5000～6000rpm。
...【技术特征摘要】
1.一种低功率磁悬浮无轴承离心泵，包括转子(2)、定子(3)和离心泵(1)，所述转子(2)位于离心泵(1)的泵壳内，所述定子(3)位于离心泵(1)的泵壳内外；所述转子(2)一端通过叶轮板(6)安装叶轮(4)，其特征在于，所述电机转子(2)另一端通过背叶板(8)安装背叶片(9)，且所述背叶片(9)为扭曲型后弯式背叶片；所述背叶板(8)的中心孔、电机转子(2)的中心孔、叶轮板(6)的中心孔和叶轮(4)的轮毂(5)的中心孔形成贯通的平衡孔(7)。
2.根据权利要求1所述的低功率磁悬浮无轴承离心泵，其特征在于，所述背叶板(8)上设置有若干扭曲型后弯式的背叶片(9)，若干所述背叶片(9)沿圆周方向均匀间隔排列，相邻所述扭曲型后弯式的背叶片(9)的长度均相等，相邻所述扭曲型后弯式的背叶片(9)的内端到转子(2)的轴心线的距离均相等。
3.根据权利要求1所述的低功率磁悬浮无轴承离心泵，其特征在于，所述扭曲型后弯式的背叶片(9)的包角满足下面要求：
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