CN116857222B - 磁悬浮泵用叶轮、泵头、叶轮设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁悬浮泵用叶轮、泵头、叶轮设计方法，磁悬浮泵用叶轮包括回转主体、磁性体和多个叶片，相邻两个叶片之间形成叶道，多个叶片的前端围成进口腔室，叶片的进口的绝对液流角为90度或接近90度，叶片的进口安放角与设计工况的相对液流角相同或接近相同，叶片的进口的压力面经修削形成第一修削面，第一修削面在沿垂直轴线的截面内的投影为第一直线段。本发明基于对叶轮结构的改进设计，降低了泵头及应用该泵头的磁悬浮泵的叶片进口的冲击损失，改善了叶片进口处的流场的紊乱程度，减少了泵内的能量损耗，提高了磁悬浮泵的扬程及整体效率。同时，在泵的工作流量变化较大时，提高了非设计工况下泵的效率，提高了叶轮对流量波动的适应性。

Description

磁悬浮泵用叶轮、泵头、叶轮设计方法

技术领域

本发明涉及磁悬浮技术领域，具体的是一种磁悬浮泵用叶轮、泵头及设计方法。

背景技术

磁悬浮电机是一种利用磁场力将转子悬浮，使转子和定子之间没有任何机械接触的磁悬浮旋转驱动器，磁悬浮电机可以是磁轴承电机、无轴承电机或无轴承薄片电机等。

磁轴承电机也称为磁轴承，是将旋转驱动的电机与轴向磁轴承或/和径向磁轴承或/和轴径混合磁轴承等结合在一起而不是集成在一起的电机。

无轴承电机是将电机旋转与悬浮功能集成在一起的电机，无轴承电机在产生旋转驱动磁场的绕组上，再加绕一套绕组产生激励磁场，两种磁场相互作用打破原有驱动磁场的平衡分布从而产生作用在转子上的径向力，通过控制电机中的径向力实现转子的悬浮。与磁轴承电机相比，无轴承电机的磁悬浮绕组绕在定子上，不占用额外的径向空间，在一定程度上克服了磁轴承的体积大和成本高的缺点。早期的无轴承电机为了实现电机转子在五个自由度上的悬浮，一般需要两个无轴承电机和一个轴向磁轴承构成。

无轴承薄片电机是一种特殊的无轴承电机，继承了无轴承电机的优点，且转子的轴向长度与直径比很小，呈薄片状，省去了轴向磁轴承，利用无轴承技术实现转子的旋转和径向上的主动悬浮，利用机械结构构成的磁路实现除径向和转子旋转自由度外的另外三个自由度的被动悬浮，具有高洁净，无析出，无颗粒，无动密封，性能优越的特点，在生物化学、医疗、半导体制造等超纯净驱动领域具有良好的应用前景。

除特别说明外，名词磁悬浮电机指利用磁场力将转子悬浮，使转子和定子之间没有任何机械接触的磁悬浮旋转驱动器。

磁悬浮电机可以组配不同功能的装配件，从而成为不同应用需求的磁悬浮设备。磁悬浮设备可以配置为磁悬浮泵，在磁悬浮泵的应用中，磁悬浮泵包括磁悬浮电机和泵头，泵头包括泵壳和设于泵壳内的叶轮，磁悬浮转子既是磁悬浮电机的转子，又是泵的叶轮的一部分，可以是例如永磁转子或短路笼式转子或磁阻转子，磁悬浮定子配置为驱动转子叶轮旋转和悬浮。

磁悬浮离心泵是一种应用磁悬浮电机技术的离心泵，是当前被认为在生物制药和半导体等领域运输超洁净、敏感、高纯度的液体的最好选择。磁悬浮离心泵的流动结构区别于传统离心泵，传统叶轮的设计方式不能完全适用，用传统的叶轮设计方式会造成泵效率低下。例如，出于轴向防碰撞及运行流量范围需求较广的考虑，磁悬浮离心泵的叶轮与泵壳之间通常设计较大的上下间隙，在叶轮与泵壳之间形成上、下二次回流，导致磁悬浮离心泵运行时流量波动较大。目前磁悬浮离心泵还存在如下技术问题：

1）现有磁悬浮离心泵的叶轮与泵壳之间会产生高速高压的上间隙二次流和低速低压的下间隙二次流，叶道进口的实际流量远大于泵壳进口的流量，且由于上间隙较大，二次流占比较高，会扰动叶轮进口的主流，增加流场的紊乱程度，增大水力学损失，进而导致效率降低，压头降低。

2）现有磁悬浮离心泵产品的设计工况未考虑二次流占比的影响，导致叶片进口的设计工况相对液流角偏小，导致实际运行流量的相对液流角大于设计工况相对液流角，冲角小于零，进而导致叶片进口的冲击损失较大，且相对速度增大，导致圆盘摩擦损失增大，以及叶道内流动紊乱，水力学损失增大，最终导致效率大幅降低。

3）现有磁悬浮离心泵的运行流量范围较广，实际运行中，泵的工作流量往往是在一个区间内变化的，二次流总流量也相应变化，泵的工作流量变化较大时，导致非设计工况下泵的效率降低明显。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷，本发明实施例提供了一种磁悬浮泵用叶轮、泵头及设计方法，其用于解决以上问题中的至少一种。

本公开实施例公开了一种磁悬浮泵用叶轮，所述叶轮包括回转主体、设于所述回转主体上的磁性体和形成于所述回转主体的第一面的多个叶片，相邻两个叶片之间形成叶道，所述多个叶片的前端围成进口腔室，所述叶片的进口的绝对液流角为90度或接近90度，所述叶片的进口安放角与设计工况的相对液流角相同或接近相同，所述叶片的进口预设长度的压力面经修削形成第一修削面，所述第一修削面在沿垂直轴线的截面内的投影为第一直线段。

进一步的，所述第一修削面与所述截面垂直或所述第一修削面与所述截面之间的夹角为锐角。

进一步的，所述叶片的进口预设长度的吸力面经修削形成第二修削面，所述第二修削面在沿垂直轴线的截面内的投影为第二直线段。

进一步的，所述第二修削面与所述截面垂直或所述第二修削面与所述截面之间的夹角为锐角。

进一步的，所述第一修削面与所述第二修削面之间的夹角定义为进口夹角，所述进口夹角的角平分线与所述进口安放角的第一边重合，所述第一边为所述叶片进口处骨线的切线。

进一步的，所述进口夹角的取值为在设计工况转速下适应设计工况的最大流量对应的相对液流角与适应设计工况的最小流量对应的相对液流角的差值，记为θ。

进一步的，所述进口夹角的取值范围为（θ-5）°~（θ+5）°。

进一步的，所述叶片的压力面还包括压力曲面，所述压力曲面在沿垂直轴线的截面内的投影为压力渐开线，所述叶片的吸力面还包括吸力曲面，所述吸力曲面在沿垂直轴线的截面内的投影为吸力渐开线，所述压力曲面与所述第一修削面平滑过渡连接，所述吸力曲面与所述第二修削面平滑过渡连接。

进一步的，所述叶片为后弯式叶片，所述叶片的厚度自进口端向出口端逐渐增厚。

进一步的，所述叶片进口的压力面的修削占比为12%~16%，所述修削占比定义为修削半径与叶片前端半径的差与叶片后端半径与叶片前端半径的差的比值，修削半径为第一修削面在沿垂直轴线的截面内的投影的直线段的外端的半径长度。

进一步的，所述叶片的出口预设长度的吸力面经修削形成倒圆角形的第三修削面；所述叶片的出口的回转主体的外缘经斜切形成内高外低的斜坡面。

进一步的，所述叶轮还包括上盖板，所述上盖板中部形成有圆形通孔，所述圆形通孔的直径与所述进口腔室的直径相同。

进一步的，所述上盖板在轴线方向的高度自所述回转主体的中心向外缘逐渐降低，所述叶片顶部与所述上盖板的底部固定连接，所述叶片的底部与所述回转主体的第一面固定连接。

进一步的，所述进口腔室内设有与所述第一面平行的阻隔盘，所述阻隔盘中部与第一面通过导流台连接，所述第一面形成有多个泄压孔，所述泄压孔自所述回转主体的第二面延伸至所述第一面，所述阻隔盘外缘在径向延伸并至少覆盖所述泄压孔，且所述多个泄压孔围绕所述导流台设置。

进一步的，所述进口腔室内设有导流阻隔体，所述导流阻隔体包括盘形的阻隔部、形成于所述阻隔部一面的第一导流部和形成于所述阻隔部相对的另一面的第二导流部，所述第二导流部与所述回转主体的第一面固定连接，所述第一面形成有多个泄压孔，所述泄压孔自所述回转主体的第二面延伸至所述第一面，所述阻隔部的外缘在径向延伸并至少覆盖所述泄压孔，且所述多个泄压孔围绕所述第二导流部设置。

本公开实施例还提供一种磁悬浮泵用泵头，所述泵头包括泵壳，所述泵壳内形成有转子腔和叶轮腔，所述泵壳上形成有连通所述叶轮腔的进液口和出液口，所述转子腔设于所述叶轮腔的一侧，且所述转子腔的径向空间小于所述叶轮腔的径向空间，所述泵头还包括所述叶轮，所述叶轮的回转主体设于所述转子腔内。

本公开实施例还提供一种磁悬浮泵用叶轮的设计方法，包括如下步骤：

1）在相同泵壳结构下，计算多个不同的已知叶轮在同工况下的总二次流与进口主流的比值，得到总二次流占比的变化范围，选取平均值确定待设计叶轮的进口流量及容积效率，所述进口流量为所述总二次流与所述进口主流的和；

2）在设计工况下，根据所述进口流量及待设计叶轮的结构参数计算待设计叶轮的叶片的设计工况相对液流角，使所述叶片的进口安放角与所述设计工况相对液流角相同或接近相同，其中，所述设计工况包括设计工况转速和设计工况流量；所述结构参数包括叶片内径、叶片进口面积；

3）根据包括所述设计工况流量在内的运行流量的变化范围，在设计工况转速下，计算适应设计工况的最大流量对应的相对液流角与适应设计工况的最小流量对应的相对液流角的差值，确定所述差值为设计工况进口夹角；

4）在设计工况下，对所述叶片进口的压力面和吸力面进行修削，形成第一修削面和第二修削面，并使所述第一修削面与所述第二修削面之间的夹角与所述设计工况进口夹角相同，或者，所述第一修削面与所述第二修削面之间的夹角在所述设计工况进口夹角附近预设角度范围内取值，其中，所述第一修削面在沿垂直轴线的截面内的投影为第一直线段，所述第二修削面在沿垂直轴线的截面内的投影为第二直线段。

进一步的，在计算所述进口流量之前，还包括如下步骤：

a）确定设计工况，所述设计工况包括设计工况转速和设计工况流量；

b）根据所述设计工况计算设计工况的比转速；

c）根据所述比转速，确定待设计叶轮的结构参数，所述结构参数包括叶轮的形状、叶片的形状、叶片的内径和外径。

进一步的，在对所述叶片进口的压力面和吸力面进行修削之后，还包括如下步骤：

A）根据叶轮的理论扬程公式计算所述叶片的出口安放角；

B）根据所述叶片的内径、外径及所述叶片的进口安放角和出口安放角计算所述叶轮的叶片的数量的近似值，并根据近似值与比转速的关系确定叶片的数量；

C）根据叶片的数量与叶片的包角之间的经验关系，选取设计工况叶片包角。

进一步的，选取所述设计工况叶片包角时，基于所述叶片的厚度变化对液流的约束作用，调整所述设计工况叶片包角的大小。

进一步的，还包括对所述叶片出口的吸力面修削形成第三修削面的步骤。

本发明的有益效果如下：本发明磁悬浮泵用叶轮，通过对叶轮的结构的改进设计，减少了泵内的能量损耗，提高了磁悬浮泵的扬程及整体效率。其中，将叶片的进口的绝对液流角设计为90度或接近90度，根据理论扬程的欧拉方程，可以消除绝对速度在圆周方向的分量，从而达到提高扬程的目的。再通过将叶片的进口安放角与设计工况的相对液流角设计为相同或接近相同，可以让进入叶道内的液流的冲角为零，让液流沿着叶片按照液流理想的流线流动，从而降低叶片的进口冲击损失，降低叶道内的流动紊乱，进而降低水力学损失，最终大幅提高泵的效率。同时，基于冲角为零，将叶片的进口预设长度的压力面修削为第一修削面，并使第一修削面在垂直轴线的截面内的投影为直线段，即第一修削面为直平面，这样，直平面可以增强叶轮进口叶片对液流的约束作用 ，减少附面层分离，从而减少叶道内的反向流，减少分离区域的漩涡（造成的水力学损失很大）形成，进而降低叶道中段的流动分离和中后段的射流-尾迹现象；由于叶片进口被修削，叶片进口过流面积增大，可以减少叶片进口汽蚀，同时，在实际流量小于设计工况流程时，液流偏向冲击压力面，削减压力面可以降低冲击损失，提高叶轮进口流量变化时的适应性。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中叶轮一实施例的结构示意图一（侧视图）；

图2是图1中A-A方向的剖面图；

图3是图2中A处的放大示意图；

图4是本发明实施例中叶轮的相邻两叶片的结构示意图；

图5是图1中B-B方向的剖面图；

图6是本发明实施例中叶轮一实施例的结构示意图二（立体图）；

图7是本发明实施例中叶轮另一实施例的结构示意图（立体图）；

图8是本发明实施例中叶轮又一实施例的剖面图；

图9是本发明实施例中泵头一实施例的结构示意图一（立体图）；

图10是本发明实施例中泵头一实施例的结构示意图二（剖面图）。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语 “上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“设有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列单元的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它单元。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

本公开中的附图并不是严格按实际比例绘制，各个结构的具体地尺寸和数量可根据实际需要进行确定。本公开中所描述的附图仅是示意图。

现有技术中，出于轴向防碰撞及运行流量范围需求较广的考虑，磁悬浮离心泵的叶轮与泵壳之间通常设计较大的上下间隙，在叶轮与泵壳之间形成上、下二次回流，导致磁悬浮离心泵运行时流量波动较大。目前磁悬浮离心泵存在如下技术问题：

1）现有磁悬浮离心泵的叶轮与泵壳之间会产生高速高压的上间隙二次流和低速低压的下间隙二次流，叶道进口的实际流量远大于泵壳进口的流量，且由于上间隙较大，二次流占比较高，会扰动叶轮进口的主流，增加流场的紊乱程度，增大水力学损失，进而导致效率降低，压头降低。

2）现有磁悬浮离心泵产品的设计工况未考虑二次流占比的影响，导致叶片进口的设计工况相对液流角偏小，导致实际运行流量的相对液流角大于设计工况相对液流角，冲角小于零，进而导致叶片进口的冲击损失较大，且相对速度增大，导致圆盘摩擦损失增大，以及叶道内流动紊乱，水力学损失增大，最终导致效率大幅降低。

3）现有磁悬浮离心泵的运行流量范围较广，实际运行中，泵的工作流量往往是在一个区间内变化的，二次流总流量也相应变化，泵的工作流量变化较大时，导致非设计工况下泵的效率降低明显。

为了解决上述问题，本发明提供了一种磁悬浮泵用叶轮，通过对叶轮的结构的改进设计，降低了叶片进口的冲击损失，改善了叶片进口处的流场的紊乱程度，进而减少了泵内的能量损耗，提高了磁悬浮泵的扬程及整体效率。同时，在泵的工作流量变化较大时，提高了非设计工况下泵的效率，提高了叶轮对流量波动的适应性。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面参考附图1-10和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明实施例中叶轮一实施例的结构示意图一（侧视图）；图2是图1中A-A方向的剖面图；图3是图2中A处的放大示意图；图4是本发明实施例中叶轮的相邻两叶片的结构示意图；图5是图1中B-B方向的剖面图；图6是本发明实施例中叶轮一实施例的结构示意图二（立体图）；图7是本发明实施例中叶轮另一实施例的结构示意图（立体图）；图8是本发明实施例中叶轮又一实施例的剖面图。

根据本发明实施例，参见图1、图2、图3和图4，一种磁悬浮泵用叶轮1，包括回转主体11、设于回转主体11内的磁性体12和形成于回转主体11的第一面111的多个叶片13，相邻两个叶片13之间形成叶道14，多个叶片13的前端围成进口腔室15，叶片13的进口的绝对液流角α为90度或接近90度，叶片13的进口安放角β1与设计工况的相对液流角β’相同或接近相同，叶片13的进口预设长度的压力面131经修削形成第一修削面1311，第一修削面1311在沿垂直轴线Z的截面S内的投影为第一直线段L1。如图4所示，根据理论扬程的欧拉方程（反映叶片泵理论扬程与液体运动状况变化的关系式），即叶片泵的基本方程，将叶片13的进口的绝对液流角α设计为90度或接近90度，可以消除绝对速度在圆周方向的分量，从而达到提高扬程的目的。再通过将叶片13的进口安放角β1与设计工况的相对液流角β’设计为相同或接近相同，可以让进入叶道14内的液流的冲角为零或接近为零，让液流沿着叶片按照液流理想的流线流动，从而降低叶片的进口冲击损失，降低叶道内的流动紊乱，进而降低水力学损失，最终大幅提高泵的效率。同时，基于冲角为零，将叶片的进口预设长度的压力面修削为第一修削面，并使第一修削面在垂直轴线的截面内的投影为直线段，即第一修削面为直平面，直平面可以增强叶轮进口叶片对液流的约束作用 ，减少附面层分离，从而减少叶道内的反向流，减少分离区域的漩涡（造成的水力学损失很大）形成，进而降低叶道中段的流动分离和中后段的射流-尾迹现象；相比修削为曲面，曲面的曲率变化大，叶片进口角度变化大，会增加叶片压力面的脱硫现象。由于叶片进口被修削，叶片进口过流面积增大，可以减少叶片进口汽蚀，同时，在实际流量小于设计工况流程时，液流偏向冲击压力面，削减压力面可以降低冲击损失，提高叶轮进口流量变化时的适应性，增加泵的工作范围。

在一实施例中，叶片13的进口预设长度的吸力面132经修削形成第二修削面1321，第二修削面1321在沿垂直轴线的截面S内的投影为第二直线段。由于在实际流量大于设计工况流量时，液流偏向冲击吸力面132，通过对叶片13进口吸力面132进行修削，可以降低冲击损失，提高叶轮进口流量变化时的适应性，增加泵的工作范围。同样，将吸力面修削为第二修削面，并使第二修削面在垂直轴线的截面内的投影为第二直线段，即第二修削面为直平面，可以增强叶轮进口叶片吸力面对液流的约束作用 ，减少附面层分离，从而减少叶道内的反向流，减少分离区域的漩涡（造成的水力学损失很大）形成，进而降低叶道中段的流动分离和中后段的射流-尾迹现象。本实施例与上述实施例两者结合，可以同时起到对叶片进口的压力面及吸力面液流的约束作用，从而改善叶道内液流流动的均匀性，从而减少水力学损失，达到磁悬浮泵的扬程及整体效率的目的。

其中，第一修削面1311在沿垂直轴线Z的截面S内的投影为第一直线段L1可以采用不同的修削方式，比如，沿与截面垂直的方向修削叶片，此时形成的第一修削面与截面垂直，即沿叶轮轴线方向，修削后叶片的进口的宽度是相同的。在另一实施例中，还可以采用倾斜的方式修削叶片，使第一修削面与截面之间的夹角为锐角，此时，沿叶轮轴线方向，修削后叶片的进口宽度是不同的，比如，自靠近上间隙向靠近下间隙，叶片的宽度逐渐减小或逐渐增大。同样，第二修削面1321在沿垂直轴线Z的截面S内的投影为第二直线段L2可以采用不同的修削方式，比如，沿与截面垂直的方向修削叶片，此时形成的第二修削面与截面垂直，即沿叶轮轴线方向，修削后叶片的进口的宽度是相同的。在另一实施例中，还可以采用倾斜的方式修削叶片，使第二修削面与截面之间的夹角为锐角，此时，沿叶轮轴线方向，修削后叶片的进口宽度是不同的，比如，自靠近上间隙向靠近下间隙，叶片的宽度逐渐减小或逐渐增大。在一种优选的实施例中，第一修削面与第二修削面均沿与截面垂直的方向进行修削。

在一种实施例中，参见图3，第一修削面1311与第二修削面1321之间的夹角定义为进口夹角，进口夹角的角平分线L3与进口安放角β1的第一边L4重合，第一边为叶片进口处骨线的切线。这样，第一修削面与第二修削面相对进口安放角的第一边对称设置，可以使修削压力面和修削吸力面后仍不改变设计工况预设的进口安放角，从而在保持进口安放角与设计工况相对液流角匹配（相同）的同时，增加进口的流通面积，减少叶片进口的堵塞效应，减少水力学损失。

在一种实施例中，参见图3和图4，进口夹角的取值为在设计工况转速下适应设计工况的最大流量对应的相对液流角与适应设计工况的最小流量对应的相对液流角的差值，记为θ。例如，在设计工况转速下，采用相同的转速，在该转速下，针对不同的运行流量，计算适应设计工况的最大流量对应的相对液流角和适应设计工况的最小流量对应的相对液流角，然后，取两者的差值，将该差值确定义为进口夹角的值，然后对叶片的进口进行修削，使修削后的叶片的压力面与吸力面之间的夹角为θ，该进口夹角θ可以满足运行流量变化时泵的水力学性能要求。本实施例中，进口夹角θ的取值为优选的实施方式，在其他实施例中，在不显著降低泵的水力学性能的条件下，进口夹角的取值可以根据实际工况进行相应改变，例如，进口夹角的取值范围为（θ-5）°~（θ+5）°。

上述各实施例中对叶片的进口（前端）的特征进行了详细说明，对于叶片的中段和后端的特征不做限定，例如，叶片整体可以是等厚的叶片或不等厚的叶片，这里的叶片的厚度是指在截面S内投影的厚度。在一种实施例中，叶片的压力面还包括压力曲面1312，压力曲面在沿垂直轴线的截面内的投影为压力渐开线L5，叶片的吸力面还包括吸力曲面1322，吸力曲面在沿垂直轴线的截面内的投影为吸力渐开线L6，压力曲面与第一修削面平滑过渡连接，吸力曲面与第二修削面平滑过渡连接。这样，修削面与压力面的主体部分（压力曲面）之间以及修削面与吸力面的主体部分（吸力曲面）之间平滑过渡连接，可以减少液流冲击损失，并增强叶片进口附近对液流的约束作用 ，减少附面层分离等。本实施例中，压力曲面的压力渐开线与吸力曲面的吸力渐开线的曲率可以相同或不同，以获得等厚或不等厚的叶片。同样，叶片的中段及后端在截面S内的投影还可以为多段不同曲率的弧线或单一曲率的弧线，但不限于此。

叶片的叶型有前弯式、径向式和后弯式，虽然对于直径和转速相同的叶轮,前弯式和径向式叶型的叶轮出口绝对速度较后弯大,理论扬程也因此而增大,但增大部分是动扬程。对于磁悬浮泵而言,希望増加的是静扬程,而不是动扬程,因为当液流从叶轮中高速流出到达泵出口之前必须将大部分动能转化为压能,这一转换过程是在叶轮外部的泵壳和扩散管中完成的,过高的流速将会导致水力损失的増大而降低功能转换效率，因此，优选的，本实施例中叶片为后弯式叶片，叶片的厚度自进口端向出口端逐渐增厚。参见图2，后弯式叶片结构制造相对简单，叶片逐渐增厚可以大幅度的增加叶片对液流的约束作用，同时减少轴面液流过水断面的扩散度和相对速度的扩散度，进而减少叶道内的漩涡。

在一种实施例中，参见图4，叶片进口的压力面的修削占比为12%~16%，修削占比k定义为修削半径r1与叶片前端半径r0的差与叶片后端半径r2与叶片前端半径r0的差的比值，即k=(r2-r0)/(r1-r0)，修削半径r1为第一修削面在沿垂直轴线的截面内的投影的直线段的外端的半径长度。修削叶片进口压力面的主要作用是改善叶片进口的流动性能，降低叶片前端的水力学损失。修削占比k小时，修削的作用相对减弱；修削占比k大时，与叶片增厚行为相反，会增加液流在压力面中后段的脱流，增加泵内的紊乱程度。优选的，本实施例中叶片进口的压力面的修削占比为12%~16%，对泵的性能提升较高。

修削叶片出口部分吸力面，可以提高泵的扬程和整体效率；叶片出口部分吸力面角度增加，增大叶片出口角和相邻叶片间出口的开口面积，改善因有限叶片数造成的流动偏离和速度的不均匀性。优选的，在一种实施例中，叶片的出口预设长度的吸力面经修削形成倒圆角形的第三修削面1323。通过将叶片出口修削为倒圆角形，在保持叶片吸力面修削作用的同时，相比修削为直线，叶片中后段液流会流向吸力面，倒圆角减少了液流与叶片出口吸力面的冲击碰撞，并将高速高压的液流引流进入泵壳的蜗壳中，减少了叶片出口厚度后面蜗壳区域的尾迹和漩涡，增加尾流的稳定性，降低蜗壳内的紊乱程度，降低泵内压力脉动。

叶轮通常有3种形式:闭式叶轮、半开式叶轮和开式叶轮，本发明对叶轮的形式不做限定，参见图1、图5和图6，在种实施例中，叶轮为闭式叶轮，叶轮在包括上述各实施例中的回转主体11、磁性体12和多个叶片13外，还包括上盖板16，上盖板中部形成有圆形通孔161。由于磁悬浮泵没有旋转轴，没有轮毂直径，泵进口液流经圆形通孔161垂直流入叶片的进口腔室15，如果圆形通孔161的直径小于叶片的进口腔室的直径，会增加上间隙高速高压二次流对泵进口流入的主流的扰动，因此，优选的，圆形通孔161的直径与叶片的进口腔室的直径相同。在另一种实施例中，叶轮还可以为半开式叶轮，参见图7，本实施例中，叶轮为半开式叶轮，半开式叶轮与闭式叶轮的结构相似，区别在于未设置上盖板。

在一种实施例中，参见图1和图5，上盖板16在轴线方向Z的高度自回转主体11的中心向外缘逐渐降低，叶片顶部与上盖板16的底部固定连接，叶片的底部与回转主体11的第一面111固定连接。这样，叶片进口高度大于叶片出口高度，增大叶片进口面积，叶片进口实际流量大，可以减少叶片进口的堵塞效应。叶片进口高度自内向外逐渐减小，可以增强叶片对液流的约束作用，减少轴向漩涡，减少叶道内轴向二次流的产生，降低泵内的流动损失。同时，叶片出口流通面积减小，可以减少叶道内的漩涡和脱流现象，降低泵内的流动损失，改善HQ曲线的驼峰现象，降低泵的压力脉动。优选的，叶片出口的回转主体11的外缘经斜切形成内高外低的斜坡面114，可以达到消除HQ曲线的驼峰，让HQ曲线具有稳定性的目的。

在一种实施例中，参见图8，叶片的进口腔室15内设有与第一面111平行的阻隔盘17，阻隔盘17中部与第一面111通过导流台171连接，第一面111形成有多个泄压孔113，泄压孔113自回转主体11的第二面112延伸至第一面111，阻隔盘17的外缘在径向延伸并至少覆盖泄压孔113，且多个泄压孔113围绕导流台171设置。这样，通过泄压孔113连通回转主体11的第一面111和第二面112，可以使泵壳内的下间隙二次流与叶片的进口腔室15内的主流及上间隙二次流连通，起到释放叶轮（转子）压力的作用，达到平衡轴向力的目的，阻隔盘17至少覆盖泄压孔113，起到部分隔离开主流及上间隙二次流与下间隙二次流的作用，防止两种流动直接碰撞产生相互扰动。通过导流台171连接回转主体11的第一面111和阻隔盘17，低速低压的轴向速度为主的下间隙二次流经泄压孔进入到叶片下端进口时，导流台171可起到导流作用，将轴向速度为主的二次流变成径向速度为主的二次流再经叶片进口流入叶道内，这样，导流台171结构阻止了从泄压孔113出口流出的液流在导流盘下端（负压区）的聚集，可以达到减少泵内的流动紊乱程度的目的。

在一种实施例中，参见图5，叶片的进口腔室15内设有导流阻隔体18，导流阻隔体18包括盘形的阻隔部181、形成于阻隔部181一面的第一导流部182和形成于阻隔部181相对的另一面的第二导流部183，第二导流部183与回转主体11的第一面111固定连接，第一面111形成有多个泄压孔113，泄压孔111自回转主体11的第二面112延伸至第一面111，阻隔部181的外缘在径向延伸并至少覆盖泄压孔113，且多个泄压孔113围绕第二导流部183设置。本实施例中，阻隔部181的作用与上述实施例中的阻隔盘17的作用相同或相似，第二导流部183的作用与导流台171的作用相同或相似，在此不再赘述。特别的， 本实施例中还包括第一导流部182，在第一导流部182的导流作用下，进口主流的轴向速度及上间隙二次流的合成速度逐渐转变为径向速度流入叶道内，对上间隙二次流来说，第一导流部182可以减少上间隙二次流的跨叶道扰动，减少叶片进口前端回流，从而降低叶道前端区域的流场紊乱程度。

根据本公开的实施例，还提供了一种磁悬浮泵用泵头，图9是本发明实施例中泵头一实施例的结构示意图一（立体图）；图10是本发明实施例中泵头一实施例的结构示意图二（剖面图）。参见图9和图10，一种磁悬浮泵用泵头包括泵壳2，泵壳2内形成有转子腔21和叶轮腔22，泵壳2上形成有连通叶轮腔22的进液口23和出液口24，转子腔21设于叶轮腔22的一侧，且转子腔21的径向空间小于叶轮腔22的径向空间，泵头还包括上述各实施例中的叶轮1，叶轮1的回转主体11设于转子腔21内。基于上述各实施例中的叶轮的改进设计，磁悬浮泵用泵头将能够实现大间隙、大流量变化工况，从而在与磁悬浮电机组配后，可以成为一种具有大间隙、大流量变化工况的且具有较好水力学性能的磁悬浮泵。例如，磁悬浮离心工业泵或磁悬浮离心血泵等。

本发明对磁悬浮泵的泵壳结构不做具体限定，参见图10，在一种实施例中，进液口23设置在泵壳2的顶部中心位置，出液口24设置在泵壳的周侧，出液口的数量不做限制，例如可以为沿圆周切线方向的一个或两个出液口。在一种实施例中，泵壳可以包括顶盖25和下壳26，进液口23形成于顶盖25上，例如，进液口23为管状接口，可以带有螺纹以连接外部管路，但不限于此，还可以为其他连接方式。在一种实施例中，出液口24形成于下壳26上，例如，出液口24为管状接口，可以带有螺纹以连接外部管路，但不限于此，还可以为其他连接方式。在一种实施例中，顶盖25与下壳26之间通过紧固件锁固在一起。顶盖的内部空间与下壳的一部分空间围成叶轮腔22，下壳26的另一部分空间形成转子腔21，转子腔21设置在叶轮腔22背向进液口23的一侧，且转子腔21与叶轮腔22同轴心设置。在叶轮旋转和悬浮时，叶轮1的回转主体11容置于转子腔21内，回转主体11的磁性体与磁悬浮电机的定子部分对应。叶轮的叶片部分容置于叶轮腔内。

根据本公开的实施例，还提供了一种磁悬浮泵，包括磁悬浮电机和上述各实施例中的泵头。基于上述各实施例中的叶轮的改进设计及泵头结构，磁悬浮泵能够实现大间隙、大流量变化工况，且具有较好水力学性能。基于上述各实施例中对叶轮的结构的改进设计，本发明磁悬浮泵能够降低叶片进口的冲击损失，改善叶片进口处的流场的紊乱程度，进而减少泵内的能量损耗，提高泵的扬程及整体效率。同时，在泵的工作流量变化较大时，提高了非设计工况下泵的效率，提高了叶轮对流量波动的适应性。

本发明对磁悬浮电机的类型不做限制，可以概括为一种利用磁场力将转子悬浮，使转子和定子之间没有任何机械接触的磁悬浮旋转驱动器，优选的，磁悬浮电机可以是磁轴承电机、无轴承电机或无轴承薄片电机等。

磁轴承电机，也称为磁轴承，是将旋转驱动的电机与轴向磁轴承或/和径向磁轴承或/和轴径混合磁轴承等结合在一起而不是集成在一起的电机。

无轴承电机是将电机旋转与悬浮功能集成在一起的电机，无轴承电机在产生旋转驱动磁场的绕组上，再加绕一套绕组产生激励磁场，两种磁场相互作用打破原有驱动磁场的平衡分布从而产生作用在转子上的径向力，通过控制电机中的径向力实现转子的悬浮。

无轴承薄片电机是一种特殊的无轴承电机，它继承了无轴承电机的优点，且转子的轴向长度与直径比很小，呈薄片状，省去了轴向磁轴承，利用无轴承技术实现转子的旋转和径向上的主动悬浮，利用机械结构构成的磁路实现除径向和转子旋转自由度外的另外三个自由度的被动悬浮，具有高洁净，无析出，无颗粒，无动密封，性能优越的特点，在生物化学、医疗、半导体制造等超纯净驱动领域具有良好的应用前景。

优选的，本发明磁悬浮电机为无轴承薄片电机，无轴承薄片电机根据绕组结构不同，可以分为单绕组结构和双绕组结构，本发明对无轴承薄片电机的绕组结构不做限定，可以是单绕组结构，也可以是双绕组结构。在一种实施例中，磁悬浮定子的每个定子齿上设置一个绕组线圈，该绕组线圈为集中式绕组，该绕组线圈既用于旋转控制，又用于悬浮控制，以构成磁悬浮电机的单绕组结构。在另一种实施例中，磁悬浮定子的每个定子齿上设置两个绕组线圈，两个绕组线圈可以都为集中式绕组，也可以一个绕组线圈为集中式绕组，另一个绕组线圈为分布式绕组，定子齿上的两个绕组线圈叠绕在一起，一个绕组线圈用于旋转控制，另一绕组线圈用于悬浮控制，以构成磁悬浮电机的双绕组结构。由于单绕组磁悬浮电机仅用一套绕组线圈可同时实现电机转子旋转和悬浮，相比双绕组磁悬浮电机具有更好的性能优势。

基于无轴承薄片电机的原理，本发明磁悬浮泵可以配置为磁悬浮离心泵，其中，泵头及其中配置的叶轮可以通过较容易的方式与磁悬浮电机的机壳分离。这将是磁悬浮离心泵的另一个大的优点，因为泵壳及叶轮因此可以被设计为例如一次性使用的一次性使用零件。由于极高的纯度要求，这种一次性使用的应用如今经常取代在先前的过程中与待处理流体接触的所有那些部件必须以复杂的方式进行清洗和消毒(例如通过蒸汽消毒)的过程。在一次性使用的设计中，与待处理流体接触的那些部件仅恰好使用一次，并然后在下一次应用中被新的(即未使用的)一次性零件替换。

本发明对叶轮的磁性体的形式不做限制，例如，磁性体可以是永磁材料，磁性体可以仅由一个或多个永磁体构成，磁性体例如可以嵌设于回转主体内。磁性体还可以是非永磁材料的软磁性材料，通常软磁性材料例如由铁或者镍-铁或硅-铁等制成。

现有磁悬浮离心泵的叶轮与泵壳之间会产生高速高压的上间隙二次流和低速低压的下间隙二次流，叶道进口的实际流量远大于泵壳进口的流量，且由于上间隙较大，二次流占比较高，会扰动叶轮进口的主流，增加流场的紊乱程度，增大水力学损失，因此，现有叶轮存在效率低，压头低的设计问题。而且现有磁悬浮离心泵产品在设计叶轮时，设计工况未考虑二次流占比的影响，导致叶片进口的设计工况相对液流角偏小，导致实际运行流量的相对液流角大于设计工况相对液流角，冲角小于零，进而导致叶片进口的冲击损失较大，且相对速度增大，导致圆盘摩擦损失增大，以及叶道内流动紊乱，水力学损失增大，最终导致效率大幅降低。

根据本公开的实施例，还提供了一种磁悬浮泵用叶轮的设计方法，参见图3和图4，包括如下步骤：

1）在相同泵壳结构下，计算多个不同的已知叶轮在同工况下的总二次流与进口主流的比值，得到总二次流占比的变化范围，选取平均值确定待设计叶轮的进口流量及容积效率，进口流量为总二次流与进口主流的和；

2）在设计工况下，根据进口流量及待设计叶轮的结构参数计算待设计叶轮的叶片的设计工况相对液流角β’，使叶片的进口安放角β1与设计工况相对液流角相同或接近相同，其中，设计工况包括设计工况转速和设计工况流量；结构参数包括叶片内径r1、叶片进口面积A；

其中，相对液流角的计算可参考如下公式（1）、公式（2）和公式（3）：

v1=Q/（η_vA）≈Q/A （1）

β’=arctan(v1/u1) （2）

u1=ω*r1 （3）

其中， v1为叶片进口绝对速度，u1为叶片进口牵连速度，ω为叶片旋转的角速度，A为叶片进口面积，Q为流量，例如可以为设计工况流量或适应设计工况的最大流量或适应设计工况的最小流量。

3）根据包括设计工况流量在内的运行流量的变化范围，在设计工况转速下，计算适应设计工况的最大流量对应的相对液流角与适应设计工况的最小流量对应的相对液流角的差值，确定差值为设计工况进口夹角；

4）在设计工况下，对叶片进口的压力面和吸力面进行修削，形成第一修削面和第二修削面，并使第一修削面与第二修削面之间的夹角与设计工况进口夹角相同，或者，第一修削面与第二修削面之间的夹角在设计工况进口夹角附近预设角度范围内取值，其中，第一修削面在沿垂直轴线Z的截面S内的投影为第一直线段L1，第二修削面在沿垂直轴线的截面内的投影为第二直线段L2。

上述叶轮设计方法中，基于对总二次流与进口主流的比值的研究，根据同设计工况、不同叶轮设计的数值计算结果得到上下间隙二次流的变化范围。根据总结得出的总二次流占比的变化范围，采取平均值的方法确定待设计叶轮的进口流量及容积效率，其中，进口流量为总二次流与进口主流的和。这样，在叶轮设计过程中考虑了二次流占比的影响，可以使叶轮的设计工况以及由设计工况决定的叶轮的设计参数更接近实际的运行流量。例如，由设计工况计算相对液流角以确定叶片进口安放角时，叶片的进口安放角与运行流量的相对液流角有效匹配。从而解决叶片进口的冲击损失较大，且相对速度增大，导致圆盘摩擦损失增大，以及叶道内流动紊乱，水力学损失增大，最终导致效率大幅降低的问题。该叶轮设计方法中，通过确定设计工况对应的进口安放角与实际最佳工况的运行流量匹配，可以让进入叶道内的液流的冲角为零或接近为零，让液流沿着叶片按照液流理想的流线流动，从而降低叶片的进口冲击损失，降低叶道内的流动紊乱，进而降低水力学损失，最终大幅提高泵的效率。

上述叶轮设计方法中，在冲角为零的设计基础上，对叶片的进口的压力面及吸力面进行了修削设计，通过将叶片的进口预设长度的压力面修削为第一修削面，并使第一修削面在垂直轴线的截面内的投影为直线段，即第一修削面为直平面，直平面可以增强叶轮进口叶片对液流的约束作用 ，减少附面层分离，从而减少叶道内的反向流，减少分离区域的漩涡（造成的水力学损失很大）形成，进而降低叶道中段的流动分离和中后段的射流-尾迹现象；相比修削为曲面，曲面的曲率变化大，叶片进口角度变化大，会增加叶片压力面的脱硫现象。由于叶片进口被修削，叶片进口过流面积增大，可以减少叶片进口汽蚀，同时，在实际流量小于设计工况流程时，液流偏向冲击压力面，削减压力面可以降低冲击损失，提高叶轮进口流量变化时的适应性，增加泵的工作范围。同样，由于在实际流量大于设计工况流量时，液流偏向冲击吸力面132，通过对叶片13进口吸力面132进行修削，可以降低冲击损失，提高叶轮进口流量变化时的适应性，增加泵的工作范围。这样，将吸力面修削为第二修削面，并使第二修削面在垂直轴线的截面内的投影为第二直线段，即第二修削面为直平面，可以增强叶轮进口叶片吸力面对液流的约束作用 ，减少附面层分离，从而减少叶道内的反向流，减少分离区域的漩涡（造成的水力学损失很大）形成，进而降低叶道中段的流动分离和中后段的射流-尾迹现象。对叶片的进口的压力面及吸力面进行修削设计，可以同时起到对叶片进口的压力面及吸力面液流的约束作用，从而改善叶道内液流流动的均匀性，从而减少水力学损失，达到磁悬浮泵的扬程及整体效率的目的。

优选的，第一修削面1311与第二修削面1321之间的夹角定义为进口夹角，进口夹角的角平分线L3与进口安放角β1的第一边L4重合，第一边为叶片进口处骨线的切线。这样，第一修削面与第二修削面相对进口安放角的第一边对称设置，可以使修削压力面和修削吸力面后仍不改变设计工况预设的进口安放角，从而在保持进口安放角与设计工况相对液流角匹配（相同）的同时，增加进口的流通面积，减少叶片进口的堵塞效应，减少水力学损失。

在一种实施例中，在计算进口流量之前，叶轮的设计方法还包括如下步骤：

a）确定设计工况，设计工况包括设计工况转速和设计工况流量；

b）根据设计工况计算设计工况的比转速；

c）根据比转速，确定待设计叶轮的结构参数，结构参数包括叶轮的形状、叶片的形状、叶片的内径和外径。

设计工况通常由泵的用途决定以及产品定位决定，根据泵的用途及产品定位，可以确定待设计叶轮的设计工况，例如期望的设计工况转速和设计工况流量。在确定设计工况后，由设计工况可以计算出待设计叶轮的比转速，根据比转速，可以判断待设计叶轮属于低比转速还是高比转速。例如本发明磁悬浮泵确定设计工况后，可以确定为低比转速泵，由此可以确定叶轮和叶片的形状。叶轮和叶片的形状确定后，再根据设计工况流量，可以进一步确定叶轮的内外径。由此，确定待设计叶轮的结构参数。

在一种实施例中，在确定叶片的进口安放角β1之前，还包括确定叶片的进口的绝对液流角α的步骤。根据理论扬程的欧拉方程（反映叶片泵理论扬程与液体运动状况变化的关系式），即叶片泵的基本方程，将叶片13的进口的绝对液流角α设计为90度或接近90度，可以消除绝对速度在圆周方向的分量，从而达到提高扬程的目的。对于大多数的叶片泵，例如，叶轮的进口垂直叶片的进口腔室流入，可实现无预旋的效果，即达到叶片13的进口的绝对液流角α设计为90度或接近90度的要求。

在一种实施例中，在对叶片进口的压力面和吸力面进行修削之后，还包括如下步骤：

A）根据叶轮的理论扬程公式计算叶片的出口安放角β2；

B）根据叶片的内径、外径及叶片的进口安放角和出口安放角计算叶轮的叶片的数量的近似值，并根据近似值与比转速的关系确定叶片的数量；

C）根据叶片的数量与叶片的包角之间的经验关系，选取设计工况叶片包角。

对于叶片的出口安放角β2，可以根据叶轮的理论扬程公式并考虑磁悬浮泵蜗壳内的损失，确定出口安装角。叶轮的理论扬程公式如下公式（4）：

H_t，∞=(u₂ ²/g)-(ωcotβ₂/2πb₂g)Q （4）

其中， u₂为叶片后端线速度，可由设计工况转速及叶片后端外经计算得出；b₂为叶轮出口高度，Q为设计工况进口流量；H_t，∞为叶轮的理论扬程，可由叶轮进口和出口的总水头差并考虑蜗壳内的损失计算得出。将计算得出的u_2、b_2、Q、H_t，∞代入叶轮的理论扬程公式，可计算得出叶片的出口安放角β₂。

在一种实施例中，选取设计工况叶片包角时，基于叶片的厚度变化对液流的约束作用，调整设计工况叶片包角的大小。包角的取值与叶片的数量有关，通常情况下，叶片的数量取较大值时，包角可取较小值。叶片的数量取较小值时，包角可取较大值。本发明对叶轮的叶片的数量不限，例如，可以采用4叶片、5叶片、6叶片、7叶片等，在一种实施例中，叶片的数量可以采用6叶片，根据叶片的数量与包角的对应关系，6叶片通常对应较大的包角取值，以更好的约束液流。但是，包角取值较大时，流道内的摩擦损失较大。为此，本发明在综合考虑叶片厚度逐渐增厚的约束作用下，采用了包角的取值相对较小的设计，这样，既可以约束液流，也可以减小流道内的摩擦损失。经过对包角的敏感性研究发现，相对于采用较大包角，采取较小包角取值后泵的压头和效率均有较大提升。

修削叶片出口部分吸力面，可以提高泵的扬程和整体效率；叶片出口部分吸力面角度增加，增大叶片出口角和相邻叶片间出口的开口面积，改善因有限叶片数造成的流动偏离和速度的不均匀性。优选的，在一种实施例中，叶轮的设计方法还包括对叶片出口的吸力面修削形成倒圆角形的第三修削面的步骤。通过将叶片出口修削为倒圆角形，在保持叶片吸力面修削作用的同时，相比修削为直线，叶片中后段液流会流向吸力面，倒圆角减少了液流与叶片出口吸力面的冲击碰撞，并将高速高压的液流引流进入泵壳的蜗壳中，减少了叶片出口厚度后面蜗壳区域的尾迹和漩涡，增加尾流的稳定性，降低蜗壳内的紊乱程度，降低泵内压力脉动。

综上，本发明磁悬浮泵叶轮的设计方法的整体思路如下：根据泵的用途以及产品定位确定设计工况，在确定设计工况后，计算出比转速，并确定叶轮和叶片形状。叶轮和叶片形状确定后，确定叶轮的内外径，叶轮内外径确定后，计算出进出口安装角，在设计工况下，让进口安装角与相对液流角匹配；相对液流角的确定考虑计算出的叶轮进口实际总流量范围。根据叶轮的理论扬程公式并考虑到磁悬浮泵蜗壳内的损失，确定出口安装角。叶片包角、叶片数量、在离心泵的设计理论的指导下针对性设计。最后确定叶片形状，叶片吸力面和压力面的前端均被修削成直线，使叶片前端的吸力面和压力面形成一定的夹角记为叶片进口夹角，根据泵的运行流量范围以及上下间隙二次流占比共同计算出叶轮进口总流量的变化范围，进而由叶片进口速度计算出相对液流角的范围，相对液流角的变化范围算出后，取最合适的值确定为叶片进口夹角。

需要说明的是，根据本公开实施例的磁悬浮泵用叶轮的设计方法，可以参照上面关于磁悬浮泵用叶轮及泵头的描述，参照图1至图10描述的磁悬浮泵用叶轮的其他特征均可应用于根据本公开实施例的磁悬浮泵用叶轮的设计方法，在此不再赘述。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (21)

1.一种磁悬浮泵用叶轮，所述叶轮（1）包括回转主体（11）、设于所述回转主体上的磁性体（12）和形成于所述回转主体的第一面（111）的多个叶片（13），相邻两个叶片之间形成叶道（14），所述多个叶片的前端围成进口腔室（15），其特征在于，所述叶片为后弯式叶片，所述叶片的进口的绝对液流角（α）为90度或接近90度，所述叶片的进口安放角（β1）与设计工况的相对液流角（β’）相同或接近相同，所述叶片的进口预设长度的压力面（131）经修削形成第一修削面（1311），所述第一修削面在垂直于轴线（Z）的截面（S）内的投影为第一直线段（L1），所述叶片的压力面还包括压力曲面（1312），所述压力曲面与所述第一修削面平滑过渡连接。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮泵用叶轮，其特征在于：所述第一修削面与所述截面垂直或所述第一修削面与所述截面之间的夹角为锐角。

3.根据权利要求1所述的磁悬浮泵用叶轮，其特征在于：所述叶片的进口预设长度的吸力面（132）经修削形成第二修削面（1321），所述第二修削面在垂直于轴线的截面内的投影为第二直线段（L2）。

4.根据权利要求3所述的磁悬浮泵用叶轮，其特征在于：所述第二修削面与所述截面垂直或所述第二修削面与所述截面之间的夹角为锐角。

5.根据权利要求4所述的磁悬浮泵用叶轮，其特征在于：所述第一修削面与所述第二修削面之间的夹角定义为进口夹角，所述进口夹角的角平分线（L3）与所述进口安放角（β1）的第一边（L4）重合，所述第一边为所述叶片进口处骨线的切线。

6.根据权利要求5所述的磁悬浮泵用叶轮，其特征在于：所述进口夹角的取值范围为（θ-5°）~（θ+5°），其中，θ为，在设计工况转速下，适应设计工况的最大流量对应的相对液流角与适应设计工况的最小流量对应的相对液流角的差值。

7.根据权利要求6所述的磁悬浮泵用叶轮，其特征在于：所述进口夹角的取值为θ。

8.根据权利要求3至7任一项所述的磁悬浮泵用叶轮，其特征在于：所述压力曲面在垂直于轴线的截面内的投影为压力渐开线（L5），所述叶片的吸力面还包括吸力曲面（1322），所述吸力曲面在垂直于轴线的截面内的投影为吸力渐开线（L6），所述吸力曲面与所述第二修削面平滑过渡连接。

9.根据权利要求8所述的磁悬浮泵用叶轮，其特征在于：所述叶片的厚度自进口端向出口端逐渐增厚。

10.根据权利要求9所述的磁悬浮泵用叶轮，其特征在于：所述叶片进口的压力面的修削占比为12%~16%，所述修削占比定义为修削半径与叶片前端半径的差与叶片后端半径与叶片前端半径的差的比值，修削半径为第一修削面在垂直于轴线的截面内的投影的直线段的外端的半径长度。

11.根据权利要求9所述的磁悬浮泵用叶轮，其特征在于：所述叶片的出口预设长度的吸力面经修削形成倒圆角形的第三修削面（1323）；所述叶片的出口的回转主体的外缘经斜切形成内高外低的斜坡面（114）。

12.根据权利要求8所述的磁悬浮泵用叶轮，其特征在于：所述叶轮还包括上盖板（16），所述上盖板中部形成有圆形通孔（161），所述叶片顶部与所述上盖板的底部固定连接，所述叶片的底部与所述回转主体的第一面固定连接。

13.根据权利要求12所述的磁悬浮泵用叶轮，其特征在于：所述上盖板在轴线方向的高度自所述回转主体的中心向外缘逐渐降低，所述圆形通孔的直径与所述进口腔室的直径相同。

14.根据权利要求12所述的磁悬浮泵用叶轮，其特征在于：所述进口腔室内设有与所述第一面平行的阻隔盘（17），所述阻隔盘中部与所述第一面通过导流台（171）连接，所述第一面形成有多个泄压孔（113），所述泄压孔自所述回转主体的与所述第一面相对的第二面（112）延伸至所述第一面，所述阻隔盘外缘在径向延伸并覆盖所述泄压孔，且所述多个泄压孔围绕所述导流台设置。

15.根据权利要求12所述的磁悬浮泵用叶轮，其特征在于：所述进口腔室内设有导流阻隔体（18），所述导流阻隔体包括盘形的阻隔部（181）、形成于所述阻隔部一面的第一导流部（182）和形成于所述阻隔部相对的另一面的第二导流部（183），所述第二导流部与所述回转主体的第一面固定连接，所述第一面形成有多个泄压孔（113），所述泄压孔自所述回转主体的与所述第一面相对的第二面延伸至所述第一面，所述阻隔部的外缘在径向延伸并覆盖所述泄压孔，且所述多个泄压孔围绕所述第二导流部设置。

16.一种磁悬浮泵用泵头，所述泵头包括泵壳（2），所述泵壳内形成有转子腔（21）和叶轮腔（22），所述泵壳上形成有连通所述叶轮腔的进液口（23）和出液口（24），所述转子腔设于所述叶轮腔的一侧，且所述转子腔的径向空间小于所述叶轮腔的径向空间，其特征在于，所述泵头还包括权利要求1-15任一项所述叶轮（1），所述叶轮的回转主体设于所述转子腔内。

17.一种磁悬浮泵用叶轮的设计方法，用于权利要求1-15任一项所述的叶轮的设计制作，其特征在于，包括如下步骤：

1）在相同泵壳结构下，计算多个不同的已知叶轮在同工况下的总二次流与进口主流的比值，得到总二次流占比的变化范围，选取平均值确定待设计叶轮的进口流量及容积效率，所述进口流量为所述总二次流与所述进口主流的和；

2）在设计工况下，根据所述进口流量及待设计叶轮的结构参数计算待设计叶轮的叶片的设计工况相对液流角（β’），使所述叶片的进口安放角（β1）与所述设计工况相对液流角相同或接近相同，其中，所述设计工况包括设计工况转速和设计工况流量；所述结构参数包括叶片内径（r1）、叶片进口面积（A）；

3）根据包括所述设计工况流量在内的运行流量的变化范围，在设计工况转速下，计算适应设计工况的最大流量对应的相对液流角与适应设计工况的最小流量对应的相对液流角的差值，确定所述差值为设计工况进口夹角；

4）在设计工况下，对所述叶片进口的压力面和吸力面进行修削，形成第一修削面和第二修削面，并使所述第一修削面与所述第二修削面之间的夹角与所述设计工况进口夹角相同，或者，所述第一修削面与所述第二修削面之间的夹角在所述设计工况进口夹角附近预设角度范围内取值，其中，所述第一修削面在垂直于轴线（Z）的截面（S）内的投影为第一直线段（L1），所述第二修削面在垂直于轴线的截面内的投影为第二直线段（L2）。

18.根据权利要求17所述的磁悬浮泵用叶轮的设计方法，其特征在于：在计算所述进口流量之前，还包括如下步骤：

a）确定设计工况，所述设计工况包括设计工况转速和设计工况流量；

b）根据所述设计工况计算设计工况的比转速；

c）根据所述比转速，确定待设计叶轮的结构参数，所述结构参数包括叶轮的形状、叶片的形状、叶片的内径和外径。

19.根据权利要求18所述的磁悬浮泵用叶轮的设计方法，其特征在于：在对所述叶片进口的压力面和吸力面进行修削之后，还包括如下步骤：

A）根据叶轮的理论扬程公式计算所述叶片的出口安放角（β2）；

B）根据所述叶片的内径、外径及所述叶片的进口安放角和出口安放角计算所述叶轮的叶片的数量的近似值，并根据近似值与比转速的关系确定叶片的数量；

C）根据叶片的数量与叶片的包角之间的经验关系，选取设计工况叶片包角。

20.根据权利要求19所述的磁悬浮泵用叶轮的设计方法，其特征在于：选取所述设计工况叶片包角时，基于所述叶片的厚度变化对液流的约束作用，调整所述设计工况叶片包角的大小。

21.根据权利要求20所述的磁悬浮泵用叶轮的设计方法，其特征在于：还包括对所述叶片出口的吸力面修削形成呈倒圆角形的第三修削面的步骤。