CN105275827A - 一种空调机的直流无刷排水泵及排水系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空调机的直流无刷排水泵,电机壳内部具有隔离部，转子组件安装于电机壳的内腔中，定子组件安装于电机壳的外腔中，水泵壳、上泵体、电机壳和安装架依次连接，电机壳外腔与安装架内部腔体形成一个封闭的腔室，控制板固定在该封闭的腔室中安装架的底部。本发明还提供了一种包括上述一种空调机的直流无刷排水泵的空调机的排水系统。本发明的一种空调机的直流无刷排水泵，转子组件和定子组件因电机壳隔离部相互隔开，分别安装在内腔和外腔中，不仅使得定子组件远离液体工作介质，而且转子腔也不易受外界异物干扰，大大提高了电机的安全性。

Description

一种空调机的直流无刷排水泵及排水系统

技术领域

本发明涉及一种空调机的排水泵及排水系统技术领域，特别涉及一种由无刷直流电机驱动的空调机的排水泵及排水系统。

背景技术

空调系统，特别是吸顶式空调机的室内装置，在进行制冷作业时，空气中的水分会冷凝并附着在热交换器上，然后慢慢的滴落到设在热交换器下方的冷凝水盘内，冷凝水的汇集、滴漏会影响到空调系统的正常使用，也容易导致空调系统故障、管道发霉等问题。为了将积存在该冷凝水盘内的冷凝水排出到室外，故设有这种吸排冷凝水的排水泵。这种排水泵通过驱动电机的电机轴与叶轮连接在一起，当驱动电动机使叶片旋转时，积存在冷凝水盘内的水就会从吸入口的叶片下端被吸入到泵腔，在离心力的作用下沿着泵腔内壁被排出去，这种排水泵在很多专利文献中被公布，比如：CN1144305A、CN101900124A等。

目前市场上吸顶式空调排水泵使用的驱动电机主要有罩极电机和无刷直流电机，无刷电机相对于罩极电机具有低耗能，高效率等特点，并且，随着电力电子技术和电机无刷控制技术的发展，无刷电机具有罩极电机无法替代的安全性、可控性及工作效率。

但是，现有的空调机无刷排水泵在机械结构及装配工艺存在着不够合理的地方，如中国发明专利申请说明书CN102155432A中公开的一种液体排出装置，其泵体与电机外壳密封连接，电机转子与叶轮位于两者形成的泵室中，叶轮和转子之间设有用于支撑转轴的前盖板，支撑转轴的轴承分别位于电机外壳隔离部的安装槽内和前盖板的通孔中。上述结构，一方面很难保证电机轴两轴承的同心度，造成电机轴偏移，导致转子和定子之间的气隙不均匀，影响电机性能，造成电机运行不稳定，而且电机轴的偏移会造成叶轮回转中心线与泵体的中心线的同轴度问题，使得排水噪音较大；另一方面，工作介质会通过前盖板进入轴承部分，造成对润滑油的冲击和泄漏，润滑油的减少会增大电机轴与轴承之间的摩擦，甚至是干摩，造成电机具有较大的工作噪音，甚至是无法正常转动。

另外，现有空调机排水泵的驱动电机多采用两相无刷直流电机或三相无刷直流电机，这两种电机由于其本身原理和电路构造，电路元器件比较多，线路复杂，存在较高的故障率和生产成本，往往让客户难以接受。

为了克服现有的空调机排水系统存在的问题，需要开发一种生产工艺简单、性能可靠且成本较低的以单相无刷直流电机作为驱动马达的空调机无刷排水泵及排水系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于空调机的直流无刷排水泵及排水系统，不仅工作效率高、安全可靠性好，而且结构合理，工艺简单，易于装配，生产成本低。

为实现上述目的，本发明提供了一种空调机的直流无刷排水泵,包括电动机、叶轮和水泵壳，电动机为单相无刷直流电动机，电动机包括定子组件、转子组件、控制板和电机壳组件，电机壳组件包括上泵体、电机壳和安装架，电机壳内部具有与其一体成型的并将其内部腔体分隔成内腔和外腔的隔离部，转子组件安装于电机壳的内腔中，定子组件安装于电机壳的外腔中，水泵壳、上泵体、电机壳和安装架依次连接，叶轮安装在水泵壳与上泵体固定连接形成的泵腔中，并且叶轮安装在转子组件的电机轴一端，电机壳外腔与安装架内部腔体形成一个封闭的腔室，控制板固定在该封闭的腔室中安装架的底部。

其中，定子组件包括定子铁芯和定子绕组，定子铁芯包括环状轭部和若干齿槽，环状轭部与齿槽为分开式结构，定子铁芯齿槽数为4，定子绕组采用双绕组形式。

转子组件包括2对极的转子磁极和电机轴。

控制板包括具有两个功率驱动开关的非桥式电路和霍尔传感器，非桥式电路的两个功率驱动开关分别连接到霍尔传感器。霍尔传感器用于检测转子磁极的极性，根据极性提供转子位置信号，该位置信号触发非桥式电路中相应的功率开关进行开通和关闭，实现定子双绕组的轮流导通。

上泵体与电机壳通过卡扣式连接，上泵体的泵腔内壁外侧边缘沿圆周方向间隔分布有两段凹螺纹，两段凹螺纹之间设有两段防转凹槽，对应安装的电机壳部位设有与凹螺纹、防转凹槽相适配的凸螺纹和防转凸台，凹螺纹与凸螺纹直接卡扣式配合。防转凸台和防转凹槽的配合可以防止上泵体和电机壳配合后进行圆周方向的转动。

电机壳和安装架通过嵌入式卡扣进行过盈配合连接，电机壳的壳体外壁上沿其圆周方向设有三个均布的卡扣凸台，在安装架对应位置设有与卡扣凸台相适配的卡扣槽；在电机壳的壳体外壁还设有一定位柱，在安装架对应位置设有与定位柱相适配的柱状凹槽。

电机轴与隔离部内壁之间设有上轴承组件和下轴承组件，上轴承组件包括上轴承和上轴承座，下轴承组件包括下轴承、上轴承座和下轴承座，下轴承位于上轴承座和下轴承座之间，上轴承组件和下轴承组件分别以卡扣的形式安装于电机壳内腔中，在上轴承座和上轴承，上轴承座和下轴承之间还分别设有调心垫片和浸油毛毡。调心垫片用以调整轴承的位置，浸油毛毡对轴承进行润滑。

电机壳外腔的侧壁内表面设有定位筋，用于定位定子组件，电机壳外腔的侧壁内表面轴向伸出4个定位凸台，用于控制板径向方向位置的定位与支撑；安装架的底部设有一通孔，通孔内过盈配合有一橡胶塞，控制板的引出线通过橡胶塞引向外部。

上泵体侧壁上设有至少一个连通外界的气压槽口。用以保持无刷电机内部腔体与外界的气压平衡，有利于电机启动，同时可防止水回流时进入轴承，起到泄流作用。

本发明还提供了一种空调机的排水系统,包括上述一种空调机的直流无刷排水泵、水位感应器、软管和安装在软管上的止回阀，水位感应器安装在排水泵的一侧，软管一端与水泵壳出水口相连，另一端与止回阀进水口相连。

有益效果：

（1）本空调无刷排水泵转子组件和定子组件因电机壳隔离部相互隔开，分别安装在内腔和外腔中，即将电机的带电体部分和不带电部分相互隔开，使得定子组件远离液体工作介质；转子腔和泵腔之间有一上泵体和电机壳形成的腔体，使得转子腔不易受外界异物干扰，上泵体的气压槽口可及时将进入该空腔中的水排出，有效避免了水倒灌进入转子腔，造成对轴承组件的冲击，润滑油的泄漏，保证了电机转动的润滑度，减小了工作噪音，大大提高了电机的安全稳定性；而且电机轴的上下轴承均位于电机壳内腔中，保证了同心度，且整体装配方式简单，生产成本低，易于维修。

（2）本发明应用于空调机的单相无刷直流电机中，控制板采用具有两个功率驱动开关的非桥式控制电路，利用霍尔传感器检测转子位置，驱动控制器仅仅采用2个功率驱动开关就能实现两个绕组的正常换相，减少了元器件的使用数量，大大降低了驱动控制器的故障率，延长了电机的使用寿命。

（3）控制板采用装配后灌封的方式，在与定子组件连接装配后，一起安装到电机壳外腔内，利用电机壳外腔中的定位筋进行可靠定位，然后对其进行灌封，灌封可保持线路板与外界隔绝，而且灌封过程中不需要对灌封材料量进行精确控制，只需将控制板完全覆盖即可完成灌封，灌封工艺简单、用量少、成本低，灌封之后安装安装架，将控制板引线从安装架橡胶塞中引出，可有效防止外界腐蚀性气体或液体进入电机壳内部，提高了整个电机的安全可靠性。

（4）定子组件中，定子铁芯与齿槽采用分开式结构，不仅可以单独冲制，充分利用材料，减少材料浪费，而且可以采用普通绕线机对齿槽绕线后嵌入环状轭部中，不需要采用专门的绕线机，节省了生产成本，简化了生产工序。

（5）上、下轴承座与电机壳以卡接形式进行连接，整体装配方式简单，生产成本低；轴承座内部装有浸油毛毡，可对轴承进行润滑，从而降低电机噪音，提高使用寿命。

（6）排水系统安装的水位感应器，可及时监测水位状态，将信号反馈给空调系统，继而控制电机的启停，既保证了电机的低消耗，又可及时将冷凝水排出，防止溢漏；排水系统安装的止回阀，在空调机电机停止工作时，可以防止空调机外管中的冷凝水向排水泵倒流，从而有效防止空调机室内机漏水。

附图说明

图1为本发明的直流无刷排水泵的剖视图；

图2为本发明的定子组件的结构示意图；

图3为本发明的控制板的结构示意图；

图4为本发明的上泵体结构示意图；

图5为本发明的电机壳结构示意图；

图6为本发明的安装架结构示意图；

图7为本发明上轴承组件爆炸结构示意图；

图8为本发明下轴承组件爆炸结构示意图；

图9为图1的局部放大图；

图10为本发明的控制板灌封后的结构示意图；

图11为本发明的排水系统结构示意图。

其中，1-电动机，11-定子组件，111-定子铁芯，112-定子绕组，113-环状轭部，114-齿槽，12-转子组件，122-电机轴，13-控制板，131-霍尔传感器，14-电机壳组件，141-上泵体，1411-凹螺纹，1412-防转凹槽，1413-气压槽口，142-电机壳，1421-隔离部，1422-凸螺纹，1423-防转凸台，1424-卡扣凸台，1425-定位柱，1426-定位筋，1427-定位凸台，143-安装架，1431-卡扣槽，1432-柱状凹槽，1433-橡胶塞，2-叶轮，3-水泵壳，4-上轴承组件，41-上轴承，42-上轴承座，43-调心垫片，44-浸油毛毡，5-下轴承组件，51-下轴承，52-下轴承座，6-水位感应器，7-软管，8-止回阀。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选技术方案。

如图所示，本发明的一种空调机的直流无刷排水泵,包括电动机1、叶轮2和水泵壳3，电动机1为单相无刷直流电动机，电动机1包括定子组件11、转子组件12、控制板13和电机壳组件14，电机壳组件14包括上泵体141、电机壳142和安装架143，电机壳142内部具有与其一体成型的并将其内部腔体分隔成内腔和外腔的隔离部1421，转子组件12安装于电机壳142的内腔中，定子组件11安装于电机壳142的外腔中，水泵壳3、上泵体141、电机壳142和安装架142依次连接，叶轮2安装在水泵壳3与上泵体141固定连接形成的泵腔中，并且叶轮2安装在转子组件12的电机轴122一端，电机壳142外腔与安装架143内部腔体形成一个封闭的腔室，控制板13固定在该封闭的腔室中安装架143的底部，并且控制板13与定子组件11相连。

其中，定子组件11包括定子铁芯111和定子绕组112，定子铁芯111包括环状轭部113和若干齿槽114，环状轭部113与齿槽114为分开式结构，定子铁芯111齿槽数为4，定子绕组112采用双绕组形式。

转子组件12包括2对极的转子磁极和电机轴122。

控制板13包括具有两个功率驱动开关的非桥式电路和霍尔传感器131，非桥式电路的两个功率驱动开关分别连接到霍尔传感器131。霍尔传感器用于检测转子磁极的极性，根据极性提供转子位置信号，该位置信号触发非桥式电路中相应的功率开关进行开通和关闭，实现定子双绕组的轮流导通。

上泵体141与电机壳142通过卡扣式连接，上泵体141的泵腔内壁外侧边缘沿圆周方向间隔分布有两段凹螺纹1411，两段凹螺纹1411之间设有两段防转凹槽1412，对应安装的电机壳142部位设有与凹螺纹1411、防转凹槽1412相适配的凸螺纹1422和防转凸台1423，凹螺纹1411与凸螺纹1422直接卡扣式配合。防转凸台和防转凹槽的配合可以防止上泵体和电机壳配合后进行圆周方向的转动。

电机壳142和安装架143通过嵌入式卡扣进行过盈配合连接，电机壳142的壳体外壁上沿其圆周方向设有三个均布的卡扣凸台1424，在安装架143对应位置设有与卡扣凸台1424相适配的卡扣槽1431；在电机壳142的壳体外壁还设有一定位柱1425，在安装架143对应位置设有与定位柱1425相适配的柱状凹槽1432。

电机轴122与隔离部1421内壁之间设有上轴承组件4和下轴承组件5，上轴承组件4包括上轴承41和上轴承座42，下轴承组件5包括下轴承51、上轴承座42和下轴承座52，下轴承51位于上轴承座42和下轴承座52之间，上轴承组件4和下轴承组件5分别以卡扣的形式安装于电机壳142内腔中，在上轴承座42和上轴承41，上轴承座42和下轴承51之间还分别设有调心垫片43和浸油毛毡44。调心垫片43用以调整轴承的位置，浸油毛毡44对轴承进行润滑。

电机壳142外腔的侧壁内表面设有定位筋1426，用于定位定子组件11，电机壳142外腔的侧壁内表面轴向伸出4个定位凸台1427，用于控制板13径向方向位置的定位与支撑；安装架143的底部设有一通孔，通孔内过盈配合有一橡胶塞1433，控制板13的引出线通过橡胶塞1433引向外部。

上泵体141侧壁上设有至少一个连通外界的气压槽口1413。用以保持无刷电机内部腔体与外界的气压平衡，有利于电机启动，同时可防止水回流时进入轴承，起到泄流作用。

本发明还提供了一种空调机的排水系统,包括上述一种空调机的直流无刷排水泵、水位感应器6、软管7和安装在软管7上的止回阀8，水位感应器6安装在排水泵的一侧，软管7一端与水泵壳3出水口相连，另一端与止回阀8进水口相连。

有益效果：

（1）本空调无刷排水泵转子组件和定子组件因电机壳隔离部相互隔开，分别安装在内腔和外腔中，即将电机的带电体部分和不带电部分相互隔开，使得定子组件远离液体工作介质，转子腔和泵腔之间有一上泵体和电机壳形成的腔体，使得转子腔不易受外界异物干扰，大大提高了电机的安全性；而且电机轴的上下轴承均位于电机壳内腔中，保证了同心度，且整体装配方式简单，生产成本低，易于维修。

（2）本发明应用于空调机的单相无刷直流电机中，控制板采用具有两个功率驱动开关的非桥式控制电路，利用霍尔传感器检测转子位置，驱动控制器仅仅采用2个功率驱动开关就能实现两个绕组的正常换相，减少了元器件的使用数量，大大降低了驱动控制器的故障率，延长了电机的使用寿命。

（3）控制板采用装配后灌封的方式，在与定子组件连接装配后，一起安装到电机壳外腔内，利用电机壳外腔中的定位筋进行可靠定位，然后对其进行灌封，灌封可保持线路板与外界隔绝，而且灌封过程中不需要对灌封材料量进行精确控制，只需将控制板完全覆盖即可完成灌封，灌封工艺简单、用量少、成本低，灌封之后安装安装架，将控制板引线从安装架橡胶塞中引出，可有效防止外界腐蚀性气体或液体进入电机壳内部，提高了整个电机的安全可靠性。

（4）定子组件中，定子铁芯与齿槽采用分开式结构，不仅可以单独冲制，充分利用材料，减少材料浪费，而且可以采用普通绕线机对齿槽绕线后嵌入环状轭部中，不需要采用专门的绕线机，节省了生产成本，简化了生产工序。

（5）上、下轴承座与电机壳以卡接形式进行连接，整体装配方式简单，生产成本低；轴承座内部装有浸油毛毡，可对轴承进行润滑，从而降低电机噪音，提高使用寿命。

（6）排水系统安装的水位感应器，可及时监测水位状态，将信号反馈给空调系统，继而控制电机的启停，既保证了电机的低消耗，又可及时将冷凝水排出，防止溢漏；排水系统安装的止回阀，在空调机电机停止工作时，可以防止空调机外管中的冷凝水向排水泵倒流，从而有效防止空调机室内机漏水。

Claims (10)

1.一种空调机的直流无刷排水泵,其特征在于：包括电动机（1）、叶轮（2）和水泵壳（3），电动机（1）为单相无刷直流电动机，电动机（1）包括定子组件（11）、转子组件（12）、控制板（13）和电机壳组件（14），电机壳组件（14）包括上泵体(141)、电机壳(142)和安装架(143)，电机壳(142)内部具有与其一体成型的并将其内部腔体分隔成内腔和外腔的隔离部(1421)，转子组件(12)安装于电机壳(142)的内腔中，定子组件(11)安装于电机壳(142)的外腔中，水泵壳(3)、上泵体(141)、电机壳(142)和安装架(143)依次连接，叶轮(2)安装在水泵壳(3)与上泵体(141)固定连接形成的泵腔中，并且叶轮(2)安装在转子组件(12)的电机轴(122)一端，电机壳(142)外腔与安装架(143)内部腔体形成一个封闭的腔室，控制板(13)固定在该封闭的腔室中安装架(142)的底部。

2.如权利要求1所述的一种空调机的直流无刷排水泵,其特征在于：上泵体（141）侧壁上设有至少一个连通外界的气压槽口（1413）。

3.如权利要求1所述的一种空调机的直流无刷排水泵,其特征在于：定子组件(11)包括定子铁芯(111)和定子绕组(112)，定子铁芯(111)包括环状轭部(113)和若干齿槽（114），环状轭部（113）与齿槽（114）为分开式结构，定子铁芯（111）齿槽数为4，定子绕组（112）采用双绕组形式。

4.如权利要求1所述的一种空调机的直流无刷排水泵,其特征在于：转子组件（12）包括2对极的转子磁极和电机轴（122）。

5.如权利要求1所述的一种空调机的直流无刷排水泵,其特征在于：控制板（13）包括具有两个功率驱动开关的非桥式电路和霍尔传感器（131），非桥式电路的两个功率驱动开关分别连接到霍尔传感器（131）。

6.如权利要求1所述的一种空调机的直流无刷排水泵,其特征在于：上泵体（141）与电机壳（142）通过卡扣式连接，上泵体（141）的泵腔内壁外侧边缘沿圆周方向间隔分布有两段凹螺纹（1411），两段凹螺纹（1411）之间设有两段防转凹槽（1412），对应安装的电机壳（142）部位设有与凹螺纹（1411）、防转凹槽（1412）相适配的凸螺纹（1422）和防转凸台（1423），凹螺纹(1411)与凸螺纹(1422)直接卡扣式配合。

7.如权利要求1所述的一种空调机的直流无刷排水泵,其特征在于：电机壳(142)和安装架(143)通过嵌入式卡扣进行过盈配合连接，电机壳(142)的壳体外壁上沿其圆周方向设有三个均布的卡扣凸台(1424)，在安装架(143)对应位置设有与卡扣凸台(1424)相适配的卡扣槽(1431)；在电机壳(142)的壳体外壁还设有一定位柱(1425)，在安装架(143)对应位置设有与定位柱(1425)相适配的柱状凹槽(1432)。

8.如权利要求1所述的一种空调机的直流无刷排水泵,其特征在于：电机轴(122)与隔离部(1421)内壁之间设有上轴承组件(4)和下轴承组件(5)，上轴承组件(4)包括上轴承(41)和上轴承座(42)，下轴承组件(5)包括下轴承(51)、上轴承座(42)和下轴承座(52)，下轴承(51)位于上轴承座(42)和下轴承座(52)之间，上轴承组件(4)和下轴承组件(5)分别以卡扣的形式安装于电机壳(142)内腔中，在上轴承座(42)和上轴承(41)，上轴承座(42)和下轴承(51)之间还分别设有调心垫片(43)和浸油毛毡(44)。

9.如权利要求1至8中任意一项权利要求所述的一种空调机的直流无刷排水泵,其特征在于：电机壳（142）外腔的侧壁内表面设有定位筋（1426），用于定位定子组件（11），电机壳（142）外腔的侧壁内表面轴向伸出4个定位凸台（1427），用于控制板（13）径向方向位置的定位与支撑；安装架（143）的底部设有一通孔，通孔内过盈配合有一橡胶塞（1433），控制板（13）的引出线通过橡胶塞（1433）引向外部。

10.一种空调机的排水系统,其特征在于：包括上述一种空调机的直流无刷排水泵、水位感应器（6）、软管（7）和安装在软管（7）上的止回阀（8），水位感应器（6）安装在排水泵的一侧，软管（7）一端与水泵壳（3）出水口相连，另一端与止回阀（8）进水口相连。