CN202841037U - 交流永磁同步排水泵电机的磁芯启动机构及排水泵 - Google Patents

Abstract

一种交流永磁同步排水泵电机的磁芯启动机构，包括永磁转子、转子轴及转子轴套，轴套的管状主体外侧壁凸出一启动筋，永磁转子的磁芯具有一可容置所述轴套的容纳腔，容纳腔内侧壁凸出一限位筋，启动筋与限位筋发生干涉形成两组干涉面，每一组干涉面内安设有一减震弹性体，减震弹性体具有朝向启动筯的第一弧面及朝向限位筋的第二弧面，启动筋或限位筋分别具有与第一弧面或第二弧面具有相同曲率半径及曲率中心的弧面结构。本实用新型改进了交流永磁同步排水泵电机磁芯容纳腔的限位筋与转子轴套启动筋之间干涉面的空间结构，使之形成与减震弹性体外周贴合的环形空间，减少甚至消除轴套、减震弹性体和风叶间在启动时所产生的拍打噪音。

Description

交流永磁同步排水泵电机的磁芯启动机构及排水泵

背景技术

本实用新型涉及电机技术领域，尤其涉及排水泵用电机技术领域。

背景技术

授权公开号为CN2916195Y，授权公告日为2007年6月27日，发明名称为《一种离心式排水泵》的中国实用新型专利，公开了一种离心式排水泵，其叶轮中央有一容置轴套的容纳腔，轴套侧壁设有启动筋，容纳腔内壁设有限位筋，启动筋与限位筋的相对面之间通过一对减震垫发生接触并传动，减震垫通过凸棱分别嵌合于启动筋及限位筋的凹槽中。当转轴转动时，轴套上的启动筋即通过减震垫间接传动于叶轮容纳腔的限位筋，从而驱动叶轮转动。该专利中，减震垫是嵌接于轴套的启动筋及叶轮的容纳腔限位筋中的，因此，减震垫的动作分别同步于轴套或叶轮，减震主要来自于减震垫的弹性材料对机械冲击力的吸收及缓冲。

授权公开号为CN201262196Y，授权公告日为2009年6月24日，发明名称为《永磁同步电机的转子和工作构件之间的传动装置》的中国实用新型专利公开了一种永磁同步电机的转子和工作构件之间的传动装置，轴套侧壁设有第一启动筋，工作构件（相当于叶轮）的容纳腔内壁设有限位筋，第一启动筋与限位筋为错位设计，两者之间设有防碰撞间隙，两者之间设有一减震块，减震块分别与启动筋及限位筋接触，从而将轴套启动筋的转动传递至工作构件的限位筋，带动工作构件转动。减震块既不固定于轴套（启动筋）也不固定于工作构件（限位筋），而是独立设置于工作构件的容纳腔中。当转子转动时，启动筋首先接触减震块，然后推动弹性块接触限位筋，启动筋对限位筋的冲击能量分布在减震块的被压缩体积中，从而减缓启动筋对限位筋的冲击，进而降低永磁同步电机的工作噪声。为了避免启动筋与限位筋的直接接触，该专利中启动筋与限位筋为错位设计。为了达到错位的目的，必然会减小启动筋与限位筋的直径或长度，即启动筋及限位筋变薄变短，受力面变小。当泵的功率增大时，受力面小会引起构件损害较多等情况出现。

公开日为2011年6月15日，公开号为CN102094832A，发明名称为“交流永磁同步电机叶轮启动机构及排水泵”的中国发明专利申请公开了一种交流永磁同步电机叶轮启动机构，包括连接转子轴的轴套，轴套的管状主体外侧壁凸出一启动筋，叶轮具有一可容置所述轴套的容纳腔，容纳腔内侧壁凸出一限位筋，所述启动筋与所述限位筋发生干涉，所述启动筋与限位筋的每一组干涉面之间均安设有减震弹性体，所述减震弹性体的径向宽度与所述容纳腔内侧壁与所述轴套主体外侧壁之间的径向距离一致，减震弹性体可以在容纳腔内侧壁与轴套主体外侧壁之间自由滚动或滑动。无论电机是正转还是反转，启动筋与限位筋尽管是处于相干涉的平面关系，但也不会直接接触，而是通过该减震弹性来传递运动，因此启动筋与限位筋不用因为考虑错位而做薄做小做短，能保证具有较大的受力面，可适用于较大功率的电机。而且由于减震弹性体与启动筋或限位筋之间不需要固定，因此不需要加工嵌合的槽位，减少了加工工序，方便了安装，而其完整的外表面也进一步加强了受力。

但是由于在电机启动过程中，作为传动中介的减震弹性体会受到挤压，从而产生变形，引起摩擦发热。另一方面，由于长时间受至某一方向上的挤压，因为减震弹性体变形不均匀，某些部位会因长期工作疲劳产生裂纹甚至撕裂，降低了使用寿命，影响了减震效果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种改进的叶轮启动机构，可弥补现有技术的不足，既能达到降低工作噪声的目的，又可达到延长使用寿命的目的。

本实用新型的另一目的在于提供一种应用了上述叶轮启动机构的交流永磁同步电机。

本实用新型的还有一目的在于提供一种应用了上述电机的离心式排水泵。

为了达到上述实用新型目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种交流永磁同步排水泵电机的磁芯启动机构，包括永磁转子、转子轴及转子轴套，轴套的管状主体外侧壁凸出一启动筋，所述永磁转子的磁芯具有一可容置所述轴套的容纳腔，容纳腔内侧壁凸出一限位筋，所述启动筋与所述限位筋发生干涉形成两组干涉面，每一组干涉面内安设有一减震弹性体，其特征在于：所述减震弹性体具有朝向启动筯的第一弧面及朝向限位筋的第二弧面，所述启动筋或限位筋分别具有与第一弧面或第二弧面具有相同曲率半径及曲率中心的弧面结构。所述第一弧面及第二弧面共同构成减震弹性体外周的局部或全部，当其构成减震弹性体外周的全部时，启动筋与限位筋相对的两干涉面构成一大致闭合的环形空间；而当第一弧面及第二弧面构成减震弹性体外周的部分而非全部时，启动筋与限位筋相对的两干涉面构成的是半闭合的环形空间，减震弹性体受限于该半围合空间内。

所述启动筋与限位筋在相互靠近时相对的两干涉面围合形成大致闭合的环形空间，环形空间与所述减震弹性体为过盈配合。

作为一种优选方式，所述减震弹性体的横截面为圆形，所述第一弧面及第二弧面共同构成同一圆周的局部或全部；所述启动筋及限位筋的横截面均呈双侧内凹弧形，当相互靠近时启动筋与限位筋相对侧的内凹弧位于同一圆周上。当减震弹性体的第一弧面及第二弧面大致构成了完整的圆周时，相互靠近的启动筋及限位筋也围合成一大致闭合的圆环形空间。

优选地，所述减震弹性体为圆柱体或球体。减震弹性体可以为实心体或空心体。

优选地，所述轴套的管状主体的外侧壁表面光滑。当然，轴套的管状主体的外侧壁也可以是光滑的。

作为一种实施方式，所述容纳腔设置于永磁转子磁芯靠近叶轮的一端。又或者，所述容纳腔设置于永磁转子磁芯远离叶轮的一端。

作为一种实施方式，所述启动筋两侧的内凹弧形由具有同一半径及圆心的多段直线段或多段弧段组成；所述限位筋两侧的内凹弧形由具有同一半径及圆心的多段直线段或多段弧段组成。

一种使用如上任一所述的交流永磁同步排水泵电机的磁芯启动机构的交流永磁同步电机。

一种离心式排水泵，包括叶轮，还包括如上所述的交流永磁同步电机，所述叶轮与所述交流永磁同步电机的转子轴固定连接并同步转动。

本实用新型改进了交流永磁同步排水泵电机的磁芯启动机构，具体来说，就是改变了磁芯容纳腔的限位筋与转子轴套启动筋之间干涉面的空间结构，使之形成与减震弹性体外周贴合的环形空间。在转子转动时，永磁转子的磁芯接触到减震弹性体并通过减震弹性体推动转子轴转动从而使与转子轴固定连接的叶轮转动。在这一过程中，由于减震弹性体处于与其外周形状相同的环形空间中，各方向上的受力是均衡相等的，即受挤压后的减震弹性体仍然基本保持原有形状，可见挤压变形非常小，很大程度上减小了减震弹性体内部的摩擦发热和工作疲劳所产生的裂纹甚至撕裂，提高了减震弹性体的使用寿命。由于减震弹性体具有良好的减震作用，可以减少甚至消除轴套、减震弹性体和风叶间在启动时所产生的拍打噪音，使电机工作时更加安静，感觉舒适。

附图说明

图1是离心式排水泵的整体结构剖视图。

图2是离心式排水泵的装配示意图。

图3是启动结构的剖视图。

图4是减震弹性体受力分析图。

图5是轴套的轴测图，

图5a是轴套启动筋的横截面示意图，该启动筋两侧的内凹弧形由多段直线段组成，

图5b是轴套启动筋的横截面示意图，该启动筋两侧的内凹弧形由多段弧段组成。

图6是磁芯容纳腔的轴测图，图6a~6d是限位筋的四种实现方式，其中

图6a的限位筋两侧内凹弧形为圆滑圆弧，

图6b的限位筋两侧内凹弧形为带齿圆弧，

图6c的限位筋两侧内凹弧形由多段直线段组成，

图6d的限位筋两侧内凹弧形由多段弧段组成。

图7a是启动机构位于磁芯后端的示意图。

图7b是启动机构位于磁芯前端的示意图。

其中，1后轴承，2泵体，3磁芯，3.1限位筋，3.2容纳腔，4前轴承，5叶轮固定垫片，6减震弹性体，7转子轴，8轴套，8.1启动筋，9叶轮，10线圈，11定子铁芯，12轴套盖，100启动机构

具体实施方式

如图1~图2所示，为离心式排水泵，其包括相互隔离的转子腔和排水泵盖腔。转子腔由泵体2、磁芯3、转子轴7、后轴承1、前轴承4及轴承支撑件限定；排水泵盖腔由含进水口的泵盖、轴套8、叶轮9及叶轮固定垫片5限定。线圈10产生的交变磁场通过定子铁芯11驱动磁芯3正向或反向转动。磁芯3套接于转子轴7，通过磁芯启动机构驱使转子轴7转动。在叶轮9的后方由环形的叶轮固定垫片5把转子轴7和叶轮9密封固定在一起同步转动。磁芯的底部设置有轴套盖12，罩设于启动机构之外起保护作用。

如图3及图6各图所示，磁芯3的底部具有一容纳腔3.2，用于容置轴套8。容纳腔3.2内侧壁凸出限位筋3.1。轴套8具有一管状主体，管状主体的外侧壁向外凸出启动筋8.1。启动筋8.1和限位筋3.1处于同一平面相干涉的关系。由于启动筋8.1和限位筋3.1各有一条，因此，两者之间存在两组干涉面。每一组干涉面内设有一个减震弹性体6，减震弹性体的横截面优选为圆形，例如，减震弹性体可采用圆柱状或球状弹性体。

本例中，启动筋双侧均呈内凹弧形，限位筋同样双侧呈内凹弧形，且当相互靠近时启动筋与限位筋相对一侧的内凹弧形位于同一圆周上，共同围合成一大致闭合的圆环。圆环与减震弹性体为过盈配合，从而使启动筋与限位筋靠近时使减震弹性体受到挤压，而非由启动筋或限位筋本身去承受碰撞及挤压，避免启动筋与限位筋直接接触。圆环留有两处间隙开口，以允许减震弹性体在圆环内部产生适度的变形，使轴套与磁芯不产生直接碰撞或摩擦。

图5为轴套的轴测图，图中可看到轴套8的柱状主体外具有启动筋8.1，图5a~b示出了轴套的其中两种实现方式。如图5a的截面图可见，启动筋8.1两侧的内凹弧形由具有同一圆心及半径的多段直线段或多段弧段组成。如图5b的截面图可见，启动筋8.1两侧的内凹弧形由具有同一圆心及半径的多段直线段或多段弧段组成。当然，启动筋8.1两侧的内凹弧形还可以是圆滑的一段圆弧，还可以在该弧面上设置与转轴轴线平行的齿。

轴套的管状主体的外侧壁可设置平行于轴线的齿条。当然，也可采用光滑的柱面。

图6为磁芯容纳腔的剖面图，图中可看到容纳腔3.2从其圆周向轴心方向凸起一限位筋3.1。图6a~6d为限位筋的几种实施方式。限位筋两侧的内凹弧形可以为圆滑的一段弧面，该弧面上可以设置与转轴轴线平行的齿，如图6b所示；也可以不带齿，如图6a所示。另外，如图6c及图6d的剖面图所示，限位筋两侧的内凹弧形也可以由具有同一圆心及半径的多段直线段或多段弧段组成。轴套或磁芯容纳腔壁设有条状齿有利于推动减震弹性体滚动。

减震弹性体6在容纳腔内采用不固定的形式，可以在轴套主体外壁与容纳腔内壁之间所围合成的空间内自由滚动或滑动。减震弹性体可采用塑性材料，如橡胶，可考虑采用空心结构或实心结构。

当转子转动时，固定在转子轴7上的轴套8通过减震弹性体6推动磁芯3转动。因弹性体具有良好的减震作用，所以可以减少甚至消除磁芯3启动时轴套8与减震弹性体6之间、减震弹性体6与磁芯3之间的拍打噪音，使电机工作时更加安静，感觉更舒适。在电机反转时，由于由于启动筋与限位筋的另一组干涉面之间也设有减震弹性体，因此启动筋同样不会直接接触限位筋引起噪音。

在挤压过程中，减震弹性体6的受力分析如图4所示，在受到圆周包围情况下，减震弹性体6圆周各点上受力大致相等，避免局部或某一方向上受压过大，引起过大变形，产生大量摩擦热，也避免了橡胶体的挤压撕裂。

本例中，轴套设有一条启动筋，容纳腔设有一条限位筋，实际应用中，不排除设有一条以上的启动筋及一条以上的限位筋的情况，在启动筋及限位筋的每组干涉面之间均安设一块减震弹性体，以使启动筋不直接触动限位筋，而是通过减震弹性体把转动传递给限位筋。

本例及附图中，减震弹性体采用了横截面为圆形的结构，也就是说减震弹性体朝向启动筯的第一弧面及朝向限位筋的第二弧面构成了同一圆周的局部或全部，相应地，启动筋与限位筋的双侧内凹弧形与减震弹性体的外圆周具有相同的圆心及半径，从而由相对的两干涉面围合形成圆环形空间，在实际应用中，还可以是减震弹性体采用椭圆体而启动筋及限位筋围合成椭圆环形空间等其它实施方式，只要保证启动筋及限位筋分别具有与减震弹性体的第一弧面及第二弧面具有相同曲率半径及曲率中心即可。

如图7a及图7b为本实用新型的两种实施方式，其中图7a所示方式中，启动机构100设置于磁芯远离叶轮的一端，图1及图2均是基于此种方式的示意。而在图7b所示方式中，启动机构100设置于磁芯靠近叶轮的一端。

本实用新型包括但并不限于上述实施例的内容，其它一切与本实用新型的技术方案具有相同实质性内容的产品结构均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种交流永磁同步排水泵电机的磁芯启动机构，包括永磁转子、转子轴及转子轴套，轴套的管状主体外侧壁凸出一启动筋，所述永磁转子的磁芯具有一可容置所述轴套的容纳腔，容纳腔内侧壁凸出一限位筋，所述启动筋与所述限位筋发生干涉形成两组干涉面，每一组干涉面内安设有一减震弹性体，其特征在于：所述减震弹性体具有朝向启动筯的第一弧面及朝向限位筋的第二弧面，所述启动筋或限位筋分别具有与第一弧面或第二弧面具有相同曲率半径及曲率中心的弧面结构。

2.根据权利要求1所述的交流永磁同步排水泵电机的磁芯启动机构，其特征在于：所述启动筋与限位筋在相互靠近时相对的两干涉面围合形成大致闭合的环形空间，环形空间与所述减震弹性体为过盈配合。

3.根据权利要求1所述的交流永磁同步排水泵电机的磁芯启动机构，其特征在于：所述减震弹性体的横截面为圆形，所述第一弧面及第二弧面共同构成同一圆周的局部或全部；所述启动筋及限位筋的横截面均呈双侧内凹弧形，当相互靠近时启动筋与限位筋相对侧的内凹弧位于同一圆周上。

4.根据权利要求3所述的交流永磁同步排水泵电机的磁芯启动机构，其特征在于：所述减震弹性体为圆柱体或球体。

5.根据权利要求1所述的交流永磁同步排水泵电机的磁芯启动机构，其特征在于：所述轴套管状主体的外侧壁设有凸起的平行于轴线的齿条。

6.根据权利要求1所述的交流永磁同步排水泵电机的磁芯启动机构，其特征在于：所述容纳腔设置于永磁转子磁芯靠近叶轮的一端。

7.根据权利要求1所述的交流永磁同步排水泵电机的磁芯启动机构，其特征在于：所述容纳腔设置于永磁转子磁芯远离叶轮的一端。

8.根据权利要求3所述的交流永磁同步排水泵电机的磁芯启动机构，其特征在于：所述启动筋两侧的内凹弧形由具有同一半径及圆心的多段直线段或多段弧段组成；所述限位筋两侧的内凹弧形由具有同一半径及圆心的多段直线段或多段弧段组成。

9.一种使用如权利要求1~8任一所述的交流永磁同步排水泵电机的磁芯启动机构的交流永磁同步电机。

10.一种离心式排水泵，包括叶轮，其特征在于：还包括如权利要求9所述的交流永磁同步电机，所述叶轮与所述交流永磁同步电机的转子轴固定连接并同步转动。

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