本發(fā)明涉及一種U形鐵芯單相永磁同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的小型離心泵，尤其涉及其機(jī)械和電磁結(jié)構(gòu)的配合；在國(guó)際專利分類表中，分類屬于F04D25/06或F04D27/00。

背景技術(shù)：

小型離心泵使用量大面廣，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，亟需制造低成本和運(yùn)行節(jié)能。針對(duì)傳統(tǒng)小型離心泵使用異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)以至效率偏低的情況，現(xiàn)有技術(shù)提出改由U形鐵芯單相永磁同步電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)而節(jié)能且體積較小和成本較低，但運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)存在瞬時(shí)轉(zhuǎn)速波動(dòng)并導(dǎo)致振動(dòng)噪聲。該現(xiàn)有技術(shù)可見(jiàn)本申請(qǐng)人的在先申請(qǐng)CN201510650496.1等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提出一種小型離心泵，可由U形鐵芯單相永磁同步電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，但可以有效降低振動(dòng)噪聲，成本較低。

本發(fā)明解決所述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是，一種U形鐵芯單相永磁同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的小型離心泵，包括離心式葉輪和同軸傳動(dòng)該葉輪的U形鐵芯單相永磁同步電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)包括：

——永磁轉(zhuǎn)子，為徑向兩極充磁的圓柱形；

——定子，包括“U”字形的定子鐵芯和該鐵芯所穿越的定子繞組；

——所述“U”字形二臂上部成形為靠往所述永磁轉(zhuǎn)子圓柱面左側(cè)的左極靴和靠往所述永磁轉(zhuǎn)子圓柱面右側(cè)的右極靴，所述極靴與轉(zhuǎn)子間氣隙的寬度于每一極下沿設(shè)定的旋轉(zhuǎn)方向收窄，因而在自由狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子磁極的軸線以定子的軸線為參照，沿設(shè)定的旋轉(zhuǎn)方向偏轉(zhuǎn)一銳角角度；

所述葉輪直徑為20～70mm；

其特征在于：所述永磁轉(zhuǎn)子的圓柱面緊固于軟磁合金制成的圓筒內(nèi)。

該圓筒的質(zhì)量增加對(duì)轉(zhuǎn)子的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速波動(dòng)的慣性阻尼。更重要的是，按照楞次定律，該圓筒既由軟磁合金制成，其良好導(dǎo)電性即可對(duì)永磁轉(zhuǎn)子的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速波動(dòng)產(chǎn)生電磁阻尼，因而削弱轉(zhuǎn)速脈動(dòng)導(dǎo)致的振動(dòng)噪聲；其良好導(dǎo)磁性使其占據(jù)的位置讓工作磁通低損失通過(guò)，因而使電動(dòng)機(jī)的效率得以保持，無(wú)需增加電磁材料成本。

上述技術(shù)方案的進(jìn)一步設(shè)計(jì)之一是：所述軟磁合金為電工純鐵。電工純鐵具有優(yōu)秀的磁導(dǎo)率和便于機(jī)械切削或壓力加工的性能，其適中的電導(dǎo)率，在產(chǎn)生足夠的電磁阻尼的基礎(chǔ)上，可提高轉(zhuǎn)子電路功率因數(shù)而產(chǎn)生較大的異步轉(zhuǎn)矩，改善啟動(dòng)性能。

上述技術(shù)方案的進(jìn)一步設(shè)計(jì)之二是：所述軟磁合金為鐵素體不銹鋼。其電磁性能比不上電工純鐵，但無(wú)需防腐蝕。

本發(fā)明的技術(shù)方案和效果將在具體實(shí)施方式中結(jié)合附圖作進(jìn)一步的說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例離心泵基本機(jī)械結(jié)構(gòu)主視圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例離心泵電動(dòng)機(jī)電磁基本結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明實(shí)施例是在CN201510650496.1說(shuō)明書所述實(shí)施例離心泵的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成，其基本機(jī)械、電磁結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，繼承CN201510650496.1說(shuō)明書所述離心泵實(shí)施例(可相應(yīng)對(duì)照CN201510650496.1的說(shuō)明書附圖1、6)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括：

——U形鐵芯單相永磁同步電動(dòng)機(jī)(圖1示出該電動(dòng)機(jī)定子的疊片鐵芯3和繞組12以及永磁轉(zhuǎn)子1的剖面)及其經(jīng)一啟動(dòng)機(jī)構(gòu)同軸傳動(dòng)的離心式葉輪105。離心式葉輪105具有4個(gè)葉片；按水壓要求，葉片數(shù)也可以為3、5或6，但最好不要多于8片，且若采用奇數(shù)片，更有利于降低振動(dòng)噪聲。葉輪為注塑成型，直徑60mm。葉輪不宜過(guò)大以至轉(zhuǎn)動(dòng)慣量過(guò)大，以配合電動(dòng)機(jī)仍不太大的啟動(dòng)力矩；但也不宜過(guò)小，以具有足夠的相應(yīng)控制方法的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

——環(huán)繞葉輪起渦殼作用的泵蓋106；

——支承或/和封閉所述永磁同步電動(dòng)機(jī)、葉輪105和泵蓋106的泵體107、軸承108和密封圈109等附件；

——轉(zhuǎn)子筒171，插于所述永磁同步電動(dòng)機(jī)的定、轉(zhuǎn)子間起隔水作用。

——徑向兩極充磁的圓柱形永磁轉(zhuǎn)子1；

——定子2，包括圖示“U”字形的疊片鐵芯3和定子繞組12；定子繞組12纏繞于左、右二個(gè)塑料線圈架121后被表層塑料122塑封為一整體；鐵芯3的左臂31和右臂32分別穿越塑料線圈架121左、右二個(gè)內(nèi)孔后露出的上部形成極面靠往轉(zhuǎn)子1圓柱面左側(cè)和右側(cè)的左極靴311和右極靴316；極面形狀為內(nèi)凹而成階梯連接的二段與轉(zhuǎn)子1同軸的圓弧面：沿順時(shí)針?lè)较颍仁前霃捷^大的圓弧面，然后是半徑較小的圓弧面；左極靴311的上、下極尖所在平面和右極靴316的上、下極尖所在平面均與圖示“U”字形的對(duì)稱軸30平行，定子磁場(chǎng)軸線20則與對(duì)稱軸30垂直。因此，永磁轉(zhuǎn)子1的磁極軸線10即相對(duì)于定子磁場(chǎng)軸線20向氣隙短即磁阻小的方向即順時(shí)針?lè)较蜃匀黄D(zhuǎn)一角度β0，構(gòu)成啟動(dòng)角。該設(shè)計(jì)可避免在自由狀態(tài)下轉(zhuǎn)子停留于其軸線與定子凸極的軸線重合而使通電時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為零的所謂“死點(diǎn)”位置，所形成的磁阻轉(zhuǎn)矩還有利于防止運(yùn)轉(zhuǎn)中的轉(zhuǎn)子于交流電流過(guò)零時(shí)不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩而停轉(zhuǎn)。但正是該電磁結(jié)構(gòu)使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩振動(dòng)。

上述定子結(jié)構(gòu)以圖示“U”字形垂直的二臂31、32為極身和底部的水平段33為磁軛，但也有以圖示“U”字形底部的水平段為極身和垂直的二臂為磁軛的結(jié)構(gòu)，后者的定子繞組纏繞于極身僅1個(gè)線圈架上。

關(guān)于U形鐵芯單相永磁同步電動(dòng)機(jī)更詳細(xì)的資料可見(jiàn)機(jī)械工業(yè)出版社2009年版《小功率永磁電機(jī)原理、設(shè)計(jì)及應(yīng)用》。

本發(fā)明實(shí)施例相比CN201510650496.1說(shuō)明書所述實(shí)施例離心泵的改進(jìn)主要是：

——增加了電工純鐵制成的圓筒100，其緊套于原永磁轉(zhuǎn)子外圓柱面，見(jiàn)圖1和圖2(可分別對(duì)照CN201510650496.1的說(shuō)明書附圖1、6)。

由于要求不高和為降低成本，電工純鐵選用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的牌號(hào)DT3即可。用該電工純鐵材料拉拔成內(nèi)徑相應(yīng)于原永磁轉(zhuǎn)子外徑的圓筒形，并取與原永磁轉(zhuǎn)子相同的軸向長(zhǎng)度，再將原永磁轉(zhuǎn)子穿入圓筒內(nèi)，在對(duì)永磁轉(zhuǎn)子端部和軸套注塑加工的同時(shí)達(dá)到固定，或以緊配合公差直接緊固。

圓筒的壁厚取0.15～0.8mm。通常越厚，電磁阻尼效果越好而啟動(dòng)性能稍差，并對(duì)有效空間利用稍有減少?？砂凑諏?shí)驗(yàn)，綜合效果適當(dāng)調(diào)整。

由于電工純鐵容易生銹，需要視使用條件按現(xiàn)有技術(shù)采取適當(dāng)?shù)姆冷P措施，包括對(duì)圓筒內(nèi)、外圓柱面鍍覆或復(fù)合純銅或純鋁薄層。該薄層除可防銹外，還可增強(qiáng)電磁阻尼效果。其中，對(duì)圓筒內(nèi)圓柱面鍍覆或復(fù)合純銅或純鋁薄層，基于啟動(dòng)時(shí)感應(yīng)電流頻率較高，有利于兼顧啟動(dòng)性能和電磁阻尼。

當(dāng)然，也可改為使用400系列鐵素體不銹鋼。

該水泵的控制電路和方法可仍按照CN201510650496.1說(shuō)明書所述實(shí)施例。當(dāng)葉輪不需要定向旋轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)繞組也可以不經(jīng)電子開(kāi)關(guān)電路直接輸入交流電源工作。