CN102840141B - 一种单相永磁同步电动机直接传动的离心式水泵 - Google Patents
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Abstract
一种单相永磁同步电动机直接传动的离心式水泵，包括单相永磁同步电动机及其直接传动的离心式水泵；所述单相永磁同步电动机包括同样极数的定子和永磁转子；所述永磁转子为内转子，所述离心式水泵的叶轮耦合于所述永磁转子轴向的一端；其特征在于：所述叶轮的叶片数与所述定子或永磁转子的极数互质，并且所述叶轮的叶片数大于所述定子或永磁转子的极数以及该差值不少于2。该设计可明显降低该水泵于其所安装的设备运转时的低频噪声。
Description
技术领域
本发明涉及一种单相永磁同步电动机直接传动的离心式水泵，尤其涉及该水泵中电动机电磁结构与流体机械结构的配合，在国际专利分类表中，分类可属于F04D13/06。
背景技术
单相永磁同步电动机直接传动的离心式水泵相比罩极式异步电动机直接传动的离心式水泵显著节能节材，但该水泵所安装的设备运转时低频噪声有所增加，现有技术通常单独针对该水泵的电动机电磁结构或流体机械结构进行改进，均难以达到满意的降噪效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提出一种单相永磁同步电动机直接传动的离心式水泵，可明显降低该水泵所安装的设备运转时的低频噪声。
本发明解决技术问题的技术方案是：一种单相永磁同步电动机直接传动的离心式水泵，包括单相永磁同步电动机及其直接传动的离心式水泵；所述单相永磁同步电动机包括同样极数的定子和永磁转子；所述永磁转子为内转子，所述离心式水泵的叶轮耦合于所述永磁转子轴向的一端；其特征在于：所述叶轮的叶片数与所述定子或永磁转子的极数互质，并且所述叶轮的叶片数大于所述定子或永磁转子的极数以及该差值不少于2。
该设计有利于避免水泵中电动机的主要与定子或永磁转子的极数相关的脉动力和产生于流体机械的主要与叶片数相关的脉动力二者于低频段有害的叠加，该水泵在工频倍频点振动和噪声的强度因而降低，该水泵所安装的设备运转时的低频噪声显著改善。
该技术方案的典型设计之一为：所述永磁转子为2极；所述定子的铁芯为U形铁芯，该铁芯的轭部穿入绕组，下开口成形为供所述永磁转子插入的二极；所述叶轮的叶片数为奇数。对于小功率的该水泵，叶轮的叶片数优选为5或7或9。
该技术方案的典型设计之二为：所述永磁转子为4极；所述定子包括具有4个凸极的圆形铁芯和绕组，所述绕组由各套于一个凸极的4个线圈按4极串联而成；所述叶轮的叶片数为7或9或11。
该技术方案的典型设计之三为：所述永磁转子为6极；所述定子包括具有6个凸极的圆形铁芯和绕组，所述绕组由各套于一个凸极的6个线圈按6极串联而成；所述叶轮的叶片数为11或13或17。
附图说明
图1是本发明第1实施例水泵基本结构示意图；
图2是图1中A-A剖面图；
图3是图1中B-B剖面图；
图4是本发明第2实施例水泵的电动机基本结构示意图。
具体实施方式
本发明第1实施例水泵的结构如图1～3所示，包括单相永磁同步电动机及其直接传动的离心式水泵。单相永磁同步电动机的定子主要由开口朝下的U形铁芯4和绕组5组成；铁芯4下方成形为左右二极，该左右二极包围转子6；铁芯4轭部左臂、右臂各穿入1线圈，绕组5由该二线圈串联或并联而成；转子6为永磁转子，径向对称充磁为N、S二极，插入铁芯4的左、右二极之间，并以转轴10支撑于轴承旋转。铁芯4的左极与转子6间的气隙的宽度自上而下呈阶梯状收窄，右极与转子6间气隙的宽度自下而上呈阶梯状收窄，因此在图示自由状态下，转子6二极磁通的轴线以定子二极的水平轴线为参照，沿逆时针方向偏转一锐角。该偏转结构使单相永磁同步电动机得以简单地实现自启动，也加剧了单相同步电动机固有的工频倍频电磁振动和噪声，需要适当改善。转子6通过紧固于转轴10右端的偏心块1和固定于叶轮2轮毂上的橡胶减振柱3同轴传动叶轮2在壳体7内旋转。当然，叶轮2的轮毂也可以比较简单地直接紧固于叶轮2转轴10右端的尽头，但对启动性能和运行噪声有一定影响。叶轮2在壳体7内旋转，即驱动水流自进水口9吸入，往排水口8排出，叶轮2设计为5个叶片。该实施例叶轮的叶片数也可以视水力性能的需要设计为7片或9片。
本发明第2实施例水泵的电动机基本结构如图4所示，该电动机主要包括：
——定子100，由具有4个凸极的圆形铁芯101和绕组102组成，铁芯各极与转子200间的气隙的宽度沿逆时针方向渐变收窄，绕组102由各套于一个凸极的4个线圈按4极串联而成；
——转子200，为径向对称充磁为N、S、N、S的4极永磁转子。
该水泵所配叶轮具有7个叶片，也可以视水力性能的需要设计为9片或11片。
当需要以低速运转降噪时，该水泵可以设计为其电动机由具有6个凸极的圆形铁芯和绕组组成，铁芯各极与转子间的气隙的宽度沿逆时针方向渐变收窄，绕组由各套于一个凸极的6个线圈按6极串联而成；转子为径向对称充磁为N、S、N、S、N、S的6极永磁转子。此时，水泵所配叶轮具有11个叶片，也可以视水力性能的需要设计为13或17片。
本发明实施例经实验验证，于其所安装的设备运转时的低频噪声显著改善。
Claims (4)
1.一种单相永磁同步电动机直接传动的离心式水泵，包括单相永磁同步电动机及其直接传动的离心式水泵；所述单相永磁同步电动机包括同样极数的定子和永磁转子；所述永磁转子为内转子，所述离心式水泵的叶轮耦合于所述永磁转子轴向的一端；其特征在于：所述叶轮的叶片数与所述定子或永磁转子的极数互质，并且所述叶轮的叶片数大于所述定子或永磁转子的极数，以及叶轮的叶片数减去所述定子或永磁转子的极数的差值不少于2。
2.按照权利要求1所述单相永磁同步电动机直接传动的离心式水泵，其特征在于：所述永磁转子为2极；所述定子的铁芯为U形铁芯，该铁芯的轭部穿入绕组，下开口成形为供所述永磁转子插入的二极；所述叶轮的叶片数为5或7或9。
3.按照权利要求1所述单相永磁同步电动机直接传动的离心式水泵，其特征在于：所述永磁转子为4极；所述定子包括具有4个凸极的圆形铁芯和绕组，所述绕组由各套于一个凸极的4个线圈按4极串联而成；所述叶轮的叶片数为7或9或11。
4.按照权利要求1所述单相永磁同步电动机直接传动的离心式水泵，其特征在于：所述永磁转子为6极；所述定子包括具有6个凸极的圆形铁芯和绕组，所述绕组由各套于一个凸极的6个线圈按6极串联而成；所述叶轮的叶片数为11或13或17。
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