專利名稱：高效軸流式同步排水泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及同步水泵，尤其是家用電器和其它類似品上的同 步水泵。
更具體來說，此發(fā)明涉及此類型的一種軸流同步泵，它通過葉輪
和轉(zhuǎn)子的一體化設(shè)計大幅降低了材料和工藝成本；它可以通過定向制 動結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)同步水泵的定向旋轉(zhuǎn)；它通過釆用軸流式葉輪提高水泵 的效率和排量；它可以通過增加電機空栽啟動時間和角度來提高水泵 的啟動可靠性，減少沖擊力，增加^f吏用壽命；它可以通過分體式的4失 芯結(jié)構(gòu)節(jié)省材料成本；它可以通過緩沖墊等結(jié)構(gòu)來減少沖擊，降低噪 聲；它可以通過磁環(huán)結(jié)構(gòu)增加電機的電磁利用效率。
背景技術(shù)：
圖l顯示了同步電機的工作特性曲線
圖2顯示了當(dāng)前同步水泵所通常采用的結(jié)構(gòu)
根據(jù)同步電機的性能特性曲線圖可知，同步電機啟動扭矩很小， 要驅(qū)動水泵葉輪，就必須達(dá)到能夠克服葉輪排水帶來的阻力T2的扭 矩，而若要讓電機達(dá)到扭矩T2,就必須讓電才幾在帶動葉輪之前(空 轉(zhuǎn))達(dá)到接近于額定轉(zhuǎn)速nl的轉(zhuǎn)速n2。目前水泵電機驅(qū)動方式，都是在電機軸上套一個凸臺，在葉輪內(nèi)腔也i殳計一個凸臺，由電機軸上 的凸臺驅(qū)動葉輪上的凸臺。在電機達(dá)到克服扭矩T2之前，電機軸凸 臺在葉輪內(nèi)腔凸臺兩邊來回撞擊，直到電機轉(zhuǎn)速達(dá)到n2，此時電機 克服葉輪阻力帶動葉輪旋轉(zhuǎn)并達(dá)到nl和Tl,水泵開始工作。同時， 為了達(dá)到降^f氐兩個凸臺之間的沖擊噪聲，在凸臺兩邊增加了減振緩沖 橡膠。
以往的排水泵大致由以下幾個部分組成，外殼10，定子20，轉(zhuǎn) 子30，電機軸40,葉輪50，旋轉(zhuǎn)軸頭60。在外殼10的內(nèi)部有葉輪 收容部11及轉(zhuǎn)子收容部12。在收容部11內(nèi)部有可以使水流入的入 水口 13,另一側(cè)則有排水口 14。
上述定子20包括以下幾部分鐵芯21,纏繞在鐵芯上的線圏22。 轉(zhuǎn)子30收容于上述外殼10的轉(zhuǎn)子收容部12內(nèi)。電機軸40沿著上述 轉(zhuǎn)子30的軸心一體形成，并且可以旋轉(zhuǎn)。上述葉輪50包括中空狀態(tài) 的收容頭部51,在頭部形成的多個葉片52。在上述收容頭部51內(nèi)壁 上突出形成有葉輪頭51a。另外，在旋轉(zhuǎn)軸頭60的一側(cè)凸出有掛鉤 凸部61。在61各51a之間放置兩個柱狀橡月交緩沖柱62。
由于電^I4由來回的撞擊，只能在一次不能確定的時刻達(dá)到需要的 扭矩而驅(qū)動葉輪，水泵葉輪的旋轉(zhuǎn)方向是不能確定的。所以葉輪的必 須設(shè)計成不具備方向性的十字形，從而相比較其它有方向性的水泵而 言，降低了葉輪的使用效率。
從圖2可以看出，電機的空轉(zhuǎn)角度小于150° 。要達(dá)到所需要的 轉(zhuǎn)速n2,需要來回撞擊多次，這種持續(xù)的沖擊力非常容易使橡膠緩沖墊的粉碎甚至凸臺(特別是軸上凸臺)的疲勞斷裂。從而導(dǎo)致水泵 噪聲過大甚至失效。
由于啟動角度小(小于150度)，所以，啟動不良是現(xiàn)有水泵的 常見失效模式。
由于葉輪尺寸小，要在葉輪內(nèi)部完成凸臺、緩沖等結(jié)構(gòu)的零件設(shè) 計和裝配，增加了產(chǎn)品的設(shè)計成本和工藝成本。
由于現(xiàn)有的設(shè)計存在諸多缺陷，因此，在經(jīng)過大量的研究和開發(fā) 后，本發(fā)明尋找一種方法，能夠解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克月良現(xiàn)有的同步水泵因為不能實現(xiàn)定向旋轉(zhuǎn)、不能采用軸流 式葉輪，從而帶來的水泵效率損失的問題；為了克服現(xiàn)有的傳動模式 沖擊力過大，沖擊頻率過高帶來的緩沖失效、噪聲以及水泵失效的問 題；為了克服離心葉輪的低效率問題；為了克服目前水泵的電機空載 啟動角度小，帶來的啟動不良的問題；以及為了克服目前水泵傳動結(jié) 構(gòu)復(fù)雜，制造工藝復(fù)雜，成本高的問題。
本發(fā)明提供一攬子解決方案，該方案高效軸流同步水泵由定子組 件200、轉(zhuǎn)子組件300組成。其中包含有三種結(jié)構(gòu)類型。
高效軸流同步水泵的第一種結(jié)構(gòu)類型為異型凸輪傳動結(jié)構(gòu)，這種 結(jié)構(gòu)的特征在于
軸流式排水結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子組件300采用軸流式葉4侖型式，葉輪31t)由若干片葉片組成，葉片的外圈共同固定在葉輪套上。由葉 片在葉片的內(nèi)圈自動形成回轉(zhuǎn)中心，并取消電才幾軸。
異型凸輪導(dǎo)柱驅(qū)動結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)由葉輪套313上的的葉輪螺旋凸 輪311結(jié)構(gòu)和在磁環(huán)320上的石茲環(huán)導(dǎo)柱321共同構(gòu)成。在電機通電的 時候，由定子鐵芯240和線包260形成的旋轉(zhuǎn)磁場直接驅(qū)動磁環(huán)320。 再利用葉輪310上的葉輪螺i走凸輪311和磁環(huán)320上的磁環(huán)導(dǎo)柱321 機構(gòu)，由磁環(huán)320空轉(zhuǎn)一定角度后，磁環(huán)導(dǎo)柱321到達(dá)驅(qū)動位置直接 驅(qū)動葉輪310旋轉(zhuǎn)并排水。
高效軸流同步泵定向旋轉(zhuǎn)及緩沖結(jié)構(gòu)一該結(jié)構(gòu)利用葉輪310上 的葉輪止轉(zhuǎn)卡齒312和水泵下蓋210上的下蓋止轉(zhuǎn)卡齒213結(jié)構(gòu)實現(xiàn) 防止葉輪310朝我們不希望的方向旋轉(zhuǎn)的目的。止轉(zhuǎn)卡齒的運行原理 是，當(dāng)電機驅(qū)動磁環(huán)320朝某個特定方向旋轉(zhuǎn)的時候，葉輪310會沿 著磁環(huán)320回轉(zhuǎn)軸的軸向運行。當(dāng)這個旋轉(zhuǎn)方向不是我們所需要的時 候，我們在葉輪310在軸向運行方向的盡頭的定子水泵下蓋210上設(shè) 計一個下蓋止轉(zhuǎn)卡齒213結(jié)構(gòu)，在和下蓋止轉(zhuǎn)卡齒213配合的葉輪 310面上設(shè)計一個葉輪止轉(zhuǎn)卡齒結(jié)構(gòu)312，當(dāng)葉輪310運行到盡頭兩 個止轉(zhuǎn)卡齒嚙合，磁環(huán)320無法帶動葉輪310 —起旋轉(zhuǎn)，電才幾;陂堵轉(zhuǎn)。 堵轉(zhuǎn)后的磁環(huán)320隨即向反方向旋轉(zhuǎn)，這個方向必定是我們所需要的 方向，葉輪310沿著磁環(huán)320回轉(zhuǎn)軸的軸向反向運行， 一直到葉輪 310的葉輪套313的葉輪運行端面314碰到水泵上蓋230上的對葉輪 310的軸向限位端面232無法繼續(xù)沿軸向運動。此時，磁環(huán)320的轉(zhuǎn) 速已經(jīng)足夠，帶動葉輪310克服水的阻力開始旋轉(zhuǎn)并實現(xiàn)排水。由此實現(xiàn)葉輪310朝某個我們需要的方向定向凝:轉(zhuǎn)。
分體式定子鐵芯結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)定子鐵芯240包含鐵芯腳241和主 鐵芯242組成，它們之間利用鐵芯燕尾槽結(jié)構(gòu)243組裝在一起。利用 業(yè)已成熟的分體式鐵芯設(shè)計，達(dá)到節(jié)省材料成本的目的。并且實現(xiàn)了 只用 一個線包護(hù)套25 0和一個線包260的設(shè)計目標(biāo)，節(jié)約了工藝和材 料成本。
對于本發(fā)明第一種結(jié)構(gòu)類型的進(jìn)一步特征和優(yōu)點將會在下面詳 細(xì)的描述中出現(xiàn)，這些描述將通過不局限的實施例并結(jié)合附圖完全的 給出。
高效軸流同步水泵的第二種結(jié)構(gòu)類型為周向緩沖推動結(jié)構(gòu)，這種 結(jié)構(gòu)的特征在于
軸流式排水結(jié)構(gòu)同第一種結(jié)構(gòu)類型所描述內(nèi)容。
周向緩沖推動結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)利用磁環(huán)320上的》茲環(huán)凸臺322撞擊 葉輪套313上的葉輪凸臺316實現(xiàn)磁環(huán)對葉輪的推動作用。為了減少 撞擊帶來的沖擊力，增加水泵的使用壽命，在磁環(huán)凸臺3"和葉輪凸 臺316之間增加橡膠緩沖墊340。
高效軸流同步泵定向旋轉(zhuǎn)及緩沖結(jié)構(gòu)二該結(jié)構(gòu)利用放置在葉輪 310的葉輪止回槽315內(nèi)的止回柱330,當(dāng)磁環(huán)320帶動葉輪310朝 我們需要的方向旋轉(zhuǎn)的時候，該結(jié)構(gòu)使止回柱330隱藏在葉輪止回槽 315內(nèi)不起作用；當(dāng)磁環(huán)320帶動葉輪310朝我們不需要的方向旋轉(zhuǎn) 的時候，止回柱330被離心力甩出，卡在葉輪套313和不銹鋼套270之間，使葉輪310無法繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，迫使電才幾反向沿著我們需要的方向 旋轉(zhuǎn)。由此達(dá)到使水泵葉輪310定向旋轉(zhuǎn)的目的。分體式定子鐵芯結(jié) 構(gòu)同第一種結(jié)構(gòu)類型所描述內(nèi)容。
對于本發(fā)明第二種結(jié)構(gòu)類型的進(jìn)一步特征和優(yōu)點將會在下面詳 細(xì)的描述中出現(xiàn)，這些描述將通過不局限的實施例并結(jié)合附圖完全的 給出。
高效軸流同步水泵的第三種結(jié)構(gòu)類型為絲桿螺母驅(qū)動結(jié)構(gòu)，這種 結(jié)構(gòu)的特征在于
軸流式排水結(jié)構(gòu)同第一種結(jié)構(gòu)類型所描述內(nèi)容。
絲桿螺母驅(qū)動結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)采用在磁環(huán)320上的磁環(huán)螺紋323結(jié) 構(gòu)和葉輪套313上的葉輪螺紋317結(jié)構(gòu)相配合。在電機通電的時候， 由定子鐵芯240和線包260形成的旋轉(zhuǎn)磁場直接驅(qū)動磁環(huán)320。磁環(huán) 螺紋323通過葉輪螺紋317驅(qū)動葉輪310。
高效軸流同步泵定向旋轉(zhuǎn)及緩沖結(jié)構(gòu) 一 同第 一種結(jié)構(gòu)類型所描 述內(nèi)容
高效軸流同步泵定向;^走轉(zhuǎn)及緩沖結(jié)構(gòu)二同第一種結(jié)構(gòu)類型所描 述內(nèi)容。
分體式定子鐵芯結(jié)構(gòu)同第一種結(jié)構(gòu)類型所描述內(nèi)容。 對于本發(fā)明第三種結(jié)構(gòu)類型的進(jìn)一步特征和優(yōu)點將會在下面詳
細(xì)的描述中出現(xiàn)，這些描述將通過不局限的實施例并結(jié)合附圖完全的給出。本發(fā)明的有益效果是
通過止轉(zhuǎn)卡齒結(jié)構(gòu)，當(dāng)葉輪套下行到水泵下蓋時，止轉(zhuǎn)卡齒嚙合， 電才;u茲環(huán)無法帶動葉輪旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而電機磁環(huán)開始反向旋轉(zhuǎn)，直到葉輪 上行碰到水泵上蓋的軸向P艮位端面，并開始驅(qū)動葉輪沿著周向旋轉(zhuǎn)并 排水，解決了同步水泵旋轉(zhuǎn)方向不受控制的問題，實現(xiàn)了水泵向我們 所希望的某個規(guī)定方向旋轉(zhuǎn)的目標(biāo)。
通過采用軸流式葉輪的排水方式，解決了離心式葉輪排水過程中 大量能量因為水和泵體撞擊而消耗的問題。從而大幅提高排水效率， 提高水泵的揚程和排量。
通過釆用絲桿螺母機構(gòu)或者異型凸輪的傳動方式，規(guī)避了主動凸 臺和被動凸臺之間的周向高頻沖擊，提高了結(jié)構(gòu)的可靠性和使用壽 命，徹底消除的沖擊噪聲。該設(shè)計方案結(jié)構(gòu)簡單。設(shè)計和安裝都非常 簡便。原設(shè)計中大多在軸和葉輪之間有緩沖墊、銅擋套(或塑料擋套)、 密封圏、軸套等四五個輔助零部件。而本設(shè)計實現(xiàn)傳動只需要在電機 軸上擠壓和在葉輪上注塑螺紋，在葉輪兩端增加限位裝置即可。降低 了成本。
通過采用分體式鐵芯結(jié)構(gòu)，大幅降低了原鐵芯結(jié)構(gòu)中大量產(chǎn)生廢 料的問題；并且可以改變原設(shè)計中兩個線包護(hù)套和線包的設(shè)計為 一個 線包和線包護(hù)套的設(shè)計。從而節(jié)省了材料費用。
通過采用軸流式葉輪，將原方案中的實心4c磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)改為空心 磁環(huán)方式，直接將電機轉(zhuǎn)子和水泵合二為一，大幅提高了電機的電磁效率，大量減少了電機零部件，如電機軸、軸承等等。
通過采用安裝倒扣結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)更加簡潔。相比螺釘安裝方式降 低工藝成本。


圖1，是交流同步電機的性能曲線圖。
圖2，是顯示背景方案一般同步水泵，電機軸驅(qū)動葉輪方式的示 意圖。
圖3,是顯示背景方案一般同步水泵的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4,是顯示背景方案圖3的I-1剖S見圖。
圖5,是顯示背景方案圖4的葉輪頭以及電機軸頭的部分切開分 解斜視圖。
圖6,是顯示背景方案葉輪頭及旋轉(zhuǎn)軸頭之間的運行關(guān)系的圖4 的II-II線剖面圖。
圖7,是顯示依據(jù)本發(fā)明的第一種結(jié)構(gòu)類型(異型凸輪傳動結(jié)構(gòu)) 實施例的排水泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)的剖面圖，該圖反映了水泵內(nèi)部總的結(jié)構(gòu)關(guān) 系和閉式定向葉輪和220電機蓋形成腔體之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。
圖8，是顯示依據(jù)本發(fā)明的第一種結(jié)構(gòu)類型(異型凸輪傳動結(jié)構(gòu)) 實施例的排水泵的爆炸圖。該圖反映了水泵各結(jié)構(gòu)分解后的外形。
圖9，是顯示依據(jù)本發(fā)明的第一種結(jié)構(gòu)類型(異型凸輪傳動結(jié)構(gòu)) 實施例的葉輪310和磁環(huán)320的結(jié)構(gòu)關(guān)系。
圖10，是顯示依據(jù)本發(fā)明的第一種結(jié)構(gòu)類型(異型凸輪傳動結(jié)構(gòu))實施例的葉輪310和磁環(huán)320的結(jié)構(gòu)關(guān)系的爆炸圖。
圖11，是顯示依據(jù)本發(fā)明的第二種結(jié)構(gòu)類型(周向緩沖推動結(jié) 構(gòu))實施例的排水泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)的剖面圖，該圖反映了水泵內(nèi)部總的結(jié) 構(gòu)關(guān)系和閉式定向葉輪和220電機蓋形成腔體之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。
圖12，是顯示依據(jù)本發(fā)明的第二種結(jié)構(gòu)類型(周向緩沖推動結(jié) 構(gòu))實施例的排水泵的爆炸圖。該圖反映了水泵各結(jié)構(gòu)分解后的外形。
圖13,是顯示依據(jù)本發(fā)明的第二種結(jié)構(gòu)類型(周向緩沖推動結(jié) 構(gòu))實施例的葉輪310和i茲環(huán)320的結(jié)構(gòu)關(guān)系。
圖14，是顯示依據(jù)本發(fā)明的第二種結(jié)構(gòu)類型(周向緩沖推動結(jié) 構(gòu))實施例的葉輪310和磁環(huán)320的結(jié)構(gòu)關(guān)系的爆炸圖。
圖15，是顯示依據(jù)本發(fā)明的第三種結(jié)構(gòu)類型(絲桿螺母驅(qū)動結(jié) 構(gòu))實施例的排水泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)的剖面圖，該圖反映了水泵內(nèi)部總的結(jié) 構(gòu)關(guān)系和閉式定向葉輪和220電機蓋形成腔體之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。
圖16，是顯示依據(jù)本發(fā)明的第三種結(jié)構(gòu)類型(絲桿螺母驅(qū)動結(jié) 構(gòu))實施例的排水泵的爆炸圖。該圖反映了水泵各結(jié)構(gòu)分解后的外形。
圖17，是顯示依據(jù)本發(fā)明的第三種結(jié)構(gòu)類型(絲桿螺母驅(qū)動結(jié) 構(gòu))實施例的葉輪310和/F茲環(huán)320的結(jié)構(gòu)關(guān)系。
圖18，是顯示依據(jù)本發(fā)明的第三種結(jié)構(gòu)類型(絲桿螺母驅(qū)動結(jié) 構(gòu))實施例的葉輪310和磁環(huán)320的結(jié)構(gòu)關(guān)系的爆炸圖。
主要部分附圖標(biāo)記說明
200:定子組件 210:水泵下蓋 211:出水口
212:安裝倒扣 213:下蓋止轉(zhuǎn)卡齒 220:水泵密封圈
230:
端面
240: 243:
孔
260: 300:
凸輪
312:
端面
315: 318: 322: 340:
水泵上蓋
定子鐵芯 鐵芯燕尾槽
線包
轉(zhuǎn)子組件
葉專侖止轉(zhuǎn)卡齒
葉輪止回槽 葉輪葉片 》茲環(huán)凸臺結(jié)構(gòu) 緩沖墊
231:
241: 250:
270: 310:
313:
316: 320: 323:
入水口
鐵芯腳 線包護(hù)套
不銹鋼套 葉輪
葉輪套
葉輪凸臺 磁環(huán)
磁環(huán)螺紋
232:
242: 251:
280: 311:
314:
317: 321: 330:
軸向限位
主鐵芯 鐵芯安裝
端子
葉輪螺旋
葉輪運行
葉輪螺紋 磁環(huán)導(dǎo)柱 止回柱
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方案對本發(fā)明做進(jìn)一步地詳細(xì)說明。
高效軸流同步水泵的第一種結(jié)構(gòu)類型為異型凸輪傳動結(jié)構(gòu)，這種 結(jié)構(gòu)的實施例如下
在圖7、圖8、圖9和圖IO所示的依據(jù)本發(fā)明的高效同步軸流水泵的實施方式中，由入水口 231朝水泵內(nèi)部看，葉輪310要逆時針旋 轉(zhuǎn)才可以朝出水口 211泵水。水泵包含以下幾個部分構(gòu)成定子組件 200和轉(zhuǎn)子組件300。其中定子組件300包含有水泵下蓋210、水泵 上蓋230，它們通過兩個水泵密封圈220和不銹鋼套270 —起為定子 鐵芯240、線包260及線包護(hù)套250提供支撐和外殼絕緣保護(hù)以及與 轉(zhuǎn)子之間的密封保護(hù)，并且為葉輪310、磁環(huán)320等提供支撐。水泵 上蓋230和水泵下蓋210之間通過安裝倒扣212進(jìn)行聯(lián)結(jié)。
首先，當(dāng)水泵通電時，線包260和定子鐵芯240產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)>磁場和 轉(zhuǎn)子組件300上的永》茲磁環(huán)320發(fā)生作用，使磁環(huán)320帶動葉輪310 朝某個方向旋轉(zhuǎn)。其運行過程如下
1. 假設(shè)此時磁環(huán)32Q沿著順時針旋轉(zhuǎn)，此時磁環(huán)320給葉輪310 的周向力不足以克服水對葉輪葉片318的阻力。磁環(huán)導(dǎo)柱321 通過葉輪310上的螺旋凸輪311把葉輪沿軸向朝出水口 211 的方向推進(jìn)；
2. 葉輪310沿軸向朝出水口 211方向運行，直到葉輪310上的 葉輪止轉(zhuǎn)卡齒312插入了對應(yīng)分布在水泵下蓋210上的下蓋 止動卡齒213中。
3. 此時，葉輪310的周向因^:止動卡齒卡住無法運行，在軸向， 朝出水口 211的方向也被水泵下蓋210頂住，電機堵轉(zhuǎn)；
4. 根據(jù)同步電機的性質(zhì)，順時針堵轉(zhuǎn)的磁環(huán)320開始反過來逆 時針旋轉(zhuǎn)；
5. 磁環(huán)逆時針旋轉(zhuǎn)后，此時葉輪310在周向仍被兩個止轉(zhuǎn)卡齒堵轉(zhuǎn)，但在軸向上葉輪310在葉輪螺旋凸輪311和磁環(huán)導(dǎo)柱 321的作用下開始沿軸線朝入水口的方向運行；
6. 當(dāng)葉輪止轉(zhuǎn)卡齒312向上脫離了下蓋止轉(zhuǎn)卡齒213, i茲環(huán)導(dǎo) 柱321傳遞給葉輪310的扭矩仍然不足以克服水對葉輪葉片 318的周向阻力，葉輪310仍然不能周向轉(zhuǎn)動；
7. 葉輪310繼續(xù)向入水口方向運4亍，直到頂住水泵上蓋230上 對葉輪310的軸向限位端面232。此時葉輪310在軸向^皮軸 向限位端面232頂住無法繼續(xù)向出水口 211方向運行；
8. 在步驟6、 7的同時，在周向上，止轉(zhuǎn)卡齒已互相脫離，葉輪 310在周向只有水的阻力。而磁環(huán)320此時已經(jīng)經(jīng)過一個很 大角度的空轉(zhuǎn)，速度已經(jīng)達(dá)到額定的nl，扭矩也達(dá)到額定的 Tl,足以克服水對葉輪葉片318在周向上的阻力。于是磁環(huán) 320通過磁環(huán)導(dǎo)柱321順利帶動葉輪310克^^水的阻力逆時 針旋轉(zhuǎn)。水泵開始排水。
9. 假設(shè)步驟l中磁環(huán)320開始沿著逆時針旋轉(zhuǎn)，水泵直接進(jìn)入 步驟5、 6、 7和8。水泵開始排水。
10. 假設(shè)步驟9中，沒有提供給磁環(huán)320在周向上提供足夠的空 運行角度，使磁環(huán)320沒有達(dá)到足以克服水的阻力的扭矩。 葉輪310被水泵上蓋230的軸向限位端面232頂住后堵轉(zhuǎn)。 根據(jù)同步電機的性質(zhì)，逆時針堵轉(zhuǎn)的永磁轉(zhuǎn)子310開始反過 來順時針旋轉(zhuǎn)。水泵的運行程序進(jìn)入步驟l-8。高效軸流同步水泵的第二種結(jié)構(gòu)類型為周向緩沖推動結(jié)構(gòu)，這種
結(jié)構(gòu)的實施例如下
在圖11、圖12、圖13和圖14所示的依據(jù)本發(fā)明的高效同步軸 流水泵的實施方式中，由入水口 231朝水泵內(nèi)部看，葉輪310要逆時 針旋轉(zhuǎn)才可以朝出水口 211泵水。水泵包含以下幾個部分構(gòu)成定子 組件200和轉(zhuǎn)子組件300。其中定子組件300包含有水泵下蓋210、 水泵上蓋230，它們通過兩個水泵密封圈220和不銹鋼套270 —起為 定子鐵芯240、線包260及線包護(hù)套250提供支撐和外殼絕緣保護(hù)以 及與轉(zhuǎn)子之間的密封保護(hù)，并且為葉輪310、磁環(huán)320等提供支撐。 水泵上蓋230和水泵下蓋210之間通過安裝倒扣212進(jìn)行聯(lián)結(jié)。
首先，當(dāng)水泵通電時，線包260和定子鐵芯240產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場和 轉(zhuǎn)子組件300上的永磁i茲環(huán)320發(fā)生作用，使磁環(huán)320帶動葉輪310 朝某個方向旋轉(zhuǎn)。其運行過程如下
1. 假設(shè)此時磁環(huán)320沿著順時針旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過某個角度的空轉(zhuǎn)后， ^磁環(huán)320上的^f茲環(huán)凸臺322沿著周向撞擊到和葉輪凸臺316 緊貼放置的緩沖墊340上。磁環(huán)320的扭矩通過緩沖墊340 傳遞給了葉輪310,
2. 此時磁環(huán)320給葉輪310的順時針周向力如果不足以克服水 對葉輪葉片318的阻力，電機被堵轉(zhuǎn)。
3. 根據(jù)根據(jù)同步電機的性質(zhì)，順時針堵轉(zhuǎn)的> 茲環(huán)320開始反過 來逆時針旋轉(zhuǎn)。
4. 磁環(huán)320開始逆時針空轉(zhuǎn)一定的角度后，磁環(huán)凸臺322的另一側(cè)沿著逆時針方向在周向上撞擊到與葉4侖凸臺316另一側(cè) 緊貼放置的緩沖墊340上。磁環(huán)320的扭矩通過緩沖墊340 傳遞給了葉輪310.
5. 此時磁環(huán)320給葉輪310的逆時針周向力如果不足以克服水 對葉輪葉片318的阻力，電機被堵轉(zhuǎn)。
6. 根據(jù)根據(jù)同步電機的性質(zhì)，逆時針堵轉(zhuǎn)的磁環(huán)320開始反過 來順時針旋轉(zhuǎn)。
7. 磁環(huán)重復(fù)步驟1-6,直到磁環(huán)320的轉(zhuǎn)速足夠使磁環(huán)320傳 遞的扭矩克服水給葉輪的阻力。
8. 如果磁環(huán)320在順時針方向上克服了水對葉輪310的阻力， 帶動葉輪310順時針旋轉(zhuǎn)。此時在葉輪止回槽315內(nèi)的止回 柱330被離心力甩出，卡在葉輪310和不銹鋼套270之間。 使葉輪310無法再繼續(xù)順時針旋轉(zhuǎn)。電機;故堵轉(zhuǎn)。
9. 根據(jù)根據(jù)同步電機的性質(zhì)，順時針堵轉(zhuǎn)的磁環(huán)320開始反過 來逆時針旋轉(zhuǎn)。
10. 如果磁環(huán)320在逆時針時針方向上克服了7lC對葉輪310的阻 力，帶動葉輪310逆時針旋轉(zhuǎn)。此時在葉輪止回槽315內(nèi)的 止回柱330被套入止回槽內(nèi)。磁環(huán)320順利帶動葉輪310逆 時針旋轉(zhuǎn)，水泵開始排水。
高效軸流同步水泵的第三種結(jié)構(gòu)類型為絲桿螺母驅(qū)動結(jié)構(gòu)，這種 結(jié)構(gòu)的實施例如下在圖15、圖16、圖17和圖18所示的依據(jù)本發(fā)明的高效同步軸 流水泵的實施方式中，由入水口 231朝水泵內(nèi)部看，葉輪310要逆時 針旋轉(zhuǎn)才可以朝出水口 211泵水。水泵包含以下幾個部分構(gòu)成定子 組件200和轉(zhuǎn)子組件300。其中定子組件300包含有水泵下蓋210、 水泵上蓋230，它們通過兩個水泵密封圈220和不銹鋼套270 —起為 定子鐵芯240、線包260及線包護(hù)套250提供支撐和外殼絕緣保護(hù)以 及與轉(zhuǎn)子之間的密封保護(hù)，并且為葉輪310、磁環(huán)320等提供支撐。 水泵上蓋230和水泵下蓋210之間通過安裝倒扣212進(jìn)行聯(lián)結(jié)。
首先，當(dāng)水泵通電時，線包260和定子鐵芯240產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)/磁場和 轉(zhuǎn)子組件3GG上的永磁》茲環(huán)320發(fā)生作用，^f吏磁環(huán)320帶動葉輪310 朝某個方向旋轉(zhuǎn)。其運行過程如下
1. 假設(shè)此時磁環(huán)320沿著順時針旋轉(zhuǎn)，此時磁環(huán)320給葉輪310 的周向力不足以克服水對葉輪葉片318的阻力。磁環(huán)螺紋323 通過葉輪310上的葉輪螺紋317把葉輪沿軸向朝出水口 211 的方向推進(jìn)；
2. 葉輪310沿軸向朝出水口 211方向運行，直到葉輪310上的 葉輪止轉(zhuǎn)卡齒312插入了對應(yīng)分布在水泵下蓋210上的下蓋 止動卡齒213中。
3. 此時，葉輪310的周向因^^皮止動卡齒卡住無法運4于，在軸向， 朝出水口 211的方向也被水泵下蓋210頂住，電機堵轉(zhuǎn)；
4. 根據(jù)同步電機的性質(zhì)，順時針堵轉(zhuǎn)的磁環(huán)320開始反過來逆 時針旋轉(zhuǎn)；5. 磁環(huán)逆時針:旋轉(zhuǎn)后，此時葉輪310在周向仍凈皮兩個止轉(zhuǎn)卡齒 堵轉(zhuǎn)，^f旦在軸向上葉輪310在葉輪螺紋317和》茲環(huán)螺紋323
的作用下開始沿軸線朝入水口的方向運行；
6. 當(dāng)葉輪止轉(zhuǎn)卡齒312向上脫離了下蓋止轉(zhuǎn)卡齒213,磁環(huán)導(dǎo)
柱321傳遞給葉輪310的扭矩仍然不足以克服水對葉輪葉片 318的周向阻力，葉輪310仍然不能周向轉(zhuǎn)動；
7. 葉輪310繼續(xù)向入水口方向運行，直到頂住水泵上蓋230上 對葉輪310的軸向限位端面232。此時葉輪310在軸向被軸 向限位端面232頂住無法繼續(xù)向出水口 211方向運行；
8. 在步驟6、 7的同時，在周向上，止轉(zhuǎn)卡齒已互相脫離，葉輪 310在周向只有水的阻力。而磁環(huán)320此時已經(jīng)經(jīng)過一個很 大角度的空轉(zhuǎn)，速度已經(jīng)達(dá)到額定的nl，扭矩也達(dá)到額定的 Tl，足以克服7K對葉輪葉片318在周向上的阻力。于是磁環(huán) 320通過磁環(huán)導(dǎo)柱321順利帶動葉4侖310克3良水的阻力逆時 針旋轉(zhuǎn)。水泵開始排水。
9. 假設(shè)步驟1中磁環(huán)320開始沿著逆時針旋轉(zhuǎn)，水泵直接進(jìn)入 步驟5、 6、 7和8。水泵開始排水。
10. 假設(shè)步驟9中，沒有提供給磁環(huán)320在周向上提供足夠的空 運行角度，使磁環(huán)320沒有達(dá)到足以克服水的阻力的扭矩。 葉輪310被水泵上蓋230的軸向限位端面232頂住后堵轉(zhuǎn)。 根據(jù)同步電機的性質(zhì)，逆時針堵轉(zhuǎn)的7JC磁轉(zhuǎn)子310開始反過 來順時針旋轉(zhuǎn)。水泵的運行程序進(jìn)入步驟1-8。
權(quán)利要求
1、一種把葉輪組件和轉(zhuǎn)子組件合二為一的高效軸流式同步排水泵，由定子組件和轉(zhuǎn)子組件組成。轉(zhuǎn)子組件由磁環(huán)、葉輪等組成。其特征在于，由葉輪和磁環(huán)共同組成轉(zhuǎn)子組件，當(dāng)電機通電時，電機驅(qū)動磁環(huán)進(jìn)行一定角度的空轉(zhuǎn)，當(dāng)磁環(huán)旋轉(zhuǎn)達(dá)到一定速度后，帶動葉輪朝我們指定的某個方向旋轉(zhuǎn)。此時，水流從磁環(huán)與葉輪的共同的回轉(zhuǎn)空腔內(nèi)通過。當(dāng)電機通過磁環(huán)驅(qū)動葉輪沿著我們不需要的方向旋轉(zhuǎn)時，可以通過葉輪和磁環(huán)以及水泵蓋上的止轉(zhuǎn)卡齒、止回柱、止回槽等結(jié)構(gòu)進(jìn)行制止；根據(jù)同步電機的特性，此時電機堵轉(zhuǎn)并反轉(zhuǎn)到我們所指定的方向上旋轉(zhuǎn)，此時，止轉(zhuǎn)卡齒、止回柱、止回槽等結(jié)構(gòu)又失去作用，磁環(huán)開始驅(qū)動葉輪旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行排水工作。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效軸流式同步排水泵，其特征在于 葉輪，這個葉輪的特征是，它和》茲環(huán)共同組成轉(zhuǎn)子組件部分。這是一個渦扇式軸流葉輪，它可以實現(xiàn)把水沿著水泵軸向排出的目的；其上設(shè)計螺紋結(jié)構(gòu)、 螺旋凸輪結(jié)構(gòu)或凸臺結(jié)構(gòu)是用于被磁環(huán)驅(qū)動的主要結(jié)構(gòu)6磁環(huán)，這個磁環(huán)的特征是，它和葉輪共同組成轉(zhuǎn)子組件部分。其上設(shè)計螺 紋結(jié)構(gòu)、導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)或凸臺結(jié)構(gòu)是驅(qū)動葉輪的主要結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子組件，由葉輪和磁環(huán)組成的轉(zhuǎn)子組件結(jié)構(gòu)同時也作為水泵存在，水流 可以通過葉輪和》茲環(huán)共同的回轉(zhuǎn)空腔內(nèi)通過。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效軸流式同步排水泵，其特征在于 葉輪，這個葉輪的特征是，它有止轉(zhuǎn)卡齒結(jié)構(gòu)，或者若干個止回槽結(jié)構(gòu)，作為防止葉輪朝某個我們不需要的方向旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。止轉(zhuǎn)卡齒和止回槽結(jié)構(gòu)在 葉輪圓周方向上均勻分布。緩沖墊，這個緩沖墊的特征是，它存在于葉輪凸臺和磁環(huán)凸臺之間，作為 磁環(huán)凸臺驅(qū)動葉輪凸臺的一個緩沖，從而減少振動和噪聲。止回柱，這個止回柱的特征是，有若干個止回柱;改在葉輪的若干個止回槽 中，作為防止葉輪朝某個我們不需要的方向旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。葉輪上每個止回槽中配^^一個止回柱；水泵下蓋，這個水泵下蓋的特征是，有止轉(zhuǎn)卡齒結(jié)構(gòu)，和葉輪的止轉(zhuǎn)卡齒 配合，作為防止葉輪朝某個我們不需要的方向旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效軸流式同步排水泵，其特征在于 定子鐵芯，這個定子鐵芯的特征是，采用分體式定子鐵芯結(jié)構(gòu)，把U字形的定子鐵芯做成分體式，可以節(jié)省鐵芯材料。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高效軸流式同步排水泵，其特征在于 線包及線包護(hù)套，這個線包和線包護(hù)套的特征是，采用單個線包和線包護(hù)套，節(jié)省了材料和工藝成本。
全文摘要
本發(fā)明涉及家用電器用同步水泵，特別是涉及通過改變同步電機對葉輪的驅(qū)動模式，合并了葉輪組件和轉(zhuǎn)子組件結(jié)構(gòu)從而大幅降低材料和制造成本；通過定向制動結(jié)構(gòu)，有效控制葉輪旋轉(zhuǎn)方向，將傳統(tǒng)的離心同步泵變成軸流泵，提高水泵的排水效率和性能；改變傳動結(jié)構(gòu)，使電機驅(qū)動更加順暢，將產(chǎn)生的沖擊最小化，減少噪聲，提高水泵的使用壽命；鐵芯分體式設(shè)計，降低材料成本和提高電磁性能。為此，本發(fā)明提供的排水泵的特征由以下幾部分構(gòu)成包含有定向制動結(jié)構(gòu)的軸流式葉輪310及其配件；具有配合葉輪310的定向制動結(jié)構(gòu)的磁環(huán)及其配件；內(nèi)壁高度光潔的不銹鋼套270；分體式結(jié)構(gòu)的定子鐵芯240。這些結(jié)構(gòu)在一起實現(xiàn)緩沖和定向旋轉(zhuǎn)以及軸流式排水的功能。
文檔編號F04D29/18GK101581309SQ20091014802
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月23日
發(fā)明者何麗英, 李賽力 申請人:何麗英;李賽力