在流体传输与真空吸附应用中，直流无刷电机隔膜泵因其长寿命与高可靠性被广泛应用。然而，近期在-20kPa至-25kPa的特定负压区间内，观测到了显著的噪声突增现象。经排查，该现象并非由气动噪声直接引起，而是源于电机特有的结构特性。本文旨在深入剖析该异常噪声的产生机理，揭示其引发振动及潜在寿命缩短的风险，并基于力学平衡原理提出切实可行的改善对策，为产品的稳定性设计及工况选型提供参考。

在直流无刷隔膜泵机型中，该现象会在-20kPa至-25kPa的压力区间附近出现。

其根源在于下述电机结构所存在的潜在因素。

噪声突增机理

  • 泵单体状态下，因为隔膜挤压，泵头存在向电机方向的压缩推力载荷Fp；
  • 电机因杯型转子的磁中心偏移而产生的推力载荷Fm；

上述两种载荷分别沿图示箭头方向作用。

在0kPa工况时，由于Fp > Fm，电机轴始终被压紧在电机的（后侧）方向运行。

在吸气工况下，当隔膜部件作往复运动时，气室内形成负压，导致Nozzle侧的电机轴被一同向吸气侧拉伸。

当Fp = Fm时，推力方向的力平衡变得极不稳定，电机轴此时处于相对平衡与极不稳定的状态。电机轴在推力方向的游隙内产生振动，进而引发噪声异常现象。

鉴于吸气用途中使用了EPDM材质，我们认为该倾向较为显著。（关于终端用户在电机后侧轴承注入润滑油后噪声消失的现象，我们认为是由于润滑油抑制了推力方向的振动所致。随着时间推移，润滑油逐渐消耗，噪声预计将再次增大。）

目前发现该振动现象仅发生于直流无刷隔膜泵的机型（因其存在推力游隙）。一旦发生此类振动，轴在推力方向的往复运动会加剧轴承内部润滑油的向外飞溅，以及电机轴承的快速磨损，从而导致寿命缩短。

改善对策方案

1). 调整真空压力（降低或升高至无噪声区间）；

2). 在排气侧增设过滤器，或减小连接管路的内径，以施加额外的加压负载；

3). 追加外部压紧机构（通过其他部件对轴进行限位）。