专利名称：用于家用电器的电动泵组件的制作方法
技术领域：
本发明的目的是提供一种电动泵组件，该电动泵组件用于如洗碗机和洗衣机的家用 电器，尤其是用于排水，该电动泵组件包括装有叶轮的泵体和单相同步电机，所述单相 同步电机装有由机械形成的气隙所相互隔开的定子和转子，所述转子为永磁体转子，所 述定子为音叉(diapason)型，该定子装有叠片堆芯和一对同轴环绕所述转子的极靴。
背景技术：
众所周知，需要制造一种用于如洗衣机和洗碗机的家用电器的电动泵排水装置，以 获得最好的效益，即，获得泵的液压操作速度(流体压力或流速)和与泵相关联的电机 所消耗的电能之间的最佳比率，同时尽可能使排放功能的成本最低。
这种类型的电动泵组件通常包括 一个具有叶轮的泵体，所述叶轮绕轴旋转；和一 个永磁单相同步电机，所述电机装配有通过气隙而相互隔开的定子和转子。所述转子为 永磁体，且该转子能够使与叶轮连接的轴旋转。该定子为音叉型，装有U-型铁磁叠片铁 芯，从而形成音叉定子的两个分叉；每个分叉周围由铜巻筒包围，每个分叉设置有极靴， 所述极靴与另一个极靴一起，在气隙之外，同轴环绕转子。为了降低噪音并尽可能快的 起动，本发明中的电动泵组件的转子具有所谓的"细线"(slimline)结构，转子长度 和直径之比至少为L3，以便在前述起动期间，惯性矩和交替变化的定子场共振。
众所周知，转子和定子之间的距离必须尽量小，因此气隙所占的空间应尽量小，以 使磁通的磁阻较小。为此，极靴趋于环绕所述转子每个极靴的形状为面对转子的圓柱 弧形凹面。而且，该极靴的长度，也就是构成所述极靴的叠片堆的高度，与转子的长度 相同或基本上没有太大差异。这样，磁通尽量减少在所述极靴闭合，此时被认为是优化 的条件。
由于电动泵组件为机械式起动，没有电子启动控制装置。这样，对于制造电动泵组 件而言更加经济有效，但是这通常会要求特殊的条件，如要求轴和叶轮之间装有牵引机 构的装置。同一申请人的欧洲专利EP 1308628和EP 1 372245提供了这类情况的一些实 施例。
此外，因为所述电动泵组件为机械式起动，需要加大巻筒和铁心，因为它要承载最 初起动电流，这是脉冲型的重要特点。最初起动电流不是由变速(ramp)限定(变速通常由加载在电子控制电路上的控制程序获得)，因此，电流可能会大大超出正常工作条 件下所需的电流。这样，不利的是，需要使用大极靴和分叉以及大面积的螺旋线圏来获 得低磁阻的磁路，以便承载高强度磁通。实际上，需要使用如此大的空间，使得绕组只 能由铜制成，因为其它具有较高电阻率的材料要求更大的导体截面，并且为了环绕所述 分叉，可能所需要的空间比所述分叉间的实际可用的空间还要大。
欧洲专利申请EP 1760859公开了一种泵用电动机，其中，铁心的轴向长度短于极 靴高度。实际中，除了极靴之外，铁心尺寸可以被减小。这一实施例不会恶化电动机的 起动条件，同时不会影响最初起动电流。
尽管如此，仍然希望寻找一种电动泵组件，该电动泵组件具有更加筒单的结构，并 且可以采用不同且更经济的材料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是设计一种结构特别简单的用于家用电器的电动泵组件。
构成本发明基础的技术方案是采用叠片堆高度比转子短的电机。 根据该技术方案，权利要求1所限定的电动泵组件解决了上述技术问题。 根据现有技术教导，极靴必须尽可能的环绕转子磁体，否则》兹路将会有较大的磁阻，
这样，可能存在无效果的材料的浪费；截然相反的是，在本发明的电动泵组件中，转子 磁体的纵向端部之上没有极靴。然而，根据实验测试和数值仿真，发现，如果叠片堆的 高度减小(这意味着极孰在转子旋转轴的方向上缩减)，级联磁通(concatenated flux ) 以一种小于成比例的方式减少。事实上，磁通不只是在极靴上闭合，也在铁心的其它部 件，如轭部和分叉部闭合。
在图8中，可以看到采用美国市场上的转子直径为19咖长度为45隱的泵所做的 仿真结果。X轴代表极靴的长度(也就是叠片堆的高度)，而Y轴，以涉及一个单位的 无量纲值，代表不同的物理值，包括磁通(由小三角结合点线表示)和定子叠片堆的高 度(由小圆圈结合双点划线表示) 可以看出，当定子叠片堆的高度从40腿变化至32 mm时(图8中是用米作为单位)，磁通从1变化至稍高于0. 92处。实际中，叠片堆的 高度减少20%，级Jf关磁通意外地相应的减少约8. 5%。
因此，本发明的泵比类似的普通电机具有更短的叠片，使得铁心具有较小的截面和 具有较小面积的螺旋线圈巻筒。当然，所述较小面积必须由更多的螺旋线圈补偿，但是，螺旋线圏数量的增加与磁通的减少成比例，而不是与叠片堆高度的减少成比例。例如， 如果叠片堆高度减少20%,螺旋线圏的面积相应减少20%,然而，螺旋线圏的数量只需 要增加8. 5%,这样导致定子分叉间的空间体积较小。因此，该电机可以采用更小且更加 紧凑的铁心制成。
根据具有明显优点的实施例，绕组由铝制成，虽然铝比铜具有更高的电阻率，但它 比铜更经济有效。本发明中，电动机可以容纳比铜线圏大的铝线圈。铝线绕组向外延伸 所要求的体积比铜绕组的同等电机要求的体积大，但是，绕组体积产生的体积较大也是 可以接受的，因为它可以提供更大的热交换面积，这意味着将更有效的处理热量。
另外，由于此类电动泵组件具有更多的铝和较少的铁，电动泵组件的重量很显然会 较轻。
因此，根据本发明的电动泵组件，尤其是包含一个具有铝巻筒的高密度单相同步电 机，解决了家用电器部件的典型问题。
本发明的电动泵组件的特征和优点将会从以下的实施例描述中更加清楚的体现出 来，给出的实施例以及附图只是用于说明和非限定性的目的。
图1所示为本发明电动泵组件的平面图，其中，对于泵体，只有叶轮可见；
图2所示为图1所示的电动泵组件的侧面图3所示为图1所示的电动泵组件的正面图4所示为沿图3中IV-IV线的截面图5所示为图1所示的电动泵组件的爆炸透视图6所示为沿图1中VI-VI线的截面放大图7所示为只示出图6中少量细节的一个模拟图8所示为随叠片堆的长度变化的级联磁通量的变化图。
具体实施例方式
参考图1-7,示出了本发明的电动泵组件1。所述电动泵组件1由泵体和单向同步 电机7组成，其中所述泵体只明确显示了叶轮，因为其它部件对于清楚的描述本发明不 产生作用，所述单向同步电机具有永磁体内转子。该叶轮2A通过轴2B与所述单相同步电机7的转子3连接。包覆成型件(overmould ) 3A固定连接于所述转子3。所述叶轮2A、轴2B、转子3和包覆成型件3A可以同轴旋转。
可以看出，轴承9、 10支撑该轴2B，进而支撑转子3，通过这样的方式，它们可以 旋转。
所述转子3为永磁体。该转子与音叉型(有时称为叉型)的定子5通过气隙4隔开， 所述定子为铁磁芯。所述定子5是由铁磁材料的U-型叠片沿纵向(也就是叠片堆的高度 方向)叠加而成，它们表面粘接在一起。因此，所述定子5由以下部分构成
-由绕组(后面有述)包围的两个分叉5B;
-两个极靴5C，所述极靴具有面对所述转子3的柱面弧形内凹面； -辄部5A。
所述极靴5C的长度(纵向长度，即转子旋转轴横穿叠片的方向)与定子的长度 和叠片堆的高度相一致。
所述转子3的长度大于所述极靴5C的长度，即大于定子叠片堆5的高度。永磁体 转子具有相等的部分，位于纵向端部，这些相等的部分不受所述极孰的环绕，即不被所 述极孰包围。
铝线绕组6环绕在所述分叉5B上，完全占据两个分叉5B之间的空间，从而构成了 一个高密度(high-density)电机。可以采用铜绕组形成不同的实施例，这种情况下， 由于所述巻筒所占据的空间较小，因此不具有铝绕组所能获得的有益效果。
外壳8基本类似管状，其与法兰8B为一体化结构，所述法兰与所述泵的涡壳(因 其为常规部件故没有显示)相互耦合，该外壳使所述转子3相对于定子5防水，所述转 子3位于与所述法兰8B耦合的壳体8A内。
所述叶轮2A通过已知的运动连杆(kinematic linkage) 11与所述轴2B连接。
所示的实施例中，转子的直径为19mm,长度为45 mm。所述定子高度为35隱，即 比转子的长度短22%。因此每个分叉5B的高度约为35 mm。每个铝线绕组6由环绕在所 述分叉5B上的510圈螺旋线组成，导体直径约为0.5 mm。此类绕组的总重量只有62 克。
另一种不同实施例可以是由510圈导体直径为0. 40 mm的铜螺旋线组成。此类绕组 的总重量可能会达到126克。
根据现有技术，对于直径为19 mm、长度为45 mm的转子，可能需要470圏直径为 0. 40 mm的铜螺旋线，重量为165克。形成定子5的叠片堆的高度s比转子3的长度r稍短(现有技术中，可能为r = s或 r s)。在图8中，采用夸大的尺寸表达该概念。
本发明的主要优点是所述电动泵组件的特殊的简单结构，其通过采用较少的铁磁材 料优化了空间，因此，与现在技术中的类似电机相比，所述定子具有更小的体积。
另夕卜，在一个实施例中，巻筒由铜导线制成，这样比现有技术所提供的巻筒更短并 且所使用材料更少。整个导体长度的减少意味着由焦耳效应所产生的损失减少，使电动 泵组件的热效应得到优化。
可选择地，采用铝导线制成的巻筒具有更为有益的效果，铝是一种具有更大电阻率 的材料，因此，所需的导体截面大于铜要求的截面。由于分叉的截面较小，并且所述分 叉之间的空间更大，体积大的铝巻筒可以缠绕在所述定子分叉上；铝巻筒外部的热交换 的表面越大，越能更好的优化处理热量。
有利的是，本发明所述的电动泵组件的电机工作在铁磁材料接近饱合的区域，使电 动泵组件的电力效率和液力效率达到最大。
另外，如数值示例所示，可以有利地获得比现有技术的电动机装置更轻的电动泵组 件，因为它具有较少的导线和较轻的巻筒，所述电动泵组件最好是釆用铝制巻筒。
根据本发明的电机可以做成高密度电机，即，使空间完全由导体材料填充。
很显然，本发明所示的电动泵组件比传统电动泵组件便宜，并且水排放功能成本降 低，从而减少家用电器如洗碗机和洗衣机的组装成本。
权利要求
1.用于家用电器的电动泵组件(1)，如用于洗碗机和洗衣机，尤其用于排水，包括装有叶轮(2A)的泵体和机械式起动的单相同步电机(7)，所述单相同步电机装有由气隙(4)相互隔开的定子(5)和转子(3)，所述转子(3)为永磁体转子，所述定子(5)为音叉型，并且所述定子装配有叠片堆芯和一对同轴环绕所述转子(3)的极靴(5C)，其特征在于所述定子(5)的极靴(5C)的长度s比所述转子(3)的长度r至少短15％。
2. 根据权利要求1所述的用于家用电器的电动泵组件，其特征在于所述定子(5)的 极靴(5C)的长度s比所述转子(3 )的长度r短20°/。至35°/ 。
3. 根据权利要求1或2所述的用于家用电器的电动泵组件，其特征在于在所述定子 (5)外环绕有铝线巻筒(6)。
4. 根据前述权利要求1-3中任一项权利要求所述的用于家用电器的电动泵组件，其特 征在于所述定子(5)的叠片基本为U-型，其两臂的端部限定所述极靴(5C)。
5. 根据前述任一项权利要求所述的用于家用电器的电动泵组件，其特征在于所述极 靴(5C)的长度与所述定子(5)的叠片堆的高度相等。
6. 根据前述任一项权利要求所述的用于家用电器的电动泵组件，其特征在于所述巻 筒(6)占据所述两个分叉(5B)之间的整个空间以制成一个高密度电机。
7. 根据前述任一项权利要求所述的用于家用电器的电动泵组件，其特征在于在正常 的公差范围内，所述转子(3)的长度r为45 mm，所述转子(3)的直径为19 mm，所述极 靴(5C)的长度为35咖。
8. 根据权利要求7所述的用于家用电器的电动泵组件，其特征在于在10%公差范围内， 所述电动泵组件具有510圈直径为0. 5醒的铝螺旋线。
9. 根据权利要求7所述的用于家用电器的电动泵组件，其特征在于在10%公差范围内， 所述电动泵组件具有510圈直径为0. 45隨的铜螺旋线。
10. 根据前述任一项权利要求所述的用于家用电器的电动泵组件，其特征在于所述电 机包括具有相等的部分的永磁体转子，位于纵向端部，所述这些相等的部分不受所述极 靴的环绕。
全文摘要
一种用于家用电器的具有特别简单结构的电动泵组件(1)，如用于洗碗机和洗衣机，尤其是用于排水，该电动泵组件包括装有叶轮(2A)的泵体和机械式起动的单相同步电机(7)，所述单相同步电机装有由气隙(4)而相互隔开的定子(5)和转子(3)。所述转子(3)为永磁体转子；所述定子(5)为音叉型，并且装有叠片堆芯和一对同轴环绕所述转子(3)的极靴(5C)。所述定子(5)的极靴(5C)的长度比所述转子(3)的长度至少短15％。
文档编号H02K7/14GK101409469SQ20081014735
公开日2009年4月15日 申请日期2008年8月11日 优先权日2007年8月9日
发明者埃利奥·马里斯 申请人:阿思科控股有限公司