转子、电机、泵及清洗装置的制作方法

本发明涉及电机，尤其电机的永磁转子。

背景技术：

永磁转子中通常包括转轴以及固定在转轴上的永久磁铁，所述的永久磁铁可以是环形磁铁，沿周向设置若干磁极，也可以是若干分离的弧形磁铁。环形磁铁的制造成本通常较高，而对于某些应用，如洗碗机的排水泵，通常要求电机的振动非常小。本发明旨在提供一种成本低且振动小的永磁转子。

技术实现要素：

本发明一方面提供一种同步电机，包括定子和可相对定子旋转的永磁转子，所述转子包括转轴和固定于转轴的两块磁铁，所述磁铁具有径向外表面、径向内表面、以及在两侧分别连接所述径向外表面和径向内表面的两个连接面，所述径向外表面包括弧面部分，所述两块磁铁的径向内表面共同形成内孔供所述转轴穿过；所述定子包括定子磁芯及缠绕于定子磁芯上的定子绕组，所述定子绕组与一交流电源串联时所述转子在稳态阶段以60f圈/分钟的转速恒速运行，其中f是所述交流电源的频率；所述定子磁芯具有相对而设的两个极部和连接所述两个极部的轭部，每一极部具有与转子相对的极弧面，所述极弧面与转子之间形成气隙；其中，所述磁铁的极弧角度与180度之间的比值在0.75～0.95之间。

较佳的，所述两个极部具有彼此相对间隔而设的周向端部，所述周向端部之间的距离与所述气隙的最小宽度之间的比值小于2。

较佳的，所述极弧面与转子同心从而与转子之间形成间距相等的主气隙；所述极弧面上设有内凹的起动槽，所述起动槽与转子之间形成间距不等的不均匀气隙。

较佳的，所述两块磁铁由包覆成型件固定在所述转轴上，所述包覆成型件的外表面与转轴同心，所述磁铁的两个连接面共面，所述两个连接面的两端的长度与包覆成型件的外表面的直径之间的比值在0.82～0.95之间。

较佳的，所述磁铁的径向外表面还包括自弧面部分两周向端延伸至连接面的平面部分，所述两块磁铁的径向外表面在同一侧的两个平面部分共面设置，此两个平面部分的周向两端之间的距离在2mm～9.5mm之间。

本发明另一方面还提供一种转子，包括转轴和固定于转轴的两块磁铁，所述磁铁具有径向外表面、径向内表面、以及在两侧分别连接所述径向外表面和径向内表面的两个连接面，所述径向外表面包括弧面部分，所述两块磁铁的径向内表面共同形成内孔供所述转轴穿过；其中，所述磁铁的极弧角度与180度之间的比值在0.75～0.95之间。

较佳的，所述磁铁的极弧角度与180度之间的比值在0.9～0.95之间。

较佳的，所述两块磁铁由包覆成型件固定在所述转轴上，所述磁铁的径向外表面还包括自弧面部分两周向端延伸至连接面的平面部分，所述两块磁铁的径向外表面在同一侧的两个平面部分共面设置，所述包覆成型件设有定位凹槽，所述定位凹槽设于两块磁铁的连接处并在周向上完全覆盖所述两个平面部分。

本发明再一方面提供一种泵，包括：具有泵室的泵壳；与所述泵室相通的入口和出口；设于所述泵室内的叶轮；以及用于驱动所述叶轮的电机，所 述电机包括定子和可相对定子旋转的转子，所述转子具有如前面所述转子的特征。

本发明再一方面提供一种清洗装置，包括：清洗腔室、向清洗腔室供应洗涤水的供水通道、向外部排出洗涤水的排水通道、以及将清洗腔室中的洗涤水泵送至排水通道的排水泵；其中，所述排水泵具有前面所述泵的特征。

本实施例中的转子，与传统弧形磁铁相比，磁铁的极弧角度更大，可降低电机的齿槽转矩，使转子旋转更加平滑，与环形磁铁相比具有更低的成本。

附图说明

图1示出具有依据本发明一实施例的泵；

图2是图1中泵的轴向剖视图；

图3是图1中泵的电机转子的轴向剖视图；

图4示出图3中转子的磁铁；

图5是图1中泵的电机转子在图3所示定位凹槽处的径向剖视图；

图6是图1中泵的电机移去部分部件的平面图；

图7是图6中电机的定子磁芯平面图；

图8示出图6中电机的定子的绝缘线架的另一实现方式；

图9是图8中电机的定子的绝缘线架的水平展开示意图；

图10示出图1中泵的泵壳盖体；

图11是图1中泵移除泵壳盖体后的视图；

图12示出图1中泵的电机转子的安装结构图；

图13是图1中泵的底板的底部视图；

图14示出图1中泵的叶轮；以及

图15示出具有根据本发明较佳实施例的泵的洗碗机。

具体实施方式

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。可以理解，附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。附图中显示的尺寸仅仅是为便于清晰描述，而并不限定比例关系。

参阅附图1和图2，依据本发明一实施例的泵10包括具有泵室12的泵壳14、与泵室14相通的入口16和出口18、可旋转地设于泵室14内的叶轮20、以及用于驱动叶轮20的电机22。电机22较佳的为同步电机，包括定子和可相对定子旋转的转子26。本发明所提供的泵尤其适用于洗碗机、洗衣机等清洗装置的排水泵。

参阅图3至图5，转子26包括转轴28和固定于转轴28的磁铁30。本发明的较佳实施例中，转子26具有两块永久磁铁30，该两块磁铁30形成两个极性相反的永磁极，并经由包覆成型件32固定在转轴28上。包覆成型件32包括内环34、外环36、以及在两轴向端连接内环34和外环36的两个端板38。外环36包覆成型在磁铁30上，其外表面与转轴28同心。内环34包覆成型在转轴28上。两块磁铁30在径向上被固定于内环34与外环36之间，在轴向上被固定于两个端板38之间。转轴28外表面设有凹凸结构39以加强包覆成型件32与转轴28的结合力。每块磁铁30在周向上覆盖半个圆周，具有径向外表面40、径向内表面42、以及在两侧分别连接径向外表面40和径向内表面42的两个连接面44。较佳的，该两个连接面44是平面且共面。径向外表面40包括弧面部分46以及自弧面部分46两周向端延伸至连接面44的平面部分48。磁铁30可以由粉料烧结而成，平面部分48可以用于定位成型后的磁铁30以便于后续的打磨等工序。外表面40的弧面部分46与径向内表面42可同心设置，两块磁铁30的径向 内表面42共同形成内孔50供转轴28穿过。包覆成型件32的内环34成型在径向内表面42与转轴28之间。

较佳的，每块磁铁30的极弧角度θ与180度之间的比值在0.75～0.95之间，更佳的在0.9～0.95之间。本申请所称极弧角度指磁铁的径向外表面40的弧面部分46的两个周向末端与转轴28的轴心的虚拟连线形成的夹角。两块磁铁30的径向外表面40在同一侧的两个平面部分48共面设置，此两个平面部分48的周向两端之间的距离d1在2mm～9.5mm之间。磁铁30的两共面的连接面44两端的长度d2与包覆成型件的32外表面的直径d3之间的比值在0.82～0.95之间。在一个优选实施例中，磁铁30的极弧角度θ大于166度，两块磁铁30的两个共面的平面部分48的周向两端之间的距离d1在2mm～2.5mm之间。包覆成型件32的外环36的轴向端具有至少两个沿周向间隔而设的定位凹槽52，可以在成型包覆成型件32的工序过程中定位该两块磁铁30。每一定位凹槽52设于两块磁铁30的连接处并在周向上完全覆盖两块磁铁30在同一侧的两个平面部分48。

本实施例中的转子，与传统弧形磁铁相比，磁铁的极弧角度更大，可降低电机的齿槽转矩，使转子旋转更加平滑，与环形磁铁相比具有更低的成本。

参阅图6和图7，定子具有定子磁芯54及绕设于定子磁芯54上的定子绕组56。本实施例中，定子磁芯54具有底部58、自底部58两端伸出的两个分支60、以及一对分别设于两个分支60的相对的极部62。较佳的，底部58呈条型，两个分支60自底部58的两端平行伸出，两个极部62相对而设于两个分支60远离底部58的一端。每一极部62具有自分支60延伸出的与底部58基本平行的两个侧面64和65以及凹设于两个侧面64和65之间的极弧面66，转子的外表面与极弧面66相对，两者之间具有气隙。

较佳的，底部58和两个分支60可各自独立成型。底部58可由若干片状的底部构件堆叠组装而成，分支60可由若干片状的分支构件堆叠组装而成。底 部构件和分支构件上均设有装配孔68以便将堆叠在一起的片状构件固定为一体。两个分支60靠近底部58一端的端面伸出有凸起部70，底部两端对应地设有两个凹陷部72。底部构件和分支构件各自组装为一体的叠片结构后，将两个分支60的凸起部70与底部58两端的两个凹陷部72分别卡扣连接从而拼装形成定子磁芯整体。可以理解，作为一种替代，也可将凸起部70设于底部而将凹陷部72设于分支。本实施例中，底部58的最大宽度b1不大于拼接后两个分支60之间的最小距离b2。底部58的最大长度b3不大于分支60面向底部的侧面64与分支60靠近底部一端的最远端(本实施例中指凸起部70的最末端)之间的最大距离b4。依据这样的配置，底部58可由两分支60之间的材料成型，从而节约材料用量，降低产品成本。进一步的，底部的最大长度b3可大于分支60面向底部的侧面64与分支60靠近底部一端的端面之间的距离b5。

两个定子极部62的两侧周向端具有彼此相对而设的周向端部74。相对周向端部之间设开槽75，开槽75可形成较大磁阻，减少漏磁。定子极部62的极弧面66与转子26的外表面之间形成基本均匀气隙。本申请所称基本均匀的气隙，是指定子的绝大部分与转子的绝大部分之间形成均匀气隙，只有较少部分为非均匀气隙。较佳的，定子极部的极弧面66与转子同心，从而形成间距相等的主气隙76，极弧面66上设内凹的起动槽78，从而在起动槽78与转子26的外表面之间形成间距不等的不均匀气隙。较佳的，两个极部62的极弧面上的两个起动槽78沿直径方向对称并自极部的周向端部74起延伸。上述配置可保证转子26在静止时其极轴S1(示于图5)相对于定子极部62的中心轴S2倾斜一个角度，允许电机在驱动电路的作用下每次通电时转子可以具有固定的起动方向。其中转子的极轴指转子两个不同磁极(本实施例中即两块磁铁)之间的分界线，定子极部的中心轴指经过定子两个极部62中心的连线。

较佳的，两个定子极部的两个相对间隔而设的周向端部74之间的距离a1 与所述极弧面与转子之间的最小气隙(本实施例中指极弧面与转子之间的主气隙)的宽度a2之间的比值小于2。

本实施例中，两个开槽75具有均匀的宽度且两者的宽度相等，且平行于分支60的长度方向。可以理解的，作为替代，每个开槽75的宽度也可不均匀，此时，前述两个相对周向端部74之间的距离a1指开槽75的最小宽度。

本实施例的电机配置可保证转子具有固定起动方向，并同时降低电机的齿槽转矩，使转子旋转更加平滑，

参阅图8和图9，较佳的，定子包括一对定子绕组56，分别缠绕于套设在定子磁芯54的两个分支60的绝缘线架80上。电机还设有电路板82，沿着基本平行于与分支60的方向固定在绝缘线架80上。电路板82上装有热保护器84，热保护器84设于电路板82与两定子绕组56之间，可在任一绕组56温度过高时提供断电保护。两个定子绕组56可由两根断开的单独的导线86分别绕制而成后再彼此电连接。每根导线86具有各自的入线端88和出线端90，两个绕组可由两根导线86同时绕制而成，从而有效节省工时。两个定子绕组56的两个入线端88位于两个平行分支60沿长度方向的一端并设于绕组的内层，两个出线端90位于两个平行分支60沿长度方向的另一端并设于绕组的外层。绝缘线架88包括管状部92及自管状部92两端向外延伸出的端壁94。管状部92的径向外表面与两端壁94的轴向相对表面之间形成绕线空间95以收容绕组56。两个绝缘线架88在入线端88一侧的端壁94各自设有导线槽96，两个定子绕组56的两个入线端88沿导线槽96自线架80外侧走线至线架内侧的绕线空间95，导线槽96与线架内侧的绕线空间95之间设间隔壁98，间隔壁98延伸至管状部92的外表面，入线端88受间隔壁98的阻挡直至管状部92的外表面才进入绕线空间，因此能够与绕线空间95内的各层线圈隔开，可以避免因入线端导线与绕线空间内线圈摩擦接触而刮擦掉导线的绝缘层进而导致线圈短路。较佳的，两出线端90可焊接到电路板82并彼此电连接使得两个绕组56串联，两个绕组56的 两入线端88可由一外部单相交流电源供电。较佳的，参考图9所示，两个绝缘线架80一体成型并沿长度方向摆放成长条形，将两个绕组56绕制在线架80上后，再将长条状的两个线架80弯折成平行设置并套装到定子磁芯54的两个平行分支60上。较佳的，两个绕组56的两个入线端设于长条状的两个线架80的相背离的两个远端或设于长条状中部的两个线架80的的两相邻端，且两个绕组的绕线方向相同，这样，两线架弯折成平行设置后两个绕组的两个入线端设于同端，且两个绕组串联时通电产生的磁场不会彼此抵消。

参阅图10至图12，泵壳14包括盖体100、以及与盖体100安装为一体的底板102。盖体100与底板102经密封圈104密封连接。较佳的，密封圈104被设于底板102上形成的径向凹槽106内以被定位，可以避免安装盖体100与底板102之前密封圈104从底板102脱离。盖体100包括顶板108和连接顶板108与底板102的侧围板110。入口16自顶板108大致沿轴向向外延伸，出口18自侧围板110沿大致垂直轴向的方向向外延伸。盖体100与底板102之间形成泵室12，叶轮20可旋转地设于泵室12内。

盖体100和底板102之间设有相互配合的卡扣结构，可以通过使底板102与盖体102进行相对周向运动而将卡扣结构结合在一起。较佳的，可以在底板102的外周边缘设周向延伸卡槽112，盖体100的外表面相应设周向延伸凸起113，沿着插入周向延伸卡槽112的方向该周向延伸凸起113的轴向宽度逐渐减小。底板102的外周边缘还设有沿斜上方延伸的弹性臂114，弹性臂的自由端具有相对臂体下陷的台阶116，盖体102的外表面设有凸块118。当沿顺时针方向转动盖体100时，盖体100的周向延伸凸起113插入到底板102的周向延伸卡槽112内，凸块118滑过弹性臂114。至周向延伸凸起113转动至与卡槽112形成紧配时，凸块118正好滑至台阶116处从而限制盖体100的反向转动。

底板102包括设有开口120的泵室底壁122及自开口120沿轴向向外一体延伸出的转子壳体124。转子壳体124内靠近开口的一端装设有固定的端盖126。 转轴28一端穿过端盖126进入泵室12与叶轮20连接以驱动叶轮20旋转。转轴28两端可分别由端盖126内所设的轴承128和转子壳体124远离开口一端所设的轴承130支撑。

较佳的，轴承128可经减振件132装至端盖126。轴承128呈圆筒状，其外表面设有沿周向延伸的凸棱134，减振件132内表面设有与凸棱134配合的凹槽136，该配置可保证轴承128与转子的同心度。轴承130可由与转子壳体134一体成型的轴承座138支撑，轴承座138的内表面设有若干内齿140，与轴承130的外表面之间形成非连续接触。上述配置可降低电机运行时产生的振动。

转子壳体124固定于两个定子极部62之间，转子26的外表面与转子壳体124之间具有间隙，使得转子26可相对转子壳体124旋转。转子壳体124的外表面上设有沿轴向延伸的凸棱142(示于图11)，两个绝缘线架80在靠近定子极部62的一端的两个相邻侧边共同形成凸棱144(示于图6)，两凸棱142和144分别伸入两个极部62两端的周向端部74之间的两个开槽75内，限制定子磁芯54的两个极部62的相对周向移动。较佳的，转子壳体124上的凸棱142的外表面不高于定子极部62远离底部58的侧面65。

参阅图11和图13，电机还具有固定至泵壳14的电机盖体146。电机盖体146覆盖定子绕组56和电路板82，包括底壁148以及自底壁148伸出的两个侧壁150。两个侧壁150设于定子磁芯54的两侧。电路板82设于底壁148与定子绕组56之间。本实施例中，电机盖体146与泵壳14通过侧壁150上的凸块152与底板102向下延伸出的挂钩154形成的卡扣结构彼此固定。底板102与两侧壁150对应的位置处设有至少一对定位凸起156，侧壁150插装于该对定位凸起156之间。较佳的，该对定位凸起156之间的宽度沿着自凸起156的自由端到根部的方向逐渐减小，使得侧壁150所受的压力逐渐增大直至形成紧配，从而加强电机盖体146与泵壳14之间的固定力，减小振动。本实施例中，挂钩154可同时 作为定位凸起156，可以理解，该对定位凸起156也可独立于挂钩154单独设置。较佳的，该对定位凸起156的两个定位面相错而设。可以理解，可以如图中所示在每一侧设置多于一对定位凸起156，也可以只设一对定位凸起156，当设置多于一对定位凸起156时，每对定位凸起156可以独立于其他对定位凸起156单独设置，也可以在侧壁内侧或外侧设置一条形凸起156，而使两对或两对以上的定位凸起156共享该条形凸起156。

本申请人的申请号为201410404474.2和201410404755.8的中国专利申请一并并入本申请中作为本申请的内容。本发明实施例的电机，配合例如上述两申请中任一申请所揭示的驱动电路或其他合适的驱动电路，可保证转子每次起动都沿同一个方向定向旋转，这样，在风扇、水泵等应用中，受转子驱动的叶轮可采用弯曲叶片，从而提高风扇、水泵等本身的流体效率。在保证相同输出的情况下，可以使用更小的电机，节约能源。上述的驱动电路可设于电路板82上，依据位置传感器158(示于图2)检测的转子磁极位置信息，使定子绕组56按预定方式通电，以保证电机每次通电时转子具有固定的起动方向。本实施例中，位置传感器158设于转子静止时其极轴S1的垂线与定子的中心轴S2的垂线形成的锐角范围内，设于转子壳体124的外侧并被电机盖体146所覆盖。

参阅图14，叶轮20固定连接至转轴28以与转轴28始终保持同步旋转。叶轮20可由塑胶制成，包括基板160及沿周向间隔固定于基板160的多个叶片162。较佳的，叶轮20的多个叶片162呈弧形，具有长叶片164和短叶片166两组，两组叶片沿周向交替间隔设于基板160的外周缘。泵室12的内壁与叶轮20之间形成螺旋形流道168(示于图11)。在周向上朝着出口18的方向流道168的径向横截面的面积逐渐增大。在转子每次起动都具有相同旋转方向的情况下，采用弧形叶片和螺旋形流道，可以提升流体效率。基板160的中央设安装 柱170，转轴28一端经轴套172固定至安装柱170。轴套172可由金属制成。较佳的，安装柱170远离电机的轴向一端从外向内由安装柱170、轴套172、及注射成型部174共同形成连续的封闭端面。注射成型部174与安装柱170经桥接部176连接。可以理解，叶轮20也可采用直型叶片。

本发明所提供的泵10尤其适合作为洗碗机、洗衣机等清洗装置的排水泵。图15示出具有根据本发明较佳实施例的排水泵的洗碗机176，包括清洗腔室178、向清洗腔室178供应洗涤水的供水通道180、向外部排出洗涤水的排水通道182、循环清洗腔室178内的洗涤水的循环通道184、以及具有排水泵10和循环泵186的控制系统188。其中，排水泵10将清洗腔室178内的洗涤水泵送至排水通道182，循环泵186将清洗腔室178内的洗涤水泵送至循环通道184。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。