驅動電動機、泵和家用電器的製作方法

2023-05-24 13:45:56

本實用新型涉及一種驅動電動機，其用於泵，且具有能電驅控的定子繞組和在保持環狀間隙的條件下能在定子繞組的場中轉動驅動地支承的轉子，轉子具有電機軸、放置在電機軸上的磁載體和至少一個布置在磁載體上的永磁體。此外，本實用新型涉及一種泵，其具有這樣的驅動電動機，還涉及一種家用電器、特別是洗碗機、洗衣機或乾燥機，其具有這樣的驅動電動機和/或這樣的泵。

背景技術：

EP 1 788 690A1描述了一種用於製造用於同步電機、特別是用於工業和個人應用的洗衣機及類似物的泵的永磁體轉子的方法，同步電機具有包括帶有軸和軸向通路的、圓柱形的中心鐵芯的外部定子，該軸向通路由多個具有外彎曲面和內彎曲面及側邊緣的永磁體包圍，該方法包括以下步驟：布置由塑料構成的、包括底端、開放端、側壁和多個縱向延伸的凹槽的杯狀主體，這些凹槽構造在側壁中並且對用於放置磁鐵的放置容納部進行限定；將中心鐵芯置入到杯狀主體中並且與放置容納部一致地布置磁鐵；將塑料注射到杯狀主體中並且圍繞其周圍與凹槽協調，其中，罩式結構利用相對置的底部和在相對置的底部之間延伸的支撐部來獲得，其中，相對置的底部鄰接於杯狀主體的端部，並且支撐部容納在凹槽中。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於，提出一種特別是用於泵的驅動電動機、具有這樣的驅動電動機的泵和具有這樣的泵的家用電器，由此實現壽命的改善和/或效率的改善。

本實用新型的目的通過用於泵的驅動電動機實現，其具有能電驅控的定子繞組和在保持環狀間隙的條件下能在定子繞組的場中轉動驅動地支承的轉子，轉子具有電機軸、放置在電機軸上的磁載體和至少一個布置在磁載體上的永磁體，其中，磁載體由鐵磁的鉻鋼製成。

通過由鐵磁的鉻鋼製造磁載體的方式，抗腐蝕的磁載體能夠由鋼材製成。換句話說，磁載體能夠由不鏽鋼構成。磁載體的抗腐蝕性提高了驅動電動機、特別是因此驅動的泵的壽命。特別地，這在涉及溼電樞的情況下是重要的，其至少在很大程度上無保護地在腐蝕的介質、如水或鹼水中運行，如其例如在使用家用電器、如洗碗機、洗衣機和乾燥機的情況中那樣。

因此特別地，由鐵磁的鉻鋼製成的磁載體能夠是軟磁的鋼材，其能夠在磁場中軟磁化。因此就此來說，磁載體應當由鐵氧體的鉻鋼製成。然而，當磁載體應當更確切地說具有硬磁的屬性並且應當更少地具有軟磁的屬性的時候，那麼磁載體應當由馬氏體的鉻鋼製成。

為了製造足夠抗腐蝕的磁載體，磁載體應當由具有至少10.5％的鉻成分的、特別是鐵氧體的、在可能的情況下是馬氏體的鉻鋼製成。在此，碳成分能夠最高為1.2％，以便保障足夠高的抗腐蝕性。為了製造鐵磁的磁載體，鉻鋼應當至少基本上或完全是無鎳的。

因此，磁載體能夠由無鎳的鉻鋼製成。

在一個優選實施方式中，磁載體能夠由具有16％至18％的鉻成分、特別是大約17％的鉻成分、特別是根據EN 10027-2(X6Cr17，AISI 430)的材料號1.4016的鉻鋼製成。在此，將具有10.5％至18％的鉻成分的鉻鋼稱為第一鉻鋼，將具有16％至18％的鉻成分的鉻鋼稱為第二鉻鋼，將具有 17％的鉻成分的鉻鋼稱為第三鉻鋼。

在所有的實施方式中，磁載體能夠由以多個相互堆疊、互相連接的疊片構成的疊片組製成。

因此，磁載體能夠以低成本的方式製造。對此，能夠從軋制的鋼板帶的卷材中衝裁或切割出各個疊片，並且將與疊片組的外輪廓相同的多個疊片堆疊並且相互連接。各個相互堆疊的疊片能夠例如通過疊片的各個連接點的變形而力配合或形狀配合地相互連接。

作為由鐵磁的鉻鋼製成的磁載體的替換或補充，電機軸也能夠由鉻鋼製成。另外，電機軸也能夠由不鏽鋼組成。

通過由鉻鋼製造電機軸的方式，抗腐蝕的電機軸就能夠由鋼材製造。電機軸的抗腐蝕性提高了驅動電動機、特別是因此驅動的泵的壽命。特別地，這在涉及溼電樞的情況下是重要的，其至少在很大程度上無保護地在腐蝕的介質、如水或鹼水中運行，如其例如在使用家用電器、如洗碗機、洗衣機和乾燥機的情況中那樣。

特別地，電機軸能夠由能硬化的、特別是奧氏體的或馬氏體的鉻鋼製成。

因此特別地，由能硬化的鉻鋼製成的電機軸能夠是軟磁的鋼材，其能夠在磁場中軟磁化。因此就此來說，電機軸也由奧氏體-鐵氧體的鉻鋼製成，其也被稱為雙聯法煉製的鋼(Duplexstahl)。

為了製造足夠抗腐蝕的電機軸，電機軸應當具有至少10.5％的鉻成分的鉻鋼製成。在此，碳成分能夠最高為1.2％，以便保障足夠高的抗腐蝕性。此外為了製造能硬化的電機軸，用於電機軸的鉻鋼應當具有至少3％的鎳成分。

在優選的實施方式中，電機軸能夠由具有15％至17％的鉻成分、特別是大約16％的鉻成分和3％至5％的鎳成分、特別是大約4％的鎳成分、特別是根據EN 10027-2(X5CrNiCuNb16-4，AISI 630)的材料號1.4542的鉻鋼製成。在此，將具有15％至17％的鉻成分和3％至5％的鎳成分的鉻鋼稱為第四鉻鋼，將具有16％的鉻成分和4％的鎳成分的鉻鋼稱為第五鉻鋼。

在第一基本設計方案中，每個永磁體都能夠具有在磁載體的方向上指向的平的底面，並且磁載體能夠具有多邊形的、特別是六邊形的橫截面。

在第一基本設計方案中，每個永磁體都能夠具有在磁載體的方向上指向的、橫截面為圓弧形的底面，並且磁載體能夠具有圓形的橫截面。

在所有的實施方式中，永磁體能夠藉助於通過擠壓包封磁載體而製成的塑料籠固定在磁載體處。在此，每個永磁體都能夠具有鄰接於環狀間隙的外表面，其通過至少一個圍繞外表面環繞的倒角來限定，其中，至少一個倒角由塑料籠形狀配合地包圍。

為了由能電驅動的定子繞組生成的、具有高效率的旋轉場能夠影響轉子，應當儘可能地減少環狀間隙的寬度。這能夠由此實現，即轉子構造為使得永磁體的外表面直接鄰接於環狀間隙。因為在轉子的這樣的設計方案中例如不存在鋼罐，其經由其周向完全地封裝永磁體，並且永磁體也不完全由塑料環繞，所以就明顯地減少了永磁體的外表面到定子繞組的間距，由此提高了驅動電動機的效率。當效率的這種改善也在應用由稀土材料製成的永磁體中出現的時候，永磁體的外表面直接鄰接於環狀間隙的、轉子的改進方案是特別合理的，當代替貴的稀土磁體而優選地應用鐵氧體的、特別是硬鐵氧體的永磁體時，其具有比稀土磁體明確更小的導磁率。然而在節省成本方面，鐵氧體的、特別是硬鐵氧體的永磁體是有利的。

通過每個永磁體具有鄰接於環狀間隙的外表面的方式，其通過至少一個圍繞外表面環繞的倒角限定並且該至少一個倒角由塑料籠形狀配合地包圍，永磁體的外表面的儘可能大的面積能夠直接鄰接於環狀間隙，其中，通過圍繞外表面環繞的至少一個倒角將永磁體通過塑料籠形狀配合地保持在磁載體處，而不需要分開的鋼罐或完全環繞永磁體的塑料籠，由此將永磁體強制地布置為與定子繞組有更大的間距。

優選地，轉子的所有的永磁體都設計為一致的。特別地，其能夠以相同的間距相互遠離地經由磁載體的周圍分布地布置。永磁體的外表面具有圓柱外殼區段形的外形。經由磁載體的周圍分布地布置的永磁體能夠以其外表面就此來說作為對基本上為圓柱形的外表面的補充，其僅通過塑料籠的很小的隔片中斷。

通過每個永磁體具有至少一個環繞的倒角的方式，能夠如下地將圍繞磁載體布置的永磁體形狀配合地通過擠壓包封的塑料籠固定在磁載體處，即塑料籠與永磁體一起形成轉子的平滑壁的圓柱形的殼壁，其設計有窗口，窗口直接由永磁體的外表面形成。

藉助於至少一個倒角，通過用於安全地固定在磁載體處的塑料籠能夠實現的是，永磁體的和永磁體的儘可能安全的形狀配合的圍繞之間的、對儘可能大的磁性作用的外表面的要求的、特別協調的關係。

作為補充，在所有磁載體的實施方式中能夠具有用於容納電機軸的轂，其內殼壁設置有突出的肋，其特別地在軸向方向上延伸。肋造成了磁載體在電機軸上的特別可靠的固定。

本實用新型還涉及一種泵，具有如根據本實用新型所描述的那樣的驅動電動機，其中，轉子、特別是其磁載體和/或其電機軸在泵的溼室中能轉動驅動地支承，並且永磁體的外表面與溼室的位於驅動電動機的環狀間隙中的流體接觸。

另外，位於溼室中的流體用於轉子或者轉子的軸承的冷卻和/或潤滑。為了實現高電磁效率，將轉子的、即轉子磁體的外殼壁在結構上儘可能接近地引向定子繞組。這造成的結果是，在轉子或轉子磁體與溼室的內壁之間僅存在很小的間隙，其特別地在轉子轉動期間僅相對較少地由流體流過。在此點上，背向於流體入口的溼室區域能夠非常困難地僅單獨經由該間隙進行衝洗。特別地，能夠在這樣的後面的、即背向泵葉輪的溼室區域中以不期望的方式聚集空氣泡和/或蒸汽泡。由於轉子的轉動，空氣泡和/或蒸汽泡按趨勢地在溼室的接近電機軸的、接近軸線的中心中聚集，並且不在接近間隙的外周向上聚集。藉助於至少一個在磁載體中布置的流動通道，流體能夠特別良好地循環並且特別地能夠導出空氣泡和/或蒸汽泡，從而不出現轉子的軸承無潤滑地運轉的危險，無潤滑的運轉減少了泵的壽命和泵的效率。通過空氣泡和/或蒸汽泡的排出，驅動電動機以及泵還更安靜地運行。

泵能夠具有能由驅動電動機驅動的泵葉輪，並且驅動電動機的電機軸還具有滾花，在其上固定有泵葉輪。因此實現了泵葉輪在電機軸上的特別可靠的固定，這能夠提高泵的壽命。

接下來的特徵能夠單獨或相互組合地在不同的實施方式中找到應用：驅動電動機通常能夠是無刷的直流溼電樞泵驅動電動機 (Gleichstrom-Nasslaeufer-Pumpenantriebsmotor)。轉子磁體通常能夠是永磁體環，其固定在保持器處。

完全普遍地，直流泵驅動電動機一般能夠構造為由流體流過的溼電樞電動機，並且在此永磁體轉子直接與流體接觸。磁載體能夠在所有的實施方案中要麼設計為單件的，要麼由以多個相互堆疊、相互連接的疊片構成的疊片組組成。

此外，本實用新型涉及家用電器，特別是洗碗機、洗衣機、吸塵器或乾燥機，其具有根據本實用新型的驅動電動機和/或根據本實用新型的泵，如所描述的那樣。

附圖說明

在參照附圖的以下描述中詳細闡述了根據本實用新型的驅動電動機的各種具體的實施例。這些實施例的具體的特徵能夠不取決於其涉及的具體的關係，在可能的情況下也單獨或組合考慮地表現本實用新型的一般的特徵。

在此示出：

圖1是具有直流溼電樞泵驅動電動機形式的根據本實用新型的驅動電動機的家用電器的、示例性的泵的橫截面圖；

圖2是根據本實用新型的驅動電動機的、永磁體內部轉子的第一實施方式的透視分解圖；

圖3是根據圖2的永磁體內部轉子在組合狀態中的透視圖；

圖4是根據圖2和圖3的第一實施方式的驅動電動機的各個永磁體的前視圖、側視圖、橫截面圖和透視圖；

圖5是根據圖3的第一實施方式的組合在一起的永磁體內部轉子的橫截面圖；

圖6是根據第二實施方式的驅動電動機的各個永磁體的前視圖、側視圖、橫截面圖和透視圖；

圖7是根據圖6的第二實施方式的組合在一起的永磁體內部轉子的橫截面圖；並且

圖8是根據本實用新型的驅動電動機的永磁體內部轉子的第三實施方式的透視分解圖。

具體實施方式

在圖1中示例性地示出的家用電器的泵1具有泵殼體2，在其中泵葉輪3能轉動地布置。泵葉輪3具有多個葉片4，其設計和布置為經由入口 5軸向地吸取流體並且經由出口6徑向地射出。在當前的實施例中，泵1 因此形成徑向泵的結構形式的離心泵。泵葉輪3抗扭地放置在無刷的直流溼電樞泵驅動電動機8的電機軸7上。

直流溼電樞泵驅動電動機8布置在電動機殼體9中。電動機殼體9在當前實施例的情況中直接與泵殼體2連接。在可能的情況下，電動機殼體 9能夠與泵殼體2一起組成組合單元，或者甚至設計為一體的。直流溼電樞泵驅動電動機8具有能電驅動的定子繞組10和能在定子繞組10的場中驅動並且藉助於電機軸7在兩個相對置的軸承11之間的場中能轉動地支承的轉子13。

所示的實施例的直流溼電樞泵驅動電動機8構造為由流體流過的溼電樞電動機，其中，電動機殼體9之中的轉子13在溼室中支承，其由來自於泵殼體2的流體充滿。定子繞組10在此布置在電動機殼體9之外的乾燥的環境中。

在所示的實施例中，轉子13基本上具有電機軸7、在電機軸7上抗扭地固定的磁載體14和在磁載體14處藉助於由擠壓包封製造的塑料籠17 固定的永磁體15。

該永磁體內部轉子在圖2中以分解圖的形式詳細示出。

電機軸7具有前軸端部7a，在其上能夠固定泵葉輪3。在該前軸端部 7a上，電機軸7在其外殼壁上具有滾花18，其設計用於將泵葉輪3抗扭地固定在電機軸7上。

轉子13的永磁體15利用其在溼室16中的外表面15.1在轉子13和定子繞組10之間的環狀間隙12的區域中直接與流體接觸(圖1)。永磁體 15由鐵磁的材料製成。

在泵1的溼室16中能轉動驅動地支承的轉子13具有多個均勻地經由周向分布地布置的永磁體15，其外表面15.1與位於驅動電動機8的環狀間隙12中的、溼室16的流體接觸。

為了將多個在磁載體14的至少一個殼層表面14.1上分布地布置的永磁體15固定在磁載體14處，將永磁體15在邊緣側以框架形式藉助於通過擠壓包封磁載體14製造的塑料籠17形狀配合地固定在磁載體14處。

為了通過擠壓包封磁載體14而製造的塑料籠17能夠將永磁體15形狀配合地保持在磁載體14處，每個永磁體15都具有至少一個圍繞外表面 15.1環繞的倒角19，其由塑料籠17填滿，由此，相應的永磁體15形狀配合地由塑料籠17環繞。

在根據圖2至圖5的第一實施方式中，磁載體14具有多邊形的、特別是六邊形的橫截面。磁載體14能夠設計為實心的，或由多個多邊形的、特別是六邊形的衝壓片堆疊，以專業人員已知的方式建立。

磁載體14具有轂20，在其中容納有電機軸7。為了將電機軸7安全地固定在磁載體14中，在轂20的內殼壁20.1上設置有突出的肋21，其特別地在軸向方向上延伸。

在橫截面為多邊形的、特別是六邊形的磁載體14的每個單獨的、特別是矩形的殼層表面14.1上分別放置分開的永磁體15。每個永磁體15都具有在磁載體14的方向上指向的、平面地接觸磁載體14的殼層表面14.1 的平的底面15.2。

如特別地在圖4的視圖中示出的那樣，每個永磁體15都具有前端壁 15.3、後端壁15.4、在轉子13的轉動方向上超前的側壁15.5和滯後的側壁15.6。根據本實用新型至少一個倒角19如下地形成，即前端壁15.3、後端壁15.4、超前的側壁15.5和滯後的側壁15.6分別設計成，從與永磁體15的在磁載體14的方向上指向的底面15.2垂直的位置L中轉過角度a 向內部調節的位置斜切，如特別地在圖4的橫截面圖中示出的那樣。根據本實用新型，角度a能夠在1至20度的範圍值中，並且特別地在示出的實施例中具有大約8度的值。

永磁體15的分別直接連接前端壁15.3、後端壁15.4、超前的側壁15.5 和滯後的側壁15.6的四個側邊緣15a設計用於，倒圓角地形成唯一圍繞永磁體15的外表面15.1環繞的倒角19。

不僅在根據圖2至圖5的第一實施方式中，也在根據圖6和圖7的第二實施方式中為至少一個使前端壁15.3、後端壁15.4、超前的側壁15.5 和/或滯後的側壁15.6分別與外表面15.1直接連接的表面邊緣15b、特別是使前端壁15.3和後端壁15.4分別與外表面15.1直接連接的表面邊緣15b 設置附加的倒角19b。

此外，在根據圖2至圖5的第一實施方式中，底邊緣15c分別具有另外的倒角19c，這些底邊緣分別使前端壁15.3、後端壁15.4、超前的側壁 15.5或者滯後的側壁15.6與永磁體15的在磁載體14的方向上指向的底面 15.2直接連接。

根據圖5的橫截面圖示出的是，如塑料籠17的擠壓包封的塑料材料那樣使倒角19和19c根據第一實施方式形狀配合地圍繞，以便將永磁體 15保持在磁載體14處。

在根據圖6和圖7的第二實施方式中，永磁體15首先在其形狀上類似於根據圖2至圖5的第一實施方式地設計。此外，第二實施方式的永磁體15具有附加地分階段實施的表面邊緣15d。

因此，至少一個使前端壁15.3、後端壁15.4、超前的側壁15.5和/或滯後的側壁15.6分別與外表面15.1直接連接的表面邊緣15d、特別是唯一僅使超前的側壁15.5和滯後的側壁15.6分別與外表面15.1直接連接的表面邊緣15d是分階段設計的。

分階段設計的表面邊緣15d通過凹槽22形成，其在永磁體的軸向的橫截面中具有寬度，其為永磁體的整體寬度的10％和15％之間、特別地為 12％或13％。在永磁體的軸向的橫截面中，通過凹槽形成的分階段的表面邊緣具有至少0.5毫米、特別是至少0.6毫米的最低高度。

也在也在第二實施方式中，為至少一個使前端壁15.3、後端壁15.4、超前的側壁15.5和/或滯後的側壁15.6分別與永磁體15的在磁載體14的方向上指向的底面15.2直接連接的底邊緣15c設置另外的倒角19c。

根據圖7的橫截面圖示出的是，如塑料籠17的擠壓包封的塑料材料那樣使倒角19和19c及永磁體15的凹槽22根據第二實施方式形狀配合地圍繞，以便將永磁體15保持在磁載體14處。

在根據圖8的第三實施方式，每個永磁體15都具有在磁載體14的方向上指向的、在橫截面中為圓弧形的底面15.2，並且磁載體14具有圓形的橫截面。

附圖標記列表

1 泵

2 泵殼體

3 泵葉輪

4 葉片

5 入口

6 出口

7 電機軸

7a 前軸端部

8 驅動電動機

9 電動機殼體

10 定子繞組

11 軸承

12 環狀間隙

13 轉子

14 磁載體

14.1 殼層表面

15 永磁體

15.1 外表面

15.2 底面

15.3 前端壁

15.4 後端壁

15.5 超前的側壁

15.6 滯後的側壁

15a 側邊緣

15b，15d 表面邊緣

15c 底邊緣

16 溼室

17 塑料籠

18 滾花

19 倒角

19b 附加的倒角

19c 另外的倒角

20 轂

20.1 內殼壁

21 肋

22 凹槽