CN108231320B

CN108231320B - 用于电磁泵的线圈

Info

Publication number: CN108231320B
Application number: CN201711339345.XA
Authority: CN
Inventors: V.南彻恩; F.达耶
Original assignee: GOTEC SA
Current assignee: GOTEC SA
Priority date: 2016-12-15
Filing date: 2017-12-14
Publication date: 2021-09-17
Anticipated expiration: 2037-12-14
Also published as: CN108231320A; EP3336352A1

Abstract

一种用于电磁泵的线圈(1)，包括：绕组(2)，其由围绕空心圆柱形支承件(21)缠绕的导线构成；由铁磁材料制成的框架(3)，其一方面包括配备有圆柱形开口并穿过所述绕组的芯部(30)，并且另一方面包括围绕绕组(2)以使磁回路在该芯部的两个端部之间闭合的扣件(31)；包覆模件(4)，其由合成材料围绕绕组制成，并且该包覆模件的外表面形成径向的散热片(40)。

Description

用于电磁泵的线圈

技术领域

本发明涉及电磁泵以及用于电磁泵的线圈领域。

背景技术

电磁泵5的示例示出在图10中。通常，所示的泵包括位于泵的上游的流体供应管道6、位于泵的下游的流体输出管道7、以及介于两个管道之间的可动活塞8。电磁线圈2形成形成使得活塞8克服弹簧9的作用而在气缸302中位移的磁场，以产生泵送运动。这种泵的示例例如在以申请人的名义申请的专利申请WO2013152975和WO2014177442中得以描述。

现有技术中用于电磁泵的第一种类型的线圈1示出在图1至图3中。所示出的线圈包括绕组2，该绕组2由围绕空心圆柱形支承件所缠绕的导线形成并且绕组的外表面由漆料或绝缘材料所保护。铁磁框架(铁磁轭)形成围绕该绕组的磁路；该铁磁框架包括由图3中所示出的套筒30形成的芯部30以及扣件(boucle)31。扣件允许磁回路在芯部30的两个端部处闭合。芯部30穿过扣件的两侧并穿过绕组而插入轴向孔312中。芯部包括轴向开口302，该轴向开口用作气缸并且活塞可以在该轴向开口中滑动以使泵送流体位移。

在这种类型的线圈中，如图2所示，框架由自身折叠闭合的板材形成。在该框架中的磁场形成傅科电流，该傅科电流导致该框架的快速发热以及框架性能的劣化。因此，示出在图1至图3中的线圈类型旨在用于以间歇的方式应用的泵，并且泵送的持续时间通常不超过一分钟；然后线圈应该停止以冷却，或继续以较差的效率运行。

现有技术中用于电磁泵的且适于更长使用时间的线圈1的示例示出在图4至图5中。在该实施例中，框架31通过使平行于线圈的轴线的板材层叠来实现，这允许显著地减少傅科电流以及发热。因此，该线圈还适于以持续的方式或者在长时间段期间使用的泵。

图4和图5的层叠框架31通常通过组装两个E型元件而实现，这两个E型元件是商业上可提供的。两个元件的最短的中间分支形成芯部30，该芯部30在中央分支中设置有铁间间隙(entrefer)，以便增加线圈的磁阻并延迟饱和。该铁间间隙的尺寸和位置应该根据所期望的应用来精确控制。然而，该尺寸和位置取决于两个半框架彼此之间的精确定位，该定位难以以可复制的方式保证。因此，用于活塞穿过框架的中央分支(芯部)的轴向孔302的钻制是精细的，尤其是当应该覆盖该孔的边缘以确保气缸的密封性或避免污染泵送液体的风险时。鉴于所有这些理由，具有层叠框架的电磁泵的制造比从由折叠的板材制成的框架进行的制造更为昂贵。

示出在图4至图5中的线圈包括绕组，该绕组由在横向平面中呈大致正方形截面的套罩或模件所保护。该正方形的形状有助于泵的安装，该泵因此可以放置或固定在具有对应形状的沟槽中，而没有意外枢转的风险。

示出在图4和图5的实施例中的芯部30还呈矩形截面。实际上，难以实现具有环形截面的层叠芯部。该正方形截面的芯部在绕组中仅填充圆柱形开口的一部分。因此，导致芯部的截面减小而无用地发热，并且在芯部30和穿过绕组的开口之间的空隙中导致寄生磁通。

因此，这两个示例中的线圈适于不同的应用，例如图1至图3中的示例适于以间歇的方式或以较低的效率运行的低成本电磁泵，而图4和图5中的情况下的示例则适于能够以更小的发热在更长持续时间内运行的高成本电磁泵。对于提供通过框架而彼此区分的两种类型的不同线圈的泵制造商而言，需要提高成本并使后勤复杂化。

这些类型的泵中的每一个还应该按照预期的应用而根据不同的规范来生产。电磁泵例如常用于重油提升应用、空调冷却机的冷凝物排放、诸如咖啡机的咖啡分配器、水压清洁设备等。这些装置需要在体积、安装便利性和价格之间进行不同的折衷。此外，除了其它因素，所需的泵功率、使用寿命、活塞在每次泵送运动中应该行进的冲程、需要泵送的液体种类也会根据应用而变化。因此，应该实施大量不同的线圈以提供适于这些不同需求的电磁泵。同样重要的多个模型的制造和分配是昂贵且复杂的。

发明内容

因此，希望提出一种用于电磁泵的线圈的构造，该线圈的构造更为通用或更易于适于这些不同的需求。

本发明的另一个目的在于提出一种用于电磁泵的成本低且发热低的线圈。

本发明的另一个目的在于提出一种用于电磁泵的成本低且发热低的线圈的制造方法。

根据本发明，尤其借助用于电磁泵的线圈来实现这些目的，该线圈包括：

绕组，该绕组由围绕空心圆柱形支承件缠绕的导线构成；

由铁磁材料制成的框架，该框架一方面包括配备有圆柱形开口并穿过所述绕组的芯部，并且另一方面包括围绕绕组以使磁回路在该芯部的两个端部之间闭合的扣件；

芯部在垂直于其轴线的平面中的截面是环形的，

扣件包括形成矩形的四个分支，这些分支的截面是矩形的，

芯部是能够拆卸的。

芯部在横向(垂直于其轴线)平面中的截面是环形的，这允许芯部完全填充空心圆柱形支承件内部的圆柱形体积。这允许减少芯部和线匝之间的寄生磁通，以及借助更大的芯部体积减少了发热问题。

扣件的分支的矩形截面允许有助于制造，并有助于在现有总成中的安装和集成，例如在此旋拧附件。

扣件有利地包括形成空心矩形的四个分支。因此，该扣件可以由单一部件简单地实现，而无需通过半扣件进行组装。

因此，框架包括非常规形状，其具有呈环形截面并且穿过矩形扣件的中央芯部，且该框架呈矩形截面。

可拆卸芯部可以独立于扣件实现。因此，可以采用其它材料以及其它制造方法以实现精确的铁间间隙，而不会再增大框架总成。

因此，可以准备单一扣件并且配备根据应用所选择的不同的芯部。

对于应该尽可能的减少热量产生的应用而言，框架的扣件可以是层叠的。

框架的扣件可以由自身折叠闭合的板材形成。然而，对于多数应用而言，借助散热片可以获得足够的散热。

相同的绕组可以根据选择而配备层叠的扣件或由折叠板材制成的扣件。因此可以实施一组相同的绕组并在制造方法的最后时刻根据应用来选择采用哪种扣件。

扣件分支中的至少一个配备沿着线圈轴线的通孔。芯部可以由插入该孔中的空心圆柱形套筒构成。

芯部可以包括由铁磁材料制成的两个空心圆柱形套筒，这两个套筒同轴设置并且通过由非铁磁材料制成形成铁间间隙的同轴套筒而彼此隔开。

绕组可以包括围绕绕组由合成材料制成的包覆模件(surmoulage)，并且该包覆模件的外表面形成径向的散热片。

由于配备有散热片的包覆模件允许有效地排出由线圈以及由框架的芯部和扣件中的傅科电流所散发的热量，所以该构造是有利的。因此，相比于在现有技术中所展示的这些扣件，可以使用更简单且更小型的扣件，例如由折叠的板材制成的扣件，同时避免或减少热量散发的问题。在现有技术中必须采用层叠的扣件以减少热量散发的情况下，至少对于某些应用而言，由于可以实施具有简单扣件的线圈，因此这允许减少所需的线圈类型的数量。

在一个有利的实施例中，包覆模件在垂直于芯部轴线的平面中的截面基本上对应于具有圆角的正方形。因此，有利地利用绕组的至少某些角落中的体积，这些体积用于将比在该绕组的边缘中更长的散热片设置在此。

包覆模件和空心圆柱形支承件可以形成集成总成，即，完全覆盖线圈的线匝的单个封闭塑料部件，同时也使线圈免受潮湿。

在一个实施例中，包覆模件可以包括用于线圈保护热熔丝或热敏开关的沟槽。

在一个实施例中，包覆模件可以包括用于可拆卸连接器的沟槽，该可拆卸连接器用于线圈的电接合。

这些沟槽可以设置在包覆模件的角落处。

本发明还旨在一种电磁泵，该电磁泵包括这种线圈以及穿过所述芯部的可动活塞。

本发明还旨在一种线圈的制造方法，该方法包括以下步骤：

- 围绕圆柱形支承件来绕制导线；

- 将包覆模制的绕组放置在铁磁扣件中，扣件包括形成矩形(例如正方形)的四个分支，分支的截面是矩形的；

- 穿过扣件和绕组插入框架的芯部，芯部在垂直于芯部轴线的平面中的截面是环形的。

由于在最后时刻插入芯部，可以选择不同且适于每个应用的芯部，例如具有不同的尺寸和/或铁间间隙位置和/或材料的芯部。

该方法可以包括围绕绕组利用合成材料进行包覆模件的步骤，外表面形成径向的散热片。借助该包覆模件，线圈可以用于多种不同应用中，其中包括需要长时间运行的应用。

该方法还可以包括将线圈保护热熔丝或热敏开关插入包覆模件的沟槽中。

该方法还可以包括将用于线圈的电接合的可拆卸连接器插入包覆模件的沟槽中。

在一个实施例中，提供至少两种类型的框架的扣件，其中包括层叠的扣件以及非层叠的扣件。因此，可以在这些类型当中选择扣件的类型，并且可以由相同的绕组来实施不同的线圈以及电磁泵。具有可围绕通用绕组互换的扣件和芯部的模块化构造允许通过从单一包覆模制的绕组来满足非常不同的应用。

本发明还旨在一种安装电磁泵的工具包，包括：

活塞；

绕组，该绕组由围绕空心圆柱形支承件所缠绕的导线构成；

待选择的一组多个芯部，每个芯部都形成活塞在其中滑动的圆柱体，该组中的不同芯部通过尺寸和/或铁间间隙的位置而彼此区分，

待选择并用于围绕绕组安装以使磁回路在该芯部的两个端部之间闭合的一组多个铁磁扣件，该组包括至少一个层叠的扣件以及至少一个非层叠的扣件。

工具包也可以包括围绕绕组由合成材料制成的包覆模件，并且该包覆模件的外表面形成径向的散热片。

附图说明

实现本发明的示例示出在由附图所示的描述中，在附图中：

图1示出了具有部分由折叠板材制成的框架和常规绕组的用于电磁泵的线圈的示例。

图2示出了由折叠板材制成的框架的扣件。

图3示出了空心圆柱形铁磁框架的芯部，其可以用作用于电磁泵的圆柱体。

图4示出了具有由层叠的板材制成的框架和常规绕组的用于电磁泵的线圈的示例。

图5示出了根据现有技术的框架，其包括呈正方形截面的层叠芯部。

图6示出了在空心圆柱形支承件上缠绕的导线。

图7示出了用散热片包覆模制的绕组。

图8示出了具有由折叠板材制成的框架扣件和尚未插入该扣件中的芯部的用于电磁泵的线圈的示例。

图9示出了具有层叠的框架扣件和尚未插入该扣件中的芯部的用于电磁泵的线圈的示例。

图10示出了可以配备上述线圈的电磁泵。

附图所采用的附图标记

1 线圈

2 绕组

20 导线

21 圆柱形支承件

3 框架

30 芯部

300 形成芯部的一部分的套筒

301 由非铁磁材料制成的形成铁间间隙的套筒

302 圆柱体

31 扣件

310 通过孔

311 扣件的分支

312 轴向通孔

4 包覆模件

40 叶片

41 包覆模件的圆角

42 包覆模件的边缘

43 用于热熔丝或热敏开关的沟槽

44 用于连接器的沟槽

5 电磁泵

6 流体供应管道

7 流体流出管道

70 阀

8 活塞

9 弹簧

a 芯部的轴线。

具体实施方式

图6示出了围绕由绝缘合成材料制成的空心圆柱形支承件21所缠绕的导线20。该元件用于包覆模制以用作下文所描述的线圈中的绕组。

图7示出了与图6中相同的元件，但是覆盖有完全围绕导线以保护导线并防止漏电风险的包覆模件4。即使线被包覆模制的部分的截面基本是环形的，但是包覆模件4在横向于线圈的纵向轴线a的平面中的截面基本上对应于具有圆角的正方形。包覆边缘配备有径向的散热片40。这些散热片在至少两个角部41中的长度大于在边缘41的中间处的长度，以便利用正方形的角部和导体体积之间的可用体积。

第一沟槽43设置用于允许在电流过大的情况下保护导体的可拆卸热熔丝或热敏开关。第二沟槽44设置用于允许向绕组供电的电连接器。包覆模件中的导线20串联至沟槽43中的热熔丝或热敏开关的接线柱并且串联至沟槽44中的连接端子。沟槽44优选地是密封的且防止水或潮气渗透到包覆模件的内部。如将看到的，轴向的孔穿过包覆模制的绕组以将铁磁芯部插入其中。

图8示出了铁磁框架31的由折叠板材制成的扣件所围绕的包覆模制的绕组4，该扣件自身闭合。该扣件中的孔310与包覆模制的线圈的孔同轴对准并且允许在绕组中央处将铁磁芯部30插入其中。该示例的扣件呈矩形截面。该扣件可以包括孔，这些孔用于将线圈固定到其它组件上或将流体流入管道和流体流出管道固定到其中。

铁磁芯部30具有圆柱形截面并且由形成圆柱体的开口穿过，以用于电磁泵的活塞的运动。芯部30包括两个套筒300，这两个套筒300由铁磁材料制成并且由非铁磁材料制成的用作铁间间隙的套筒301所隔开。芯部的内面可以配备有适于待泵送液体的覆盖层，例如在泵送食用液体的情况下的食品材料的覆盖层。可以从待设置的一组芯部中选择芯部30。

图9示出了层叠框架的由铁磁扣件31所围绕的包覆模制的绕组4。该扣件中的孔312与包覆模制的线圈的孔同轴对准，并且允许在绕组中央处将铁磁芯部插入其中。该示例的扣件由平行于线圈的轴线a的板材堆叠而成；扣件的截面是矩形的。该扣件可以包括孔，这些孔用于将线圈固定到其它组件上，或将流体流入管道和流体流出管道固定到其中。可以插入该线圈中的芯部30可以通过与图8的实施例中相同的成套芯部来选择。

已经描述图10示出了常规电磁泵的示例，但是该电磁泵可以配备本发明的根据所述并要求保护的实施例中任一项的线圈。

Claims

1.一种用于电磁泵的线圈(1)，包括：

绕组(2)，其由围绕空心圆柱形支承件(21)缠绕的导线(20)构成；

由铁磁材料制成的框架(3)，其一方面包括配备圆柱形开口并穿过所述绕组的芯部(30)，并且另一方面包括围绕所述绕组(2)以使磁回路在该芯部的两个端部之间闭合的扣件(31)；

其特征在于，所述芯部(30)在垂直于芯部的轴线(3)的平面中的截面是环形的，

并且，所述扣件(31)包括形成矩形的成单一部件的四个分支(311)，所述分支的截面是矩形的，

并且，所述芯部(30)是能够拆卸的。

2.根据权利要求1所述的线圈，所述扣件(31)是层叠的。

3.根据权利要求1所述的线圈，所述扣件(31)由折叠且自身闭合的板材形成。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的线圈，所述扣件(31)的所述分支(311)中的至少一个配备有沿着所述线圈的轴线的通孔(312)，所述芯部(30)包括插入该孔中的空心圆柱形套筒。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的线圈，所述芯部(30)包括由铁磁材料制成的两个空心圆柱形套筒(300)，所述两个空心圆柱形套筒同轴设置并且通过由非铁磁材料制成的形成铁间间隙的同轴的套筒(301)彼此隔开。

6.根据权利要求1所述的线圈，包括围绕所述绕组由合成材料制成的包覆模件(4)，并且所述包覆模件的外表面形成径向的散热片(40)。

7.根据权利要求6所述的线圈，所述包覆模件在垂直于所述芯部的轴线的平面中的截面基本对应于具有圆角(41)的正方形。

8.根据权利要求7所述的线圈，所述包覆模件(4)和所述空心圆柱形支承件(21)形成集成总成。

9.根据权利要求6所述的线圈，所述包覆模件包括用于线圈保护热熔丝或热敏开关的沟槽(43)。

10.根据权利要求6所述的线圈，所述包覆模件包括用于可拆卸连接器的沟槽(44)，所述可拆卸连接器用于所述线圈的电接合。

11.根据权利要求9或10中任一项所述的线圈，所述用于线圈保护热熔丝或热敏开关的沟槽(43)或所述用于可拆卸连接器的沟槽(44)设置在所述包覆模件的角部中。

12.一种电磁泵，包括根据权利要求1至11中任一项所述的线圈以及穿过所述芯部的可动活塞。

13.一种线圈的制造方法，包括以下步骤：

- 围绕圆柱形支承件(21)绕制导线(20)；

- 将包覆模制的绕组(4)放置在铁磁扣件(31)中，所述扣件(31)包括形成矩形的成单一部件的四个分支(311)，所述分支的截面是矩形的；

- 穿过所述扣件(31)和所述绕组插入框架的芯部(30)，所述芯部(30)在垂直于芯部的轴线(a)的平面中的截面是环形的；

所述芯部是能够拆卸的。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括围绕所述绕组用合成材料实现包覆模件(4)的步骤，外表面形成径向的散热片(40)。

15.根据权利要求14所述的方法，包括将绕组保护热熔丝或热敏开关插入所述包覆模件的用于接纳线圈保护热熔丝或热敏开关的沟槽(43)中。

16.根据权利要求14或15中任一项所述的方法，包括将用于所述线圈的电接合的可拆卸连接器插入所述包覆模件的用于接纳可拆卸连接器的沟槽(44)中。

17.根据权利要求13至15中任一项所述的方法，包括预先准备至少两种类型的扣件，其中包括层叠扣件以及非层叠扣件，并且在这些类型的扣件中选择所述扣件。

18.根据权利要求13至15中任一项所述的方法，包括预先准备具有不同尺寸和/或不同铁间间隙的位置的至少两种类型的芯部，并且在这些类型的芯部中选择所述芯部。

19.根据权利要求13至15中任一项所述的方法，包括预先准备具有不同材料的至少两种类型的芯部，并且在这些类型的芯部中选择所述芯部。

20.一种安装电磁泵的工具包，包括：

活塞；

绕组(2)，其由围绕空心圆柱形支承件(21)所缠绕的导线构成；

待选择的一组多个芯部(30)，每个芯部(30)是能够拆卸的并形成使得所述活塞在其中滑动的圆柱体，所述组中的不同芯部通过尺寸和/或铁间间隙的位置来彼此区分；

一组多个铁磁扣件(31)，其待选择并用于围绕绕组(2)安装以使磁回路在该芯部的两个端部之间闭合，所述组包括至少一个层叠的扣件以及至少一个非层叠的扣件，每个扣件(31)包括形成矩形的成单一部件的四个分支(311)。

21.根据权利要求20所述的工具包，所述绕组包括由合成材料制成的包覆模件(4)，所述包覆模件的外表面形成径向的散热片。