CN110024272B

CN110024272B - 用于电磁泵的线圈

Info

Publication number: CN110024272B
Application number: CN201780068848.XA
Authority: CN
Inventors: V.南申
Original assignee: GOTEC SA
Current assignee: GOTEC SA
Priority date: 2016-12-15
Filing date: 2017-12-15
Publication date: 2021-02-09
Anticipated expiration: 2037-12-15
Also published as: EP3555999B1; CN110024272A; CH713235A2; WO2018109741A1; EP3555999A1

Abstract

本发明涉及用于电磁泵的线圈（1），该线圈包括：绕组（2），其包括围绕中空筒形支撑件（21）缠绕的导线；包括铁磁材料的框架（3），该框架包括芯（30）和环（31），该芯设有柱形开口并穿过所述绕组，该环围绕所述绕组（2）以用于闭合在所述芯的两端之间的磁回路；以及围绕绕组的包括合成材料的包覆模制件（4），其外表面形成径向冷却翅片（40）。

Description

用于电磁泵的线圈

技术领域

本发明涉及电磁泵和用于电磁泵的线圈的领域。

背景技术

图10中图示了电磁泵5的示例。常规地，所图示的泵包括在泵上游的流体入口管道6、在泵下游的流体出口管道7以及在这两个管道之间的移动活塞8。电磁线圈2产生磁场，该磁场使得有可能使活塞8克服弹簧9的作用而在缸302中移位，以便产生泵送运动。例如，在以申请人名义的专利申请WO2013152975和WO2014177442中描述了这样的泵的示例。

在图1至图3中图示了用于电磁泵的现有技术的第一类型的线圈1。所图示的线圈包括绕组2，该绕组由围绕中空筒形支撑件缠绕的导线形成，并且其外表面由漆或绝缘体保护。铁磁框架（或磁场框架）围绕该绕组产生磁路；该铁磁框架包括芯30和环31，该芯由图3中所图示的套筒形成。该环使得有可能在芯30的两端处闭合磁回路。芯30通过环的两侧并通过绕组而被插入到轴向孔中。它包括用作缸的轴向开口，活塞能够在所述缸中滑动以使所泵送的流体移位。

在这种类型的线圈中，框架由自身折叠并闭合的金属板形成，如图2中所图示的。该框架中的磁场产生涡流，所述涡流引起该框架的快速发热及其性能水平的退化。由于这个原因，在图1至图3中所图示的类型的线圈被设计成用于被间歇地采用的泵，其中泵送时间通常不超过一分钟；然后，它们必须停止以冷却，或以较低的效率继续运行。

图4和图5中图示了用于电磁泵并且适合于较长使用时间的现有技术的线圈1的示例。在该实施例中，通过平行于线圈的轴线将金属板叠层来制造框架3，这使得有可能大大减少涡流和发热。因此，该线圈也适合于连续使用的或历时长时段而使用的泵。

图4和图5的叠层框架3通常通过组装两个E形元件来制造，这两个E形元件是可商购的。两个元件的较短中间分支形成芯30，从而在中心分支中形成气隙，以便增加线圈的磁阻并延迟饱和。必须根据期望的应用来精确地控制该气隙的尺寸和位置。然而，它们取决于于两个半框架相对于彼此的精确定位，这难以以可再现的方式保证。此外，钻出用于使活塞穿过框架（芯）的中心分支的轴向孔是困难的，特别是当必须遮盖（revêtus）该孔的边缘以保证缸的密封或避免污染所泵送的液体的风险时。由于所有这些原因，制造具有叠层框架的电磁泵比用由折叠的金属板制成的框架来制造更昂贵。

这些图4和图5中所图示的线圈包括由覆盖件或模制件保护的绕组，该覆盖件或模制件在横向平面中具有基本上方形的剖面。这种方形形状有利于泵的安装，泵因此能够被放置或固定在对应形式的壳体中而没有意外枢转的风险。

在图4和图5的实施例上所图示的芯30也具有矩形剖面。实际上难以制造具有圆形剖面的叠层芯。该方形剖面的芯仅填充绕组中的柱形开口的一部分。其结果是具有减小的剖面的芯（其无用地发热）以及在芯30和通过绕组的开口之间的空隙中的杂散磁通量。

因此，这两个示例的绕组适合于不同的应用，例如，在图1至图3的示例中的间歇地或以低效率操作的较便宜的电磁泵、以及在图4和图5的情况下的能够操作历时较长时段且发热较小的更昂贵的电磁泵。使泵的制造商提出两种不同类型的线圈（这些线圈通过框架彼此区分）的需求增加了成本并使物流复杂化。

这些类型的泵中的每者还必须根据取决于所设想的应用的不同的规格来制造。例如，电磁泵经常用于提升燃料油、排放经调节空气冷却器中的冷凝物、咖啡分配机（诸如，咖啡机）、加压水清洁设备等的应用。这些装置需要在体积、安装的容易性和成本之间的各种折衷。此外，除了其他因素之外，所需要的泵送功率、使用时间、在每个泵送运动上必须执行的活塞行程、必须泵送的液体的类型根据应用而变化。因此，必须制造大量不同的线圈，以便提出适合于这些各种需求的电磁泵。这样的大量模型的制造和分配是昂贵且复杂的。

发明内容

因此，将期望提出用于电磁泵的线圈构造，该线圈构造更加多用途并且更容易适于这些各种需求。

本发明的另一目的是提出用于电磁泵的线圈，该线圈便宜且具有低发热。

本发明的另一目的是提出用于制造用于电磁泵的线圈的方法，该线圈便宜且具有低发热。

根据本发明，特别地，这些目的借助于用于电磁泵的线圈来实现，该线圈包括：

绕组，其包括围绕中空筒形支撑件缠绕的导线；

由铁磁材料制成的框架，该框架一方面包括芯，所述芯设有柱形开口并穿过所述绕组，并且该框架另一方面包括环，所述环围绕该绕组以闭合在该芯的两端之间的磁回路；

合成材料的包覆模制件（surmoulage），该包覆模制件围绕该绕组，并且该包覆模制件的外表面形成径向冷却翅片。

这种构造是有利的，因为设有冷却翅片的包覆模制件使得有可能有效地排放由线圈以及由芯和环中的涡流释放的热量。因此，有可能使用更简单的框架，例如，如下的框架：其至少部分地由折叠的金属板制成并且体积较小，同时避免或减少由现有技术中的这些框架所呈现的热量释放的问题。这使得有可能减少所需要的线圈类型的数目，因为至少对于一些应用来说，具有简单框架的线圈能够在其中在现有技术中叠层框架对于减少热量释放来说绝对必要的情况下实施。

在有利的实施例中，包覆模制件在与芯的轴线成直角的平面中的剖面基本上对应于具有圆化的拐角的方形。因此，有利地利用了绕组的至少一些拐角中的体积，所述体积用于在其中布置比在该绕组的边缘中更长的冷却翅片。

包覆模制件和中空筒形支撑件能够形成整体组件，也就是说闭合的单个塑料件，其完全遮盖线圈的匝圈，也保护其免受湿气影响。

芯在横向平面（与芯的轴线成直角）中的剖面优选地为圆形。因此，其能够完全填充在中空筒形支撑件内的柱形体积。这使得有可能减少在芯与匝圈之间的杂散磁通量以及由于更大的芯体积所引起的发热的问题。

在一个实施例中，包覆模制件可以包括凹部，所述凹部用于保护绕组的热熔件或热开关。

在一个实施例中，包覆模制件可以包括用于可移除式连接器的凹部，该可移除式连接器旨在用于线圈的电连接。

这些凹部可以被提供在包覆模制件的拐角中。

环有利地包括形成中空矩形的四个分支。因此，有可能容易地将其制造成单件，而不需要由半框架组装。

框架的环的分支的剖面有利地是矩形的。因此，框架包括特殊的形状，其具有中心芯，该中心芯具有圆形剖面的并穿过矩形剖面的矩形环。

对于必须尽可能地减少热量产生的应用来说，环可以是叠层的。

环可以由自身折叠并闭合的金属板形成。尽管如此，凭借冷却翅片还是获得了对于众多应用来说足够的热量排放。

同一个绕组能够根据需要而配备有叠层的环或由折叠的金属板形成的环。因此，有可能制造一组相同的绕组并且在制造方法中的最后时刻取决于应用来选择应当采用哪种环。

框架的分支中的至少一个在线圈的轴线上设有通孔。因此，芯能够包括被插入到该孔中的中空筒形套筒。

芯可以是可移除式的，并且独立于环而制造。

因此，有可能提供单个环并取决于应用来为其配备不同的芯。

芯可以包括由铁磁材料制成的两个中空筒形套筒，这两个套筒同轴地布置并通过形成气隙的由非铁磁材料制成的同轴套筒而彼此分离。

本发明的另一主题是电磁泵，其包括这样的线圈和可移动通过所述芯的活塞。

本发明的另一主题是线圈制造方法，其包括以下步骤：

- 围绕筒形支撑件缠绕导线；

- 围绕绕组包覆模制合成材料，外表面形成径向冷却翅片；

- 将包覆模制的绕组放置在铁磁框架中；

- 将框架的芯插入通过框架和绕组。

由于设有冷却翅片的包覆模制件，因此线圈能够用于大量不同的应用中，包含涉及历时长时段的操作的应用。

由于在最后时刻插入芯，因此有可能选择不同的且适合于每种应用的芯，例如，具有不同的气隙位置和/或尺寸和/或材料的芯。

该方法还可以包括将保护绕组的热熔件或热开关插入包覆模制件的凹部中。

该方法还可以包括将可移除式连接器插入包覆模制件的凹部中，该可移除式连接器旨在用于线圈的电连接。

在一个实施例中，提供至少两种类型的框架，包含叠层框架和非叠层框架。因此，有可能从这些类型的框架中选择出框架的类型，并且由同一个绕组制造不同的线圈和电磁泵。具有围绕通用绕组的可互换的框架和芯的模块化构造使得有可能通过由单个包覆模制的绕组出发来满足非常不同的应用。

本发明的另一主题是电磁泵安装套件，其包括：

活塞；

绕组，其包括围绕中空筒形支撑件缠绕的导线；

供选择的一组若干个芯，每个芯形成缸，使得活塞在该缸中滑动，该组的不同的芯通过气隙的尺寸和/或位置而彼此区分；

至少一个环，其被设计成围绕绕组安装以闭合在该芯的两端之间的磁回路；

合成材料的包覆模制件，该包覆模制件围绕绕组的并且其外表面形成径向冷却翅片。

附图说明

在通过附图所图示的描述中指示本发明的实施方式的示例，在附图中：

图1图示了用于电磁泵的线圈的示例，该线圈具有部分地由折叠的金属板制成的框架和常规绕组；

图2图示了由折叠的金属板制成的框架环；

图3图示了中空筒形铁磁框架芯，其能够用作用于电磁泵的缸；

图4图示了用于电磁泵的线圈的示例，该线圈具有由叠层金属板制成的框架和常规绕组；

图5图示了根据现有技术的叠层框架，其包含具有方形剖面的叠层芯；

图6图示了缠绕在中空筒形支撑件上的导线；

图7图示了包覆模制的绕组，其具有冷却翅片；

图8图示了用于电磁泵的线圈的示例，该线圈具有由折叠的金属板制成的框架环和尚未被插入到该环中的芯；

图9图示了用于电磁泵的线圈的示例，该线圈具有叠层框架环和尚未被插入到该环中的芯；

图10图示了能够配备有上述线圈中的一者的电磁泵。

具体实施方式

图6图示了围绕由绝缘合成材料制成的中空筒形支撑件21缠绕的导线20。该元件旨在被包覆模制，以用作后面所描述的线圈中的绕组。

图7图示了与图6的元件相同的元件，但是以包覆模制件4遮盖，该包覆模制件完全包围导线，从而保护该元件并避免触电的风险。包覆模制件4在横向于线圈的纵向轴线a的平面中的剖面基本上对应于具有圆化的拐角的方形，不过包覆模制的线的该部分的剖面基本上是圆形的。包覆模制边缘设有径向冷却翅片40。这些翅片的长度在至少两个拐角41中比在边缘42的中间更长，以便利用在方形的拐角和导体的体积之间的可用体积。

提供用于可移除式热熔件或热开关的第一凹部43，该可移除式热熔件或热开关使得有可能在过电流的情况下保护导体。提供用于电连接器的第二凹部44，所述电连接器使得有可能为绕组供电。包覆模制件中的导线20串联链接到凹部43中的热熔件或热开关的端子并且串联链接到凹部44中的连接突出部。凹部44优选地是密封严密的，并防止水或湿气进入包覆模制件中。如将看到的，轴向孔穿过包覆模制的绕组以在其中插入铁磁芯。

图8图示了被由铁磁框架3的折叠的金属板制成的环包围的包覆模制的绕组4，该折叠的金属板自身闭合。该环中的孔312与包覆模制的线圈的孔同轴地对准，并且使得有可能在其中在绕组的中心处插入铁磁芯30。该示例的环具有矩形剖面。它可以包括用于将线圈固定到其他部件或者将流体入口管道和出口管道固定到其的孔。

铁磁芯30具有筒形剖面，并且开口穿过该铁磁芯，从而形成用于使电磁泵的活塞移位的缸。芯30包括两个套筒300，这两个套筒由铁磁材料制成并且通过套筒301分离，该套筒301由非铁磁材料制成并用作气隙。芯的内表面可以设有适合于待泵送的液体的涂层（revêtement），例如，在泵送食物液体的情况下的食物材料涂层。有可能从可用的一组芯中选择芯30。

图9图示了被叠层框架的铁磁环31包围的包覆模制的绕组4。该环中的孔312与包覆模制的线圈的孔同轴地对准，并且使得有可能在其中在绕组的中心处插入铁磁芯。该示例的环由平行于线圈的轴线a的板的堆叠形成；它的剖面是矩形的。该环可以包括用于将线圈固定到其他部件或者用于将流体入口管道和出口管道固定到其的孔。可以从与图8的实施例中的相同的集合中选择能够被插入到该线圈中的芯30。

已经描述的图10图示了常规电磁泵的示例，但是其可以配备有根据所描述和要求保护的实施例中的一者的本发明的线圈。

图中所采用的附图标记

1 线圈

2 绕组

20 导线

21 筒形支撑件

3 框架

30 芯

300 形成芯的一部分的套筒

301 形成气隙的由非铁磁材料制成的套筒

302 缸

31 环

311 环的分支

312 轴向通孔

4 包覆模制件

40 翅片

41 包覆模制件的圆化的拐角

42 包覆模制件的边缘

43 用于热熔件或热开关的凹部

44 用于连接器的凹部

5 电磁泵

6 流体入口管道

7 流体出口管道

70 阀

8 活塞

9 弹簧

a 芯的轴线

Claims

1.一种用于电磁泵的线圈（1），所述线圈包括：

绕组（2），所述绕组包括围绕中空筒形支撑件（21）缠绕的导线（20）；

由铁磁材料制成的框架（3），所述框架一方面包括穿过所述绕组的芯（30），所述芯设有柱形开口，并且所述框架另一方面包括环（31），所述环围绕所述绕组（2）以闭合在所述芯的两端之间的磁回路；

其特征在于合成材料的包覆模制件（4），所述包覆模制件围绕所述绕组，并且所述包覆模制件的外表面形成径向冷却翅片（40）。

2.根据权利要求1所述的线圈，所述包覆模制件在与所述线圈的轴线成直角的平面中的剖面基本上对应于具有直的边缘和圆化的拐角（41）的方形，所述冷却翅片（40）的高度在所述圆化的拐角（41）中的至少两个中比在所述包覆模制件的方形剖面的边缘（42）的中间更长。

3.根据权利要求1所述的线圈，所述包覆模制件（4）和所述中空筒形支撑件（21）形成整体组件。

4.根据权利要求1所述的线圈，所述芯（30）在与所述芯的轴线（a）成直角的平面中的剖面是圆形的。

5.根据权利要求1所述的线圈，所述包覆模制件包括凹部（43），所述凹部用于容纳热开关或用于容纳热熔件，所述热开关或热熔件保护所述绕组。

6.根据权利要求1所述的线圈，所述包覆模制件包括用于容纳可移除式连接器的凹部（44），所述可移除式连接器旨在用于所述线圈的电连接。

7.根据权利要求5或6所述的线圈，所述一个或多个凹部（43、44）被提供在所述包覆模制件的拐角中。

8.根据权利要求1所述的线圈，所述环（31）包括形成方形的四个分支（311），所述分支的剖面是矩形的。

9.根据权利要求8所述的线圈，所述环（31）是叠层的。

10.根据权利要求8所述的线圈，所述环（31）由自身折叠并闭合的金属板形成。

11.根据权利要求8所述的线圈，所述环（31）的分支（311）中的至少一个在所述线圈（312）的轴线上设有通孔，所述芯（30）包括被插入到所述孔中的中空筒形套筒。

12.根据权利要求11所述的线圈，所述芯（30）是可移除式的。

13.根据权利要求11所述的线圈，所述芯（30）包括由铁磁材料制成的两个中空筒形套筒（300），所述两个套筒同轴地布置并通过同轴套筒（301）而彼此分离，所述同轴套筒（301）由非铁磁材料制成并形成气隙。

14.一种电磁泵，所述电磁泵包括根据权利要求1所述的线圈和能够移动通过所述芯的活塞。

15.一种线圈制造方法，所述方法包括以下步骤：

- 围绕筒形支撑件（21）缠绕导线（20）以形成绕组；

- 围绕所述绕组包覆模制合成材料（4），包覆模制的合成材料的外表面形成径向冷却翅片（40）；

- 将所述包覆模制的绕组（4）放置在铁磁框架的环（31）中；

- 将所述框架的芯（30）插入通过所述环（31）和所述绕组。

16.根据权利要求15所述的方法，所述方法包括：将用于保护所述绕组的热熔件或热开关插入包覆模制的合成材料的凹部（43）中。

17.根据权利要求15所述的方法，所述方法包括：将可移除式连接器插入包覆模制的合成材料的凹部（44）中，所述可移除式连接器旨在用于所述线圈的电连接。

18.根据权利要求15所述的方法，所述方法包括：先前提供至少两种类型的框架，包含包括叠层环的框架和包括非叠层环的框架；以及从这些类型的框架中选择出所述框架。

19.根据权利要求15所述的方法，所述方法包括：先前提供具有不同的气隙位置和/或尺寸的至少两种类型的芯；以及从这些类型的芯中选择出所述芯。

20.根据权利要求15所述的方法，所述方法包括：先前提供具有不同的材料的至少两种类型的芯；以及从这些类型的芯中选择出所述芯。

21.一种电磁泵安装套件，所述电磁泵安装套件包括：

活塞；

绕组（2），所述绕组包括围绕中空筒形支撑件（21）缠绕的导线；

供选择的一组若干个芯（30），每个芯形成缸，使得所述活塞在所述缸中滑动，所述组的不同的芯通过气隙的位置和/或尺寸而彼此区分，

至少一个铁磁环（31），所述铁磁环与所述芯（30）为由铁磁材料制成的框架（3）的部分，所述铁磁环（31）被设计成围绕所述绕组（2）安装以闭合在所述芯的两端之间的磁回路；

合成材料的包覆模制件（4），所述包覆模制件围绕所述绕组，并且所述包覆模制件的外表面形成径向冷却翅片（40）。

22.根据权利要求21所述的套件，所述套件包括供选择的一组若干个所述框架（3），包含包括叠层环的至少一个框架和包括非叠层环的至少一个框架。