CN113346707A - 用于涉水操作家用电器的泵 - Google Patents

Abstract

一种用于涉水操作器具的泵，该泵具有电动机，该电动机包括：转子，该转子包括具有至少四个磁极的铁氧体本体，其中该铁氧体本体具有横向‑圆周磁化；以及定子，其包括极链，该极链由多个直的变压器片的堆叠体制成，并且通过弯曲堆叠的变压器片而被变圆成圆形构造，其中该极链具有多个极部分，每个极部分包括极齿；以及连接到相应极齿的多个绕组芯，用于容纳包括导线的三相绕组的线圈；其中三相绕组的各相的导线在空间上彼此分离地布线，并且在极链周围的相邻绕组芯之间并沿着相邻绕组芯在极链的轴向端面处没有相互接触；并且其中所述导线被支撑和引导，使得当所述极链从其直线构造被变圆至其圆形构造时，它们相对于所述极链的位置被基本保持。

Description

用于涉水操作家用电器的泵

技术领域

本发明涉及诸如洗碗机和洗衣机这样的涉水操作器具(water-conductingappliances)领域，尤其涉及涉水操作家用器具领域。本发明涉及一种用于这种涉水操作器具的泵。洗衣机和洗碗机是分别通过化学、机械、热和电气手段清洗、漂洗和烘干衣物或盘子的机器。本发明还涉及包括电动机的泵及其制造方法。

背景技术

泵通常通过将机械能传递给被泵送的流体，特别是通过在泵的入口和出口之间产生压差来移动或输送流体(液体或气体)。机械能从接收电能的电动机获得。诸如洗碗机之类的涉水操作家用电器中的泵和相关联的电动机也受到被输送介质的高温波动的影响。为了提高成本效率、能源效率和空间效率并保护资源，集成到泵壳中的加热系统已经被证明是有利的。水在各自的泵回路中循环，温度大多在+5℃到大约+85℃(最大值+100℃)，典型体积流量为45升/分钟，泵的入口和出口之间的典型压差约为300毫巴(mbar)。根据现有技术，具有离心泵形式的内部湿转子设计的电动机优选用于此目的。

这种电动机优选构造成无刷DC电动机(BLDC电动机)。电动机是通过在每相(例如U、V、W相)的绕组芯上分别卷绕绝缘电导体(最好是漆包铜导线)来制造的。当一个线圈在一个绕组芯上的卷绕完成时，绝缘的电导体被布线到下一个绕组芯，以卷绕一相的下一个线圈。在一相的所有线圈卷绕完成后，绝缘的电导体被引出到接触点。所有其他相都是根据该操作顺序或并行制造的。

定子的铁芯可以由最初的直极链(straight pole chain)形成，该直极链包括多个堆叠的变压器片，该变压器片具有直的或线性的构造并且包括多个极齿，其中相邻的极齿通过薄弯曲部分彼此连接。通过在弯曲部分弯曲并在极链的末端连接相应的极齿，堆叠的铁芯被变圆至其最终的圆形结构。极链的单个线圈(绕组)可以以极链的线性或直线状态，或者以极链的圆形状态卷绕在单个极齿上。以极链的直线状态卷绕线圈是有利的，因为单个极齿之间的距离更大，并且有更多的空间可用于导线铺设工具，使得各个(三个)相的导线的铺设和线圈的卷绕可以更容易和更快地进行。如果在卷绕线圈之后，极链被变圆，则相邻极齿之间的槽的宽度可以被有利地设计(例如，更小)，从而导致电动机的齿接(cogging)扭矩更低，因为不需要提供用于引导导线铺设工具穿过相邻极齿之间的槽的空间。

线圈通常由漆包铜导线卷绕而成。漆包铝导线可以是一种选择，但被认为难以处理，需要不同的定子设计。对于圆形铜导线(无绝缘)，裸电导体的电导率约为58.5m/W·mm²。铝的电导率相当低，约为35.85m/W·mm²。因此，当使用漆包圆铝导线代替铜导线时，导线的导线横截面积必须根据各自的电导率的比率而增大，以避免功率损耗的增加，并使电动机具有相似的功率和温度特性。在这种情况下，与铜导线相比，漆包铝导线的横截面积应该增加约3/2倍。因此，为了适应增大的导线体积，也必须增大铁叠片(铁芯)和电动机的所有机械部件。

此外，与铜导线相比，由于铝导线的弹性极限和拉伸强度，漆包铝导线的可加工性受到限制，这可以从表1中得出，表1显示了用于漆包线的典型铜和铝材料(E-CU和E-Al F7)的一些物理特性。此外，电动机的热管理在这种情况下受到影响，例如散热。

表1

电导体(如圆铜导线或铝导线)的绝缘通常是涂层或覆盖层(如清漆或搪瓷清漆，如聚氨酯、聚酯酰亚胺、聚酰亚胺)，用于抵抗电压和阻止相邻导线之间的短路。在卷绕操作过程中，涂层受到相当大的应力，特别是在导线的弯曲和拉伸区域。此外，漆包线的制造商表示，这种导线的绝缘涂层最初每30延米(running meter)有多达40个缺陷点。这种缺陷点，无论是从一开始就存在的，还是在布线过程中由应力产生的，都是由于电短路而导致的电动机故障的最常见来源。线圈内相邻导线层之间的电压差通常只有几伏。然而，在电动机的不同相位之间，会出现高得多的电压，因此，导线涂层的任何缺陷点都更有可能导致火花放电和短路。如上所述，由于不同的材料特性，铝导线的绝缘涂层比铜导线更容易受到这种缺陷的影响。铜导线和铝导线的成本随着时间的推移而显著变化，因此在这种电动机绕组中使用铝导线具有经济效益。

发明内容

本发明的目的是改进上述用于涉水操作器具的泵。另一个目的是改进该泵的电动机，并提供一种电动机的设计，其能够选择性地使用铝或铜导线作为定子绕组，同时确保电动机的低故障率以及高且可靠的性能和效率。

这个目的通过独立权利要求1中限定的泵来解决。从属权利要求涉及本发明有利的进一步改进。

在第一方面，本发明提供了一种用于涉水操作器具的泵，特别是用于例如洗碗机或洗衣机这样的家用器具的泵，其具有电动机，该电动机包括：转子，该转子包括具有至少四个磁极的铁氧体本体，其中该铁氧体本体具有横向-圆周磁化；定子，包括：极链，其由多个直的变压器片的堆叠体制成，并且通过弯曲经堆叠的变压器片而被变圆成为圆形构造，其中极链具有多个极部分，每个极部分包括极齿；和多个绕组芯，附接到相应极齿，用于容纳包括导线的三相绕组的线圈；其中，三相绕组的各相的导线在空间上彼此分离地布线，并且在极链周围的相邻绕组芯之间并沿着相邻绕组芯在极链的轴向端面处没有相互接触；和其中，导线被支撑和引导，使得当极链从其直线构造被变圆到其圆形构造时，它们相对于极链的位置被基本保持。

铁氧体本体优选具有横向-圆周磁化，这有利于确保铁氧体本体材料中氧化铁成分的期望的弧形排列。此外，磁极的取向优选地具有这样的特征：在铁氧体主体的外周表面处的每个单个磁极与设置在承载铁氧体主体的转子芯元件的外周表面处的掣扣部(catch)周向对齐。据此，可以降低铁氧体本体的裂纹倾向，并改善和增强铁氧体本体内的磁通量。

铁氧体主体中可以包含至少一种机械稳定添加剂，例如锰、钴或镧。据此，可以补偿烧结过程中产生的内应力。

三相绕组的导线可以在三个轴向分离的布线平面中布线，所述布线平面沿着圆形极链的轴线具有不同的轴向水平位置，其中每个导线(1，2，3)基本上在布线平面中的相应一个中布线。或者，导线可以在径向分离的布线表面(圆柱表面)中布线。

每个绕组芯可以可选地进一步包括支撑器件，该支撑器件被配置为当让绕组芯上的线圈进入或离开时，将相应的导线支撑和引导到分离的布线平面中的相应一个。

额外地或替代地，每个绕组芯还可以包括支撑分隔器件，所述支撑分隔器件形成为绕组芯的线圈空间边界壁中的凹部，凹部具有设定的深度，使得凹部的底线位于布线平面中之一的轴向水平位置。可选地，至少一个支撑分隔装置可以进一步包括绕组渐进器件。

额外地或替代地，绕组芯可以进一步包括位于绕组芯的线圈空间的内侧壁处的绕组移位装置。

在一些实施例中，每个绕组芯还可以包括支撑销，支撑销被配置为支撑导线并将所述导线从一个绕组芯沿着空间分离的布线路径引导到相邻的绕组芯。在一些实施例中，支撑销可以被配置成在轴向分离的布线平面中支撑导线并将所述导线从一个绕组芯引导到相邻绕组芯。支撑销可以可选地包括肩或凹部，以支撑导线并阻止导线的轴向运动。额外地或替代地，支撑销可以具有叉状构造，以单独支撑导线并阻止导线的轴向移动。

在一些实施例中，支撑销可以被定位成使得导线沿着一路径从一个绕组芯被引导到相邻的绕组芯，该路径在枢转轴线附近经过或与枢转轴线相交，当极链被变圆至其圆形构造时，相邻的极齿围绕该枢转轴线枢转。

在一些实施例中，与线圈空间的面向定子轴向方向的窄侧的倾斜角(α)相比，绕组芯的线圈空间的面向定子周向方向的横向侧壁具有更大倾斜角(γ)，其中角(α)和(γ)之间的差(β)优选设定为5°至25°，更优选设定为10°至15°。

三相绕组的导线可以优选是由铝或铝合金制成的漆包线。

下面将结合下面列出的附图描述本发明的进一步的优点和优选实施例。在以下描述中使用的表达“左”、“右”、“下”和“上”是指对齐的附图，使得所使用的附图标记和符号可以在正常方向上阅读。

附图说明

图1是根据本发明的电动机的定子在其圆形结构中的透视图；

图2是图1的定子的直极链在将线圈卷绕之后并且在将极链变圆成圆形构造之前的透视图；

图3是图1和图2的定子的直极链的透视图，在卷绕操作之前承载着绕组芯；

图4是图3的标记部分的放大视图，示出了绕组芯的细节；

图5是示出根据本发明的支撑器件分隔器的水平位置表格；

图6是连接部分的放大视图，该连接部分在将极链变圆成圆形构造之后将极链的端部彼此连接；

图7是显示与绕组芯的拾取凹槽接合的工件拾取工具的放大视图；

图8是显示电动机三相的各个线圈的互连电路图；

图9是显示根据本发明的绕组芯的横截面局部剖视图；

图10是根据本发明的定子的示意性剖视图；

图11是根据本发明的定子的一部分的透视图；

图12是示出了定子的线圈之间的非接触式布线的透视图；

图13a是根据本发明的直极链的堆叠铁芯的透视图；

图13b是根据本发明的直极链的单个铁片的平面图；

图13c是图13b的铁片端部的放大视图；

图14是根据本发明的绕组芯的一部分的放大视图；和

图15是安装在直极链铁芯上的单绕组铁芯的透视图。

图16是根据本发明的电动机的透视图；

图17是图2的电动机的剖视图；

图18是图2的电动机的转子和定子的剖视图；

图19是转子的铁氧体本体的俯视图，示出了铁氧体本体的磁极的磁化方向；

图20是泵壳体元件的透视图；

图21是安装在图20的泵壳体元件上的泵壳体的电动机盖的透视图。

具体实施方式

参照图16和17，本发明在第一实施例中提供了一种泵P，该泵P包括壳体和电动机，该壳体具有用于待泵送液体的入口40和出口50，该电动机具有内转子10和外定子20。转子10是永磁体转子10，定子20优选是电子换向三相定子，使得电动机是无刷直流电动机，通常称为BLDC电动机。例如，这种电动机可以用于驱动洗碗机、洗衣机或类似家用电器中的循环泵，或者用于工业或商业设备中。

特别地，本发明提供了一种包括转子10和定子20的电动机。参照图1和图2，定子20被设计成极链100，极链100由磁钢叠片(电片)120的堆叠体111形成，磁钢叠片120通常是铁片，最初具有直的或线性的构造并形成定子20的磁芯。图13a示出了铁片堆叠体111，图13b示出了单个铁片120。根据定子极链100的极数，铁片120包括多个极部分130。在本实施例中，极链包括九个极，然而，根据电动机的设计，任何其他数量的极都是可行的。每个极部分130通过弯曲部分132连接到相邻的极齿131。当直极链100被变圆成其圆形构造以形成圆形定子20时，铁片120的堆叠体111在相应的弯曲部分132处弯曲，并且极链的相对端在接合连接部110处彼此连接，这在图13c中详细示出。铁片120的接合连接部分110具有相对于杆部分的内基线倾斜80°的凹部，使得夹具110b可以接合极链的两端并将两端彼此连接，如图6所示。额外地或替代地，接合连接部110可以通过点焊110a、110c或其他连接工艺来固定。点焊接110a、110c结合夹具110b的优选使用在稳定性和可靠性方面是有利的。

每个极部分130具有极齿131，该极齿131形成面向转子10的内极表面，并且在将极链变圆成其圆形构造之后，形成具有定子20的内直径为Di的内表面。磁极部分130的弯曲的相对侧随后形成定子20的直径为Do的外表面。相邻磁极部分130之间的弯曲部分132包括相对薄的铁片材料桥以及面向磁极齿侧的角形凹部，该铁片材料桥可以弯曲而不分离相邻磁极部分130，该角形凹部具有大约为θ＝360°/n的张角θ，其中n是磁极的数量。在本实施例中，这导致θ＝40°，使得在极链100的圆形构造中，角形凹部的侧表面彼此邻接，在相邻极部分130的侧表面之间几乎没有间隙。这提供了良好的磁特性，并确保了电动机的高功率和低功率损耗，而不需要用于改善磁路中磁通量的额外装置，例如额外的外部磁环元件。圆形极链100的示意图如图10所示。定子20的极链设计与普通矩形铁片堆叠体400相比是有利的，如图10中薄的外轮廓所示，因为获得具有相似功率特性的电动机总共需要较少的铁材料。此外，外磁路的内直径可以做得更大，从而有更多的空间来容纳绕组线圈。在图10中，阴影区域114描绘了绕组线圈的额外空间。

定子20的极链设计显著地促进了卷绕操作，因为与在普通矩形铁芯设计400中相比，直极链100的相邻极齿131之间具有大得多的空间，使得卷绕工具尖端113可以在围绕每个极齿131的路径112上更容易和更快地移动，如图2所示。这也需要不太复杂的卷绕工具和机器，提高了可靠性并降低了定子20的制造过程的成本。此外，这使得能够使用更大直径的铝导线，同时与使用铜导线相比，每个绕组芯上的卷绕匝数可以保持不变。因此，圆形极链100的相邻极齿131之间的绕组空间可以被更高程度地利用(更高的填充因子)，使得能够在铜导线和铝导线之间自由选择，而不需要更大直径的定子20。因此，没有必要扩大整个电动机和相关部件。

如图13a所示，通过堆叠多个铁片120以形成极链100的直堆叠体111来制造本发明的定子20。随后，每个极部分130的极齿131设有各自的绕组芯200，绕组芯200优选由塑料或其他绝缘材料制成。优选地，绕组芯200围绕极齿注射成型，以便在线圈和铁芯之间提供增强的热传递特性和最终的定子的高稳定性。由两个或多个零件形成绕组芯200也是可行的，然后通过卡扣连接或任何其他连接方法将它们安装到极齿131上。在图3中示出了最终的极链，其包括铁芯堆叠体111和用于九个极的九个绕组铁芯。优选地，两个绕组芯200具有用于接触端子的相应保持器，该接触端子用于将定子20连接到外部驱动电路，例如星形端子保持器(star point terminal holder)210和相端子保持器(phase terminal holder)212，如图2所示。星形端子保持器210和相端子保持器212可以与绕组芯200一体形成，或者可以是单独的元件，其可以例如通过燕尾耦合附接到绕组芯200的主体。在本实施例中，定子极链100包括九个极齿131，它们与三相绕组的三个相L1、L2、L3相关联。特别地，连续系列的极齿131交替地与三相相关联。换句话说，图3的极齿1a、2a、3a上的线圈与相L1相关联，并且用单根连续导线1卷绕，当从极齿1a到极齿1b布线时，该线经过其他相位的中间极齿，以此类推。因此，极齿2a、2b、2c上的线圈用单根连续的导线2卷绕，而极齿3a、3b、3c上的线圈用单根连续的导线3卷绕。极链100的直线构造允许使用两个或三个卷绕工具至少部分同时执行三相L1、L2、L3的绕线操作。

在本实施例中，优选使用三相L1、L2、L3的星形连接或Y形连接。但是，其他配置(如三角形连接(delta connection))也可以在较小的调整下使用。例如，当卷绕单相L1时，导线1在星形端子保持器210处连接到星形端子211，并且被布线到第一极齿1c以将线圈1c卷绕在相应的绕组芯200上。随后，导线1被布线经过极齿3b和2b，并到达极齿1b，在此处，相L1的第二线圈1b卷绕在相应的绕组芯200上。在经过极齿3a和2a之后，导线被布线至极齿1a以卷绕相L1的最后一个线圈1a，并最终被布线至相位端子保持器212处的端子L1。随后或同时，导线2和3以与导线1类似的方式沿着极链100从星形点端子211经由相应的极齿2c、2b、2a和3c、3b、3a布线到相端子l 2和L3。布线的方向也可以颠倒，使得导线1、2、3的布线和铺设从相位端子L1、L2、L3开始，并在星形端子211结束。在端子处使用的连接技术优选是绝缘置换技术，在该技术中，当导线被夹在这些叶片之间时，接触叶片切割穿过导线涂层并建立电接触。这使得导线能够在端子处快速可靠地接触，同时接触端子的数量保持在最小，以提高电动机的可靠性。

最后，在完成所有三相的绕线之后，通过在弯曲部分132或铁片120处让直的极链100弯曲并在接合连接部110处连接极链100的相对端，将直的极链100变圆成其圆形。

优选地，导线1、2、3在各线圈1a、1b、1c、2a、2b、2c、3a、3b、3c之间布线，使得导线不会彼此接触。换句话说，导线1、2、3沿着各个绕组芯200的顺序无接触地布线，使得导线1、2、3在整个布线路径上在空间上彼此分离。这阻止了相L1、L2、L3之间的任何短路，否则可能由于漆包线1、2、3的绝缘涂层的缺陷和这些相之间出现的高电压而导致短路。在最简单的形式中，导线1、2、3之间的空间距离可以是漆包线表面之间的空气距离，或者可以由额外的绝缘装置提供，该绝缘装置优选地由与绕组芯相同的材料形成。

导线1、2、3沿着极链100的非接触式布线可以通过不同的方式获得，这些方式在下文中描述，并且可以分别单独或组合使用。

导线1、2、3之间的空间距离可以优选地通过将导线基本上布置在相对于圆形定子20的轴线具有不同轴向位置的分离平面中来获得。额外地或替代地，也可以基本上在分开的圆柱表面中对导线1、2、3进行布线，以获得它们之间的空间距离。

在定子20的优选实施例中，三相U、V、W的导线1、2、3根据绕组方案进行铺设和布线，这将在下面结合图5和8进行解释。采用这种方案，导线1从星形接线端211引出，在轴向位置或水平位置(level)“a”＝0的平面内进入线圈1c的绕组芯200，其中0是相对于电动机轴线上任意定义的参考点的轴向距离。然后，导线1在具有轴向位置或水平位置“b”＝0的同一平面内离开线圈1c，并在该平面内布线，以也在该水平位置“a”＝0进入下一个线圈1b。换句话说，水平位置“a”代表进入线圈时导线的轴向位置，水平位置“b”代表离开线圈时导线的轴向位置。随后，导线1在水平位置0离开线圈1b，并在该水平位置被布线以进入相L1的最后一个线圈1a。导线1在水平位置+2处的平面中离开线圈1a，这意味着该平面轴向移动两个单位，其中一个单位表示不同相的导线之间的空间距离的期望最小值。以类似的方式，导线2从星形端子211布线以在水平位置0处进入线圈2c，在水平位置+1处离开线圈2c，布线成在水平位置+1处进入线圈2b，在水平位置+1处离开线圈2b，以布线成该水平位置处进入线圈2a，最后在水平位置+2处离开线圈2a，在该水平位置处其被布线成到达相端子L2。此外，导线3从星形端子211布线以在水平位置0处进入线圈3c，在水平位置+2处离开线圈3c，布线成在水平位置+2处布线进入线圈3b，在水平位置+2处离开线圈3b，以布线成在该水平位置处进入线圈3a，最后在水平位置+2处离开线圈3a，在该水平位置处其被布线成到达相端子L3。这种绕线方案确保导线1、2、3的布线平面沿着基本上整个极链100保持恒定，使得导线不需要彼此交叉或者交换布线平面，这使得能够进行快速且简单的铺设操作。类似的布线方案可以通过将导线放置在不同的圆柱形表面中来实现，这些圆柱形表面具有位置0、+1和+2的径向距离。

导线1、2、3在轴向分离的平面内从一个线圈到另一个线圈的布线是通过使用多个导线引导和支撑器件来获得的，这些导线引导和支撑器件优选地与绕组芯200一体形成，使得在绕线操作完成之后，当将直极链100变圆成其圆形构造时，导线1、2、3保持就位。

在优选实施例中，每个绕组芯200包括作为支撑器件的支撑销261a、261b，支撑销261a、261b在沿着两个相邻线圈之间的布线专用点处支撑导线1、2、3。例如，在图12中示出了两个支撑销261a、261b，并且如上所述，支撑销261a、261b被配置成在不同的平面或轴向水平位置中支撑多根线。然而，可以提供更多或更少的支撑销来实现该效果。支撑销261a、261b可以包括肩，可以在不同的轴向水平位置处具有不同的直径，或者可以具有圆锥形状，以改善导线的接合并阻止导线的不希望的运动。额外地或替代地，支撑销261a、261b可以具有叉形构造，以空间分离的方式容纳和支撑导线。支撑销261a、261b优选地定位成使得导线1、2、3在一路径上从一个极齿131的绕组芯200被引导到相邻极齿131的绕组芯200，所述路径在枢转轴线附近经过或与枢转轴线相交，当将极链100变圆至其圆形构造时，相邻极齿131绕该枢转轴线枢转，使得导线1、2、3的张力基本上不变，并且导线被牢固地保持就位。可选地，可以优选地布置支撑销261a、261b，使得导线1、2、3的张力略微增加或减小，例如，以在电动机运行期间获得相对于导线的预期热膨胀而言被认为理想的特定张力。导线1、2、3可以通过仅部分包围支撑销261a、261b而经由支撑销261a、261b布线，或者可以围绕销卷绕多于一匝。后一种选择使得支撑销261a、261b能够提供应变释放效果，使得一个导线部分中的任何张力至少不会完全传递到相邻的导线部分。此外，通过将导线绕销卷绕一匝以上，导线的不希望轴向运动受到阻碍。如果需要的话，在不同相L1、L2、L3的不同导线1、2、3之间，将导线绕销布置一匝以上和/或改变绕销的卷绕方向也能够改变布线平面，并进一步改变不同相的导线之间的距离。另一个引导器件260可以设置在每个绕组芯200处，并且可以定位成使得，特别是导线1、2、3中的经过相应绕组芯200并且没有进入该绕组芯的绕线空间或线圈中的两根在支撑销261a、261b之间的引导器件260上被引导，以便通过增加导线张力和/或支撑销261a、261b周围的导线接触角来改善支撑功能。引导器件260可以被构造成弹性的，并且向被引导的导线施加期望的张力。支撑销261a、261b和/或引导器件260可以具有一个或多个凹槽或凹部，这些凹槽或凹部基本上垂直于转子10的轴线延伸，以便改善支撑功能并阻止导线的轴向运动。

在可以与上述实施例结合的另一个实施例中，绕组芯200包括与绕组空间或接收线圈的线圈空间邻近的支撑器件250a、250b，例如如图4和12所示。支撑器件250a在周向上位于极齿131的一侧，并支撑和引导进入线圈的导线，而支撑器件250b位于相对于极齿131的相对侧，并支撑和引导离开线圈的导线。支撑器件250a、250b优选地是线圈空间边界部分的一部分，该线圈空间边界部分限定并限制线圈绕极齿131卷绕的空间，并且通过形成支撑器件分隔器251a、251b的凹部而相对于剩余的线圈空间边界部分分别被分开或限定。在这种情况下，各导线1、2、3从支撑销261a布线到支撑器件250a和支撑器件分隔器251a的底部线，以进入线圈空间。导线离开线圈空间，由支撑器件分隔器251b和支撑器件250b支撑和引导，并且进一步沿去往相邻极齿131的下一个绕组芯200的方向被布线到支撑销261b。为了从/向具有特定水平位置“a”或“b”的期望布线平面布线，支撑器件分隔器251a、251b优选地被配置成使得相应的凹部深度适合于期望的布线水平位置“a”或“b”。换句话说，在该实施例的优选进一步发展中，各绕组芯200具有以不同方式形成的支撑器件分隔器251a、251b，使得导线在期望的轴向水平位置进入和离开线圈空间。因此，例如，线圈3c的绕组芯200在提供布线水平位置“a”＝0的支撑器件分隔器251a处具有深凹部，并且在提供布线水平位置“b”＝+2的支撑器件分隔器251b处具有浅凹部，而线圈2b的绕组芯200在两个支撑器件分隔器251a、251b处具有相同的中等深度的凹部，用于提供相同的布线水平位置“a”＝“b”＝+1，这可以从图5中的表格得出。

支撑器件250a、250b和支撑器件分隔器251a、251b优选地被布置和成形为使得，除了上述布线功能之外，它们能够提供应变消除效果，以确保导线1、2、3的期望张力，并且可以通过提供用于引导空气流过定子20的开口和通道来改善通过定子20的空气循环。

在绕组芯200的进一步改进中，其可以与上述定子20的实施例相结合，绕组芯200包括绕组渐进器件270和绕组移位器件280，其使得相应的导线1、2、3能够进入绕组芯200的线圈空间，而不会通过拉伸和挤压而向导线及其涂层施加不期望的应力。这种拉伸或挤压可能发生在进入的导线被随后的绕组匝层覆盖时。为了避免这种不希望的应力施加到进入的导线上，支撑器件分隔器251a可以优选地具有倾斜通道形式的凹部或绕组渐进器件270，该倾斜通道具有至少一个导线直径的初始深度，如图14和15所示，使得导线基本上在绕线方向(而不是垂直于绕线方向)上被逐渐引入线圈空间，并且不会受到急剧弯曲或扭结。然后，可以在进入的导线附近平滑地铺设导线的后续绕组匝层，而不会对其施加任何不希望的应力。绕组渐进器件270的通道形状可以具有大于一个导线直径的合适宽度，使得导线可以在被随后的绕组匝覆盖之前在通道内横向移动，并且因此可以补偿线圈外部导线的热膨胀。

作为绕组渐进器件270的替代或补充，绕组芯200可以包括绕组移位器件280，其形式为在绕组芯200的线圈空间边界部分(壁)的内表面处的倾斜突起，具有至少一个导线直径的最大突出高度，并且在朝向线圈外表面的方向上高度减小，如图14和15所示。绕组移位器件280被配置成将随后的绕组匝层推离或移动离开正在进入的导线，使得它们不能将不希望的应力施加到正在进入的导线上。绕组渐进器件270和绕组移位器件280在进入线圈空间时或在随后绕组层的卷绕过程中减小或阻止导线横截面积的任何减小。进入的导线的横截面积的这种减小也可能是由电动机运行期间的热应力引起的，导致导线张力或导线运动的变化。

如图9所示，在可与上述实施例结合的本发明的另一实施例中，与面向轴向的窄侧相比，前述实施例的绕组芯200可在面向相邻极齿131的横向侧具有不同地倾斜的线圈空间(绕组空间)边界壁。特别地，如图9所示，横向侧壁和绕组空间底部的交线221处的角度γ比狭窄侧壁和绕组空间底部的交线220处的角度α大，且相差角度为角度β，从而γ＝α+β。这些角度之间的差值β优选设定为5°至25°，更优选设定为10°至15°。以这种方式，绕组空间在极齿的横向侧被扩大，即存在更多的绕组空间，从而可以实现绕组层的更均匀的铺设。因此，可以获得更均匀的“正交”绕组，在线圈的侧面具有更小的膨胀。

在另一个实施例中，绕组芯200包括位于圆形极链100外侧的拾取槽或凹槽217。如图4和图7所示，拾取槽被构造成与工件夹具318接合，工件夹具318在卷绕操作期间和/或在将极链100变圆成其圆形构造时的弯曲期间保持极链100。另外，定位肩219可以设置在绕组芯上，其也由工件夹具或保持器318接合。与设置在绕组芯200的窄侧处的可选支撑腹板215和圆形极链100外侧的可选绕组芯脊222相结合，在整个制造过程中，极链100的直线和圆形构造的操作都得到改善，因为当在两个加工步骤之间将极链100置放在一表面上时，突出脊222和突出支撑腹板215阻止漆包线1、2、3接触该表面，这可能损坏导线及其绝缘涂层。此外，支撑腹板215和绕组芯脊222也可用于通过形状配合或力配合将轴向力和/或周向力传递到电动机的其他部件，使得在电动机运行期间产生的驱动力可被接收并适当地转移。

上述实施例中的每一个和各自的单独特征，单独地或组合地，通过降低由于铝导线的更困难的操作特性造成的绝缘缺陷和短路的可能性，而使得能够或便于可选地使用铝导线代替铜导线，而不会增加电动机定子的总尺寸，并且不会增加电动机的故障率。本发明使得电动机(例如BLDC电动机)的制造商能够对于相同定子设计或相同设计和构造的电动机替代地使用铝导线或铜导线。铝导线或漆包铝导线也可以包括由铝合金制成的导线。此外，自接合导线可以用作导线1、2、3。

本发明的定子可以用于具有内部转子10的电动机。可以调整极链100的设计，使得上述实施例也可以用具有外部转子的电动机来实现(在这种情况下，在将极链变圆成其圆形构造之后，极齿径向向外)。电动机可以是AC电动机或DC电动机，并且可以是电子换向的。具有根据本发明的定子的电动机的泵优选设计为湿式转子泵，其包括位于定子20和转子10之间的间隙中的转子罐(rotor can)30。

如图17至20所示，在优选实施例中，泵是离心泵，包括轴向入口40和径向出口50。转子10容纳在转子罐30内，转子罐30是泵壳体元件32的一部分，使得转子在泵送的液体内运行，同时定子20保持干燥并附接到转子罐30的外部。转子10优选地包括具有至少四个磁极的单件铁氧体本体12，其中铁氧体本体12具有横向圆周磁化。铁氧体本体12优选地具有环形形状，“横向-圆周磁化”是指如图19所示的磁化，其在外圆柱表面具有交替的磁性N极和S极，而在铁氧体本体12(铁氧体环)的内圆柱表面基本上没有磁极。或者，铁氧体本体可以由多个段组成。铁氧体本体附接到转子芯元件15，转子芯元件15通常是塑料本体，并且附接到转子轴17或转子轴17的一部分。这种横向-圆周磁化改善了定子20和转子10之间的间隙处和该间隙内的磁场分布，从而通过转子10和定子20之间更强和更正弦的磁通量传导来提高泵的性能、能量效率和运行平稳性，特别是当定子20优选地在相邻极齿131之间具有窄槽时。优选地，铁氧体本体12(铁氧体环)包括至少一种机械稳定添加剂，例如锰、钴或镧。以这种方式，铁氧体本体12的额外护套是不必要的，即使它在腐蚀性介质中运行，例如洗碗机和洗衣机中出现的那些介质中(其可能包含碱性或酸性溶液)。极链100(其在磁隙中有水(泵送介质)的湿转子型电动机的极齿131的径向内表面(槽宽)之间具有最小距离)和横向-圆周磁化的组合对于泵p的性能(功率)、运行平稳性和效率的优化特别有利。

在图19中，示出了在横向-圆周磁化中具有六个磁极的铁氧体12的磁化方向。优选地，磁极的取向导致铁氧体本体12的外周表面处的六个单磁极S、N中的每一个都与设置在承载铁氧体本体12的转子芯元件15的外周表面处的相应掣扣部16周向对齐。掣扣部16以形状配合的方式将转矩从铁氧体本体12(永磁体)经由转子芯元件15传递到转子轴17。通过磁极N、S和掣扣部16的这种排列，铁氧体12的径向厚度在两个相邻磁极之间增加，使得铁氧体12内的磁通传导得到优化和加强。这样，用于提供背铁的任何额外转子叠片都是不必要的。这降低了组装的复杂性并降低了制造成本。此外，这种设计有助于使得裂纹风险最小化，裂纹风险可能在制造过程中或在铁氧体本体的操作过程中由于例如温度变化、烧结过程中的收缩或磁体12的各向异性而形成。这些裂纹主要出现和生长在两个相反磁极之间的边界，换句话说，是在铁氧体本体12的各个磁极区域之间的中间。如上所述，在铁氧体本体12的内圆柱表面中设置掣扣部16和形状互补的凹槽基本上降低了裂纹产生和/或裂纹生长的风险。掣扣部16和铁氧体主体12中的相应凹槽可以具有圆形或正方形/矩形形状。优选地，如上所述，铁氧体12中的掣扣部16和相应的凹槽位于铁氧体12的内圆柱表面。替换地，铁氧体12中的掣扣部16和相应的凹槽可以径向对齐地位于铁氧体12的轴向端面上，而转子芯元件15包括盘形端部元件和两个轴向端部，这两个轴向端部包围铁氧体12并承载径向取向的掣扣部16(未示出)。

根据本发明的另一方面，如图20所示，壳体元件32可以包括在转子罐30的外表面处纵向(即轴向)延伸的翅片34(有时也称为分裂管30)。这些翅片34提高了圆柱形转子罐30的薄壁的稳定性，使得在考虑泵壳体内部和外部之间出现的压力差的情况下，该壁可以做得更薄。此外，在该实施例中，极链100的每个极齿131容纳在两个相邻的翅片34之间，使得翅片34突出到极齿之间的槽中，并有助于将极链100锚定在泵壳体上，并操作期间转移被施加到极链100上的扭矩。可选地，如图20所示，壳体元件32可以具有引导突起36、38，引导突起36、38从壳体元件32的圆柱形壁径向向内突出，并且在轴向方向上延伸，并且被构造成容纳在形成在极链100的外周表面处的互补接合凹槽中，例如图4所示的凹槽217中。如上所述，当将极链100安装在壳体元件32上时，引导突起36、38有助于将极链100引导到正确的位置，并且还可以有助于与翅片34协作来转移扭矩。此外，至少一个引导突起38可以具有与其他引导突起36不同的尺寸或形状，以阻止极链100安装在错误的周向方向上，并确保星形端子保持器210和相端子保持器212位于正确的预定位置。如图21所示，电动机盖40也可以具有类似的引导突起44，该引导突起44被构造成与形成在极链100的外周表面处的凹槽接合。以这种方式，当将电动机盖40安装在极链100和壳体元件32上时，可以确保电动机盖40的正确轴向和周向定位。壳体元件32和电动机盖40可以具有螺钉孔33、43，用于接收螺钉(未示出)，以将电动机盖40连接在壳体元件32处。在一个特别优选的实施例中，这些螺钉孔33、43被省略，而引导突起36、38、44设置有卡扣机构(未示出)，该卡扣机构接合突起36、38上的突起44。该卡扣机构优选为不可释放的，但是如果需要，也可以成形为可释放的。由于引导突起36、38和相应的突起44的尺寸和/或形状使得极链100只能在正确的方向上完全移动到其在壳体元件32上的最终期望位置，所以周向不正确取向的极链100在轴向方向上从壳体元件32突出到阻止突起36、38和44的卡扣机构进行接合的程度。以这种方式，壳体元件32、极链100和电动机盖40的不正确组装是不可能的。此外，卡扣机构减少了零件的数量和组装的复杂性，从而降低了制造成本。还可以的是，极链100的凹槽217设置有被构造成与壳体元件32的突起36、38接合的卡扣机构，并且设置有被构造成与马达盖40的突起44接合的另一卡扣机构。同样在该替代实施例中，如果相应部件的方位不正确，则阻止了极链100与壳体元件32和马达盖40的组装(即卡扣接合)。同样在该替代实施例中，如果相应部件的方位不正确，则阻止极链100与壳体元件32和马达盖40的组装(即卡扣接合)。

参考标记

1 相L1的电导体

1a、1b、1c 相L1的线圈

2 相L2的电导体

2a，2b，2c 相L2的线圈

3 相L3的电导体

3a，3b，3c 相L3的线圈

L1 相L1的端子

L2 相L2的端子

L3 相L2的端子

10 转子

12 铁氧体本体

15 转子芯元件

17 转子轴

20 定子

30 转子罐

32 电动机壳体元件

33 螺钉孔

34 翅片

36，38 引导突起

40 电动机盖

43 螺钉孔

44 引导突起

100 极链

110 连接部

111 片堆叠体

112 卷绕工具路径

113 卷绕工具末端

116 电动机的纵向轴线

120 铁片

130 极部分

131 极齿

132 弯曲部分

200 绕组芯

210 星形端子保持器

211 星形端子

212 相端子保持器

215 支撑腹板

217 拾取槽

219 定位肩

220 角α

221 角γ

222 绕组芯脊

250a，250b 支撑器件

251a，251b 支撑器件分隔器

260 引导器件

261a，261b 支撑销

270 绕组渐进器件

280 绕组移位器件

318 工件夹具

Claims (15)

1.一种用于涉水操作器具、特别是用于如洗碗机或洗衣机这样的家用器具的泵，具有电动机，该电动机包括：

转子(10)，包括具有至少四个磁极的铁氧体本体(12)，其中铁氧体本体(12)具有横向-圆周磁化；

定子(20)，包括：

极链(100)，由多个直的变压器片(120)的堆叠体(111)制成，并且通过弯曲经堆叠的变压器片(120)而被变圆成为圆形构造，其中极链(100)具有多个极部分(120)，每个极部分包括极齿(131)；和

多个绕组芯(200)，附接到相应的极齿(131)，用于容纳包括导线(1，2，3)的三相绕组的线圈(1a，1b，1c，2a，2b，2c，3a，3b，3c)；

其中，三相绕组的各相(L1、L2、L3)的导线(1，2，3)在空间上彼此分离地布线，并且在极链(100)周围的相邻绕组芯(200)之间并沿着相邻绕组芯(200)在极链(100)的轴向端面处没有相互接触；和

其中，导线(1，2，3)被支撑和引导，使得当极链(100)从其直线构造被变圆到其圆形构造时，所述导线相对于极链(100)的位置被基本保持。

2.根据权利要求1所述的泵，

其中铁氧体本体(12)包括至少一种机械稳定添加剂，例如锰、钴或镧，并且优选由单件制成。

3.根据权利要求1或2所述的泵，

其中导线(1，2，3)在三个轴向分离的布线平面中布线，所述布线平面沿着圆形极链(100)的轴线具有不同的轴向水平位置，其中每个导线(1，2，3)基本上在布线平面中的相应一个中布线。

4.根据前述权利要求中任一项所述的泵，

其中每个绕组芯(200)还包括支撑器件(250a，250b)，该支撑器件被配置为，当让绕组芯(200)上的线圈进入或离开时，将相应的导线(1，2，3)支撑和引导到分离的布线平面中的相应一个。

5.根据前述权利要求中任一项所述的泵，

其中每个绕组芯(200)还包括支撑分隔器件(251a，251b)，所述支撑分隔器件(251a，251b)形成为绕组芯(200)的线圈空间边界壁中的凹部(251a，251b)，凹部具有设定的深度，使得凹部的底线位于其中一个布线平面的所述轴向水平位置。

6.根据权利要求5所述的泵，

其中至少一个支撑分隔器件(251a)还包括绕组渐进器件(270)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的泵，

其中绕组芯(200)还包括位于绕组芯(200)的线圈空间的内侧壁处的绕组移位装置(280)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的泵，

其中每个绕组芯(200)还包括支撑销(261a，261b)，支撑销被配置为支撑导线(1，2，3)并将所述导线从一个绕组芯(200)沿着空间分离的布线路径引导到相邻的绕组芯(200)，

其中所述支撑销(261a，261b)优选被配置为在轴向分离的布线平面中支撑导线(1，2，3)并将所述导线从一个绕组芯(200)引导到相邻绕组芯(200)。

9.根据权利要求8所述的泵，

其中支撑销(261a，261b)包括肩或凹部，以支撑导线(1，2，3)并阻止导线(1，2，3)的轴向运动。

10.根据前述权利要求中任一项所述的泵，

其中与线圈空间的面向定子轴向方向的窄侧的倾斜角(α)相比，绕组芯(200)的线圈空间的面向定子周向方向的横向侧壁具有更大倾斜角(γ)，其中角(α)和(γ)之间的差(β)优选设定为5°至25°，更优选设定为10°至15°。

11.根据前述权利要求中任一项所述的泵，

其中导线(1，2，3)是由铝或铝合金制成的漆包线。

12.根据前述权利要求中任一项所述的泵，

其中在铁氧体本体(12)的外周表面处的每个单磁极(N，S)与设置在承载铁氧体本体(12)的转子芯元件(15)的外周表面处的掣扣部(16)周向对准。

13.根据前述权利要求中任一项所述的泵，

其中该泵还包括壳体元件(32)，该壳体元件具有位于转子(10)和定子(20)之间的转子罐(30)，其中该壳体元件(32)包括位于转子罐(30)外表面处的纵向延伸的翅片(34)。

14.根据权利要求13所述的泵，

其中，壳体元件(32)包括多个引导突起(36，38)，这些引导突起从壳体元件(32)的圆柱形壁径向向内突出，并且在轴向方向上延伸，并且被构造成容纳在形成在极链(100)的外周表面处的互补接合槽中。

15.根据权利要求14所述的泵，

其中至少一个引导突起(38)具有与其他引导突起(36)相比不同的尺寸或形状，以阻止极链(100)安装在错误的周向方向上。

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