CN203430799U

CN203430799U - 排水泵及清洗装置

Info

Publication number: CN203430799U
Application number: CN201320372979.6U
Authority: CN
Inventors: 阿瓦德·巴达方; 乔治·沃尔顿; 李敏
Original assignee: Johnson Electric Shenzhen Co Ltd
Current assignee: Johnson Electric Shenzhen Co Ltd
Priority date: 2012-06-28
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2023-06-26
Also published as: US20140000664A1; DE202013102818U1

Abstract

本实用新型公开清洗装置及排水泵。排水泵包括具有泵室的泵壳、与泵室相通的入口和出口、容纳于泵室内的叶轮、以及驱动叶轮的有刷直流电机。有刷直流电机包括定子和转子。转子包括转轴、固定于转轴的转子磁芯和换向器、以及缠绕于转子磁芯并与换向器电连接的转子绕组。定子包括导磁壳体、装设于导磁壳体的永久磁铁、与换向器滑动接触的至少一对电刷、以及将一外部直流电源提供给电刷的至少两接电端子。依据本实用新型的排水泵和清洗装置更安静且效率更高。

Description

排水泵及清洗装置

技术领域

本实用新型涉及排水泵，尤其适用于如洗衣机、洗碗机等清洗装置。

背景技术

随着人们生活水平的提高，洗碗机的使用日益广泛。排水泵（drainpump）是洗碗机中至关重要的一个元件。排水泵通常包括具有泵室的泵壳、与泵室相通的入口和出口、设于泵室内的叶轮、以及驱动叶轮的电机。

排水泵的工作过程通常可分为全水（full water）阶段及水混合空气（airwater）两个阶段。排水泵在全水阶段工作时，其泵室内充满水，用户在此阶段所感受到的噪声较小。在排水的后期，排水泵的泵室内既有水又有空气，即为水混合空气阶段，用户在此阶段所感受到的噪声较大。

现有技术中，排水泵通常由同步电机驱动。同步电机的寿命较长，且结构简单。由于同步电机各次启动后的旋转方向不定，因此，通常将叶轮的叶片设置为沿径向延伸的直型叶片。然而，直型叶片导致排水泵的效率较低。并且，由于同步电机的齿槽转矩较大，因此电机的周向振动较大，从而导致排水泵的振动较大。

本实用新型旨在提供一种更安静、效率更高的排水泵。

实用新型内容

本实用新型一方面提供一种排水泵，包括：具有泵室的泵壳、与泵室相通的入口和出口、容纳于泵室内的叶轮、以及驱动叶轮的有刷直流电机。所述有刷直流电机包括定子和相对于定子旋转的转子。所述转子包括转轴、固定于转轴的转子磁芯、固定于转轴并与转子磁芯相邻的换向器、以及缠绕于转子磁芯并与换向器电连接的转子绕组。所述定子包括导磁壳体、装设于导磁壳体并与转子磁芯相对的至少一块永久磁铁、与换向器滑动接触的至少一对电刷、以及将一外部直流电源提供给所述至少一对电刷的至少两接电端子。

依据一较佳实施例，所述排水泵还包括检测器和转速调节器，所述检测器用于检测排水泵的负载，所述转速调节器用于在检测器检测到排水泵运行于空载状态时将所述有刷直流电机的转速降至第一转速，所述第一转速大于零且小于第二转速，所述第二转速为排水泵运行于满负载状态时所述有刷直流电机的转速。

依据另一较佳实施例，所述泵壳为螺旋形，所述叶轮包括多个弧形叶片。

本实用新型另一方面提供一种泵，包括具有泵室的泵壳、与泵室相通的入口和出口、容纳于泵室内的叶轮、驱动叶轮的电机、用于检测泵的负载的检测器、以及转速调节器，所述转速调节器用于在检测器检测到泵运行于空载状态时将所述电机的转速降至第一转速，所述第一转速大于零且小于第二转速，所述第二转速为泵运行于满负载状态时所述电机的转速。

本实用新型再一方面提供一种清洗装置，包括清洗腔室、向清洗腔室供应清水的供水通道、将清洗腔室内的洗涤水排至外部的排水通道、以及将清洗腔室中的洗涤水泵送至排水通道的排水泵，所述排水泵包括具有泵室的泵壳、与泵室相通的入口和出口、容纳于泵室内的叶轮、以及驱动叶轮的有刷直流电机，所述有刷直流电机包括定子和相对于定子旋转的转子，所述转子包括与叶轮连接的转轴、固定于转轴的转子磁芯、固定于转轴并与转子磁芯相邻的换向器、以及缠绕于转子磁芯并与换向器电连接的转子绕组，所述定子包括导磁壳体、装设于导磁壳体并与转子磁芯相对的至少一块永久磁铁、与换向器滑动接触的至少一对电刷、以及将一外部直流电源提供给所述至少一对电刷的至少两个接电端子。

与传统技术中采用同步电机的排水泵（以下简称同步排水泵）相比较，本实用新型实施例中，采用有刷直流电机作为排水泵的动力源。由于有刷直流电机起动后的旋转方向是可控的，因此本实施例的排水泵中，可将叶轮的叶片配置为弧形，将泵壳配置为螺旋形蜗壳，从而提升泵的水力效率。并且，与同步电机的转速与供电频率成固定比例因而无法调节其转速不同，有刷直流电机的转速是可调的。随着水利效率的提升，能够允许电机的转速降低，从而可以降低电机和清洗装置整机的噪音。

附图说明

图1示出具有根据本实用新型较佳实施例的排水泵的清洗装置；

图2示出图1中排水泵的组装图；

图3示出图2中排水泵的轴向剖视图；

图4示出图2中排水泵的叶轮；

图5示出图2中排水泵的控制系统框图。

具体实施方式

下面结合附图，通过对本实用新型的具体实施方式详细描述，将使本实用新型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，并非用来对本实用新型加以限制。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。

图1示出具有根据本实用新型较佳实施例的排水泵的清洗装置10。较佳的，清洗装置10可以是洗碗机或洗衣机等。清洗装置10包括清洗腔室12、向清洗腔室12供应清水的供水通道14、将清洗腔室12内的洗涤水排至外部的排水通道16、循环清洗腔室12内的洗涤水的循环通道18、以及具有排水泵22和循环泵24的控制系统20。其中，排水泵22将清洗腔室12内的洗涤水泵送至排水通道16，循环泵24将清洗腔室12内的洗涤水泵送至循环通道18。

参考图2和图3，排水泵22包括具有转轴26的电机28、由转轴26驱动的叶轮30、基座32、及具有入口36和出口38的泵壳34。较佳的，泵壳34为螺旋形蜗壳。蜗壳34固定安装至基座32。基座32与蜗壳34共同形成容纳叶轮30于其内的泵室40。蜗壳34与基座32之间设密封环33以防止泵室40内的液体自蜗壳34与基座32之间漏出。入口36和出口38与泵室40相通。入口36自蜗壳34的顶板42的轴向外表面向外延伸。出口38自蜗壳34的侧板44的径向外表面沿径向向外延伸。清洗腔室12内的洗涤水经入口36进入泵室40，并在叶轮30的驱动下经出口38送至排水通道16。

较佳的，蜗壳的顶板42的轴向内表面设有环形台阶46，入口36自顶板42的轴向外表面47向外延伸。环形台阶46的设置使得泵室40的顶壁不再呈光滑表面，台阶形成扰流结构，这样能够在水混合空气阶段打散流动到顶壁的液体，干扰水和空气的平稳混合，从而将传统技术中在排水泵的出口处产生的规则的间歇性的噪声改变为单一的连续噪声，使用户更易于接受。

一并参阅图4，较佳的，叶轮30包括一圆形底板48、以及固定至底板48的沿周向间隔布置的多个叶片50。底板48上设有轮毂，轮毂包括具有安装孔52的安装柱54、以及从安装柱54斜向延伸的锥体56。转轴26一端伸入泵室40内并穿过安装孔52，其末端固定有刀头51。转轴26与安装孔52紧配合从而使叶轮30固定至转轴26。刀头51随转轴26旋转，对进入泵室40的较大尺寸食物残渣进行切削，减小残渣尺寸以便于排出。叶片50较佳的呈弧形，每一叶片50包括径向内缘58、径向外缘60、以及连接径向内缘58与径向外缘60的顶缘62。叶片的径向外缘60在轴向上与底板的径向外表面64对齐。叶片的径向内缘58相对转轴26的轴向倾斜，并与顶缘62形成拐角66。

本实施例中，电机28为高压有刷直流（HVDC）电机，包括定子和可相对定子旋转的转子。转子包括转轴26、固定于转轴26的转子磁芯68、固定于转轴26并与转子磁芯68相邻的换向器70、以及缠绕于转子磁芯68并与换向器70电连接的转子绕组。转子磁芯68可由若干转子芯片沿转轴轴向堆叠而成。一风扇74固定于转子磁芯68，与电机壳体76上的开口78共同作用以在旋转时产生气流以冷却电机。

定子包括沿轴向延伸的导磁壳体76、以及固定至壳体76的内表面的永久磁铁82。磁铁82与转子磁芯68相对而设且两者之间具有气隙。导磁壳体76具有远离蜗壳的开口端和邻近蜗壳的封闭端80。端盖84在开口端固定安装至壳体76。转轴26由分别位于端盖84和壳体的封闭端80的两轴承88可旋转地支撑。一对电刷组件固定至端盖84。每一电刷组件具有一设于端盖84的刷架90，电刷92可滑动地装设于刷架90内并在一弹性件或弹簧（图中未示出）的弹性支撑下与换向器70滑动接触。端盖84上还设有两个用于电连接外部电源的接电端子94。每一接电端子94经电导体（如图中未示出的刷辫）与相应电刷92电连接。高压直流电源经接电端子94、电刷92及换向器70被提供给转子绕组。高压直流电源通常是从家用交流电源获得的直流电压。取决于所使用的交流-直流转换技术，低压直流电源可以是在50V至400V范围内的直流电压。

壳体76经安装板86与基座32相固定。安装板86设于基座32与电机的壳体76之间，与电机的壳体76相固定。基座32、蜗壳34与安装板86相固定。安装板86中央设有朝向基座32的凸台81。凸台81收容电机封闭端80的轴承座83于其内。基座32的底壁设有沿朝向电机的方向延伸的轴向延伸环85，延伸环85的底壁外周设轴向突缘87，轴向突缘87收容安装板86的凸台81于其内。凸台81的朝向基座的轴向端面与延伸环85的内表面共同界定出一收容座89。一轴密封件91以密封方式装设于收容座89内并以密封方式装设于转轴26上，从而可以防止泵室40内的液体沿转轴26或沿收容座89的内表面漏出。较佳的，轴密封件91由陶瓷或橡胶制成。

图5示出排水泵22的控制系统的框图。该控制系统包括检测器96、转速调节器98、以及开/关控制器（图中未示出）。较佳的，开/关控制器设于清洗装置的主控制电路板，用于根据清洗装置10的预定工作程序启动或停止排水泵22。开/关控制器可以通过已知的现有技术实现，在本实用新型中不再详细描述。检测器96和转速调节器98设于一安装于高压有刷直流电机28上的电路板上。检测器96用于检测排水泵22的负载。转速调节器98用于在检测器96检测到排水泵22运行于空载状态时将电机28的转速降至第一转速，所述第一转速大于零且小于第二转速，所述第二转速为排水泵22运行于满负载状态时电机28的转速。采用上述配置，如果在开/关控制器依照预定程序停止排水泵22之前清洗腔室12的洗涤水已经被排干（此时排水泵运行于空载状态），转速调节器98可以将电机28的转速降至低于排水泵满负载状态时的转速，从而降低泵的噪音。降低后的电机28的转速大于零，则可以使得对于排水泵的启动/停止控制仅仅由清洗装置的主控制电路不受干扰地进行，从而保证清洗装置按照预定工作程序正确运行。较佳的，检测器96可以通过检测经过电机28的电流来检测排水泵22的负载。转速调节器98可以通过降低供给电机28的直流电压来降低电机的转速。可以理解，也可以通过其他合适的已知方式来检测泵的负载以及调节电机的转速。

与传统技术中采用同步电机的排水泵（以下简称同步排水泵）相比较，本实用新型实施例中，采用有刷直流电机作为排水泵的动力源。由于有刷直流电机起动后的旋转方向是可控的，因此本实施例的排水泵中，可将叶轮的叶片配置为弧形，将泵壳配置为螺旋形蜗壳，从而提升泵的水力效率。并且，与同步电机的转速与供电频率成固定比例因而无法调此同时节其转速不同，有刷直流电机的转速是可调的。随着水力效率的提升，能够允许电机的转速降低，从而可以降低电机和清洗装置整机的噪音。另外，有刷直流电机的齿槽转矩较小，因此能够降低电机的周向振动，进而降低清洗装置使用过程中的振动。

下表1示出传统同步排水泵的性能测试结果，下表2示出依据本实施例实现的排水泵的性能测试结果。可以看出，对于传统的同步排水泵，当流量（WATER FLOW RATE）为22LPM、压力（PRESSURE）为1.1PSI时（对应洗碗机应用的要求），其电机转速为3600RPM，泵的效率为8.4%。对于依据本实施例的排水泵，当流量为22.5LPM、压力为1.14PSI时，其高压直流电机转速可降低至2337RPM，效率则增加至11.9%。

表1

表2

下表3示出传统同步排水泵与依据本实施例的排水泵的振动测试结果对比。表中第5、6行表示依据本实施例的排水泵中分别装设高压直流电机HVDC-1#和HVDC-2#的振动测试结果。第7、8行表示传统同步排水泵中分别装设同步电机SN-1#和SN-2#时的振动测试结果。可以看出，依据本实施例的排水泵的振动量明显低于传统同步排水泵的泵体振动量。

表3

下表4是将传统同步排水泵与依据本实施例的排水泵分别装设于洗碗机内后的噪音测试结果对比。表中第5行表示装设依据本实施例的排水泵的噪音测试结果，第6、7行表示装设传统同步排水泵的噪音测试结果，第2列表示排水泵工作于全水（Full water Drain）阶段，第3列表示排水泵工作于水混合空气（Air-Water Drain）阶段。可以看出，洗碗机内装设依据本实施例的排水泵时，在全水以及水混合空气两个工作阶段，噪音均明显低于装设传统同步排水泵时的噪音。

表4

在本实用新型的另一个实施例中，排水泵22的电机28还可以是有刷低压直流（LVDC）电机，提供给该电机的外部直流电源的电压较佳的为4～36V。该有刷低压直流电机与有刷高压直流电机的结构类似。本实施例特别适合于小尺寸以及低成本的清洗装置，其排水泵的流速通常更低。较佳的，该LVDC电机的输出功率小于60瓦，其导磁壳体的外径为35mm～60mm，排水泵的流速（WATER FLOW RATE）小于60LPM（升/分钟）。以桌面型小型洗碗机的实例中，该LVDC电机的输出功率小于20瓦，其导磁壳体的外径为35mm～50mm，排水泵的流速小于30LPM。较佳的，所述LVDC电机为两极三槽（即定子包括两个永久磁极，转子包括三个绕线槽）、两极五槽、或两极七槽电机。

下表5和表6示出传统同步排水泵与依据本实施例实现的排水泵的性能测试结果。其中表1为传统同步排水泵的性能测试结果，表2为依据本实施例实现的排水泵的性能测试结果。可以看出，对于传统的同步排水泵，当流量（WATER FLOW RATE）为10LPM时，其电机转速为3600RPM（转/分钟），输入功率为29W。依据本实施例的排水泵，当流量为10LPM时，其电机转速为2207RPM，输入功率则为5W。

表5

表6

下表7示出传统同步排水泵与依据本实施例的排水泵的振动测试结果对比。表中第4、5行表示依据本实施例的排水泵中分别装设低压直流电机LVDC-1#和LVDC-2#的振动测试结果。第6～9行表示传统同步排水泵中分别装设同步电机SN-1#～SN-4#时的振动测试结果。可以看出，依据本实施例的排水泵的振动量明显低于传统同步排水泵的泵体振动量。

表7

	Vibration
		Freq.Range	0-12.8KHz
Unit	m/s2
		LVDC-1#	6.14
LVDC-2#	4.65
		SN-1#	9.89
SN-2#	9.94
		SN-3#	9.72
SN-4#	9.62

下表8和表9是将传统同步排水泵与依据本实施例的排水泵分别装设于洗碗机内后的噪音测试结果对比。表8为装设依据本实施例的排水泵的噪音测试结果，表9为装设传统同步排水泵的噪音测试结果，两表中的第2列均表示排水泵工作于全水（Full water Drain）阶段，第3列均表示排水泵工作于水混合空气（Air-Water Drain）阶段。可以看出，洗碗机内装设依据本实施例的排水泵时，在全水工作阶段，噪音明显低于装设传统同步排水泵时的噪音。

表8

表9

	Noise	Noise
			F req.Range	(20-20KHz)	(20-20KHz)
Unit	dBA	dBA
			Pump No.	Full Water Drain	Air-Water Drain
1#	35.3	38.8
			2#	40	40.1

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

例如，作为轴密封件的替代，也可在泵室与电机之间配置其他密封结构，以防止泵室内的液体漏入电机内部。

Claims

1.一种排水泵，包括：具有泵室的泵壳、与泵室相通的入口和出口、容纳于泵室内的叶轮，其特征在于，所述排水泵还包括驱动叶轮的有刷直流电机，所述有刷直流电机包括定子和相对于定子旋转的转子，所述转子包括转轴、固定于转轴的转子磁芯、固定于转轴并与转子磁芯相邻的换向器、以及缠绕于转子磁芯并与换向器电连接的转子绕组，所述定子包括导磁壳体、装设于导磁壳体并与转子磁芯相对的至少一块永久磁铁、与换向器滑动接触的至少一对电刷、以及将一外部直流电源提供给所述至少一对电刷的至少两接电端子。

2.如权利要求1所述的排水泵，还包括检测器和转速调节器，所述检测器用于检测排水泵的负载，所述转速调节器用于在检测器检测到排水泵运行于空载状态时将所述有刷直流电机的转速降至第一转速，所述第一转速大于零且小于第二转速，所述第二转速为排水泵运行于满负载状态时所述有刷直流电机的转速。

3.如权利要求1所述的排水泵，其中所述泵壳为螺旋形，所述叶轮包括多个弧形叶片。

4.如权利要求3所述的排水泵，还包括设于泵壳内由所述有刷直流电驱动的刀头。

5.如权利要求1至4任一项所述的排水泵，其中所述泵壳包括侧壁和顶壁，顶壁的内表面形成环状台阶。

6.如权利要求1至4任一项所述的排水泵，其中所述有刷直流电机为高压有刷直流电机，其输入电压为50～400V。

7.如权利要求1至4任一项所述的排水泵，其中所述有刷直流电机为低压有刷直流电机，其输入电压为4～36V。

8.如权利要求7所述的排水泵，其中所述排水泵的流量小于60LPM。

9.如权利要求8所述的排水泵，其中所述导磁壳体的外径为35mm～60mm，所述低压有刷直流电机的输出功率小于60W。

10.一种泵，包括具有泵室的泵壳、与泵室相通的入口和出口、容纳于泵室内的叶轮、驱动叶轮的电机、用于检测泵的负载的检测器、以及转速调节器，所述转速调节器用于在检测器检测到泵运行于空载状态时将所述电机的转速降至第一转速，所述第一转速大于零且小于第二转速，所述第二转速为泵运行于满负载状态时所述电机的转速。

11.一种清洗装置，包括清洗腔室、向清洗腔室供应清水的供水通道、将清洗腔室内的洗涤水排至外部的排水通道、以及将清洗腔室中的洗涤水泵送至排水通道的排水泵，所述排水泵包括具有泵室的泵壳、与泵室相通的入口和出口、容纳于泵室内的叶轮、以及驱动叶轮的有刷直流电机，所述有刷直流电机包括定子和相对于定子旋转的转子，所述转子包括与叶轮连接的转轴、固定于转轴的转子磁芯、固定于转轴并与转子磁芯相邻的换向器、以及缠绕于转子磁芯并与换向器电连接的转子绕组，所述定子包括导磁壳体、装设于导磁壳体并与转子磁芯相对的至少一块永久磁铁、与换向器滑动接触的至少一对电刷、以及将一外部直流电源提供给所述至少一对电刷的至少两个接电端子。

12.如权利要求11所述的清洗装置，还包括检测器和转速调节器，所述检测器用于检测排水泵的负载，所述转速调节器用于在检测器检测到排水泵运行于空载状态时将所述有刷直流电机的转速降至第一转速，所述第一转速大于零且小于第二转速，所述第二转速为排水泵运行于满负载状态时所述有刷直流电机的转速。

13.如权利要求12所述的清洗装置，其中所述检测器和转速调节器设于一电路板上，所述电路板安装至所述有刷直流电机。

14.如权利要求12所述的清洗装置，还包括设于清洗装置主控制电路板的用于根据清洗装置的预定工作程序启动或停止所述排水泵的开/关控制器。

15.如权利要求11至14任一项所述的清洗装置，其中所述排水泵具有权利要求3至9任一项所述的特征。