EP1665499A1 - Elektrische maschine und diese verwendende pumpe - Google Patents

Elektrische maschine und diese verwendende pumpe

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Publication number
EP1665499A1
EP1665499A1 EP04765091A EP04765091A EP1665499A1 EP 1665499 A1 EP1665499 A1 EP 1665499A1 EP 04765091 A EP04765091 A EP 04765091A EP 04765091 A EP04765091 A EP 04765091A EP 1665499 A1 EP1665499 A1 EP 1665499A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
pump
electrical machine
magnets
machine according
Prior art date
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Ceased
Application number
EP04765091A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michal Kalavsky
Pietro De Filippis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Publication of EP1665499A1 publication Critical patent/EP1665499A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/278—Surface mounted magnets; Inset magnets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D13/0606—Canned motor pumps
    • F04D13/064—Details of the magnetic circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/12—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof specially adapted for operating in liquid or gas
    • H02K5/128—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof specially adapted for operating in liquid or gas using air-gap sleeves or air-gap discs
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans

Definitions

  • the present invention relates to an electrical machine and its use in a pump, in particular a water pump for a household appliance.
  • the electric machine is of the type with a permanent magnetic rotor and a stator provided with current-carrying windings.
  • Such a machine works by applying current to the windings in a predetermined time pattern in such a way that they generate a rotating magnetic field at the location of the rotor, in which the rotor tries to align itself and thus drive a shaft, or by driving the shaft of externally driven rotor generates a rotating magnetic field that induces oscillating currents in the windings of the stator.
  • the object of the present invention is to provide an electrical machine which can be implemented more economically without any significant reduction in performance than an electrical machine of conventional design with comparable dimensions or weight.
  • the rotor is equipped in the circumferential direction with at least six permanent magnets with flat outer surfaces, based on the radial direction of the rotor.
  • the magnets of the machine according to the invention are simply cuboid.
  • the flat outer surface of the magnets means that an air gap between them and the pole shoes of the stator is widened on average, the greater the number of magnets arranged on the rotor, the smaller this widening and can be with a number of six magnets to be accepted.
  • This wall must be firm on the one hand so that it does not touch the rotor during operation, but on the other hand it should be as thin as possible so that the air gap between the stator and rotor does not have to be made wider than absolutely necessary.
  • the wall is preferably stronger in an area located between two pole pieces of the stator than in an area opposite a pole piece.
  • the permanent magnets In order to protect the permanent magnets against corrosion by the coolant or other environmental influences, they are preferably formed with a plastic body, in particular of cylindrical shape. Its wall thickness also contributes to the required minimum width of the air gap.
  • cutouts are preferably formed on the peripheral surface of a core of the rotor, which receive the magnets in a form-fitting manner.
  • the axial length of such a, preferably laminated, rotor core should be slightly smaller than that of the magnets in order to achieve strong induction across the air gap.
  • the space available in the rotor should be used for as much magnetic mass as possible, in particular the distance between edges of adjacent magnets in the circumferential direction should not be more than 30%, better not more than 20%. the edge length of the magnets in the circumferential direction.
  • Magnets of high coercivity in particular made of NdFeB, are preferred.
  • the ratio of the circumference of the winding cores - and thus a wire length or mass to be wound on them - to the cross-sectional area of the winding cores should be as small as possible, in particular the expansion of the winding cores in axial Direction no more than four times its extent in the circumferential direction.
  • the six magnets of the rotor are preferably opposed to nine phases of the stator. These are periodically alternately connected to three different phases.
  • a preferred application of the electrical machine is as a motor for a pump.
  • the coolant chamber receiving the rotor can be designed to communicate with the pump chamber, so that a fluid pumped by the pump can simultaneously act as a coolant.
  • the rotor of the machine is formed with a plastic body, this can advantageously be formed in one piece with an impeller of the pump.
  • a gap between a wall of the pump chamber and the impeller, which opens onto an inlet channel of the pump chamber, runs radially towards the inlet channel in the mouth region and axially in the direction of the flow in the inlet channel , so that a flow through this gap meets the flow in the inlet duct at an acute angle.
  • the diameter of an inlet opening of the impeller adjoining the inlet channel matches the inside diameter of the inlet channel.
  • a preferred area of application of the pump according to the invention is in water-carrying household appliances such as washing machines and dishwashers.
  • Figure 1 is an axial section through a pump with an integrated motor according to the invention.
  • FIG. 3 is a perspective view of the rotor
  • FIG. 5 is a perspective view of the rotor core without magnets
  • FIG. 6 shows a detail of the rotor core from FIG. 5;
  • FIG. 7 shows an enlarged detail from FIG. 1.
  • the housing of the pump 1 is composed of a front housing shell 2 and a cup-shaped shield 3, both of which are positively connected to one another.
  • the housing of the pump 1 forms a one-piece pump chamber 4, which accommodates a rotor 5 with an impeller 6 in its interior.
  • the rotor 5 is rotatably mounted on an axis 9 by a front slide bearing 7 facing the impeller 6 and by a rear slide bearing 8 facing the shield 3.
  • the rotor 5 is on both ends fixed by a clamping ring 10, 11 each.
  • an axial bearing 12 is provided, and between the axial bearing 12 and the slide bearing 7, an O-ring 13 is mounted, by means of which the slide bearing 7 is sealed against liquid entry, in particular against water entry, and in the radial direction is elastically centered.
  • a rubber shock absorber 14 is inserted between the axial bearing 12 and the clamping ring 11.
  • the axis 9 is at its front end facing the impeller 6 in a seat 15 which is held in the center by support arms 16 in an inlet channel 17 of the front housing shell 2, and at its rear end facing the shield 3 in a seat 18 which is formed in the shield 3, rotatably mounted.
  • the rotor 5 contains a laminated rotor core 19 which carries permanent magnets 20 and which is shown in FIGS. 3 to 6 is described in more detail.
  • the rotor core 19 and the magnets 20 are formed in a fluid-tight manner with a jacket 21 made of plastic material, which is formed in one piece with the impeller 6.
  • the impeller 6 is constructed in one piece in a manner known per se from a base flange 22 which extends essentially in a radial plane and from which extend blades 23 which extend in the axial and radial directions and which in turn carry a cover flange 24.
  • the cover flange 24 has a shape similar to a truncated rotational hyperboloid with an inlet opening 25 arranged in the extension of the inlet channel 17.
  • FIG. 2 shows a section through the motor of the pump 1 along the line II-II from FIG. 1.
  • the axis 9, the rotor core 19 with the six magnets 20 mounted thereon, which surrounds the magnets 20 in a cylindrical manner, can be seen from the inside outwards Sheath 21, a water-filled gap 26, the shield 3 and the stator 27.
  • the stator 27 has an outer frame, from which nine winding cores 28 extend radially inwards, which are widened at their ends to form pole pieces 29. A wire winding that is present on each of the winding cores 28 is shown symbolically on only three of them.
  • These three winding cores which are at an angular distance of 120 degrees from one another, are connected to the same phase of a three-phase supply current supplied by an electronic inverter, the other phases of which supply the windings of the other winding cores, which are not shown.
  • the width b of the winding cores 28 in the circumferential direction is at least a quarter of their axial length I, that is to say the cross section of the winding cores 28 is comparatively compact.
  • the cylindrical wall of the shield 3 in the section of FIG. 2 is divided into sections of different wall thickness.
  • Sections 30, each opposite a pole piece 29, have a small wall thickness, while in an intermediate space between two pole pieces 29 sections 31 are reinforced by outwardly directed ribs in order to give the shield 3 the required mechanical strength.
  • the thickness of the sections 30 can thus be selected to be smaller than the wall thickness that would be required for a wall of uniform thickness, and the width of the air gap between the pole shoes and the rotor can be kept comparatively small.
  • the width of the gap 26 is slightly larger than the mesh width of a particle filter, not shown, upstream of the inlet of the pump 1.
  • the mesh width of a sieve serving as a particle filter can be, for example, one millimeter; in this case, the width of the gap 26 should be approximately 1.1 millimeters so that particles that pass through the sieve have, do not get stuck between the shield 3 and the plastic jacket 21 of the rotor 5 and can block the motor.
  • FIGS. 3 and 4 each show a perspective view or an axial section of the rotor core 19 with the magnets 20 mounted thereon.
  • the rotor core 19 is formed by a laminated core, the axial length of which is slightly smaller than that of the magnets 20 NdFeB are arranged on the outer surfaces of the rotor core 19 forming an equilateral hexagon.
  • Typical dimensions of the magnets 20 for use in a dishwasher are a thickness of approximately 2.5 millimeters, an axial length of approximately 18 millimeters (with a length of the rotor core of approximately 15 millimeters) and one Edge length in the circumferential direction of approx. 8 millimeters.
  • the distance between the edges of adjacent magnets 20 should not be more than two to 2.5 millimeters. A certain minimum distance is required in the embodiment considered here in order to enable simple and nevertheless exact mounting of the magnets 20.
  • flat recesses 32 are formed on the outer sides of the rotor core 19, into which the magnets 20 form-fit, in each case the lateral flanks 33 touching the recess 32, are inserted. In this way, the magnets 20 can be mounted on the rotor core 19 quickly and without individual measures, and a well balanced, quiet and smoothly running rotor can be obtained in the process.
  • FIG. 7 is an enlarged detail of FIG. 1, which shows a further special feature of the pump according to the invention that is independent of the structure of the motor.
  • FIG. 1 between the front housing shell 2 of the pump 1 and the cover flange 24 of the impeller 6, a narrow gap 34 is flushed through by the pumped liquid. Because the pressure of the liquid in the outlet area of the pump, radially outside the impeller 6, which is larger than in the inlet duct 17, liquid flows back through this gap 34 from the outlet region to the inlet duct 17. The mouth region 35 of the gap 34 shown in FIG.
  • the inlet duct 17 of the front housing shell 2 forms an extension at the mouth region 35, into which the tip of the cover flange 24 engages, so that there is no difference between the diameter of the inlet duct 17 and that of the inlet opening 25 of the cover flange 24. This effectively suppresses turbulence in the pump inlet area that affects the efficiency of the pump.

Landscapes

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Abstract

Bei einer elektrischen Maschine mit einem permanentmagnetischen Rotor (5) und einem mit stromführenden Wicklungen versehenen Stator (27), ist der Rotor (5) in Umfangsrichtung mit wenigstens sechs Permanentmagneten (20) bestückt, deren Aussenflächen, bezogen auf die radiale Richtung des Rotors (5), eben sind. In einer von der elektrischen Maschine angetriebenen Pumpe (1) Pumpe verläuft ein Spalt (34) zwischen einer Wand (3) der Pumpenkammer (4) und einem darin montierten Flügelrad(6). Ein Mündungsbereich, in dem der Spalt (34) auf einen Einlasskanal (17) der Pumpenkammer (4) mündet, verläuft radial auf den Einlasskanal (17) zu und axial in Richtung der Strömung im Einlasskanal (17).

Description

Elektrische Maschine und diese verwendende Pumpe
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine und deren Anwendung in einer Pumpe, insbesondere einer Wasserpumpe für ein Haushaltsgerät. Die elektrische Maschine ist vom Typ mit einem permanentmagnetischen Rotor und einem mit Strom führenden Wicklungen versehenen Stator. Eine solche Maschine arbeitet, indem die Wicklungen in einem vorgegebenen zeitlichen Muster so mit Strom beauftragt werden, dass sie am Ort des Rotors ein rotierendes Magnetfeld erzeugen, in dem der Rotor sich auszurichten versucht und so eine Welle antreibt, oder indem der über die Welle von außen angetriebene Rotor ein rotierendes Magnetfeld erzeugt, das in den Wicklungen des Stators oszillierende Ströme induziert.
Um im Luftspalt zwischen Rotor und Stator einen möglichst hohen magnetischen Fluss zu erzeugen, ist man bestrebt, diesen Luftspalt möglichst eng zu machen. Die hierfür üblicherweise verwendeten Magneten mit kreisförmigen Außenflächen sind jedoch aufwendig herzustellen und dementsprechend kostspielig.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine elektrische Maschine anzugeben, die ohne nennenswerte Abstriche an der Leistungsfähigkeit preiswerter realisierbar ist als eine elektrische Maschine herkömmlicher Bauart mit vergleichbaren Abmessungen oder vergleichbarem Gewicht.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass bei einer elektrischen Maschine mit einem permanentmagnetischen Rotor und einem mit Strom führenden Wicklungen versehenen Stator der Rotor in Umfangsrichtung mit wenigstens sechs Permanentmagneten mit ebenen Außenflächen, bezogen auf die radiale Richtung des Rotors, bestückt ist.
Der Verzicht auf die Krümmung der Außenflächen der Magneten erlaubt es, diese wesentlich preiswerter herzustellen als herkömmliche Magnete mit kreissegmentförmigen Außenflächen. Im Idealfall sind die Magneten der erfindungsgemäßen Maschine einfach quaderförmig. Zwar wird mit der ebenen Außenfläche der Magneten ein im Mittel verbreiterter Luftspalt zwischen ihnen und den Polschuhen des Stators in Kauf genommen, doch ist diese Verbreiterung umso geringer, je größer die Zahl der am Rotor angeordneten Magneten ist, und kann bei einer Zahl von sechs Magneten in Kauf genommen werden.
Dies gilt insbesondere für Bauformen einer elektrischen Maschine, die ohnehin einen breiten Luftspalt erfordern, insbesondere bei einer sogenannten Nassläufer-Maschine, das heißt einer Maschine, deren Rotor von einem Kühlmittel umspült ist. Die Wand einer Kammer einer solchen Maschine, die das Kühlmittel einschließt, erstreckt sich vorzugsweise durch den Luftspalt zwischen Stator und Rotor, um das Kühlmittel von stromführenden Leitungen am Stator fernzuhalten, so dass die Breite des Luftspaltes bei einer solchen Maschine ausreichend sein muss, um darin die Wand und eine Schicht des Kühlmittels mit einer für eine wirksame Kühlung ausreichenden Dicke unterzubringen.
Diese Wand muss einerseits fest sein, damit sie im Betrieb den Rotor nicht berührt, andererseits sollte sie aber möglichst dünn sein, damit der Luftspalt zwischen Stator und Rotor nicht breiter als unbedingt erforderlich gemacht werden muss. Um diese Anforderungen zu erfüllen, ist die Wand vorzugsweise in einem zwischen zwei Polschuhen des Stators gelegenen Bereich stärker als in einem einem Polschuh gegenüberliegenden Bereich.
Um die Permanentmagnete vor Korrosion durch das Kühlmittel oder anderen Umgebungseinflüssen zu schützen, sind sie vorzugsweise mit einem Kunststoffkörper, insbesondere von zylindrischer Form, umformt. Dessen Wandstärke trägt ebenfalls zu einer erforderlichen Mindestbreite des Luftspalts bei.
Um eine schnelle und präzise Montage der Magnete am Rotor zu ermöglichen, sind vorzugsweise an der Umfangsfläche eines Kerns des Rotors Aussparungen gebildet, die die Magneten formschlüssig aufnehmen.
Die axiale Länge eines solchen, vorzugsweise geblechten, Rotorkerns sollte geringfügig kleiner als die der Magneten sein, um eine starke Induktion über den Luftspalt zu erreichen. Um eine hohe Leistung der Maschine bei kompakter Bauform zu erzielen, sollte der im Rotor zur Verfügung stehende Platz für möglichst viel Magnetmasse genutzt werden, insbesondere sollte der Abstand zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Kanten benachbarter Magnete nicht mehr als 30%, besser nicht mehr als 20% der Kantenlänge der Magnete in Umfangsrichtung betragen.
Bevorzugt sind Magnete hoher Koerzitivität, insbesondere aus NdFeB.
Um ein günstiges Verhältnis von Leistung zu Masse der Maschine zu erzielen, sollte das Verhältnis des Umfangs der Wicklungskerne - und damit einer auf diese zu wickelnden Drahtlänge bzw. -masse - zur Querschnittsfläche der Wickelkerne möglichst klein sein, insbesondere sollte die Ausdehnung der Wicklungskerne in axiale Richtung nicht mehr als das Vierfache ihrer Ausdehnung in Umfangsrichtung betragen.
Um eine Maschine mit gutem Gleichlauf und geringer Geräuschentwicklung zu erhalten, stehen den sechs Magneten des Rotors vorzugsweise neun Phasen des Stators gegenüber. Diese sind jeweils periodisch abwechselnd mit drei verschiedenen Phasen beschaltet.
Eine bevorzugte Anwendung der elektrischen Maschine ist die als Motor einer Pumpe. In diesem Fall kann die den Rotor aufnehmende Kühlmittelkammer mit der Pumpenkammer kommunizierend ausgebildet sein, so dass ein von der Pumpe gepumptes Fluid gleichzeitig als Kühlmittel wirken kann.
Wenn der Rotor der Maschine, wie oben erläutert, mit einem Kunststoffkörper umformt ist, so kann dieser vorteilhaft einteilig mit einem Flügelrad der Pumpe ausgebildet sein.
Um den Wirkungsgrad der Pumpe beeinträchtigende Verwirbelungen zu vermeiden, ist bevorzugt, dass ein Spalt zwischen einer Wand der Pumpenkammer und dem Flügelrad, der auf einen Einlasskanal der Pumpenkammer mündet, in dem Mündungsbereich radial auf den Einlasskanal zu und axial in Richtung der Strömung im Einlasskanal verläuft, so dass eine Strömung durch diesen Spalt unter einem spitzen Winkel auf die Strömung im Einlasskanal trifft. Zur Vermeidung von Verwirbelungen trägt auch bei, dass der Durchmesser einer an den Einlasskanal anschließenden Einlassöffnung des Flügelrades mit dem Innendurchmesser des Einlasskanals übereinstimmt.
Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Pumpe sind wasserführende Haushaltsgeräte wie etwa Wasch- und Spülmaschinen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
Fig. 1 einen axialen Schnitt durch eine Pumpe mit integriertem Motor gemäß der Erfindung;
Fig. 2 einen radialen Schnitt durch Stator und Rotor der Pumpe;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Rotors;
Fig. 4 einen axialen Schnitt durch den Rotor;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des Rotorkerns ohne Magnete;
Fig. 6 ein Detail des Rotorkerns aus Figur 5; und
Fig. 7 ein vergrößertes Detail aus Fig. 1.
Gemäß der Fig. 1 setzt sich das Gehäuse der Pumpe 1 zusammen aus einer vorderen Gehäuseschale 2 und einem topfförmigen Schild 3, die beide miteinander formschlüssig verbunden sind. Das Gehäuse der Pumpe 1 bildet eine einteilige Pumpenkammer 4, die in ihrem Inneren einen Rotor 5 mit einem Flügelrad 6 aufnimmt.
Der Rotor 5 ist durch ein vorderes, dem Flügelrad 6 zugewandtes Gleitlager 7 und durch ein hinteres, dem Schild 3 zugewandtes Gleitlager 8 drehbar auf einer Achse 9 gelagert. Um eine axiale Bewegung des Rotors 5 auf der Achse 9 zu verhindern, ist der Rotor 5 an seinen beiden Enden durch je einen Klemmring 10, 11 fixiert. Zur Reduzierung der axialen Bewegung des Rotors 5 ist ein Axiallager 12 vorgesehen, und zwischen dem Axiallager 12 und dem Gleitlager 7 ist ein O-Ring 13 gefasst, durch den das Gleitlager 7 gegenüber einem Flüssigkeitseintritt, insbesondere gegenüber einem Wassereintritt, abgedichtet und in radialer Richtung elastisch zentriert ist. Zwischen dem Axiallager 12 und dem Klemmring 11 ist ein Gummistoßdämpfer 14 eingefügt.
Die Achse 9 ist an ihrem vorderen, dem Flügelrad 6 zugewandten Ende in einem Sitz 15, der durch Tragarme 16 in einem Einlasskanal 17 der vorderen Gehäuseschale 2 mittig gehalten ist, und an ihrem hinteren, dem Schild 3 zugewandten Ende in einem Sitz 18, der in dem Schild 3 gebildet ist, drehfest gelagert.
Der Rotor 5 enthält einen geblechten Rotorkern 19, der Permanentmagnete 20 trägt und anhand der Figs. 3 bis 6 genauer beschrieben wird. Der Rotorkern 19 und die Magnete 20 sind mit einem Mantel 21 aus Kunststoffmaterial fluiddicht umformt, der einteilig mit dem Flügelrad 6 ausgebildet ist. Das Flügelrad 6 ist in an sich bekannter Weise einteilig aufgebaut aus einem im wesentlichen in einer radialen Ebene verlaufenden Basisflansch 22, von dem sich in axialer und radialer Richtung erstreckende Schaufeln 23 ausgehen, die wiederum einen Deckflansch 24 tragen. Der Deckflansch 24 hat eine einem abgeschnittenen Rotationshyperboloid ähnliche Form mit einer in Verlängerung des Einlasskanals 17 angeordneten Einlassöffnung 25.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Motor der Pumpe 1 entlang der Linie II - II aus Fig. 1. Man erkennt von innen nach außen die Achse 9, den Rotorkern 19 mit den darauf montierten sechs Magneten 20, den die Magnete 20 zylinderförmig umgebenden Mantel 21 , einen wassergefüllten Spalt 26, den Schild 3 und den Stator 27. Der Stator 27 hat einen äußeren Rahmen, von dem sich radial nach innen neun Wickelkerne 28 erstrecken, die an ihren Enden zu Polschuhen 29 verbreitert sind. Eine Drahtwicklung, die an jedem der Wickelkerne 28 vorhanden ist, ist nur an dreien von ihnen symbolisch dargestellt. Diese drei Wickelkerne, die in einem Winkelabstand von 120 Grad zueinander stehen, sind mit einer gleichen Phase eines von einem elektronischen Wechselrichter gelieferten dreiphasigen Versorgungsstroms geschaltet, dessen andere Phasen die nicht dargestellten Wicklungen der anderen Wickelkerne versorgen. Die Breite b der Wickelkerne 28 in Umfangsrichtung beträgt wenigstens ein Viertel ihrer axialen Länge I, das heißt der Querschnitt der Wickelkerne 28 ist vergleichsweise kompakt. Dadurch wird ein günstiges Verhältnis von gewickelter Drahtlänge beziehungsweise -masse zur Querschnittsfläche der Wickelkerne 28 erzielt, und außerdem können die Wicklungen schnell hergestellt werden, da nur ein vergleichsweise geringer axialer Hub eines den Wicklungsdraht liefernden, beim Wickeln um die Wicklungskerne herumlaufenden Führungswerkzeugs erforderlich ist.
Die im Schnitt der Fig. 2 zylindrische Wand des Schildes 3 ist in Abschnitte unterschiedlicher Wandstärke unterteilt. Abschnitte 30, die jeweils einem Polschuh 29 gegenüberliegen, haben eine geringe Wandstärke, während in einem Zwischenraum zwischen zwei Polschuhen 29 Abschnitte 31 durch nach außen gerichtete Rippen verstärkt sind, um dem Schild 3 die erforderliche mechanische Festigkeit zu verleihen. So kann die Stärke der Abschnitte 30 kleiner gewählt werden als die Wandstärke, die bei einer Wand von gleichmäßiger Stärke erforderlich wäre, und die Breite des Luftspalts zwischen den Polschuhen und dem Rotor kann vergleichsweise gering gehalten werden.
Die Breite des Spaltes 26 ist geringfügig größer als die Maschenbreite eines nicht dargestellten, dem Einlass der Pumpe 1 vorgeschalteten Partikelfilters. Bei einer typischen Anwendung der Pumpe 1 als Spülwasserpumpe in einer Geschirrspülmaschine kann die Maschenbreite eines als Partikelfilter dienenden Siebes zum Beispiel einen Millimeter betragen, in diesem Fall sollte die Breite des Spaltes 26 ca. 1,1 Millimeter betragen, damit Partikel, die das Sieb passiert haben, nicht zwischen dem Schild 3 und dem Kunststoffmantel 21 des Rotors 5 stecken bleiben und so den Motor blockieren können.
Die Figs 3 und 4 zeigen jeweils eine perspektivische Ansicht beziehungsweise einen axialen Schnitt des Rotorkerns 19 mit den daran montierten Magneten 20. Der Rotorkern 19 ist durch ein Blechpaket gebildet, dessen axiale Länge geringfügig kleiner ist als die der Magneten 20. Die quaderförmigen Magneten 20 aus NdFeB sind auf den ein gleichseitiges Sechseck bildenden Außenflächen des Rotorkerns 19 angeordnet. Typische Abmessungen der Magnete 20 für eine Anwendung in einer Geschirrspülmaschine sind eine Dicke von ca. 2,5 Millimeter, eine axiale Länge von ca. 18 Millimeter (bei einer Länge des Rotorkerns von ca. 15 Millimeter) und eine Kantenlänge in Umfangsrichtung von ca. 8 Millimeter. Um eine gute Raumausnutzung und damit eine kompakte Bauweise zu erreichen, sollte der Abstand zwischen den Kanten benachbarter Magnete 20 auf nicht mehr als zwei bis 2,5 Millimeter begrenzt sein. Ein gewisser Mindestabstand ist aber bei der hier betrachteten Ausgestaltung erforderlich, um eine einfache und dennoch exakte Montage der Magnete 20 zu ermöglichen. Wie nämlich die perspektivische Ansicht des Rotorkerns 19 in Fig. 5 und insbesondere der Detailschnitt durch eine Ecke des Rotorkerns in Fig. 6 zeigt, sind an den Außenseiten des Rotorkerns 19 flache Aussparungen 32 gebildet, in die die Magnete 20 formschlüssig, jeweils die seitlichen Flanken 33 der Aussparung 32 berührend, eingefügt werden. So können die Magnete 20 am Rotorkern 19 schnell und ohne individuelles Maßnehmen montiert werden und dabei ein gut ausgewuchteter, leise und gleichmäßig laufender Rotor erhalten werden.
Fig. 7 ist eine Detailvergrößerung der Figur 1 , die eine weitere, vom Aufbau des Motors unabhängige Besonderheit der erfindungsgemäßen Pumpe zeigt. Wie man in Fig. 1 erkennt, erstreckt sich zwischen der vorderen Gehäuseschale 2 der Pumpe 1 und dem Deckflansch 24 des Flügelrades 6 ein schmaler, von der gepumpten Flüssigkeit durchspülter Spalt 34. Da der Druck der Flüssigkeit im Auslassbereich der Pumpe, radial außerhalb des Flügelrades 6, größer als im Einlasskanal 17 ist, strömt durch diesen Spalt 34 Flüssigkeit vom Auslassbereich zum Einlasskanal 17 zurück. Der in Fig. 7 gezeigte Mündungsbereich 35 des Spalts 34 erstreckt sich in radialer Richtung auf den Einlasskanal 17 zu und gleichzeitig in Richtung der Strömung durch den Einlasskanal 17, so dass die durch den Spalt 34 fließende Strömung sich mit der Strömung im Einlasskanal unter einem spitzen Winkel α, bei minimaler Turbulenzausbildung vereinigt.
Der Einlasskanal 17 der vorderen Gehäuseschale 2 bildet an dem Mündungsbereich 35 eine Ausweitung aus, in die die Spitze des Deckflanschs 24 eingreift, so dass zwischen dem Durchmesser des Einlasskanals 17 und dem der Einlassöffnung 25 des Deckflansches 24 kein Unterschied besteht. So werden den Wirkungsgrad der Pumpe beeinträchtigende Turbulenzen im Eingangsbereich der Pumpe wirksam unterdrückt.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrische Maschine mit einem permanentmagnetischen Rotor (5) und einem mit stromführenden Wicklungen versehenen Stator (27), dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (5) in Umfangsrichtung mit wenigstens sechs Permanentmagneten (20) mit ebenen Außenflächen, bezogen auf die radiale Richtung des Rotors (5), bestückt ist.
2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Magneten (20) quaderförmig sind.
3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Magneten (20) in Aussparungen (32) an der Umfangsfläche eines Kerns (19) des Rotors (5) eingefügt sind.
Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagneten (20) an einem Rotorkern (19) montiert sind, dessen Länge (I) in axialer Richtung des Rotors (5) kleiner als die der Magneten (20) ist.
Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Kanten benachbarter Magnete (20) nicht mehr als 30%, vorzugsweise nicht mehr als 20% der Kantenlänge der Magnete (20) in Umfangsrichtung beträgt.
Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnete (20) aus NdFeB bestehen.
7. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausdehnung von Wicklungskernen (28) des Stators (27), um die die Wicklungen gewickelt sind, in axialer Richtung nicht mehr als das Vierfache ihrer Ausdehnung in Umfangsrichtung beträgt.
8. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (27) neun Wicklungen aufweist.
9. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (5) in einer ein Kühlmittel enthaltenden Kammer (4) aufgenommen ist, deren Wand (3) sich durch einen Luftspalt zwischen Stator (27) und Rotor (5) erstreckt.
10. Elektrische Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (3) in einem zwischen zwei Polschuhen (29) des Stators (27) gelegenen Bereich (31) stärker als in einem einem Polschuh (29) gegenüberliegenden Bereich (30) ist.
11. Elektrische Maschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnete (20) des Rotors (5) mit einem Kunststoffkörper (21), vorzugsweise von zylindrischer Form, umformt sind.
12. Pumpe mit einer elektrischen Maschine nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die das Kühlmittel enthaltende Kammer (4) mit einer Pumpenkammer (4) der Pumpe (1) kommuniziert.
13. Pumpe nach Anspruch 12 mit einer Maschine nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Flügelrad (6) der Pumpe (1) einteilig mit dem Kunststoffkörper (21) ausgebildet ist.
14. Pumpe, insbesondere nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spalt (34) zwischen einer Wand (3) der Pumpenkammer (4) und dem Flügelrad (6), der auf einen Einlasskanal (17) der Pumpenkammer (4) mündet, in dem Mündungsbereich (35) radial auf den Einlasskanal (17) zu und axial in Richtung der Strömung im Einlasskanal (17) verläuft.
15. Pumpe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser einer an den Einlasskanal (17) anschließenden Einlassöffnung (25) des Flügelrades (6) mit dem Innendurchmesser des Einlasskanals (17) übereinstimmt.
16. Pumpe nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie für ein wasserführendes Haushaltsgerät ausgelegt ist.
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