DE102007028356A1

DE102007028356A1 - Permanently excited rotor for working machines

Info

Publication number: DE102007028356A1
Application number: DE102007028356A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Gröschel; Gerhard Huth; Sven Urschel
Original assignee: KSB AG
Current assignee: KSB AG
Priority date: 2007-06-15
Filing date: 2007-06-15
Publication date: 2008-12-18
Also published as: EP2156534A2; WO2008151717A3; WO2008151717A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Arbeitsmaschine (1), die direkt oder indirekt verbunden ist mit einem Motor (2), wobei eine Kraftübertragung vom Motor (2) auf die Arbeitsmaschine (1) mit mindestens einem durch magnetische oder elektromagnetische Felder angetriebenen Rotor (4) erfolgt, insbesondere ein Rotor zum Antrieb von Strömungsmaschinen, wobei der Rotor (4) mit Permanentmagneten (3) ausgestattet und für einen Betrieb in einer chemisch aggressiven Umgebung ausgebildet ist. Der Rotor (4) und eine damit verbundene Welle (6, 6.1, 6.2, 6.3) sind einteilig aus einem korrosionsbeständigen Edelstahl aus der Gruppe ferritisch-austenischer Duplexstähle hergestellt und am Rotor angeordnete Permanentmagnete (3) sind vor chemischen Angriffen geschützt (Fig. 1).The invention relates to a working machine (1) which is directly or indirectly connected to a motor (2), wherein a power transmission from the motor (2) to the working machine (1) with at least one driven by magnetic or electromagnetic fields rotor (4) , in particular a rotor for driving turbomachines, wherein the rotor (4) equipped with permanent magnets (3) and adapted for operation in a chemically aggressive environment. The rotor (4) and a shaft connected thereto (6, 6.1, 6.2, 6.3) are made in one piece from a corrosion-resistant stainless steel from the group of ferritic-austenitic duplex steels and permanent magnets (3) arranged on the rotor are protected against chemical attack (FIG ).

Description

Die Erfindung betrifft eine Arbeitsmaschine, die direkt oder indirekt verbunden ist mit einem Motor, wobei eine Kraftübertragung vom Motor auf die Arbeitsmaschine mit mindestens einen durch magnetische oder elektromagnetische Felder angetriebenen Rotor erfolgt, insbesondere ein Rotor zum Antrieb von Strömungsmaschinen, wobei der Rotor mit über den Umfang verteilten Permanentmagneten ausgestattet und für einen Betrieb in einer chemisch aggressiven Umgebung ausgebildet ist.The The invention relates to a working machine, directly or indirectly Connected to a motor, being a power transmission from the engine to the working machine with at least one by magnetic or electromagnetic fields driven rotor takes place, in particular a rotor for driving turbomachines, wherein the Rotor with circumferentially distributed permanent magnets equipped and for operation in a chemically aggressive Environment is formed.

Solche Arbeitsmaschinen finden häufig Anwendung im Bereich der chemischen Industrie in Form einer Strömungs-Arbeitsmaschine, häufig einer Fördereinrichtung in Form einer Pumpe; ebenso bei Mischern und Rührern. Dort sind mit Permanentmagneten ausgestattet Rotoren in Magnetkupplungen, Hysteresekupplungen oder Spaltrohrmotoren eingesetzt. Für eine hermetische Abdichtung einer mit aggressiven, gefährlichen oder kostbaren Flüssigkeiten beaufschlagten Arbeitsmaschine sind derartige Rotoren innerhalb eines mit Fördermedium gefüllten Spalttopfes oder Spaltrohres angeordnet. Dieses im folgenden als Spaltelement bezeichnete Bauteil dient zur hermetischen Abdichtung zwischen zwei Räumen, zum einen der Umgebung und zum anderen einem mit gefährlichen Fördermedium gefüllten, den Rotor enthaltenden Raum. Die Beanspruchungskriterien ergeben sich aus den korrosiven, erosiven, abrasiven, kavitierenden und tribologischen Faktoren und/oder Beanspruchungen.Such Working machines are often used in the field of chemical industry in the form of a flow working machine, often a conveyor in the form of a pump; also with mixers and stirrers. There are permanent magnets equipped rotors in magnetic clutches, hysteresis clutches or Canned motors used. For a hermetic seal one with aggressive, dangerous or precious liquids acted upon Working machine are such rotors within a medium filled gap pot or canned arranged. This hereinafter referred to as a gap element component is used for hermetic Sealing between two rooms, on the one hand the environment and on the other hand one with dangerous medium filled space containing the rotor. The stress criteria arise from the corrosive, erosive, abrasive, cavitating and tribological factors and / or stresses.

Auf einen solchen mit Permanentmagneten ausgestatteten Rotor überträgt ein zweites Element, gewöhnlich ein äußeres Element, eine Antriebsenergie. Ist der Rotor Bestandteil von einem elektronisch kommutierten Motor, so wäre das zweite Element ein Stator mit einer Drehfeldwicklung. Durch deren umlaufende und auf den mit Permanentmagneten ausgestatteten Rotor einwirkenden magnetischen Drehfelder be sitzt ein solcher Antrieb einen wesentlich höheren Systemwirkungsgrad. Dadurch fallen für einen Anlagenbetreiber die Lebenszykluskosten einer durch einen solchen Rotor angetriebenen Maschine günstiger aus. Und ist der Rotor als Bestandteil einer Magnet- oder Hysteresekupplung ausgebildet, so überträgt ein rotierend angeordneter Außenrotor mit seinen Permanentmagneten seine Rotationsbewegung auf den mit der Arbeitsmaschine verbundenen Rotor. Die Magnetkräfte bewirken dabei den Mitnahmeeffekt. Bei einer hermetisch dichten Kupplung ist zwischen Rotor und Außenrotor ein dichtendes Spaltelement angeordnet.On transmits such equipped with permanent magnets rotor a second element, usually an outer one Element, a driving energy. Is the rotor part of one? electronically commutated motor, that would be the second element a stator with a rotating field winding. Through their circulating and acting on the rotor equipped with permanent magnets magnetic rotating fields be sitting such a drive a significant higher system efficiency. As a result, fall for a plant operator the life cycle costs of a through a such rotor driven machine cheaper. And is the rotor as part of a magnetic or hysteresis coupling formed so transmits a rotating arranged Outer rotor with its permanent magnets its rotational movement on the rotor connected to the working machine. The magnetic forces cause the deadweight effect. In a hermetically sealed Coupling is a sealing between rotor and outer rotor Split element arranged.

Solche Rotoren mit am Umfang angeordneten Permanentmagneten bestehen aus einem Rotoraktivteil für den magnetischen Rückschluss der Permanentmagnete und sind zur Drehmomentübertragung mit einer Welle verbunden. Das Rotoraktivteil ist von einer korrosionsbeständigen Metallhülle ummantelt, um die Oberflächen der Permanentmagnete vor dem Angriff durch die Flüssigkeit zu schützen und im Betrieb auftretende Fliehkräfte aufzunehmen. Eine solche Ummantelung reduziert zusätzlich den hydraulischen Widerstand des innerhalb eines Spaltelementes in der Flüssigkeit rotierenden Rotors. Das Drehmoment eines solchen Rotors wird mit der Welle auf ein Element einer Arbeitsmaschine, gewöhnlich ein Laufrad einer Pumpe, übertragen. Die Welle ist aus einem gegenüber der jeweiligen Flüssigkeit beständigen Material gefertigt. Aufgrund seiner Funktion besteht der Rotor aus einem magnetisch hoch permeablen, korrosionsunbeständigen Material. Deshalb sind zusätzlich zu der Ummantelung auch die Stirnflächen des Rotoraktivteils und die Übergange zur korrosionsbeständigen Welle durch zusätzliche Mittel abzudichten und vor Korrosion zu schützen. Dies erfolgt durch zusätzliche Schutzbleche oder Vergussmaßnahmen.Such Rotors with circumferentially arranged permanent magnets consist of a rotor active part for the magnetic return the permanent magnets and are for torque transmission connected to a wave. The rotor active part is of a corrosion resistant Metal shell sheathed to the surfaces of the Permanent magnets from attack by the liquid to protect and occurring during operation centrifugal forces receive. Such a sheath additionally reduces the hydraulic resistance of within a gap element in the liquid rotating rotor. The torque of a such rotor is used with the shaft on an element of a working machine, usually an impeller of a pump. The shaft is out of one opposite the respective fluid made of durable material. Because of its function The rotor consists of a magnetically highly permeable, corrosion-resistant Material. Therefore, in addition to the sheath and the End faces of the rotor active part and the transitions to the corrosion resistant shaft by additional Seal medium and protect against corrosion. This done by additional mudguards or potting.

Eine andere Lösung zeigt die EP 1 719 916 A1 für Pumpenaggregate in Form von Heizungsumwälzpumpen, deren elektrische Antriebsmotoren als Permanentmagnetmotoren ausgebildet sind. Die Schrift kritisiert an den bekannten Permanentmagnetmotoren, das sie einen mit Permanentmagneten bestückten Rotor aufweisen, der durch geeignete Bestromung von Statorspulen in Rotation versetzt wird. Diese bekannten Rotoren sind mit einer Rotorwelle in Gleitlagern im Statorgehäuse bzw. am Stator drehbar gelagert, wobei der eigentliche Rotor mit den Permanentmagneten auf der Rotorwelle fixiert ist. Die einzelnen Permanentmagnete sind in Ausnehmungen eines Blechpaketes angeordnet, in dessen zentrale Öffnung die Rotorwelle eingesetzt ist. Als Verbesserung soll es möglich sein, die gesamte Rotorwelle mit einem magnetisierbaren Material als Rotor zu umgeben und einzelne Magnetpole durch eine gezielte Magnetisierung auszubilden. Um einen solchen Herstellungsaufwand zu reduzieren und Kosten zu sparen ist bei der EP 1 719 916 A1 der Rotor zumindest in einem Teilbereich seiner axialen Erstreckung wellenlos und vollständig aus einem magnetisierbaren, ferritischen Material ausgebildet ist und die Magnetpole des Rotors werden durch Magnetisierung des ferritischen Materials erzeugt. Eine solche Lösung eines aus verpressten oder gesinterten Material erstellten Rotors ist nur bei den für ein einfaches Fördermedium ausgelegten und kleine Leistungen aufweisenden Heizungsumwälzpumpen verwendbar. Eine solche Lösung ist aufgrund des ferritisches Materials im chemischen Bereich aus Gründen der mangelnden Korrosionsbeständigkeit nicht einsetzbar. Die dort notwendigerweise verwendeten Edelstähle sind üblicherweise nicht magnetisierbare Austenite.Another solution shows the EP 1 719 916 A1 for pump units in the form of heating circulation pumps whose electric drive motors are designed as permanent magnet motors. The document criticizes the known permanent magnet motors in that they have a rotor equipped with permanent magnets which is set in rotation by suitable energization of stator coils. These known rotors are rotatably mounted with a rotor shaft in plain bearings in the stator housing or on the stator, wherein the actual rotor is fixed to the permanent magnet on the rotor shaft. The individual permanent magnets are arranged in recesses of a laminated core, in whose central opening the rotor shaft is inserted. As an improvement, it should be possible to surround the entire rotor shaft with a magnetizable material as a rotor and form individual magnetic poles by a targeted magnetization. To reduce such a manufacturing effort and save costs is in the EP 1 719 916 A1 the rotor is undulating and completely formed of a magnetizable, ferritic material at least in a partial region of its axial extension, and the magnetic poles of the rotor are produced by magnetization of the ferritic material. Such a solution of a rotor made of compressed or sintered material can only be used in the case of the heating circulating pumps designed for a simple conveying medium and having small powers. Such a solution can not be used because of the ferritic material in the chemical field for reasons of lack of corrosion resistance. The stainless steels necessarily used there are usually non-magnetizable austenites.

Es ist Aufgabe der Erfindung, für einen im chemischen Bereich verwendbaren, flüssigkeitsumspülten Rotor einen Aufbau zu entwickeln, womit eine hohe Beständigkeit gegenüber korrosiven und/oder aggressiven Flüssigkeit gegeben und ein hoher Wirkungsgrad für einen mit einem solchen Rotor ausgestatteten Antrieb gewährleistet ist.It is an object of the invention, for a usable in the chemical field, flüssigkeitsum rinsed rotor to develop a structure, which gives a high resistance to corrosive and / or aggressive liquid and ensures high efficiency for a drive equipped with such a rotor.

Die Lösung dieses Problems sieht vor, dass ein Rotoraktivteil und eine damit verbundene Welle aus einem korrosionsbeständigen Edelstahl aus der Gruppe ferritisch-austenischer Duplexstähle mit 40–60% Ferrit hergestellt ist und dass in den Außenumfang eines solchen Rotoraktivteiles integrierte Permanentmagnete vor chemischen Angriffen geschützt sind. Durch die Ausbildung von Rotoraktivteil und Welle aus einem korrosionsbeständigen Edelstahl aus der Gruppe ferritisch-austenischer Duplexstähle entfallen die bisher notwendigen Schutzmaßnahmen im Bereich zwischen Rotoraktivteil und dem Übergang zur Welle. In dem Rotoraktivteil kann die Welle oder können Wellenteile in an sich bekannter Art als separate Teile angeordnet sein. Ebenso kann der Rotor als ein einteiliger Rotor mit angeformter Welle gestaltet sein. Hierfür hat sich die Verwendung eines gegossenen oder geschmiedeten Vorformling und dessen spanabhebende Bearbeitung als vorteilhaft erwiesen. Die Verwendung eines Edelstahles aus der Gruppe ferritisch-austenischer Duplexstähle für einen Rotor mit angeformter oder in dem Rotoraktivteil angeordneter Welle oder Wellenteilen bedingen eine erhebliche Materialreduzierung im gesamten Herstellungsprozess.The Solution to this problem provides that a rotor active part and an associated shaft made of a corrosion resistant Stainless steel from the group of ferritic-austenitic duplex steels made with 40-60% ferrite and that in the outer circumference such a rotor active part integrated permanent magnets before chemical attacks are protected. Through the training of rotor active part and shaft made of a corrosion resistant Stainless steel from the group of ferritic-austenitic duplex steels eliminates the previously necessary protective measures in the area between rotor active part and the transition to the shaft. In the rotor active part can be the shaft or shaft parts be arranged in a conventional manner as separate parts. As well For example, the rotor can be designed as a one-piece rotor with an integrally formed shaft be. For this purpose, the use of a cast or forged preform and its machining proved to be advantageous. The use of a stainless steel from the Group of ferritic-austenic duplex steels for a rotor with molded or arranged in the rotor active part Shaft or shaft parts cause a significant reduction in material throughout the manufacturing process.

Dem vermeintlichen Nachteil einer schwierigeren Bearbeitung solcher Duplexstähle steht der gravierende Vorteil eines einzigen hochkorrosionsbeständigen Materials gegenüber. Dadurch wird gegenüber der bisherigen Verwendung von verschiedenen Materialien eine Bauteilstandarisierung, Materialminimierung und schnellere Fertigung erreicht. Die bisher erforderlichen separaten Schutzmaßnahmen einzelner Blechlamellen entfallen damit vollständig. Und im Gegensatz zu einem Rotorkörper aus einem magnetisch hochpermeablen Material weist der aus einem Duplexstahl bestehende Rotoraktivteil eine wesentlich geringere Drehmomentwelligkeit auf, wodurch das Rotationsverhalten verbessert wird.the supposed disadvantage of a more difficult processing of such Duplex steels represent the serious advantage of a single one highly corrosion resistant material. This will over the previous use of different materials a component standardization, material minimization and faster Production achieved. The previously required separate protective measures individual laminations are thus completely eliminated. And in Unlike a rotor body made of a magnetically highly permeable Material has the rotor active part consisting of a duplex steel a much lower torque ripple, whereby the Rotation behavior is improved.

Ausgestaltungen sehen vor, dass das Rotoraktivteil aus mehreren Rotormodulen zusammengesetzt ist, wobei eine axiale Länge eines Rotormoduls durch die Abmessungen von darin anzuordnenden Permanentmagneten definiert ist. Die Rotormodule sind formschlüssig und/oder mittels einer Welle oder mittels Wellenteilen aneinander befestigt. Dadurch ist in einfacher Weise eine Anpassung an die jeweils benötigte Rotorbaulänge zur Erlangung der für den jeweiligen Anwendungsfall notwendigen permanentmagnetischen Energie möglich. Auch können damit lange Rotorbaulängen einfach realisiert werden. Jedes Rotormodul besteht hierbei aus einem massiven Edelstahlblock aus der Gruppe der Duplexstähle. Eine Verwendung von Modulen in Form von paketierten Blechschnitten, wie sie durch die EP 1 657 800 A1 bekannt ist, scheidet aus. Da keine sichere Abdichtung zwischen solchen einzelnen, gestapelten Blechschnitten möglich ist, ist infolgedessen auch kein Schutz der Permanentmagnete gegenüber den korrosiven Medien möglich.Embodiments provide that the rotor active part is composed of a plurality of rotor modules, wherein an axial length of a rotor module is defined by the dimensions of permanent magnets to be arranged therein. The rotor modules are positively secured and / or by means of a shaft or by means of shaft parts to each other. As a result, an adaptation to the respectively required rotor length is possible in a simple manner to obtain the necessary for the particular application, permanent magnetic energy. Also long rotor lengths can be easily realized. Each rotor module consists of a solid stainless steel block from the group of duplex steels. A use of modules in the form of packetized laminations, as represented by the EP 1 657 800 A1 is known, is eliminated. Since no secure seal between such individual, stacked laminations is possible, as a result, no protection of the permanent magnets against the corrosive media is possible.

Eine Maßnahme, wonach die Permanentmagnete unterhalb der Rotoroberfläche angeordnet sind, schützt die Permanentmagnete vor dem Angriff durch korrosive oder aggressive chemische Fördermedien. Die Rotoroberfläche kann hierbei durch eine dünnwandige Hülse aus einem korrosionsbeständigen Edelstahl aus der Gruppe der ferritisch-austenischen Duplexstähle gebildet sein. Eine solche Hülse wird an einem Rotoraktivkörper oder an einem aus Rotormodulen zusammengesetzten Rotoraktivkörper dichtend befestigt. Dies kann mittels Laserschweißen oder anderer bekannter Mittel erfolgen.A Measure, according to which the permanent magnets below the rotor surface are arranged, the permanent magnets protects against attack by corrosive or aggressive chemical media. The rotor surface can in this case by a thin-walled sleeve a corrosion resistant stainless steel from the group of be formed ferritic-austenic duplex steels. A Such sleeve is on a rotor active body or on a rotor active body composed of rotor modules sealingly attached. This can be done by laser welding or other known means.

Bei einem Verzicht auf eine zusätzliche Hülse zur Ausbildung der zylindrischen Rotoroberfläche können die Permanentmagnete direkt innerhalb der Oberfläche des Rotoraktivkörpers angeordnet sein. Hierbei werden die Permanentmagnete dicht unterhalb der äußeren Oberfläche beziehungsweise der zylindrischen Außenumfangsfläche innerhalb des Rotoraktivkörpers angeordnet, um durch die massive Rotoroberfläche einen Schutz gegen Korrosionsangriffe auf die gefährdeten Permanentmagnete zu erhalten. Ein solches Einsetzen der Permanentmagnete in den Rotor, den Rotoraktivkörper oder in mehrere massiv ausgebildete Rotormodule sieht Taschen vor, die sich von einer Rotorstirnseite aus in axialer Richtung dicht unter der Außenumfangsfläche erstrecken und die Permanentmagnete aufnehmen. In Abhängigkeit von Art und Aufbau solcher Taschen müssen nach einer Montage an einer oder beiden Rotorstirnseiten nur die Aufnahmeöffnungen der Taschen abgedichtet werden. Dazu sind die an mindestens einer Rotorstirnseite angeordneten Aufnahmeöffnungen der Magnettaschen durch separate Mittel verschlossen. Zwar ist durch die DE 10 2005 041 352 A1 ein Rotor bekannt, bei dem Permanentmagnete in den Taschen eines Läuferblechpakets angeordnet sind. Infolge des laminierten Aufbaues kann die Flüssigkeit durch die Spalte zwischen den einzelnen Blechen hindurch zu den Permanentmagneten gelangen und diese beschädigen.In the absence of an additional sleeve for forming the cylindrical rotor surface, the permanent magnets can be arranged directly within the surface of the rotor active body. In this case, the permanent magnets are arranged just below the outer surface or the cylindrical outer peripheral surface within the rotor active body in order to obtain protection against corrosion attacks on the endangered permanent magnets by the solid rotor surface. Such insertion of the permanent magnets in the rotor, the rotor active body or in a plurality of solid rotor modules provides pockets which extend from a rotor end side in the axial direction close to the outer peripheral surface and receive the permanent magnets. Depending on the type and structure of such pockets, only the receiving openings of the pockets must be sealed after mounting on one or both sides of the rotor. For this purpose, arranged on at least one rotor end side receiving openings of the magnetic pockets are closed by separate means. Although it is through the DE 10 2005 041 352 A1 a rotor is known in which permanent magnets are arranged in the pockets of a Läufererblechpakets. As a result of the laminated structure, the liquid can pass through the gaps between the individual sheets to the permanent magnets and damage them.

Bei Verwendung von mehreren Rotormodulen wird die Abdichtung der Permanentmagnete an jedem Rotormodul vorgenommen. Ein aus Duplexstahl gefertigtes Rotormodul mit fertigungstechnisch optimierter Axiallänge wäre auf einer CNC-Werkzeugmaschine als ein Serienprodukt nahezu vollautomatisch herstellbar.at Using multiple rotor modules will seal the permanent magnets made on each rotor module. A made of duplex steel Rotor module with production optimized axial length would be on a CNC machine tool as a serial product Almost fully automatic.

Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, dass die in Taschen des Rotoraktivteiles angeordneten Permanentmagnete schalenförmig, stabförmig, quaderförmig oder ähnlich ausgebildet sind.refinements the invention provide that in pockets of the rotor active part arranged permanent magnets shell-shaped, rod-shaped, cuboid or similar.

Ebenso ist es möglich, einen Rotor mit oder ohne Flusssperren zwischen den im Außenumfang angeordneten Permanentmagneten auszustatten. Einem für die Flusssperren bedingter geringfügig erhöhter Fertigungsaufwand steht der längerfristige Vorteil einer entsprechenden Reduzierung des Polstreuflusses gegenüber. Somit ist eine langfristige Energieeinsparung für eine damit ausgerüstete Arbeitsmaschine gewährleistet.As well It is possible to use a rotor with or without flow barriers between the permanent magnets arranged in the outer circumference equip. One for the river barriers caused slightly increased production costs is the longer-term advantage a corresponding reduction of the Polstreuflusses opposite. Thus, a long term energy saving for one thus equipped machine guaranteed.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die Verwendung eines Edelstahles aus der Gruppe der ferritisch-austenischen Duplexstähle für solche permanent erregten Rotoren praktisch keinen energetischen Effizienznachteil bedeutet. Zwar besitzen korrosionsbeständige Materialien in Form der Duplexstähle eine kleinere magnetische Permeabilität, welche den magnetischen Spannungsabfall in einem Rotorkörper erhöht. Dadurch sinken die permanenterregte Luftspaltinduktion und die sogenannte Polradspannung und damit das Luftspaltdrehmoment nur leicht. Da aber mit abnehmender Luftspaltinduktion gleichzeitig auch die bisherigen Eisenverluste in einem den Rotor umgebenden Ständer eines Antriebsmotors und auch im Rotor selbst zurück gehen, ändert sich der Wirkungsgrad eines solchen Antriebsmotors bei geeigneter Auslegung der Material- und Wandstärken nur unwesentlich gegenüber den bisherigen Ausführungen mit magnetisch hoch permeablem aber nicht korrosionsbeständigem Material.According to the invention was recognized that the use of a stainless steel from the group of ferritic-austenic Duplex steels for such permanently excited rotors practically means no energy efficiency disadvantage. Though have corrosion-resistant materials in the form of duplex steels a smaller magnetic permeability, which is the magnetic Increased voltage drop in a rotor body. Thereby decrease the permanent-magnet air gap induction and the so-called Polradspannung and thus the air gap torque only slightly. There but with decreasing air gap induction at the same time the previous ones Iron losses in a stator surrounding the rotor Drive motor and also go back in the rotor itself changes the efficiency of such a drive motor at a suitable Design of the material and wall thickness only insignificant compared to the previous versions with magnetic highly permeable but not corrosion resistant material.

Beim Einsatz des Rotors als Teil einer durch Magnetkräfte angetriebenen Kupplung verhält es sich analog. Bei Magnet- oder Hysteresekupplungen ist das innere Kupplungsteil ebenfalls ein permanentmagneterregter Rotor, der im Prinzip baugleich wie beim permanenterregten Pumpenmotor ist. Somit ist eine Teileverkopplung grundsätzlich möglich. Durch den modularen Aufbau des Rotors ergibt sich der Vorteil ei ner Drehmomentstaffelung für eine Produktbaureihe unterschiedlicher Antriebsleistungen.At the Use of the rotor as part of a magnetic force driven Coupling behaves analogously. For magnetic or hysteresis clutches the inner coupling part also a permanent magnet excited rotor, the same in principle as the permanent-magnet pump motor is. Thus, a part coupling is possible in principle. Due to the modular structure of the rotor, there is the advantage ei ner Torque graduation for a product series different Drive performance.

Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, dass die Permanentmagnete schalenförmig, stabförmig, quaderförmig oder ähnlich ausgebildet sind.refinements of the invention provide that the permanent magnets are shell-shaped, rod-shaped, cuboidal or similar are formed.

Ebenso ist es möglich, einen Rotor mit oder ohne Flusssperren zwischen den im Außenumfang angeordneten Permanentmagneten auszustatten, um somit diesen einen magnetischen Kurzschluss zu verhindern.As well It is possible to use a rotor with or without flow barriers between the permanent magnets arranged in the outer circumference equip, thus preventing this one magnetic short circuit.

Bei dem korrosionsbeständigen ferritisch-austenitischen Duplexstahl mit 40–60% Ferrit handelt es sich um einen Werkstoff, wie er beispielsweise durch die Werkstoffnummern bekannt ist: 1.4362, 1.4410, 1.4460, 1.4462, 1.4464, 1.4469, 1.4470, 1.4517, 1.4593at the corrosion-resistant ferritic-austenitic duplex steel with 40-60% ferrite is a material, such as he is known for example by the material numbers: 1.4362, 1.4410, 1.4460, 1.4462, 1.4464, 1.4469, 1.4470, 1.4517, 1.4593

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen dieembodiments The invention are illustrated in the drawings and are in described in more detail below. It show the

1 und 2 zeigen Querschnitte durch direkt angetriebene Arbeitsmaschinen, 1 and 2 show cross sections through directly driven machines,

3 zeigt eine Arbeitsmaschine mit indirektem Motorantrieb 3 shows a working machine with indirect motor drive

4 bis 6 zeigen verschiedene Luftsperren 4 to 6 show different air barriers

1 zeigt einen Querschnitt durch eine Arbeitsmaschine 1 in Form einer direkt angetriebenen Kreiselpumpe. Diese Arbeitsmaschine ist zur Förderung von chemisch aggressiven Fluiden ausgebildet und hier mit einem Motor 2 in Form eines Spaltrohrmotors ausgestaltet, wobei dessen mit Permanentmagneten 3 versehene Rotor 4 direkt den chemischen Fluiden ausgesetzt ist. Der hier einteilige Rotor 4 besteht aus einem Rotoraktivteil 5 und einer damit verbundenen, direkt angeformten Welle 6, wobei diese Teile aus einem korrosionsbeständigen ferritisch-austenitischen Duplexstahl hergestellt sind. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, einen solchen Rotor 4 aus einem gegossenen oder geschmiedeten Vorformling herzustellen und in span abhebender Bearbeitung die Abmessungen von dem Rotoraktivteil 5 und der angeformten Welle 6 und somit der Rotoraußenkontur herzustellen. 1 shows a cross section through a working machine 1 in the form of a directly driven centrifugal pump. This work machine is designed for the promotion of chemically aggressive fluids and here with a motor 2 designed in the form of a canned motor, with its permanent magnet 3 provided rotor 4 directly exposed to the chemical fluids. The here one-piece rotor 4 consists of a rotor active part 5 and an associated, directly molded shaft 6 These parts are made of a corrosion resistant ferritic-austenitic duplex steel. It has proved to be advantageous, such a rotor 4 made of a cast or forged preform and in Span abhebender machining the dimensions of the rotor active part 5 and the molded shaft 6 and thus produce the rotor outer contour.

Der Rotoraktivteil 5 verfügt über den Umfang verteilt über mehrere Taschen 7, in denen jeweils ein oder mehrere Permanentmagnete 3 angeordnet sind. Die Permanentmagnete 3 sind innerhalb der Taschen 7 vor Angriffen durch ein aggressives Fluid geschützt. Die Taschen 7 sind unterhalb der Oberfläche vom Außenumfang in den Rotoraktivteil 5 eingearbeitet.The rotor active part 5 has the circumference distributed over several pockets 7 , in each of which one or more permanent magnets 3 are arranged. The permanent magnets 3 are inside the bags 7 protected from attack by an aggressive fluid. The bags 7 are below the surface from the outer periphery into the rotor active part 5 incorporated.

2 zeigt eine andere Ausgestaltung des Rotors 4 von 1, wobei innerhalb des einteiligen Rotoraktivteiles 5 zwei Wellenteile 6.1 und 6.2 zur Lagerung desselben befestigt sind. Alle Teile stehen aus dem korrosionsbeständigen ferritisch-austenitischen Duplexstahl. Als weitere Abwandlung zur 1 ist eine andere Ausbildung der Taschen 7 für eine Aufnahme der Permanentmagnete 3 gezeigt. Aus Gründen einer besseren Erkennbarkeit wurden in der im Schnitt oberen Tasche 7 die Permanentmagnete 3 nicht eingezeichnet. Eine separate, aus einem gleichen korrosionsbeständigen, ferritisch-austenitischen Duplexstahl bestehende, 40–60% Ferrit aufweisende Hülse 8 bildet die Oberfläche des Rotoraktivteiles 5. Die dichte Verbindung einer solchen Hülse 8 mit dem Rotoraktivteil 5 erfolgt durch einfache umlaufende Schweiß-, Löt-, Klebe-, Schrumpf- oder andere Dichtverbindungen. Die Taschen 7 zur Aufnahme von Permanentmagneten 3 werden von einem Innendurchmesser der Hülse 8 und von Nuten gebildet, die in die Oberfläche des Rotoaktivteiles 5 eingearbeitet sind. 2 shows another embodiment of the rotor 4 from 1 , wherein within the one-piece rotor active part 5 two shaft parts 6.1 and 6.2 are attached to the storage of the same. All parts are made of corrosion-resistant ferritic-austenitic duplex steel. As a further modification to 1 is another training of the bags 7 for a recording of the permanent magnets 3 shown. For better visibility were in the average upper pocket 7 the permanent magnets 3 not shown. A separate, 40-60% ferrite ferrule made of the same corrosion-resistant ferritic-austenitic duplex steel 8th forms the surface of the rotor active part 5 , The dense connection of such shell 8th with the rotor active part 5 is done by simple circumferential welding, soldering, gluing, shrinking or other sealing connections. The bags 7 for receiving permanent magnets 3 be from an inner diameter of the sleeve 8th and formed by grooves in the surface of the Rotoaktivteiles 5 are incorporated.

Die 3 zeigt eine Arbeitsmaschine, die indirekt von einem Motor 3 in Form eines üblichen Normmotors unter Zwischenschaltung einer mit Permanentmagneten 3 ausgestatteten Magnetkupplung 9 angetrieben wird. Der innere Rotor 10 der Magnetkupplung 9 ist eine weitere Variante des Rotoraufbaues. Das hier mehrteilige Rotoraktivteil 5 ist aus zwei oder mehreren Rotormodulen 5.1, 5.2 zusammengesetzt, die jeweils aus einem massiven ferritisch-austenitischen Duplexstahl hergestellt sind. Dieses zusammengesetzte Rotoraktivteil 5 ist drehmomentübertragend mit einem Wellenteil 6.3 aus dem gleichen Material verbunden. Mit diesem Wellenteil 6.3 ist der Rotoraktivteil 5 innerhalb der Magnetkupplung 9 oder einer entsprechend ausgebildeten Hysteresekupplung drehbar gelagert und gleichzeitig kräfteübertragend mit der Arbeitsmaschine 1 verbunden. Der innere Rotor 10 kann auch analog dem Rotor von 1 oder 2 aufgebaut sein.The 3 shows a work machine, indirectly from a motor 3 in the form of a conventional standard motor with the interposition of a permanent magnet 3 equipped magnetic coupling 9 is driven. The inner rotor 10 the magnetic coupling 9 is another variant of the rotor structure. The multi-part rotor active part here 5 is made of two or more rotor modules 5.1 . 5.2 each made of a solid ferritic-austenitic duplex steel. This composite rotor active part 5 is torque transmitting with a shaft part 6.3 made of the same material. With this shaft part 6.3 is the rotor active part 5 within the magnetic coupling 9 or a suitably trained hysteresis rotatably mounted and at the same time force-transmitting with the working machine 1 connected. The inner rotor 10 can also be analogous to the rotor of 1 or 2 be constructed.

Die Arbeitsmaschine kann hierbei – wie dargestellt – eine Pumpe 1 oder ein Rührer, ein Mischer oder ein sonstiges Gerät sein. Die Rotormodule 5.1, 5.2 sind formschlüssig miteinander verbunden und die Fügestellen form- und stoffschlüssig abgedichtet. Die Rotormodule 5.1, 5.2 des mehrteiligen Rotoraktivteiles 5 weisen unterhalb der Rotoroberfläche in axialer Richtung verlaufende Taschen 7 auf, in denen Permanentmagnete 3 fest und flüssigkeitsdicht eingelagert sind. Die Lagerung solcher Permanentmagnete 3 erfolgt mit bekannten Mitteln. Die Abdichtung der Taschen 7 erfolgt durch separate Mittel, um somit einen Zutritt der chemischen Flüssigkeit zu den Permanentmagneten 3 auszuschließen. Die Verbindung zwischen den Abdichtmitteln und Rotoraktivteil 5 oder den Rotormodulen 5.1, 5.2, muss hierbei gegenüber den jeweiligen chemischen aggressiven Flüssigkeiten beständig ausgebildet sein. Schweißverbindungen haben sich als sehr vorteilhaft erwiesen.The working machine can here - as shown - a pump 1 or a stirrer, a mixer or other device. The rotor modules 5.1 . 5.2 are positively connected with each other and the joints sealed positive and cohesive. The rotor modules 5.1 . 5.2 of the multipart rotor active part 5 have below the rotor surface in the axial direction extending pockets 7 on, in which permanent magnets 3 are stored firmly and liquid-tight. The storage of such permanent magnets 3 is done by known means. The sealing of the bags 7 takes place by separate means, thus allowing access of the chemical liquid to the permanent magnets 3 excluded. The connection between the sealant and rotor active part 5 or the rotor modules 5.1 . 5.2 , must be resistant to the respective chemical aggressive liquids. Welded joints have proven to be very beneficial.

Sind solche Taschen 7 nach Art von Sackbohrungen ausgebildet, welches durch einfache spanabhebende Bearbeitung erfolgen kann, so reduziert dies den Einsatz der abdichtenden Mittel und auch den Aufwand zu deren Anordnung.Are such bags 7 formed in the manner of blind holes, which can be done by simple machining, this reduces the use of the sealing means and the effort to their arrangement.

In der 4 bis 6 sind als Ausschnitte drei Querschnitte durch Rotoren gezeigt, in denen die Taschen 7 mit darin eingesetzten Permanentmagneten 3 und die Verwendung von Flusssperren 11 dargestellt sind. In der 4 sind die Flusssperren 11 als geschlossene Luftsperren in Form von Schlitzen dargestellt. Die Flusssperren befinden sich hier unterhalb der Rotoroberfläche. Eine andere Ausführungsform zeigt die 5, bei der die Flusssperren 11 als geschlitzte offene Luftsperren in die Oberfläche des Rotoraktivteiles 5 eingebaut sind. Und 6 zeigt eine Form von runden, gebohrten Luftsperren 11. Hier findet auch eine andere Form von Permanentmagneten 7 Anwendung. Diese sind quaderförmig ausgebildet und nebeneinander angeordnet.In the 4 to 6 are shown as cutouts three cross sections through rotors in which the pockets 7 with permanent magnets inserted therein 3 and the use of river barriers 11 are shown. In the 4 are the river barriers 11 shown as closed air locks in the form of slots. The river barriers are here below the rotor surface. Another embodiment shows the 5 in which the river locks 11 as slotted open air barriers in the surface of the rotor active part 5 are installed. And 6 shows a form of round, drilled air barriers 11 , Here is another form of permanent magnets 7 Application. These are cuboid and arranged side by side.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- EP 1719916 A1 [0005, 0005]
EP 1657800 A1 [0009]
DE 102005041352 A1 [0011]

Claims

Working machine ( 1 ), which is directly or indirectly connected to an engine ( 2 ), whereby a power transmission from the engine ( 2 ) on the working machine ( 1 ) with at least one rotor driven by magnetic or electromagnetic fields ( 4 ) takes place, in particular a rotor for driving turbomachines, wherein the rotor ( 4 ) with circumferentially distributed permanent magnets ( 3 ) and designed for operation in a chemically aggressive environment, characterized in that a rotor active part ( 5 ) and an associated wave ( 6 . 6.1 . 6.2 . 6.3 ) is made of a corrosion-resistant stainless steel from the group of ferritic-austenitic duplex steels with 40-60% ferrite and that in the outer periphery of such a rotor active part ( 5 ) integrated permanent magnets ( 3 ) are protected from chemical attack.

Working machine according to claim 1, characterized in that rotor active part ( 5 ) and wave ( 6 ) as a one-piece rotor ( 4 ) with integrally formed shaft ( 6 ) is trained.

Work machine according to claim 2, characterized in that the one-piece rotor ( 5 ) with integrally formed shaft ( 6 ) is made of a cast or forged preform and machined.

Work machine according to claim 1, characterized in that a shaft ( 6.3 ) or two shaft parts ( 6.1 . 6.2 ) in the rotor active part ( 5 ) is attached or are.

Work machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the rotor active part ( 5 ) of several rotor modules ( 5.1 . 5.2 ) is composed.

Work machine according to claim 5, characterized in that an axial length of a rotor module ( 5.1 . 5.2 ) by the dimensions of permanent magnets to be arranged ( 3 ) is defined.

Work machine according to claim 5 or 6, characterized in that the rotor modules ( 5.1 . 5.2 ) positively and / or by means of a shaft ( 6.3 ) or by shaft parts ( 6.1 . 6.2 ) are attached to each other.

Working machine according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the permanent magnets ( 3 ) on the rotor active part ( 5 ) and below a sealingly attached sleeve ( 8th ) are arranged.

Working machine according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the permanent magnets ( 3 ) in the rotor active part ( 5 . 5.1 . 5.2 ) are arranged below the rotor surface.

Working machine according to claim 9, characterized in that in the rotor, in the rotor active part ( 5 ) or in the rotor modules ( 5.1 . 5.2 ) the permanent magnets ( 3 ) receiving, in the axial direction below the outer peripheral surface extending pockets ( 7 ) are arranged.

Working machine according to claim 9 or 10, characterized in that arranged on at least one rotor end side receiving openings of the pockets ( 7 ) are closed by separate means.

Work machine according to one of claims 1 to 11, characterized in that the permanent magnets ( 3 ) are designed shell-shaped, rod-shaped, cuboidal or the like for a high packing density.

Work machine according to one of claims 1 to 12, characterized in that the rotor ( 4 ) with or without flow barriers ( 11 ) between the Au in the outer circumference arranged permanent magnets ( 3 ) is provided.

Working machine according to one of claims 1 to 13, characterized in that the river barriers ( 11 ) are designed as open or closed air locks in the form of slots, grooves, holes or the like.

Work machine according to one of claims 1 to 14, characterized in that the rotor ( 4 ) Component of a magnetic or hysteresis coupling ( 9 ).

Work machine according to one of claims 1 to 15, characterized in that the rotor ( 4 ) Component of an electronically commutated motor ( 3 ).

Work machine according to one of claims 1 to 16, characterized in that the rotor ( 4 ) Is part of a canned motor.