DE102009047910A1

DE102009047910A1 - Läufereinheit für einen Elektromotor und Wasserpumpe mit Elektromotor

Info

Publication number: DE102009047910A1
Application number: DE102009047910A
Authority: DE
Inventors: Georg Blaser
Original assignee: Vortex & Co KG Deutsche GmbH; Deutsche Vortex GmbH and Co KG
Current assignee: Vortex & Co KG Deutsche GmbH; Deutsche Vortex GmbH and Co KG
Priority date: 2009-09-22
Filing date: 2009-09-22
Publication date: 2011-04-07
Anticipated expiration: 2029-09-23
Also published as: DE102009047910B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Läufereinheit für einen Elektromotor mit einem drehbar gelagerten Tragkörper (2) und einem Laufrad (3), wobei das Laufrad (3) einen Abdeckring (30) mit einer Ansaugöffnung (31), im Wesentlichen radial gerichtete, zwischen dem Tragkörper (2) und dem Abdeckring (30) angeordnete Laufschaufeln (32) und einen im Bereich der Ansaugöffnung (31) angeordneten, von dem Abdeckring (31) abragenden Zentrierkragen (33) aufweist, welcher mit dem Abdeckring (31) durch Stege (34) verbunden ist. Die Erfindung betrifft weiter eine Wasserpumpe mit einem Elektromotor umfassend eine Läufereinheit (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Läufereinheit für einen Elektromotor mit einem drehbar gelagerten Tragkörper und einem Laufrad, wobei das Laufrad einen Abdeckring mit einer Ansaugöffnung und im Wesentlichen radial gerichtete, zwischen dem Tragkörper und dem Abdeckring angeordnete Laufschaufeln aufweist.
Eine derartige Läufereinheit ist beispielsweise aus DE 87 07 360 U1 bekannt.
Weiter ist eine Läufereinheit aus DE 2 251 176 bekannt, wobei für eine Lagestabilisierung des Laufrads Permanentmagnete vorgesehen sind. Eine derartige Ausgestaltung ist aufwendig und damit teuer in der Herstellung.
Für eine Verbesserung einer Lagestabilisierung ist es weiter bekannt, das Laufrad zweiteilig mit einem Abdeckring aus Metall zu gestalten.
Durch den Abdeckring aus Metall ist ein Gewicht des Laufrings erhöht und so eine verbesserte Lagestabilität realisiert.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Läufereinheit für einen Elektromotor mit einer guten Lagestabilität zu schaffen, welche kostengünstig herstellbar ist. Es ist eine weitere Aufgabe, eine Wasserpumpe mit einem Elektromotor und einer Läufereinheit mit einer hohen Lagestabilität zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Läufereinheit für einen Elektromotor mit einem drehbar gelagerten Tragkörper und einem Laufrad, wobei das Laufrad einen Abdeckring mit einer Ansaugöffnung, im Wesentlichen radial gerichtete, zwischen dem Tragkörper und dem Abdeckring angeordnete Laufschaufeln und einen im Bereich der Ansaugöffnung angeordneten, von dem Abdeckring abragenden Zentrierkragen, welcher mit dem Abdeckring durch Stege verbunden ist, aufweist.
Die Aufgabe wird weiter gelöst durch eine Wasserpumpe, insbesondere eine Brauchwasserpumpe oder eine Umwälzpumpe, mit einem Elektromotor, insbesondere einem Kugelmotor, umfassend eine erfindungsgemäße Läufereinheit.
Der von dem Abdeckring abragende Zentrierkragen ist entgegen einer Ansaugrichtung von dem Abdeckring beabstandet. Bei Einsatz in einer Wasserpumpe weist der Zentrierkragen somit in Richtung eines Ansaugkanals in einem Pumpengehäuse der Wasserpumpe. Dabei hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass durch den abragenden, in der Ansaugöffnung angeordneten Zentrierkragen ein Strömungsverhalten nicht nachteilig beeinflusst wird. Vielmehr erlaubt der Zentrierkragen eine Verbesserung der Lagestabilität. Je nach Gestaltung des Pumpengehäuses ragt der Zentrierkragen in den Ansaugkanal hinein oder ist von diesem in der Ansaugrichtung beabstandet. Die Läufereinheit ist somit für unterschiedlich gestaltete Pumpengehäuse einsetzbar.
Der Tragkörper dient der Lagerung eines Rotorkerns oder einer Rotorschale. Der Rotorkern oder die Rotorschale ist beispielsweise aus einem Magnetmaterial oder als Käfigläufer ausgebildet. Der Elektromotor ist vorzugsweise als Kugelmotor gestaltet, wobei der Rotorkern oder die Rotorschale wenigstens abschnittsweise eine Kugelform oder Kalottenform aufweist und sphärisch gelagert ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Durchmesser des Zentrierkragens geringer als ein Durchmesser der Ansaugöffnung. Der Zentrierkragen ist in bevorzugten Ausgestaltungen im Wesentlichen ringförmig gestaltet, wobei ein Durchmesser des Zentrierkragens derart gewählt ist, dass eine Berührung zwischen dem Zentrierkragen und einem Ansaugkanal eines Pumpengehäuse in Radialrichtung verhindert ist.
In Weiterbildung der Erfindung sind die Stege als Verlängerungen der Laufschaufeln gestaltet. Eine derartige Anordnung der Stege hat sich sowohl fertigungstechnisch als auch strömungstechnisch als vorteilhaft erwiesen. Die Laufschaufeln sind dabei vorzugsweise gekrümmt gestaltet. Eine Materialstärke der Stege ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung geringer als eine Materialstärke der Laufschaufeln. Die Stege erstrecken sich in vorteilhaften Ausgestaltung entgegen der Ansaugrichtung von dem Abdeckring zu dem Zentrierkragen, wobei eine Hüllkurve der Stege kegelstumpfförmig ist.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Laufrad einen an einem dem Tragkörper zugewandten Ende der Laufschaufeln angeordneten Trägerring aufweist. Der Trägerring dient einer Verbindung des Laufrads mit dem Tragkörper. In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind der Tragkörper und der Trägerring derart dimensioniert, dass der Tragkörper an einem dem Laufrad zugewandten Ende eine Ringnut aufweist, durch welche der Trägerring aufnehmbar ist. Zwischen dem Tragkörper und dem Trägerring ist in vorteilhaften Ausgestaltungen ein Dichtring angeordnet, um einen durch den Tragkörper aufgenommenen Rotorkern abzudichten.
In einer Weiterbildung ist das Laufrad als integrales Bauteil gestaltet. Als integrales Bauteil wird im Zusammenhang mit der Erfindung ein einteilig hergestelltes Bauteil bezeichnet. Das Bauteil ist in vorteilhaften Ausgestaltungen als Kunststoffteil, insbesondere als Spritzgussteil gefertigt. Eine derartige Fertigung ist kostengünstig realisierbar.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind der Tragkörper und das Laufrad in einem Abdeckgehäuse, insbesondere in einem Blechgehäuse, angeordnet. Das Blechgehäuse fungiert auch als ein Trenngehäuse zwischen dem durch den Tragkörper aufgenommenen Rotorkern und einer durch das Laufrad geförderten Flüssigkeit. Zwischen dem Abdeckgehäuse, dem Rotorkern, dem Tragkörper und dem Laufrad sind dabei in vorteilhaften Ausgestaltungen Dichtelemente vorgesehen.
In noch einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Tragkörper Ausnehmungen für die Laufschaufeln auf. Der Tragkörper ist beispielsweise als Kunststoffteil, insbesondere als Spritzgussteil gefertigt. Die Laufschaufeln sind mittels der Ausnehmungen an dem Tragkörper abgestützt.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist der Tragkörper Entlastungskanäle auf, welche die Ansaugöffnung mit einer Rückseite der Läufereinheit verbinden. Die Entlastungskanäle sind in einer Ausgestaltung gleichmäßig über einen Umfang verteilt. In vorteilhaften Ausgestaltungen ist jeweils ein Entlastungskanal zwischen zwei Stegen angeordnet, so dass die Stege einen Durchfluss durch den Entlastungskanal nicht behindern.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, das in den Zeichnungen schematisch dargestellt ist. Für gleiche oder ähnliche Bauteile werden in den Zeichnungen einheitliche Bezugszeichen verwendet.
In den Zeichnungen zeigen schematisch:
1: eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Läufereinheit und
2: eine geschnittene Seitenansicht der Läufereinheit gemäß 1.
1 und 2 zeigen schematisch eine Läufereinheit 1 in einer Seitenansicht bzw. einer geschnittenen Seitenansicht. Die Läufereinheit 1 umfasst einen in der Schnittansicht gemäß 2 sichtbaren Tragkörper 2 und ein Laufrad 3. Der Tragkörper 2 und das Laufrad 3 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils als Kunststoffteile gestaltet.
Das Laufrad 3 weist einen Abdeckring 30 mit einer in Richtung eines nicht dargestellten Ansaugkanals geöffneten Ansaugöffnung 31 auf. Zwischen dem Tragkörper 2 und dem Abdeckring 30 sind im Wesentlichen radial gerichtete Laufschaufeln 32 angeordnet, wobei die Laufschaufeln 32 und der Abdeckring 30 als integrales Bauteil gefertigt sind.
Erfindungsgemäß weist das Laufrad 3 weiter einen im Bereich der Ansaugöffnung 31 angeordneten, von dem Abdeckring 30 abragenden Zentrierkragen 33 auf. Der Zentrierkragen 33 ist mit dem Abdeckring 30 über Stege 34 verbunden. Wie in 2 erkennbar ist, sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Stege 34 als Verlängerungen der Laufschaufeln 32 gestaltet. Die Stege 34 verjüngen sich in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in Richtung des Zentrierkragens 33. Die Laufschaufeln 32 sind gekrümmt, wobei die Krümmung in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in den Stegen 34 fortgesetzt ist. Beim Montieren der Läufereinheit 1 in einem nicht dargestellten Pumpengehäuse ragt der Zentrierkragen 33 in einer Ausgestaltung in einen Ansaugkanal hinein. In anderen Ausführungsbeispielen ist der Zentrierkragen in Axialrichtung A von einem Ansaugkanal beabstandet. Der dargestellte Zentrierkragen 33 ist im Wesentlichen ringförmig gestaltet, wobei ein Radius des Zentrierkragens 33 derart gewählt ist, dass eine Berührung zwischen dem Zentrierkragen 33 und einem nicht dargestellten Pumpengehäuse die Radialrichtung R verhindert. Der Radius des Zentrierkragens 33 ist geringer als der Radius der Ansaugöffnung 31. Die Stege 34 erstrecken sich zwischen der Ansaugöffnung 31 und dem Zentrierkragen 33, wobei eine Einhüllende der Stege 34 kegelstumpfförmig ist.
Das Laufrad 3 weist weiter einen Trägerring 35 auf, welcher an einem dem Tragkörper 2 zugewandten Ende der Laufschaufeln 32 vorgesehen ist. Zur Verbindung des Laufrads 3 mit dem Tragkörper 2 weist der Tragkörper 2 eine Ringnut 20 auf, in welche der Trägerring 35 eingesetzt ist. Der Tragkörper 2 weist weiter Ausnehmungen 21 auf, durch welche die Laufschaufeln 32 des Laufrads 3 aufnehmbar sind, wie in 2 dargestellt. Ein Verlauf der Ausnehmungen 21 entspricht dabei einem Verlauf der Laufschaufeln 32.
An dem Tragkörper 2 sind durchgehende Entlastungskanäle 22 vorgesehen, wobei in 2 nur ein Entlastungskanal 22 sichtbar ist. In die Entlastungskanäle 22 sind in einer Ausgestaltung Wuchtkugeln, wie in DE 87 07 360 U1 beschrieben, eingesetzt.
Durch den Tragkörper 2 ist eine Rotorschale 4 aufgenommen. Der Tragkörper 2, die Rotorschale 4 und der Trägerring 35 des Laufrads 3 sind in einem Gehäuse 5 aufgenommen. Die Ränder des Gehäuses 5 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel gebördelt, sodass die Teile der Läufereinheit 1 durch das Gehäuse 5 miteinander verbunden sind. Alternativ oder zusätzlich ist eine stoffschlüssige Verbindung oder eine integrale Ausbildung einzelner oder aller Teile vorgesehen. An den Rändern des Gehäuses 5, beispielsweise zwischen dem Tragkörper 2 und dem Trägerring 35 und an einem der Rückseite 11 der Läufereinheit zugewandten Ende des Gehäuses 5, sind vorzugsweise Dichtelemente vorgesehen, welche den Rotorkern 4 gegenüber einer geförderten Flüssigkeit abdichten. Die Dichtelemente sind in 1 und 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
Der Tragkörper 2 weist weiter einen Lagereinsatz 6 zur Lagerung der Läufereinheit 1 in einem nicht dargestellten sphärischen Lager auf.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 8707360 U1 [0002, 0026]
DE 2251176 [0003]

Claims

Läufereinheit für einen Elektromotor mit einem drehbar gelagerten Tragkörper (2) und einem Laufrad (3), wobei das Laufrad (3) einen Abdeckring (30) mit einer Ansaugöffnung (31) und im Wesentlichen radial gerichtete, zwischen dem Tragkörper (2) und dem Abdeckring (30) angeordnete Laufschaufeln (32) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (3) einen im Bereich der Ansaugöffnung (31) angeordneten, von dem Abdeckring (31) abragenden Zentrierkragen (33) aufweist, welcher mit dem Abdeckring (31) durch Stege (34) verbunden ist.
Läufereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser des Zentrierkragens (33) geringer ist als ein Durchmesser der Ansaugöffnung (31).
Läufereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (34) als Verlängerungen der Laufschaufeln (32) gestaltet sind.
Läufereinheit nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass Laufrad (3) einen an einem dem Tragkörper (2) zugewandten Ende der Laufschaufeln (32) angeordneten Trägerring (35) aufweist.
Läufereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad als integrales Bauteil gestaltet ist.
Läufereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (2) und das Laufrad (3) in einem Abdeckgehäuse (5), insbesondere in einem Blechgehäuse, angeordnet sind.
Läufereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (2) Ausnehmungen (21) für die Laufschaufeln (32) aufweist.
Läufereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (2) Entlastungskanäle (22) aufweist, welche die Ansaugöffnung (31) mit einer Rückseite (11) der Läufereinheit (1) verbinden.
Wasserpumpe mit einem Elektromotor umfassend eine Läufereinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Wasserpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrierkragen (33) in einen Ansaugkanal eines Pumpengehäuses ragt.