DE102009060549A1

DE102009060549A1 - EC-Motorkreiselpumpe

Info

Publication number: DE102009060549A1
Application number: DE102009060549A
Authority: DE
Inventors: Bernd-Thorsten 44137 Stock; Bernd 59439 Dürrer; Ditmar 58579 Knetsch
Original assignee: Wilo SE
Current assignee: Wilo SE
Priority date: 2009-12-23
Filing date: 2009-12-23
Publication date: 2011-06-30
Also published as: EP2339181A2; EP2339181A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Motorkreiselpumpe mit einem Synchron-Elektromotor insbesondere einem elektronisch kommutierten Gleichstrommotor, wobei das Pumpenlaufrad auf der Welle des Motorenrotors sitzt, wobei statt eines Axiallagers die Welle allein durch Radiallager gehalten und axial begrenzt verschieblich ist in einer Richtung, bei der der Motorenrotor um ein solches Maß aus dem Motorenstator axial zum Pumpeneinlass hin beweglich ist, dass die vom Magnetfeld des Stators auf den Motorenrotor ausgeübte Axialkraft der vom Pumpenlaufrad entgegengesetzt gerichteten Axialkraft in ihrer Größe entspricht, so dass ein Gleichgewicht der zwei entgegengesetzten Kräfte besteht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Motorkreiselpumpe mit einem Synchron-Elektromotor insbesondere einem elektronisch kommutierten Gleichstrommotor, wobei das Pumpenlaufrad auf der Welle des Motorenrotors sitzt.
Bekannte Motorkreiselpumpen weisen eine Weile auf, bei der das Pumpenlaufrad auf der Welle des Motorenrotors befestigt ist. Da das Pumpenlaufrad durch das Ansaugen der Flüssigkeit einen axialen Zug auf die Welle erzeugt, ist die Welle zusätzlich zu den Radiallagern durch ein Axiallager gehalten, deren Gleitscheibe Reibung und damit Wirkungsgradverluste erzeugt. Darüber hinaus führt ein Axiallager zu erhöhten Geräuschen.
Das durch die Erfindung zu lösende Problem entsteht dann, wenn das Pumpenlaufrad der Kreiselpumpe ein Radiallaufrad mit axialem Saugmund ist. Dagegen erübrigt sich ein Axiallager, wenn der Pumpenläufer eine Bauart aufweist, bei der er Axialkräfte nicht oder nur minimal erzeugt.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Motorkreiselpumpe der eingangs genannten Art Reibungsverluste und Geräusche zu minimieren und gleichzeitig das Anlaufen des Laufrades oder des Rotors am Pumpengehäuse oder anderen Bauteilen zu verhindern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass statt eines Axiallagers die Welle allein durch Radiallager gehalten und axial begrenzt verschieblich ist in einer Richtung, bei der der Motorenrotor um ein solches Maß aus dem Motorenstator axial zum Pumpeneinlass hin beweglich ist, dass die vom Magnetfeld des Stators auf den Motorenrotor ausgeübte Axialkraft der vom Pumpenlaufrad entgegengesetzt gerichteten Axialkraft in ihrer Größe entspricht, so dass ein Gleichgewicht der zwei entgegengesetzten Kräfte besteht.
Bei einer solchen Konstruktion werden die axialen Rückstellkräfte des Rotors des Elektromotors in idealer Weise dazu genutzt, den Axialzug (Axialschub) des Pumpenläufers aufzunehmen und zu begrenzen, so dass es zu einem Kräftegleichgewicht kommt und Reibungsverluste und Geräusche minimiert werden. Das Kräftegleichgewicht verhindert, dass das Laufrad oder der Rotor am Pumpengehäuse beziehungsweise an anderen Bauteilen anlaufen oder anstoßen kann.
Der Vorteil geringerer Geräusche ist bei Pumpen mit einem Nassläufermotor besonders wichtig, da diese besonders dort eingesetzt werden, wo Pumpen geräuscharm laufen sollen. Deshalb wird vorzugsweise vorgeschlagen, dass der Elektromotor der Pumpe einen Nassläufer mit Spalttopf oder Spaltrohr aufweist.
Auch ist die erfindungsgemäße Lösung bei Nassläuferpumpen besonders vorteilhaft, da diese in der Regel keine Wälzlager aufweisen, wie sie bei Trockenläufern zum Einsatz kommen und axiale Kräfte auffangen können.
In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass insbesondere im Radiallager ein Notlauf-Axiallager angeordnet ist, das bei abnehmender Magnetkraft des Motorenstators zum Einsatz kommt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die axiale Bewegung der Welle maximal 0,1 bis 0,9 vorzugsweise 0,2 bis 0,4 insbesondere 0,3 mm beträgt.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass das Pumpenlaufrad der Kreiselpumpe ein einseitig beschaufeltes offenes oder geschlossenes Radiallaufrad ist. Auch sollten Rotor- und Statorpaket die gleiche axiale Länge aufweisen.
Eine besonders genaue Fertigung des Stator-Blechpaketes wird dann erreicht, wenn die Bleche des Statorpaketes auf einer Seitenfläche durch Körnen erzeugte spitze Erhebungen aufweisen, die beim Zusammenpressen der Bleche eine hohe Maßgenauigkeit der Länge des Statorpaketes ermöglichen.
Mit größtem Vorteil ist die erfindungsgemäße Lösung bei kleineren Pumpen einsetzbar mit einer Leistungsaufnahme von 1 bis 10 Watt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden näher beschrieben.
Eine Motorkreiselpumpe weist ein Pumpengehäuse und ein am Pumpengehäuse angeflanschten oder vergossenen Elektromotor auf. Der Elektromotor ist ein Synchron-Elektromotor insbesondere ein elektronisch kommutierter Gleichstrommotor mit einem Stator und einem im Stator angeordneten Spalttopf, innerhalb dem ein Motorenrotor mit einer Welle läuft, auf deren pumpenseitigem Ende das Pumpenlaufrad befestigt ist. Beim Pumpenlaufrad der Kreiselpumpe handelt es sich um ein offenes, einseitig beschaufeltes Radiallaufrad, so dass das Pumpenlaufrad durch das Ansaugen der Flüssigkeit einen axialen Zug auf die Welle in Richtung weg vom Motor erzeugt.
Die Welle ist allein durch Radiallager gehalten, d. h. es fehlt ein Axiallager. Die vom Pumpenlaufrad erzeugte axiale Bewegung der Welle führt dazu, dass der Motorenrotor um ein bestimmtes Maß aus der im Stillstand mittigen Lage innerhalb des Stators herausgezogen wird. Diese axiale Bewegung des Motorenrotors mit der Welle beträgt maximal 0,1 bis 0,9 vorzugsweise 0,2 bis 0,4 insbesondere 0,3 mm.
Dieses begrenzte Herausziehen des Motorenrotors aus seiner mittigen Lage innerhalb des Stators führt dazu, dass der starke Magnetismus des Rotors bzw. des Stators eine Rückstellkraft erzeugt, die bei gleicher Größe der Wirkung der axialen Kraft des Pumpenlaufrades entgegengesetzt ist, so dass gesichert ist, dass das Pumpenlaufrad nicht gegen die Innenwand des Pumpengehäuses stößt. Somit erübrigt sich die zusätzliche Anordnung eines Axiallagers.
In einer nicht dargestellten Ausgestaltung ist an der Welle ein Axiallager angeordnet, das als Notlauflager nur dann zum Einsatz kommt, wenn aufgrund einer Verringerung der Magnetkräfte des Motorenstators das Gleichgewicht der Kräfte nicht mehr gegeben ist und damit die Welle durch den Pumpenläufer so weit tiefer in die Pumpe gezogen wird, dass die Welle am Axiallager anliegt.
Bei dieser Entwicklung ist eine hohe Maßgenauigkeit der Länge bzw. Dicke des Stator-Blechpaketes von Bedeutung. Dies wird dadurch erreicht, dass die Bleche des Statorpaketes an den Seitenflächen durch Körnen erzeugte vorstehende spitze Erhebungen aufweisen. Werden die Bleche zusammengepresst, so werden je nach aufgebrachtem Pressdruck die Erhebungen mehr oder weniger verringert und die Bleche können exakt auf das Maß zusammengedrückt werden, das dem gewünschten Maß entspricht.
Die erfindungsgemäßen Lösungen sind bei Pumpen mit Permanentmagnetrotor vorteilhaft einsetzbar insbesondere bei Pumpen mit einer Leistungsaufnahme bis zu 600 Watt und besonders vorteilhaft bei sehr kleinen Pumpen mit 1 bis 10 Watt.

Claims

Motorkreiselpumpe mit einem Synchron-Elektromotor insbesondere einem elektronisch kommutierten Gleichstrommotor, wobei das Pumpenlaufrad auf der Welle des Motorenrotors sitzt, dadurch gekennzeichnet, dass statt eines Axiallagers die Welle allein durch Radiallager gehalten und axial begrenzt verschieblich ist in einer Richtung, bei der der Motorenrotor um ein solches Maß aus dem Motorenstator axial zum Pumpeneinlass hin beweglich ist, dass die vom Magnetfeld des Stators auf den Motorenrotor ausgeübte Axialkraft der vom Pumpenlaufrad entgegengesetzt gerichteten Axialkraft in ihrer Größe entspricht, so dass ein Gleichgewicht der zwei entgegengesetzten Kräfte besteht.
Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ihr Elektromotor einen Nassläufer mit Spalttopf oder Spaltrohr aufweist.
Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere im Radiallager ein Notlauf-Axiallager angeordnet ist, das bei abnehmender Magnetkraft des Motorenstators zum Einsatz kommt.
Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Bewegung der Welle maximal 0,1 bis 0,9 vorzugsweise 0,2 bis 0,4 insbesondere 0,3 mm beträgt.
Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpenlaufrad der Kreiselpumpe ein einseitig beschaufeltes offenes oder geschlossenes Radiallaufrad ist.
Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Rotor- und Statorpaket die gleiche axiale Länge aufweisen.
Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche des Statorpaketes auf einer Seitenfläche durch Körnen erzeugte spitze Erhebungen aufweisen, die beim Zusammenpressen der Bleche eine hohe Maßgenauigkeit der Länge des Statorpaketes ermöglichen.