DE102012200816A1

DE102012200816A1 - Nassläuferpumpe mit Permantmagnet

Info

Publication number: DE102012200816A1
Application number: DE102012200816A
Authority: DE
Inventors: Markus Müller
Original assignee: Yasa Motors Poland Sp zoo
Current assignee: Yasa Motors Poland Sp zoo
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2013-07-25
Anticipated expiration: 2032-01-21
Also published as: DE102012200816B4; WO2013107804A3; US20150030479A1; DE102012200816A8; WO2013107804A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Nassläuferpumpe mit einem Axialflussmotor, der einen Stator (110, 112, 114) und einen Rotor (122, 124) aufweist, wobei der Stator in einem Trockenbereich und der Rotor an einen Impeller (128) in einem Nassbereich angeordnet sind, wobei der Rotor durch einen oder mehrere Permanentmagnete aus Samarium-Cobalt (SmCo) gebildet wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Nassläuferpumpe zur Förderung eines Fluids, insbesondere einer Flüssigkeit.
Aus DE 10 2005 015 213 A1 ist eine Nassläuferpumpe bekannt. Die Nassläuferpumpe weist einen mit einem Pumpenrad verbundenen Rotor auf, der in einem von einem geförderten Fluid durchströmten Nassbereich angeordnet ist. Der Nassbereich ist von einem Trockenbereich, in dem der Stator angeordnet ist, getrennt. Die Abgrenzung des Nassbereichs von dem Trockenbereich erfolgt durch eine Leiterplatte, deren elektrische Leitungen den Stator ausbilden, sodass die Leiterplatte gleichzeitig einen Spalttopf ausbildet.
Aus DE 103 03 778 A1 ist eine elektrisch angetriebene Pumpe bekannt, welche einen als Scheibenläufer ausgebildeten elektrischen Antriebsmotor aufweist. Der Magnetring des Antriebsmotors ist in einem von Fluid durchströmten Bereich angeordnet.
Ferner sind Axialflussmotoren an sich aus dem Stand der Technik bekannt. Bei einem Axialflussmotor verläuft der magnetische Fluss im Luftspalt des Motors in axialer Richtung, vergleiche zum Beispiel DE 100 53 400 A1 .
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde eine verbesserte Nassläuferpumpe zu schaffen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Ausführungsformen der Erfindung sind besonders vorteilhaft, da der Rotor durch ein permanentmagnetisches Material, nämlich Samarium-Cobalt (SmCo), gebildet wird. Dies ist in mehrfacher Hinsicht vorteilhaft: Nach Ausführungsformen der Erfindung sind die Permanentmagnete des Rotors ungekapselt, sodass sie zumindest an deren den Enden der Statorzähne gegenüberliegenden Stirnflächen dem Fluid ungeschützt ausgesetzt sind. Dies hat den weiteren besonderen Vorteil, dass aufgrund des Wegfalls der Kapselung der Luftspalt entsprechend klein ausgebildet sein kann, wodurch der Wirkungsgrad des Axialflussmotors weiter steigt.
Die Verwendung von Samarium-Cobalt ist in mehrfacher Hinsicht vorteilhaft:

– Samarium-Cobalt kann bei hohen Temperaturen eingesetzt werden, ohne dass die Remanenz der Magnetisierung leidet. Aufgrund dessen kann das Fluid eine Temperatur von zum Beispiel bis zu 200°C haben.
– Samarium-Cobalt besitzt exzellente Korrosionseigenschaften und kann mit einem einfachen oder ohne Korrosionsschutz direkt dem Fluid ausgesetzt werden.
– Da eine Kapselung zum Beispiel in Edelstahl von Samarium-Cobalt zum Korrosionsschutz nicht erforderlich ist, kann das magnetische Material am äußersten Rand der Peripherie des Impellers bzw. der Antriebsscheibe angeordnet sein, sodass das permanentmagnetische Material mit einem maximalen Radius positioniert werden kann.

Das den Rotor bildende permanentmagnetische Material kann dabei in Form von mehreren einzelnen flachen Dauermagneten an der Peripherie des Impellers angeordnet sein oder in Form eines einzigen magnetischen Rings mit multipolarer Magnetisierung. Insbesondere können die Magnete bzw. der magnetische Ring unmittelbar an der Peripherie des Impellers oder über eine Antriebsscheibe an dem Impeller befestigt sein.
Nach Ausführungsformen der Erfindung wird eine Nassläuferpumpe geschaffen, bei welcher eine Einlassleitung für das Fluid durch den Stator, den Spalttopf und das Lager für den Impeller hindurch verläuft. Eine solche Geometrie wird durch die Ausbildung des Motors als Axialflussmotor ermöglicht und hat insbesondere den Vorteil, einer besonders kompakten Bauweise der Nassläuferpumpe, das heißt einer geringen Bauhöhe, verbunden mit einer hohen Leistungsdichte.
Ausführungsformen der Erfindung sind ferner besonders vorteilhaft, da das Lager gleichzeitig als Dichtung an dem Übergang zwischen der Sog- und der Druckseite der Nassläuferpumpe wirkt. Aufgrund der relativ kleinen Spaltmasse und der geringen Toleranzen des Lagers kommt es nur zu geringen Leckageverlusten.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt der Einlass des Fluids durch eine Zentralöffnung des Spalttopfs. Insbesondere kann der Spalttopf einen Einlassstutzen ausbilden.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist der Stator torusförmig ausgebildet. Insbesondere kann der Stator eine ringförmige Statorzahnaufnahme aufweisen, an der Statorzähne angeordnet sind. Die Statorzähne können beispielsweise durch eine Klebung an der Statorzahnaufnahme befestigt sein.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung hat jeder der Statorzähne einen Aufnahmebereich für eine Spule. Am luftspaltseitigen Ende hat jeder der Statorzähne einen vergrößerten Querschnitt. Dies hat den Vorteil, dass das Magnetfeld in einem größeren Bereich innerhalb des Luftspalts annähernd homogen ist und so die in radialer Richtung schmäleren Rotormagnete völlig umschlingt, wodurch die Selbstzentrierung des Impellers unterstützt wird, um hierdurch die Selbstzentrierung des Impellers zu unterstützen. Unter „Luftspalt” wird hier der Abstand zwischen den Enden der Statorzähne und dem Rotor verstanden, auch wenn in diesem Spalt keine oder nicht nur Luft ist, wie z. B. das Fluid.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die Leistungselektronik, welche zur Ansteuerung der Spulen des Stators dient, innerhalb des von dem Stator und dem Spalttopf umschriebenen Raum angeordnet, wie zum Beispiel auf einer ringförmigen Leiterplatte. Hierdurch kann die Bauhöhe der Nassläuferpumpe weiter verringert werden.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird der Spalttopf durch eine ringförmige Scheibe gebildet, die in den Luftspalt zwischen dem Stator und dem Rotor hineinragt und welche den Trockenbereich der Nassläuferpumpe von dem Nassbereich trennt. Die ringförmige Scheibe hat eine Zentralöffnung, an welcher der Einlassstutzen angeordnet ist, der durch das Zentrum des Stators hindurch verläuft. An dem scheibenseitigen Endbereich des Einlassstutzens ist das Lager für den Impeller angeordnet, durch welches das Fluid in den Nassbereich einströmt, nachdem es den Trockenbereich durch die Einlassleitung hindurch durchströmt hat. Die Scheibe und der Einlassstutzen können einstückig ausgebildet sein, insbesondere als Kunststoffspritzgussteil. Insbesondere kann der Spalttopf als Kunstoffteil (z. B. aus PPS/GFK/CFK) oder als nicht-magnetisches metallisches Teil ausgebildet sein.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist das Lager als Gleitlager ausgebildet, wobei eine Lagerbuchse des Gleitlagers an den scheibenseitigen Endbereich des Einlassstutzens angeordnet ist und ein Gleitlagerelement des Gleitlagers an dem Impeller befestigt ist. Eine Gleitfläche des Gleitlagerelements greift in die Lagerbuchse ein, sodass eine radiale Lagerung gegeben ist. Für eine zusätzliche einseitige axiale Lagerung zur Aufnahme der magnetischen Anziehungskraft des Stators, welche über den Rotor auf den Impeller wirkt, kann an dem Lager eine weitere Gleitfläche vorgesehen sein.
Ausführungsformen der Erfindung sind besonders vorteilhaft, da durch den Axialflussmotor auf den Impeller eine magnetische Anziehungskraft in Richtung auf den Stator ausgeübt wird, sodass der Impeller nur einseitig gelagert zu werden braucht. Dies vereinfacht den Aufbau und reduziert weiter die erforderliche Bauhöhe der Nassläuferpumpe.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung hat das Gleitlagerelement in radialer Richtung Durchgangslöcher, wie zum Beispiel ca. 1 mm große Schmierbohrungen, welche dazu dienen, einen sehr kleinen Teil des Volumenstroms des Fluids durch das Lager zu lenken, um es so zusätzlich zu schmieren.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist das Lager mit einer Kombination aus Diamond-Like-Carbon und Siliciumcarbid (SiC) beschichtet, um das Lager besonders langlebig zu machen.
Im Weiteren werden Ausführungsformen der Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Explosionsansicht einer erfindungsgemäßen Nassläuferpumpe,
2a eine Seitenansicht eines einzelnen Statorzahns,
2b eine Frontansicht des Statorzahns gemäß 2a,
2c eine perspektivische Ansicht des Statorzahns gemäß 2a,
3a eine Draufsicht auf den Stator,
3b eine Schnittansicht des Stators,
4a eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des Spalttopfs,
4b eine Schnittansicht des Spalttopfs gemäß 4a,
4c eine Schnittansicht der Lagerbuchse des Spalttopfs gemäß 4a,
4d eine Schnittansicht einer Ausführungsform des Gleitlagerelements des Impellers,
5a eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des Rotors,
5b eine Schnittansicht des Rotors gemäß 5a,
6 eine Schnittansicht einer Ausführungsform der Antriebsscheibe,
7 eine Schnittansicht einer Ausführungsform des Impellers,
8 eine Schnittansicht der Nassläuferpumpe gemäß 1 im montierten Zustand.
Im Weiteren werden Elemente der nachfolgenden Ausführungsformen, die einander entsprechen oder identisch sind, jeweils mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
Die 1 zeigt eine Explosionsdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Nassläuferpumpe 100. Die Nassläuferpumpe 100 hat eine Motorabdeckung 102, die eine kreisförmige Stirnseite 104 aufweist. Im Zentrum der Stirnseite 104 befindet sich eine Öffnung 106, welche zum Einströmen eines Fluids 108 vorgesehen ist.
Die Motorabdeckung 102 dient zur Abdeckung eines Stators 110. Der Stator 110 hat eine Statorzahnaufnahme 112, die ringförmig ausgebildet ist und an der Statorzähne 114 kreisförmig angeordnet sind. Jeder der Statorzähne hat einen Aufnahmebereich 118, auf dem eine Spule aufgewickelt ist (vergleiche 2 und 3).
Die verschiedenen Spulen der Statorzähne 114 sind mit einer Leistungselektronik 120 elektrisch verbunden, welche zur Ansteuerung der Spulen dient.
Der Rotor des Axialflussmotors wird bei der hier betrachteten Ausführungsform durch ein permanentmagnetisches Material gebildet, welches hier in Form einzelner Permanentmagnete 122 auf einem Ring 124 angeordnet ist (vergleiche 5).
Die Permanentmagnete 122 haben eine Magnetisierung in axialer Richtung, sodass sich der magnetische Fluss zwischen den Enden 126 der Statorzähne 144 und den Permanentmagneten 122 über einen Luftspalt, der zwischen den Enden 126 und den Permanentmagneten 122 besteht, ebenfalls in axialer Richtung der Nassläuferpumpe 100 erstreckt. Aufgrund dessen wird eine magnetische Anziehungskraft, welche von dem Stator 110 auf die Permanentmagnete 122, und damit auf einen Impeller 128 der Nassläuferpumpe 100 ausgeübt.
In den Luftspalt zwischen den Enden 126 der Statorzähne 114 und den Permanentmagneten 122 ragt eine Scheibe 130 eines Spalttopfs 116. Die Scheibe 130 hat Ausnehmungen 132, die zur Aufnahme der Enden der Statorzähne 114 dienen (vergleiche 4a, 4b). Die zwischen den Ausnehmungen liegenden Verstrebungen steigern die mechanische Stabilität des Motoraufbaus und ermöglichen eine möglichst geringe Materialdicke und somit einen minimalen Luftspalt. Beispielsweise beträgt die Wandstärke des Spalttopfes 116 in den Ausnehmungen 132 zwischen 0,7 mm u. 0,2 mm. Eine solche geringe Wandstärke verkleinert den Luftspalt, was wiederum den Wirkungsgrad und die Leistung bei gleichbleibendem Einsatz einer gewissen Menge Seltener Erden-Magnete erhöht. Hierdurch wird die mechanische Stabilität des Motoraufbaus verbessert.
Die Scheibe 130 hat eine axiale Öffnung, auf der ein Einlassstutzen 134 angeordnet ist.
Der Einlassstutzen 134 ragt im montierten Zustand der Nassläuferpumpe 100 (vergleiche 8) durch den Stator 110 und die Öffnung 106 der Motorabdeckung 102 hindurch, sodass über den Einlassstutzen 134 das Fluid 108 einströmen kann.
Durch den Spalttopf 116 und den Stator 110 wird ein Raum umschrieben, in dem die Leistungselektronik angeordnet sein kann, wie zum Beispiel auf einer ringförmigen Platine 136, deren äußerer Radius durch die Ausnehmungen 132 und deren innerer Radius durch die Wandung des Einlassstutzens 134 begrenzt ist. Diese Platine 136 kann die verschiedenen elektrischen und elektronischen Komponenten zur Realisierung der Leistungselektronik 120 tragen. Da diese in dem Trockenbereich der Nassläuferpumpe 100 angeordnet ist, ist eine besondere Kapselung der Leistungselektronik 120 nicht unbedingt erforderlich.
An dem Einlassstutzen 134 ist in einem axialen Abstand von der Scheibe 130 ein Befestigungsbereich 138 angeordnet, an dem die Motorabdeckung 102 zum Beispiel durch Schraubverbindungen befestigt wird. Der Stator 110 wird dann zwischen der Motorabdeckung 102 und der Scheibe 130 gehalten, wobei die Enden 126 der Statorzähne 114 in den Ausnehmungen 132 stehen und dort z. B. formschlüssig gehalten werden.
Der Befestigungsbereich 138 kann zum Beispiel ringförmig ausgebildet sein, wie in der 1 gezeigt, und Innengewinde zur Ausbildung von Schraubverbindungen zur Befestigung der Motorabdeckung 102 aufweisen, welche entsprechende Löcher 140 zum Durchführen der Schrauben hat. Gleichzeitig dient die tubusförmige Fortsetzung des Spalttopfes mit nach oben scheibenförmiger Ausprägung auch zur Zentrierung des Statorrückschlussringes, d. h. der Statorzahnaufnahme 112
Die Nassläuferpumpe hat eine erste Gehäusehälfte 142 und eine zweite Gehäusehälfte 144, durch welche das Gehäuse der Nassläuferpumpe 100 gebildet wird. Die Gehäusehälfte 142 hat in ihrem Zentrum eine Öffnung 146, welche an das luftspaltseitige Ende des Einlassstutzens 134 anschließt, sodass das Fluid 108 von dem Einlassstutzen 134 durch die Öffnung 146 fließt. Die Scheibe 130 ist an der Außenseite der Gehäusehälfte 142 befestigt, wie zum Beispiel durch Schraubverbindungen an einem ringförmigen Befestigungsbereich 148 der Gehäusehälfte 142. Die Einlassleitung wird bei der hier betrachteten Ausführungsform also durch den Einlassstutzen 134 mit der an seinem luftspaltseitigen Ende angeordneten Lagerbuchse 156 gebildet.
Der Impeller 128 befindet sich zwischen diesen Gehäusehälften 142 und 144. An dem Impeller 128 ist der Rotor dadurch ausgebildet, dass der Ring 124 mit den Permanentmagneten 122 über eine Antriebscheibe 150 mit dem Impeller 128, zum Beispiel durch Schrauben 153, verbunden ist. Nach einer alternativen Ausführungsform können die Permanentmagnete 122 auch unmittelbar an dem Impeller 128 angeordnet sein. Ferner können die Permanentmagnete 122 zwischen dem Ring 124 und der Antriebsscheibe 150 angeordnet sein.
Der Impeller hat einen Fortsatz 152 zur Aufnahme eines Gleitlagerelements 154, welches zusammen mit einer Lagerbuchse 156 ein Gleitlager zur Radiallagerung des Impellers 128 bildet (vergleiche 4c und 4d). Das Lager lagen den Impeller 120 mit einem axialen Freiheitsgrad, da auf den Impeller 128 über die Permanentmagnete 122 eine magnetische Anziehungskraft in axialer Richtung auf den Stator 110 hin ausgeübt wird, sodass die axiale Position des Impellers 128 ebenfalls bestimmt ist. Das durch das Gleitlagerelement 154 und die Lagerbuchse 156 gebildete Lager kann so ausgebildet sein, dass es einseitig in axialer Richtung als ein Widerlager zur Aufnahme der magnetischen Anziehungskraft ausgebildet ist (vergleiche hierzu 4c und 4d).
Diese magnetische Anziehungskraft des Stators 110 hat ferner – unter Rotation – einen selbstzentrierenden Effekt auf den Impeller 128, was die Beanspruchung des Gleitlagers reduziert.
Die beiden Gehäusehälften 142 und 144 werden durch Schrauben oder Klebstoff 148 miteinander verbunden.
Auf diese Art und Weise wird ein Auslass 160 für das Fluid 108 gebildet.
Ausführungsformen der Erfindung sind besonders vorteilhaft, da das Fluid 108 statorseitig einströmt, und zwar durch den Stator hindurch. Aufgrund des Axialflussmotors ist ferner nur eine einseitige Lagerung des Impellers ohne jegliche Rotorwelle] erforderlich, was insgesamt eine besonders kompakte Bauform mit hoher Leistungsdichte ermöglicht.
Die 2a zeigt eine Frontansicht eines der Statorzähne 126 gemäß der Ausführungsform nach 1. Der Aufnahmebereich 118 des Statorzahns 126 dient zur Aufnahme von mehreren Wicklungen einer Spule 162, die von der Leistungselektronik der Platine 136 angesteuert wird.
Der Aufnahmebereich 118 des Statorzahns 114 wird luftspaltseitig durch das Ende 126 des Statorzahns 114 abgeschlossen, welches einen im Vergleich zu dem Aufnahmebereich 118 vergrößerten Querschnitt hat. Dieser vergrößerte Querschnitt hat den Vorteil, dass das Magnetfeld in dem Luftspalt entsprechend aufgeweitet wird und in einem größeren räumlichen Bereich näherungsweise homogen ist. Hierdurch wird die Selbstzentrierung des Impellers 128 (vergleiche 1) unterstützt, da die Permanentmagnete 122 des Rotors eine in radialer Richtung geringere Breite aufweisen als die Statorflussbreite.
Die 2a zeigt exemplarisch einen der Permanentmagnete 122, so wie er auf dem Impeller relativ zu dem Statorzahn 114 angeordent ist. In radialer Richtung ist der Permanentmagnet 122 kürzer als die Erstreckung des Endes 126 des Statorzahns 114 in radialer Richtung, so dass der Statorzahn über den Permanentmagnet 122 hinausragt. Beispielsweise ist der Permanentmagnet 122 mittig unter dem Aufnahmebereich 118 positioniert.
Der Statorzahn 114 hat in seinem oberen Bereich eine schlitzförmige Ausnehmung 162, die zur Befestigung des Statorzahns 114 an der Statorzahnaufnahme 112 dient (vergleiche 3).
Die 2b zeigt den Statorzahn 114 in einer Frontansicht und die 2c in einer perspektivischen Ansicht.
Die 3a zeigt eine Draufsicht des Stators 110 mit der ringförmigen Statorzahnaufnahme 112, die in ihrem Zentrum eine Öffnung hat, durch welche der Einlass- stutzen 134 hindurch verläuft (vergleiche 1). An der Peripherie der Statorzahnaufnahme 112 sind die Statorzähne 114 mit ihren Ausnehmungen 162 befestigt. Dies kann dadurch erfolgen, dass die Ausnehmung 162 und/oder die Statorzahnaufnahme 112 als Klebeflächen dienen, um den Statorzahn 114 mit seiner Ausnehmung 162 an den Rand der Statorzahnaufnahme 112 zu kleben. Die 3b zeigt eine entsprechende Schnittansicht
Die 4a zeigt eine Draufsicht auf den Spalttopf 116, durch dessen Einlassstutzen 134 das Fluid einströmen kann.
Die 4b zeigt eine Schnittansicht des Spalttopfs 116. Wie in der 4b dargestellt, ist das luftspaltseitige Ende des Einlassstutzens 134 zur Aufnahme einer Lagerbuchse 156 ausgebildet, welche in der 4c dargestellt ist. Hierzu ist an dem Endbereich des Einlassstutzens 134 ein Innenradius R ausgebildet, in welchen sich die Lagerbuchse 156 zum Beispiel mit Hilfe einer Presspassung einsetzen und fixieren lässt.
An dem Fortsatz 152 des Impellers 128 (vergleiche 1) ist ein Gleitlagerelement 154 befestigt, welches das Gegenstück zu der Lagerbuchse 156 bildet. Das Gleitlagerelement 154 ist ringförmig ausgebildet und hat einen Endabschnitt 164, dessen Außendurchmesser reduziert ist, sodass hierdurch außen an dem Gleitlagerelement 154 eine umlaufende Kante 166 gebildet wird.
Die Lagerbuchse 156 nimmt also den Endabschnitt 164 des Gleitlagerelements 154 auf, wobei die Innenseite der Lagerbuchse 156 und die Außenseite des Endabschnitts 164 des Gleitlagerelements 154 die Gleitflächen des Gleitlagers bilden. Hierdurch wird der Impeller 128 radial gelagert. Der axiale Freiheitsgrad des Impellers 128 ist durch die umlaufende Kante 166 begrenzt.
Wird nämlich der Impeller 128 beim Betrieb des Axialmotors in Richtung auf den Stator 110 durch die auftretenden magnetischen Kräfte angezogen, so stößt die Kante 166 auf die Frontseite der Lagerbuchse 156, wodurch ein Widerlager zur Aufnahme dieser magnetischen Anziehungskraft gebildet wird. Obschon also der Impeller 128 mit einem axialen Freiheitsgrad, das heißt axialem Spiel, in dem Spalttopf 116 gelagert ist, ist dennoch aufgrund der magnetischen Anziehungskraft die axiale Position des Impellers 128 im Betrieb des Axialflussmotors definiert.
Vorzugsweise ist zumindest eine der Gleitflächen des Gleitlagers mit Diamond-Like-Carbon (DLC) und Siliziumcarbid (SiC) oder einer Kombination aus DLC und SiC beschichtet, um die Lebensdauer des Lagers zu vergrößern.
Besonders vorteilhaft ist nach Ausführungen der Erfindung, dass das Fluid 108 durch das Lager hindurch gesaugt wird, was wiederum zu der kompakten Bauform der Nassläuferpumpe beiträgt. Das Gleitlager kann einen sehr engen Spalt aufweisen, der zum Beispiel ca. 0,01 mm bis 0,03 mm beträgt und daher auch gleichzeitig sehr gut abdichtet.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das Gleitlagerelement 154 ein oder mehrere radiale Öffnungen haben, wie zum Beispiel ca. 1 mm große Schmierbohrungen. Durch diese Öffnungen wird ein sehr kleiner Teil des Volumenstroms des Fluids 118 zwischen den Gleitflächen des Lagers hindurch gelenkt, um dieses zusätzlich zu schmieren. Vorzugsweise ist diese zumindest eine Öffnung in dem Endabschnitt 164 des Gleitlagerelements 154 angeordnet und auf das Zentrum gerichtet.
Die 5a zeigt eine Draufsicht auf den Rotor mit den Permanentmagneten 122, die auf dem Ring 124 angeordnet sind. Vorzugsweise bestehen die Permanentmagnete 122 aus Samarium-Cobalt, was verschiedene Vorteile hat

– Samarium-Cobalt kann bei relativ hohen Temperaturen eingesetzt werden, ohne dass die Remanenz leidet; insbesondere kann das Fluid 108 eine Temperatur von bis zu 200°C haben.
– Aufgrund seiner exzellenten Korrosionseigenschaften kann Samarium-Cobalt ohne Beschichtung und ohne Kapselung dem Fluid 108 ausgesetzt werden.
– Da keine Kapselung der Permanentmagnete 122 erforderlich ist, können diese mit einem maximalen Abstand von der Rotationsachse positioniert werden, sodass sich ein maximales Drehmoment und eine maximale Motorleistung bei einer gegebenen Menge von magnetischem Werkstoff ergibt.

Alternativ können auch andere Werkstoffe für die Permanentmagnete 122 eingesetzt werden, wie zum Beispiel Neodym-Eisen-Bor.
Die in der 5a gezeigten Stirnflächen der Permanentmagnete 122 sowie auch die in der 5b gezeigten Seitenflächen der Permanentmagnete 122 sind ungekapselt und damit dem durch die Nassläuferpumpe zu fördernden Fluid ungeschützt ausgesetzt. Aufgrund des Wegfalls der Kapselung der Permanentmagnete 122 kann der Luftspalt entsprechend klein gewählt werden, wodurch der Wirkungsgrad des Motors weiter steigt.
Die 6 zeigt die Antriebsscheibe 150 im Querschnitt. Die Antriebsscheibe 150 dient dazu den Rotor, das heißt den Ring 124 mit den Permanentmagneten 122, mit dem Impeller 128 mechanisch zu verbinden, wobei der Fortsatz 152 des Impellers 128 durch die Antriebsscheibe 150 hindurchragt, wie in der 1 gezeigt.
Die 7 zeigt eine Schnittansicht des Impellers 128. 8 zeigt eine Schnittansicht der Nassläuferpumpe 100 im montierten Zustand.
Zum Betrieb der Nassläuferpumpe 100 werden die Spulen der Statorzähne 114 von der Leistungselektronik angesteuert, sodass über den Rotor ein Drehmoment auf den Impeller 128 wirkt. Dieser saugt daraufhin das Fluid 108 durch den Einlassstutzen 134 und das Lager an, sodass das Fluid 108 durch die Nassläuferpumpe 100 hindurch gefördert wird und diese an dem Auslass 160 verlässt.
Bezugszeichenliste

100: Nassläuferpumpe
102: Motorabdeckung
104: Stirnseite
106: Öffnung
108: Fluid
110: Stator
112: Statorzahnaufnahme
114: Statorzahn
116: Spalttopf
118: Aufnahmebereich
120: Leistungselektronik
122: Permanentmagnet
124: Ring
126: Ende
128: Impeller
130: Scheibe
132: Ausnehmung
134: Einlassstutzen
136: Platine
138: Befestigungsbereich
140: Loch
142: Gehäusehälfte
144: Gehäusehälfte
146: Öffnung
148: Befestigungsbereich
150: Antriebsscheibe
152: Fortsatz
153: Schraube
154: Gleitlagerelement
156: Lagerbuchse
158: Schraube
160: Auslass
162: Ausnehmung
164: Endabschnitt
166: Kante

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005015213 A1 [0002]
DE 10303778 A1 [0003]
DE 10053400 A1 [0004]

Claims

Nassläuferpumpe mit einem Axialflussmotor, der einen Stator (110, 112, 114) und einen Rotor (122, 124) aufweist, wobei der Stator in einem Trockenbereich und der Rotor an einen Impeller (128) in einem Nassbereich angeordnet sind, wobei der Rotor durch einen oder mehrere Permanentmagnete aus Samarium-Cobalt (SmCo) gebildet wird.
Nassläuferpumpe nach Anspruch 1, wobei die einen oder mehrere Permanentmagnete ungekapselt sind, sodass sie an mindestens ihrer dem Stator gegenüberliegenden Fläche dem zu fördernden Fluid ungeschützt ausgesetzt sind.
Nassläuferpumpe nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Rotor durch mehrere an der Peripherie des Impellers angeordnete Permanentmagnete (122) oder durch einen magnetischen Ring mit multipolarer Magnetisierung gebildet wird.
Nassläuferpumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, mit einem Spalttopf (116), der in dem dem Trockenbereich angeordnet ist, mit einer Einlassleitung (134, 156) für ein durch den Impeller zu förderndes Fluid (108), und mit einem Lager (154, 156) für den Impeller, wobei die Einlassleitung in axialer Richtung durch den Stator, den Spalttopf und das Lager hindurch verläuft.
Nassläuferpumpe nach Anspruch 4, wobei das Lager an einem Ende der Einlassleitung angeordnet ist, und das Lager den Impeller mit einem axialen Freiheitsgrad lagert.
Nassläuferpumpe nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Einlassleitung zumindest durch einen an dem Spalttopf ausgebildeten Einlassstutzen (134) und durch das Lager gebildet wird.
Nassläuferpumpe nach Anspruch 4, 5 oder 6, wobei der Spalttopf eine Scheibe (130) aufweist, die in den Luftspalt des Axialflussmotors ragt, und der Spalttopf einstückig ausgebildet ist, insbesondere als Formteil.
Nassläuferpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stator torusförmig ausgebildet ist.
Nassläuferpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stator durch eine ringförmige Statorzahnaufnahme (112) gebildet wird, entlang deren Umfang Statorzähne (114) befestigt sind.
Nassläufermotor nach Anspruch 9, wobei die Statorzahnaufnahme mit den Statorzähnen beklebt ist.
Nassläufermotor nach Anspruch 9 oder 10, wobei jeder der Statorzähne einen in axialer Richtung verlaufenden Aufnahmebereich für eine Spule aufweist, wobei der Aufnahmebereich durch ein luftspaltseitiges Ende (126) des betreffenden Statorzahns begrenzt ist, wobei das luftspaltseitige Ende des Statorzahns eine Stirnfläche aufweist, welche größer ist als der Querschnitt des Aufnahmebereichs.
Nassläuferpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 11, mit einer Leistungselektronik zur Ansteuerung des Stators, wobei die Leistungselektronik im Inneren des zwischen dem Stator und dem Spalttopf umschriebenen Raum angeordnet ist.
Nassläufermotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 12, wobei der Spalttopf eine Scheibe (130) aufweist, die in den Luftspalt hinreinragt, wobei die Scheibe eine Zentralöffnung aufweist, auf der ein Einlassstutzen (134) zum Einlass des Fluids ausgebildet ist, wobei ein Endbereich des Einlassstutzens das Lager aufnimmt.
Nassläufermotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 13, wobei es sich bei dem Lager um ein Gleitlager handelt, welches zur radialen Lagerung des Impellers ausgebildet ist sowie zur einseitigen axialen Lagerung des Impellers als Widerlager für die von dem Stator auf den Impeller ausgeübte magnetische Anziehungskraft.
Nassläuferpumpe nach Anspruch 13 oder 14, wobei das Lager spalttopfseitig durch eine in dem Endbereich des Einlassstutzens angeordnete Lagerbuchse (156) und impellerseitig durch ein Gleitlagerelement (154) gebildet wird, welches eine Gleitfläche (164) aufweist, welche in die Lagerbuchse eingreift.
Nassläuferpumpe nach Anspruch 15, wobei das Gleitlagerelement eine umlaufende Kante (166) aufweist, die so angeordnet ist, dass sie an der Lagerbuchse (156) einen Anschlag bildet, wenn eine magnetische Anziehungskraft von dem Stator auf den Rotor in axialer Richtung wirkt.
Nassläuferpumpe nach Anspruch 15 oder 16, wobei das Gleitlagerelement ein oder mehrere in radialer Richtung verlaufende Öffnungen aufweist, welche so ausgebildet sind, dass im Betrieb ein Teil des Fluidstroms zwischen der Gleitfläche des Gleitlagerelement und der Gleitfläche der Lagerbuchse hindurchgeleitet wird.
Nassläuferpumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 17, wobei die Scheibe entlang ihres Umfangs Ausnehmungen (132) zur Aufnahme der luftspaltsei- tigen Ende der Statorzähne aufweist.
Nassläufermotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gleitfläche des Gleitlagerelements und/oder die Gleitfläche der Lagerbuchse mit einer Kombination aus Diamond-Like-Carbon (DLC) und Siliziumcarbid (SiC) beschichtet ist.
Nassläufermotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 19, wobei durch das Lager eine Dichtung gebildet wird.
Nassläufermotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die der oder die Permanentmagnete (122) in radialer Richtung kürzer sind als die Enden (126) der Statorzähne (114).