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Die Erfindung betrifft einen Magnetkupplungsrotor der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art sowie eine mit wenigstens einem derartigen Rotor aufgebaute Magnetkupplung gemäß Anspruch 14.
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In vielen Fällen, in denen ein Körper, der sich in einem abzudichtenden Gehäuse befindet, für eine Drehung angetrieben werden soll, ist es ungünstig, diesen Körper direkt mit der Welle des antreibenden Motors zu verbinden, weil in diesem Fall die für den Durchtritt der Welle erforderliche Öffnung des Gehäuses durch eine sogenannte dynamische Dichtung abgedichtet werden muss, die keine absolute Dichtigkeit gewährleisten kann und einem hohen Verschleiß unterliegt.
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Zur Vermeidung dieses Problems ist es bekannt, eine Magnetkupplung einzusetzen, die zwei Rotoren umfasst, von denen der eine den anderen koaxial umschließt, und von denen beide mit einer geraden Anzahl von Permanentmagneten bestückt sind, die zur Drehmomentübertragung dienen. Der eine der beiden Rotoren, der die Antriebsseite der Kupplung bildet, ist mit der Welle eines Motors verbunden, während der andere, die angetriebene Seite der Kupplung bildende Rotor vermittels einer Welle mit dem für eine Drehung anzutreibenden Körper verbunden ist. Zwar muss auch hier das abzudichtende Gehäuse eine Durchtrittsöffnung für die letztgenannte Welle aufweisen, doch ist für diese keine Abdichtung erforderlich, weil zwischen den beiden Rotoren ein sogenannter Spalttopf angeordnet werden kann, der als hohlzylindrischer Körper ausgebildet ist, der den mit dem anzutreibenden Körper verbundenen Rotor konzentrisch umschließt. An einem seiner axialen Enden ist der Spalttopf durch einen Boden dicht verschlossen und an seinem anderen axialen Ende mit dem Gehäuse beispielsweise durch eine Verschraubung mit einer dazwischen liegenden, verschleißfreien statischen Dichtung oder durch eine absolut dichte Schweißnaht verbunden bzw. mit dem Gehäuse einstückig ausgebildet.
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Zu den eben geschilderten Anwendungsfällen gehören Fluidpumpen, in deren Gehäuse ein Flügelrad angeordnet ist, das von einem Motor, insbesondere Elektromotor vermittels einer Magnetkupplungs-Anordnung angetrieben wird. Das Fluid, welches das Pumpengehäuse durchströmt, kann ohne weiteres durch die Durchtrittsöffnung der Flügelrad/Rotor-Welle in den Spalttopf übertreten, weil dieser mit dem Pumpengehäuse dicht verbunden ist, sodass eine vollständige Kapselung des von der Pumpe zu fördernden Mediums gegen die Umgebung erzielt wird, ohne dass hierfür eine dynamische Dichtung erforderlich wäre.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, die für einen Magnetkupplungsrotor erforderlichen Permanentmagnete unmittelbar an einem Rückschlusskörper aus ferromagnetischem Material zu montieren. Zu diesem Zweck werden in diesem beispielsweise durch spanabhebende Bearbeitung Vertiefungen ausgebildet, in welche die Permanentmagnete eingeklebt werden, um sie sowohl in axialer als auch in Umfangsrichtung zu fixieren. Alternativ hierzu kann der Rückschlusskörper mit einer entsprechenden Formgebung gesintert werden. Diese Fertigungsverfahren sind sehr aufwendig und führen zu hohen Herstellungskosten. Darüber hinaus sind die Permanentmagnete im Rückschlusskörper ungeschützt und es können sich Probleme mit der Dauerfestigkeit der Kleber ergeben. Eine einfache Halterung der Permanentmagnete am Rückschlusskörper allein aufgrund der gegenseitigen magnetischen Anziehung ist nicht ausreichend, weil durch sie die zur Drehmomentübertragung erforderlichen Kräfte nicht in ausreichendem Maße aufgenommen werden können.
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Statt der Verklebung der Permanentmagnete oder zusätzlich hierzu kann auch ein Umspritzen mit Kunststoff erfolgen. Dies führt zwar zu einem besseren Schutz der Permanentmagnete, doch werden sie dabei der hohen Kunststoff-Verarbeitungstemperatur ausgesetzt, wodurch das Risiko einer Entmagnetisierung besteht.
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Eine Alternative hierzu besteht darin, die Permanentmagnete mit Kunststoffkäfigen am Rückschlusskörper zu befestigen, wobei die endgültige Form des Rotors inklusive der für seine Lagerung erforderlichen Nabe in einem Spritzgussvorgang entsteht. Auch hier ergibt sich das Problem einer hohen Temperaturbelastung der Permanentmagnete bei der Fertigung. Außerdem entstehen unnötig große Wandstärken, sodass ein entsprechend weiter Spalt zwischen den beiden Rotoren der Magnetkupplung erforderlich ist, wodurch sich die zur Drehmomentübertragung erforderliche Magnetkraft verringert.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine grundlegende Struktur für einen Magnetkupplungsrotor anzugeben, die es ermöglicht, diesen sowohl als antreibenden als auch als angetriebenen Rotor auszubilden und die in beiden Fällen eine einfache und kostengünstige Montage der gesamten Anordnung insbesondere ohne Temperaturbelastung der Permanentmagnete erlaubt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die im Anspruch 1 niedergelegten Merkmale vor.
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Dadurch, dass abweichend von dem oben genannten Stand der Technik der Rückschlusskörper als zylindrischer Ring mit glatten Mantelflächen ausgebildet ist, können die Permanentmagnete an ihm nicht mehr fest gelagert werden. Da dies für eine Drehmomentübertragung aber unbedingt erforderlich ist, sieht die Erfindung eine Halterung aus einem nicht oder nur schwach magnetisierbaren, spritzgußfähigen Material vor, die bezüglich der Rotationsachse drehsymmetrisch ausgebildet ist und Nischen aufweist, welche die Permanentmagnete im zusammengebauten Zustand in Umfangsrichtung fixieren. Die Nischen können in radialer Richtung offene Seiten aufweisen, von denen eine dann, wenn die Halterung durch eine einfache, in axialer Richtung erfolgende, translatorische Bewegung mit dem ringförmigen Rückschlusskörper zusammengesteckt wird, durch diesen zumindest teilweise überdeckt wird. Auf diese Weise werden in axialer Richtung offene Einsteckfächer gebildet, in welche die Permanentmagnete in axialer Richtung einfach eingeschoben werden können. Die Abmessungen der Einsteckfächer sind etwas größer als die der Permanentmagnete, so dass diese in sie problemlos eingeschoben werden können, aber zumindest in Umfangsrichtung nur ein minimales Spiel vorhanden ist; dies wird im vorliegenden Zusammenhang durch den Ausdruck „passgenau“ charakterisiert.
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Die für die Halterung verwendete Bezeichnung „drehsymmetrisch“ soll im Gegensatz zu der Bezeichnung „rotationssymmetrisch“ zum Ausdruck bringen, dass die Geometrie der Halterung nur durch Drehungen um bestimmte, nicht aber um beliebige Winkel in sich selbst übergeführt werden kann.
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Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist darin zu sehen, dass der Rückschlusskörper als glatter Ring ausgebildet ist und keinerlei Strukturen für eine Fixierung der Permanentmagnete in Umfangsrichtung aufweisen muss, wodurch sich seine Herstellungskosten erheblich verringern.
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Die für eine Drehmomentübertragung erforderliche Fixierung der Permanentmagnete in Umfangsrichtung erfolgt ausschließlich durch die Halterung, die aus einem spritzgussfähigen Material, beispielsweise Kunststoff oder einem nicht oder nur schwach ferromagnetischen Metall besteht.
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Dadurch, dass die Halterung in Spritzgusstechnik hergestellt wird, sind ihre Fertigungskosten von der Anzahl Y der vorgesehenen Nischen unabhängig. Somit stellt es kein Problem dar, ein und dieselbe Halterung für Magnetkupplungsrotoren zu verwenden, die für unterschiedliche Drehmomentanforderungen mit einer unterschiedlichen Anzahl von Permanentmagnet-Paaren bestückt werden sollen.
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Abgesehen davon, dass Y eine gerade Zahl sein muss, ist der Wert dieser Größe nur durch die Dimension der verwendeten Permanentmagnete in Umfangsrichtung und den Umfang der Halterung begrenzt. Vorteilhafter Weise werden die Nischen in gleichen Winkelabständen um den Umfang der Halterung herum verteilt angeordnet. Besonders vorteilhaft ist es, wenn Y gleich 2n mit n > 1 (4, 8, 16 usw.) ist, weil dann die Anzahl der Möglichkeiten, die aus den Nischen gebildeten Einsteckfächer dem Bedarf entsprechend mit unterschiedlich vielen Permanentmagneten zu bestücken, maximal ist. Es ist aber auch möglich, beispielsweise 12 Nischen bzw. Einsteckfächer zu verwenden, in die dann je nach Drehmomentanforderung 2, 4, 6 oder 12 Permanentmagnete mit gleichen Winkelabständen eingesetzt werden können.
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Durch die Möglichkeit, ohne Mehrkosten die Anzahl der in die Einsteckfächer eingesetzten Permanentmagnete zu variieren, können mit ein und derselben Halterung Magnetkupplungsrotoren für verschiedene, sich hinsichtlich des zu übertragenden Drehmoments unterscheidende Magnetkupplungen aufgebaut werden. Bei der Bereitstellung einer unterschiedliche Drehmomentanforderungen abdeckenden Magnetkupplungs-Serie führt dies zu einer erheblich verminderten Komponentenzahl und somit zu geringeren Herstellungskosten.
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Vorteilhafterweise ist die Halterung mit einem Ringflansch versehen, an dem der Rückschlusskörper im zusammengebauten Zustand zur Anlage kommt. Dadurch sind die zwischen der Halterung und dem Rückschlusskörper gebildeten Einsteckfächer auf der einen ihrer beiden axialen Seiten verschlossen, während die gegenüberliegende Seite zunächst offen ist, um ein Einführen der Permanentmagnete zu ermöglichen.
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Vorzugsweise ist eine Vorrichtung vorgesehen, die dazu dient, nach erfolgter Montage von Halterung, Rückschlusskörper und Permanentmagneten die Einsteckfächer auch auf der dem Ringflansch in axialer Richtung gegenüberliegenden Seite zu verschließen. Gleichzeitig kann diese Vorrichtung dazu dienen, den Rückschlusskörper gegen eine Axialverschiebung bezüglich der Halterung zu sichern.
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Wesentlich ist, dass ein Magnetkupplungsrotor gemäß der Erfindung durch einfache mechanische Montagevorgänge aus seinen Komponenten zusammengesteckt werden kann, ohne dass Klebstoffe verwendet werden oder ein Umspritzen irgendwelcher Komponenten mit Kunststoff erfolgt. Somit werden die Permanentmagnete keiner Temperaturbelastung ausgesetzt und eine Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften wird verhindert. Auch lassen sich dünnwandige Strukturen erzielen, die eine optimale Kraftübertragung der Permanentmagnete ermöglichen.
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Die in den Ansprüchen 1 bis 3 niedergelegten Merkmale können sowohl beim Außenrotor als auch beim Innenrotor einer Magnetkupplung zum Einsatz kommen.
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Ein erfindungsgemäßer Außenrotor kann in vorteilhafter Weise die in den Ansprüchen 4 bis 10 niedergelegten weiteren Merkmale aufweisen, während ein entsprechender Innenrotor vorzugsweise gemäß den Ansprüchen 11 bis 13 ausgebildet ist.
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Eine erfindungsgemäße Magnetkupplung umfasst vorzugsweise einen Außenrotor gemäß den Ansprüchen 4 bis 10 sowie einen Innenrotor gemäß den Ansprüchen 11 bis 13. Es sind jedoch Fälle denkbar, in denen nur einer der beiden Rotoren einen Aufbau gemäß der Erfindung besitzt, währen der andere einen hiervon abweichenden Aufbau aufweist.
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Ein besonders bevorzugter Anwendungsfall einer erfindungsgemäßen Magnetkupplung ist eine Fluidpumpe, bei der das Flügelrad der Pumpe mit dem angetriebenen Magnetkupplungsrotor verbunden und dieser in einem Spalttopf untergebracht ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:
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1 eine Seitenansicht eines Magnetkupplungsrotors gemäß der Erfindung, der als angetriebener Rotor einer Magnetkupplung für eine Fluidpumpe vorgesehen ist, deren Flügelrad er antreibt,
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2 einen Schnitt durch den Magnetkupplungsrotor aus 1 längs der Linie II-II,
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3 eine perspektivische, auseinandergezogene Darstellung der Anordnung aus 1,
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4 eine schematische Seitenansicht eines Magnetkupplungsrotors gemäß der Erfindung, der als Antriebsrotor einer erfindungsgemäßen Magnetkupplung vorgesehen ist und seinerseits von einem (nicht dargestellten) Motor angetrieben werden kann,
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5 einen Schnitt durch den Magnetkupplungsrotor aus 4 längs der Linie V-V, und
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6 eine perspektivische, auseinandergezogene Darstellung des Magnetkupplungsrotors aus 4.
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Alle in den Figuren wiedergegebenen Körper und Baueinheiten sind der Deutlichkeit halber stark vereinfacht wiedergegeben. Wenn in der folgenden Figurenbeschreibung Begriffe wie „oben“ und „unten“ verwendet werden, so bezieht sich dies ausschließlich auf die jeweilige Figur und schränkt die räumliche Lage der entsprechenden Teile der Anordnung weder beim Zusammenbau noch im Betrieb ein.
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In den 1 und 3 ist das Flügelrad 1 einer Fluidpumpe dargestellt, das mit einem als antreibbarer Innenrotor ausgebildeten Magnetkupplungsrotor 2 drehfest verbunden ist.
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Der Magnetkupplungsrotor 2 umfasst eine aus einem nicht oder nur schwach ferromagnetischen Material bestehende kreiszylindrische Halterung 4 für eine Gruppe von Permanentmagneten 5, die dazu bestimmt sind, ein von einem im Folgenden unter Bezugnahme auf die 4 bis 6 noch genauer beschriebenen, erfindungsgemäßen antreibenden Magnetkupplungsrotor 20 abgebbares Drehmoment auf das Flügelrad 1 zu übertragen.
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Die kreiszylindrische Halterung 4 des Magnetkupplungsrotors 2 weist an ihrem dem Flügelrad 1 zugewandten, zunächst offenen axialen Ende einen radial nach außen vorstehenden kreisförmigen Ringflansch 7 auf, mit dessen Hilfe sie beispielsweise durch Kleben, Verschweißen oder Verschrauben an der einen Seite einer Kreisscheibe 9 konzentrisch befestigt werden kann, die einen Teil des Flügelrades 1 bildet und auf ihrer gegenüberliegenden Seite dessen Flügel 10 trägt, die im Betrieb das zu fördernde Fluid vorwärts bewegen. Im montierten Zustand verschließt die Kreisscheibe 9 das offene Ende der Halterung 4. An der Unterseite der Kreisscheibe 9 ragt in axialer Richtung ein konzentrischer, zylindrischer Ansatz 11 vor, der im zusammengebauten Zustand von oben her in den Innenhohlraum der Halterung 4 eingreift.
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An der zylindrischen Innenwand der Halterung 4 sind parallel zur Drehachse verlaufende Rippen 12 um den Umfang herum in gleichen Winkelabständen verteilt angeordnet, die sich im Wesentlichen über die gesamte axiale Höhe der Halterung 4 erstrecken. Vorzugsweise sind die Rippen 12, die zwischen sich jeweils eine Nische 19 bilden, mit der Halterung 4 einstückig ausgebildet.
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Somit werden zwischen den Rippen 12 an der Innenwand der Halterung 4 gleich große Nischen gebildet, die zur Aufnahme der Permanentmagnete 5 dienen.
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Wegen der perspektivischen Darstellung sind in 3 nur neun von insgesamt zwölf Rippen 12 zu sehen. Die übrigen drei werden von der vom Betrachter abgewandten Seite des vorderen Teils der Zylinderwand der Halterung 4 verdeckt..
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Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel umgibt die kreiszylindrische Halterung 4 einen zu ihr koaxial angeordneten Hohlzylinder 14 mit kreisförmigem Querschnitt, der in etwa die gleiche axiale Höhe wie die Halterung 4 besitzt und an seinen beiden axialen Enden offen ist. An seinem unteren Ende ist der Hohlzylinder 14 durch einen kreisringförmigen Steg 16 (der in der Draufsicht der 2 sichtbar ist) mit der kreiszylindrischen Halterung 4 einstückig verbunden.
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Der Steg 16 verschließt den zwischen der Halterung 4 und dem Hohlzylinder 14 vorhandenen kreiszylindrischen Hohlraum 17, in den die Rippen 12 hineinragen, an seinem unteren Ende.
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Weiterhin umfasst der Magnetkupplungsrotor 2 einen kreisringförmigen Rückschlusskörper 18 aus einem ferromagnetischen Material, der in axialer Richtung von oben her in den kreiszylindrischen Hohlraum 17 bis zur Anlage am Steg 16 eingeführt werden kann. Seine innere und seine äußere Mantelfläche sind erfindungsgemäß völlig glatt. Der Außendurchmesser des Rückschlusskörpers 18 ist so bemessen, dass er dann, wenn er in den kreiszylindrischen Hohlraum 17 eingeführt ist, mit seiner inneren Mantelfläche passgenau an der dem Hohlraum 17 zugewandten Zylinderfläche des Hohlzylinders 14 anliegt, wie man dies insbesondere der 2 entnehmen kann.
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In diesem Zustand überdeckt der Rückschlusskörpers 18 die vorher offenen radialen Innenseiten der Nischen 19, sodass zwischen seiner Außenwand und der Innenwand der Halterung 4 sowie den Rippen 12 Einsteckfächer gebildet (siehe insbesondere 2) werden, in die in axialer Richtung von oben her jeweils ein Permanentmagnet 5 so eingesteckt werden kann, dass er mit seinen radial nach innen bzw. außen weisenden Polflächen einerseits am Rückschlusskörper 18 und andererseits an der Innenwand der Halterung 4 passgenau anliegt, während seine Seitenkanten von jeweils zwei benachbarten Rippen 12 in Umfangsrichtung für die erforderliche Drehmomentübertragung gehalten werden. Im vorliegenden Fall sind zwölf Nischen 19 und somit auch zwölf Einsteckfächer vorhanden, sodass die Halterung 4 maximal zwölf Permanentmagnete 5 aufnehmen kann.
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Je nach Bedarf, d.h. entsprechend der Größe des zu übertragenden Drehmoments können aber auch weniger Permanentmagnete 5, im gezeichneten Fall beispielsweise nur sechs oder alternativ hierzu auch vier oder zwei Permanentmagnete 5 in die Einsteckfächer der Halterung 4 eingesteckt sein.
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Wesentlich ist dabei, dass die Anzahl der eingesteckten Permanentmagnete 5 geradzahlig ist, und sie mit alternierender Polung in gleichen Winkelabständen um den Umfang der Halterung 4 herum verteilt angeordnet sind.
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Der an der Unterseite der Kreisscheibe 9 des Flügelrades 1 vorgesehene konzentrische Ansatz 11 dient gleichzeitig als Einrichtung zum Verschließen der Einsteckfächer an ihrem dem Steg 16 gegenüberliegenden, oberen axialen Ende.
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Prinzipiell ist es auch möglich, den Hohlzylinder 14 wegzulassen und die Halterung 4 an ihrem vom Flügelrad 1 entfernt liegenden axialen Ende durch einen durchgehenden Boden zu verschließen, der dann auch die oben geschilderten Funktionen des Steges 16 übernimmt.
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Die Montage der in 3 gezeigten Anordnung erfolgt in der Weise, dass als erstes der Rückschlusskörper 18 in den kreisringförmigen Hohlraum 17 der Halterung 4 von oben her eingeführt wird, bis er am Steg 16 bzw. am Boden anliegt. In die so gebildeten Einsteckfächer kann dann die gewünschte gerade Anzahl von Permanentmagneten 5 von oben her so eingesteckt werden, dass einander benachbarte Permanentmagnete 5 eine entgegengesetzte Ausrichtung ihrer Pole aufweisen.
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Durch den Zusammenbau mit dem Flügelrad 1 wird dann die oben offene Halterung 4 verschlossen, wobei der nach unten ragende, zylindrische Ansatz 11 des Flügelrades 1 auch dazu dient, die Einsteckfächer an ihren axial oben liegenden Seiten zu verschließen, sodass die eingesetzten Permanentmagnete 5 sowohl in den beiden Umfangsrichtungen als auch den beiden axialen Richtungen in ihren passgenauen Einsteckfächern festgehalten werden. Hierdurch ist einerseits eine gute Drehmomentübertragung möglich und wird andererseits ein Verrutschen in axialer Richtung ausgeschlossen.
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Der obere Teil des Flügelrades 1 enthält eine eingespritzte Lagerbuchse, von der nur die obere Stirnfläche 3 sichtbar ist, die gleichzeitig als Axiallager dient. Auf der Gegenseite ist keine Lagerfunktion gegeben. Das Flügelrad 1 und die zunächst oben offene Halterung 4 werden durch ein geeignetes Fügeverfahren, beispielsweise Kleben, Clipsen oder Schweißen miteinander verbunden.
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Die so gebildete Einheit wird in einem (nicht dargestellten) Spalttopf montiert, in dem ein geeignetes Gegenlager zur Bohrung der Lagerbuchse vorgesehen ist. Der so komplettierte Spalttopf und ein (nicht dargestellter) Pumpendeckel werden durch geeignete Verfahren (Kleben, Schweißen) miteinander verbunden. Prinzipiell können auch hier Verfahren wie Verclipsen oder Verschrauben verwendet werden, wobei dann allerdings eine zusätzliche Dichtung erforderlich ist, bei der es sich jedoch um eine statische Dichtung handelt, die nicht die eingangs erwähnten Nachteile einer dynamischen Dichtung aufweist.
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Der in den 4 bis 6 gezeigte Magnetkupplungsrotor 20 ist als antreibender Außenrotor einer erfindungsgemäßen Magnetkupplung vorgesehen und umfasst als Halterung 22 für die Permanentmagnete 5 eine aus einem nicht oder nur schwach ferromagnetischen Material bestehende Korbstruktur, die einen kreisförmigen Boden 23 aufweist, in dessen Zentrum eine Lagerbuchse 24 zur Verbindung mit der Welle eines (nicht dargestellten) Elektromotors vorgesehen ist. Vom Boden 23 ausgehend erstrecken sich symmetrisch angeordnete Arme 25 radial nach außen, die an ihren Enden in senkrecht zum Boden 23 verlaufende, zueinander parallele Verbindungsrippen 26 übergehen, die in Umfangsrichtung die gleiche Erstreckung aufweisen und an ihren vom Boden 23 entfernt liegenden Enden mit einem sich über den gesamten Umfang des Magnetkupplungsrotor 20 erstreckenden, radial nach außen vorspringenden, kreisförmigen Ringflansch 27 verbunden sind.
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Die Winkelabstände der Verbindungsrippen 26 sind so gewählt, dass zwischen jeweils zwei benachbarten Verbindungsrippen 26 ein Permanentmagnet 5 passgenau positioniert werden kann. Jede der Verbindungsrippen 26 weist an ihren beiden radial innen liegenden, parallel zur Rotationsachse verlaufenden Kanten Vorsprünge 29 auf, die sich ausgehend vom Ringflansch 27 in Richtung des Bodens 23 erstrecken und die in radialer Richtung eine geringere Dicke als die Verbindungsrippen 26 besitzen.
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Dadurch werden an der radialen Außenseite der von der Korbstruktur gebildeten Halterung 22 Nischen 34 gebildet, die zur Aufnahme von Permanentmagneten 5 dienen. Diese Nischen 34 sind radial nach innen durch die nasenartigen Vorsprünge 29 und in einer axialen Richtung durch den Ringflansch 27 begrenzt, in der entgegengesetzten axialen Richtung und radial nach außen hin offen.
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Auch für diesen Magnetkupplungsrotor 20 ist ein kreisringförmiger Rückschlusskörper 32 aus einem ferromagnetischen Material vorgesehen, der in axialer Richtung von unten her auf die die Halterung 22 bildende Korbstruktur so weit aufgeschoben werden kann, dass er am Ringflansch 27 zur Anlage kommt. Auch bei diesem Rückschlusskörper 32 sind die äußere und die innere Mantelfläche völlig glatt. Sein Innendurchmesser ist so bemessen, dass er im aufgeschobenen Zustand passgenau an den Außenseiten der Verbindungsrippen 26 anliegt.
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In dieser Position verschließt er die zur Aufnahme der Permanentmagnete 5 vorgesehenen Nischen 34 auf ihrer radialen Außenseite, sodass Einsteckfächer gebildet werden, die nur noch an ihrem unteren axialen Ende offen sind. Von dieser Seite her können die Permanentmagnete 5 in axialer Richtung in die Einsteckfächer bis zum Anschlag am Ringflansch 27 eingeschoben werden. In 5 sind der Deutlichkeit halber nur diejenigen Einsteckfächer bildenden Nischen 34 mit einem Bezugszeichen versehen, in welche kein Permanentmagnet 5 eingesetzt ist.
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Um die Einsteckfächer auch an ihren axial unteren offenen Enden zu verschließen, ist eine Verschlusseinrichtung 36 aus einem nicht oder nur schwach ferromagnetischen Material vorgesehen, die einen Kreisring 38 umfasst, dessen Innendurchmesser so an den Außendurchmesser der die Halterung 22 bildenden Korbstruktur angepasst ist, dass er auf sie von unten her in axialer Richtung aufgeschoben werden kann, um sie passgenau zu umschließen.
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Der Kreisring 38 weist an seiner axialen Oberseite zwei Gruppen von über den Umfang verteilten Vorsprüngen 40, 41 auf, die sich in axialer Richtung parallel zur Drehachse erstrecken und so angeordnet sind, dass jeder Vorsprung 40 der einen Gruppe zwischen zwei Vorsprüngen 41 der anderen Gruppe positioniert ist und umgekehrt. Die Vorsprünge 40 der einen Gruppe weisen in Umfangsrichtung jeweils die gleiche Erstreckung und gleiche Winkelabstände auf. Gleiches gilt auch für die Vorsprünge 41 der anderen Gruppe, die aufgrund einer Verzerrung durch die in 3 gewählte perspektivische Darstellung nur scheinbar unterschiedliche Erstreckungen in Umfangsrichtung besitzen.
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Die Vorsprünge 40 der einen Gruppe haben eine etwas geringere axiale Länge als die Vorsprünge 41 der anderen Gruppe und sind so um den Umfang des Kreisrings 38 herum verteilt angeordnet, dass jeder von ihnen zum Aufschieben des Kreisringes 38 auf die Halterung 22 an der Außenseite einer der Verbindungsrippen 26 positioniert werden kann. An ihren freien Enden weisen die Vorsprünge 40 radial nach innen vorspringende Rastnasen 44 auf, mit denen sie dann, wenn der Kreisring 38 in axialer Richtung auf die Halterung 22 aufgeschoben wird, zunächst an der Außenseite einer Verbindungsrippe 26 axial nach oben gleiten, wobei sie in radialer Richtung elastisch geringfügig nach außen gedrückt werden, bis sie dann in eine an der Außenseite einer jeden Verbindungsrippe 26 in Umfangsrichtung, d.h. parallel zum Ringflansch 27 verlaufende Nut 45 einrasten, um so die Verschlusseinrichtung 36 an der Halterung 22 zu befestigen.
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Die in axialer Richtung etwas längeren Vorsprünge 41 der anderen Gruppe weisen an ihren freien Enden eine kleine, sich radial nach innen erstreckende Platte 47 auf, deren Größe so bemessen ist, dass sie sich beim Aufschieben des Kreisrings 38 auf die Halterung 22 zwischen den Verbindungsrippen 26 der Halterung 22 nach oben, das heißt in Richtung des Ringflansches 27 bewegen und in der Position, in der die Rastnasen 44 der anderen Gruppe von Vorsprüngen 40 in die Nuten 45 der Verbindungsrippen 26 einrasten, die bis dahin offene Unterseite der zwischen der Halterung 22 und dem Rückschlusskörper 32 gebildeten Einsteckfächer verschließen.
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Die Montage der in 6 gezeigten Anordnung erfolgt in der Weise, dass zunächst der Rückschlusskörper 32 von unten her auf die Halterung 22 so weit aufgeschoben wird, dass er an der Unterseite des Ringflansches 27 zur Anlage kommt. In die dadurch gebildeten, an ihrem unteren axialen Ende noch offenen Einsteckfächer kann dann von unten her eine gerade Anzahl von Permanentmagneten 5 eingesteckt werden, wobei einander benachbarte Permanentmagnete 5 entgegengesetzte Polungen aufweisen.
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Durch den Zusammenbau mit der Verschlusseinrichtung 36 werden dann die nach unten noch offenen Enden der Einsteckfächer so verschlossen, dass jeder der eingesetzten Permanentmagnete 5 sowohl in beiden Umfangsrichtungen als auch in beiden axialen Richtungen passgenau gehalten wird, um eine Drehmoment-Übertragung zu ermöglichen und ein Herausrutschen der Permanentmagnete 5 aus den Einsteckfächern zu verhindern.
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Die im Boden 23 der die Halterung 22 bildenden Korbstruktur vorgesehene Lagerbuchse 24 besteht in jedem Fall aus Metall, sodass der antreibende Magnetkupplungsrotor 20 im Preßsitz auf der Ausgangswelle eines Antriebsmotors (nicht dargestellt) befestigt werden kann. Eine zusätzliche Bearbeitung der Welle ist nicht erforderlich und es ergibt sich kein negativer Einfluss auf den Rundlauf des Magnetkupplungsrotors 20.
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Dies stellt einen erheblichen Vorteil gegenüber bekannten Anordnungen dar, bei denen der antreibende Magnetkupplungsrotor beispielsweise mit einer zu einer exzentrischen Masseverteilung führenden und damit den Rundlauf beeinträchtigenden Madenschraube auf einer Abflachung der Motorwelle festgeklemmt wird, was die zusätzlichen Arbeitsgänge des Schneidens eines Gewindes und des Abfräsens der Motorwelle beinhaltet.
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Der Innendurchmesser der die Halterung 22 bildenden Korbstruktur ist so bemessen, dass beim Zusammenbau einer Magnetkupplung in dem von ihr gebildeten kreiszylindrischen Innenhohlraum der angetriebene Magnetkupplungsrotor 2 der 1 bis 3 mit einem ihn umgebenden, in den Figuren nicht dargestellten Spalttopf koaxial positioniert werden kann, der fluid-dicht mit dem Pumpengehäuse verbunden ist und sicherstellt, dass aus letzterem im Bereich des angetriebenen Magnetkupplungsrotors 2 kein Fluid austritt.
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Diese Anordnung bietet den Vorteil, dass die Welle der aus dem angetriebenen Magnetkupplungsrotor 2 und dem Flügelrad 1 gebildeten Baueinheit am Pumpengehäuse gelagert werden kann, ohne dass die für den Durchtritt dieser Welle im Pumpengehäuse vorgesehene Öffnung abgedichtet werden muss. Im Betrieb kann also das Innere des von der Halterung 4 gebildeten Gehäuses des angetriebenen Magnetkupplungsrotors 2 mit dem durch die Pumpe zu fördernden Fluid gefüllt sein.
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Bei den vorausgehend beschriebenen Beispielen wurde davon ausgegangen, dass der in den 4 bis 6 dargestellte Außenrotor der antreibende Magnetkupplungsrotor ist, der seinerseits von einem Motor angetrieben wird, während der in den 1 bis 3 gezeigte Innenrotor der angetriebene Magnetkupplungsrotor ist, der seinerseits das Flügelrad 1 antreibt.
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Es sei aber darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäßen Magnetkupplungsrotoren auch mit einer entgegengesetzten Funktionszuweisung verwendet werden können, gemäß derer der Innenrotor der antreibende Magnetkupplungsrotor und der Außenrotor der angetriebene Magnetkupplungsrotor ist.
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Darüber hinaus kann eine aus den erfindungsgemäßen Magnetkupplungsrotoren aufgebaute Magnetkupplung nicht nur für eine Fluidpumpe sondern auch bei beliebigen anderen Anwendungsfällen zum Einsatz kommen, bei denen die Verwendung einer solchen Magnetkupplung günstig ist.
