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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wasserpumpenvorrichtung und insbesondere eine Wasserpumpenvorrichtung mit einer erhöhten Energieübertragungseffizienz.
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HINTERGRUND
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Wasserpumpen sind bekannte Vorrichtungen für Hauswasserversorgungsysteme. Eine Wasserpumpe umfasst einen Wassereinlass, einen Wasserauslass, einen Motor und ein Laufrad (Impeller). Das Hauptprinzip einer Wasserpumpe ist, das Laufrad durch den Motor so zum Rotieren zu bringen, dass eine Wasserdruckdifferenz erzeugt wird, wobei der Wasserdruck am Wasserauslass höher als der Wasserdruck am Wassereinlass ist, und den Wassereinlass umgebendes Wasser in die Wasserpumpe hinein gesaugt und durch den Wasserauslass abgelassen wird.
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Bei dem oben beschriebenen herkömmlichen Wasserpumpenaufbau ist die Verbindung zwischen dem Laufrad und dem Motor die Rotationswelle des Motors. Solch ein Aufbau und die damit einhergehende Antriebsmethode sind für gegenwärtige Wasserpumpen am gebräuchlichsten. Wenn jedoch das Laufrad mit der Rotationswelle verbunden wird und zum Rotieren durch Antreiben der Rotationswelle angetrieben wird, dann ist die Energieübertragungseffizienz nicht gut, das heißt, dass mehr Energie verbraucht wird. Daher ist ein Hauptanliegen der Wissenschaft und Entwicklung von Wasserpumpen, die Energieübertragungseffizienz von Wasserpumpen zu erhöhen.
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ÜBERSICHT ZUR ERFINDUNG
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Um die oben genannten Ziele zu erreichen, wird eine Wasserpumpenvorrichtung bereitgestellt. Die Wasserpumpenvorrichtung umfasst einen Antriebsmotor, ein Gehäuse, ein magnetisches Rotationselement und eine magnetische Laufradeinheit (Flügelradeinheit). Der Antriebsmotor umfasst eine Rotationswelle, die sich außerhalb des Motors erstreckt. Das Gehäuse ist auf dem Antriebsmotor angeordnet und umfasst einen Aufnahmeabschnitt und einen Wassersaugabschnitt, wobei die Rotationswelle im Aufnahmeabschnitt angeordnet ist und sich innerhalb des Gehäuses erstreckt, und der Wassersaugabschnitt weist einen Wassereinlass und einen Wasserauslass auf. Das magnetische Rotationselement ist im Aufnahmeabschnitt angeordnet, während die Rotationswelle im magnetischen Rotationselement angeordnet ist. Das magnetische Rotationselement umfasst abwechselnd angeordnete mehrere erste Oberflächen und zweite Oberflächen, wobei magnetische Pole der ersten Oberflächen verschieden von magnetischen Polen der zweiten Oberflächen sind. Die magnetische Laufradeinheit ist gegenüber einem oberen Ende des magnetischen Rotationselements und im Wassersaugabschnitt angeordnet. Die magnetische Laufradeinheit umfasst abwechselnd angeordnete mehrere dritte Oberflächen und vierte Oberflächen. Die magnetischen Pole der dritten Oberflächen sind verschieden von magnetischen Polen der vierten Oberflächen, wobei magnetische Pole der ersten Oberflächen gleich den magnetischen Polen der dritten Oberflächen sind, während magnetische Pole der zweiten Oberflächen gleich den magnetischen Polen der vierten Oberflächen sind.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die magnetische Laufradeinheit zudem einen Scheibenmagneten, eine Nabe, und mehrere Flügel (Blätter, Lamellen). Der Scheibenmagnet umfasst eine untere Oberfläche gegenüber dem magnetischen Rotationselement sowie die dritten Oberflächen und die vierten Oberflächen. Jeder der Flügel ist einzeln mit der Nabe verbunden, und die Flügel sind radial bezüglich der Nabe angeordnet.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die magnetische Laufradeinheit zudem eine Abdeckung und mindestens einen Höcker (Erhebung). Die Abdeckung ist auf dem Scheibenmagneten angeordnet und deckt die Flügel ab, wobei die Abdeckung eine erste Öffnung und mindestens ein Befestigungsloch umfasst, und ein Raum und mindestens eine zweite Öffnung zwischen der Abdeckung und dem Scheibenmagneten definiert sind, wobei die erste Öffnung mit dem Wassereinlass korrespondiert, während die zweite Öffnung mit dem Wasserauslass korrespondiert. Der Höcker ist auf einem der Flügel angeordnet und dringt in das Befestigungsloch der Abdeckung ein.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das magnetische Rotationselement zudem eine obere Oberfläche gegenüber der unteren Oberfläche des Scheibenmagneten, die obere Oberfläche umfasst die ersten Oberflächen und die zweiten Oberflächen, und die Bereiche der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche gleichen einander annähernd.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das magnetische Rotationselement einen Scheibenmagneten, der rund, rechtwinklig, oder Polygon-förmig ist.
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In der Wasserpumpenvorrichtung der Erfindung ist die magnetische Laufradeinheit gegenüber einem oberen Ende des magnetischen Rotationselements angeordnet, wobei kein Verbindungselement dazwischen ist. Das magnetische Rotationselement umfasst eine Vielzahl von ersten Oberflächen und eine Vielzahl von zweiten Oberflächen, die abwechselnd angeordnet sind, und magnetische Pole der ersten Oberflächen sind verschieden von magnetischen Polen der zweiten Oberflächen. Die magnetische Laufradeinheit umfasst eine Vielzahl von dritten Oberflächen und eine Vielzahl von vierten Oberflächen, die abwechselnd angeordnet sind, und magnetische Pole der dritten Oberflächen sind verschieden von magnetischen Polen der vierten Oberflächen. Aufgrund dieses Aufbaus werden Anziehungskräfte und Abstoßungskräfte zwischen dem magnetischen Laufrad und dem magnetischen Rotationselement erzeugt, wenn die Wasserpumpe im Betrieb ist; und dies ermöglicht, dass das magnetische Rotationselement die magnetische Laufradeinheit zum Rotieren bringt. Solch eine Antriebsweise kann die Energieumwandlungseffizienz der Vorrichtung steigern und gleichzeitig Stromeinsparungseffekte erzielen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Erfindung wird einem Fachmann unmittelbar klar mittels nachfolgender detaillierter Beschreibung und anhand der beigefügten Zeichnungen, wobei:
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1 eine Querschnittsansicht einer Wasserpumpe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist; und
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2 eine schematische Ansicht des magnetisches Rotationselements und der magnetischen Laufradeinheit aus 1 ist, mit Darstellung ihrer Strukturen und der relativen Positionen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die vorliegende Erfindung wird nun insbesondere in Bezug auf die folgenden Ausführungsformen beschrieben. Es wird angemerkt, dass die folgenden Beschreibungen von bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung hier lediglich zum Zwecke der Erläuterung und Darstellung dienen, was jedoch weder als vollständige Beschreibung der Erfindung noch als die Erfindung beschränkend zu verstehen ist.
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Nachfolgend wird Bezug auf 1 und 2 genommen. 1 ist eine Querschnittsansicht einer Wasserpumpe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 2 ist eine schematische Ansicht des magnetischen Rotationselements und der magnetischen Laufradeinheit gemäß 1, wobei ihre Strukturen und ihre relative Position zueinander angedeutet bzw. dargestellt sind. Wie in 1 und 2 dargestellt, umfasst die Wasserpumpenvorrichtung 1 den Antriebsmotor 11, das Gehäuse 12, das magnetische Rotationselement 13 und die magnetische Laufradeinheit 14. Der Antriebsmotor 11 umfasst die Rotationswelle 111, die sich innerhalb des Gehäuses 12 erstreckt. Das Gehäuse 12 ist auf dem Antriebsmotor 11 angeordnet. Das Gehäuse 12 umfasst den Aufnahmeabschnitt 121 und den Wassersaugabschnitt 122. Die Rotationswelle 111 des Antriebsmotors 11 ist im Aufnahmeabschnitt 121 angeordnet. Der Wassersaugabschnitt 122 weist einen Wassereinlass 1221 und einen Wasserauslass 1222 auf. Das magnetische Rotationselement 13 ist innerhalb des Aufnahmeabschnitts 121 des Gehäuses 12 angeordnet, während die Rotationswelle 111 des Antriebsmotors 11 innerhalb des magnetischen Rotationselements 13 angeordnet ist und durch ihn hindurch verläuft. Insbesondere ist die Rotationswelle 111 im zentralen Abschnitt des magnetischen Rotationselements 13 angeordnet und verläuft durch den zentralen Abschnitt des magnetischen Rotationselements 13. Das magnetische Rotationselement 13 umfasst mehrere erste Oberflächen 131 und mehrere zweite Oberflächen 132, die abwechselnd angeordnet sind, wobei magnetische Pole der ersten Oberflächen 131 verschieden von magnetischen Polen der zweiten Oberflächen 132 sind. Beispielsweise sind die magnetischen Pole der ersten Oberflächen 131 N-Pole, wohingegen die magnetischen Pole der zweiten Oberflächen 132 S-Pole sind. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Die magnetische Laufradeinheit 14 ist gegenüber einem oberen Ende des magnetischen Rotationselements 13 und innerhalb des Wassersaugabschnitts 122 angeordnet. Die magnetische Laufradeinheit 14 umfasst abwechselnd angeordnete mehrere dritte Oberflächen 141 und mehrere vierte Oberflächen 142, wobei magnetische Pole der dritten Oberflächen 141 verschieden von magnetischen Polen der vierten Oberflächen 142 sind. Beispielsweise sind die magnetischen Pole der dritten Oberflächen 141 N-Pole, während die magnetischen Pole der vierten Oberflächen 142 S-Pole sind. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Zudem sind magnetische Pole der ersten Oberflächen 131 gleich den magnetischen Polen der dritten Oberflächen 141 (z.B. alle sind N-Pole), während magnetische Pole der zweiten Oberflächen 132 gleich den magnetischen Polen der vierten Oberflächen 142 sind (z.B. alle sind S-Pole).
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Es ist zu bemerken, dass in 2 dargestellt wird, dass die magnetische Laufradeinheit 14 einen Scheibenmagnet als Komponente umfasst, der noch an späterer Stelle ausführlich beschrieben wird. Zudem ist bei dieser Ausführungsform das magnetische Rotationselement 13 beispielsweise ein runder Scheibenmagnet, was jedoch nicht als Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden soll. Bei einer anderen Ausführungsform kann das magnetische Rotationselement 13 ein rechtwinkliger oder Polygon-förmiger Scheibenmagnet sein.
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Insbesondere sind bei der Ausführungsform die ersten Oberflächen 131 und die zweiten Oberflächen 132 des magnetischen Rotationselements 13 jeweils die Oberflächen der ersten Magneteinheiten 133 und der zweiten Magneteinheiten 134, und es gibt jeweils vier erste Oberflächen 131 und vier zweite Oberflächen 132. Mit anderen Worten gibt es jeweils vier erste Magneteinheiten 133 und vier zweite Magneteinheiten 134. Auf der anderen Seite sind die dritten Oberflächen 141 und die vierten Oberflächen 142 der magnetischen Laufradeinheit 14 jeweils die Oberflächen der dritten Magneteinheiten 146 und der vierten Magneteinheiten 147, und es gibt jeweils vier dritte Oberflächen 141 und vier vierte Oberflächen 142. Mit anderen Worten gibt es jeweils vier dritte Magneteinheiten 146 und vier vierte Magneteinheiten 147. Die vier ersten Oberflächen 131, die vier zweiten Oberflächen 132, die vier dritten Oberflächen 133 und die vier vierten Oberflächen 134 sind lediglich eine Ausführungsform der Erfindung, worauf die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Die Anzahl der oben genannten Oberflächen kann entsprechend verschiedenen praktischen Anforderungen variieren. Zudem sind die oben genannten ersten Magneteinheiten 133 jeweils mit den zweiten Magneteinheiten 134 verbunden, während die dritten Magneteinheiten 146 jeweils mit den vierten Magneteinheiten 147 verbunden sind.
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Bei der Ausführungsform werden Anziehungskräfte und Abstoßungskräfte zwischen den ersten Oberflächen 131 bzw. zweiten Oberflächen 132 des magnetischen Rotationselements 13 und den dritten Oberflächen 141 bzw. vierten Oberflächen 142 der magnetischen Laufradeinheit 14 erzeugt, wenn die Wasserpumpe 1 im Betrieb ist. Wenn der Antriebsmotor 11 die Rotationswelle 111 zum Rotieren des magnetischen Rotationselements 13 antreibt, bringt dies entsprechend auch die magnetische Laufradeinheit 14 zum Rotieren aufgrund der Anziehungs- und Abstoßungskräfte, die kontinuierlich zwischen dem magnetischen Rotationselement 13 und der magnetische Laufradeinheit 14 erzeugt werden. Die Rotation der magnetischen Laufradeinheit 14 erzeugt einen Druckunterschied zwischen dem Wassereinlass 1221 und dem Wasserauslass 1222, so dass der Druck am Wasserauslass 1222 höher als der Druck am Wassereinlass 1221 wird und somit die Wasserströmung vom Wassereinlass 1221 weggezogen und durch den Wasserauslass 1222 abgelassen wird. Solch eine Antriebsweise steigert die Energieumwandlungseffizienz der Wasserpumpe 1 nochmals. Mit anderen Worten wird durch das Bereitstellen einer Antriebskraft für die Rotation der magnetischen Laufradeinheit 14 mittels den Anziehungskräften und Abstoßungskräften, die kontinuierlich zwischen dem magnetischen Rotationselement 13 und der magnetischen Laufradeinheit 14 erzeugt werden, ein besserer Stromeinsparungseffekt erzielt.
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Die folgende Beschreibung betrifft den weiteren detaillierten Aufbau der Wasserpumpe 1 gemäß der Ausführungsform der Erfindung.
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Weiterhin bezugnehmend auf 1 umfasst die magnetische Laufradeinheit 14 zudem den Scheibenmagneten 143, die Nabe 144, und mehrere Flügel 145 (Blätter, Lamellen). Der Scheibenmagnet 143 hat eine untere Oberfläche 1430 gegenüber dem magnetischen Rotationselement 13. Die untere Oberfläche 1430 umfasst die dritten Oberflächen 141 und die vierten Oberflächen 142, wie in 2 gezeigt. Die Nabe 144 ist auf dem Scheibenmagneten 143 in Art einer Manschette (Ärmel, Banderole, Hülse) positioniert. Bei dieser Ausführungsform ist jeder der Flügel 145 einzeln mit der Nabe 144 verbunden, und die Flügel 145 sind radial bezüglich der Nabe 14 angeordnet. Zudem können die Flügel 145 und die Nabe 144 integral geformt sein. Allerdings beschränken die oben genannten Details dieser Ausführungsform nicht den Schutzbereich der Erfindung.
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Bezugnehmend auf 1 umfasst die magnetische Laufradeinheit 14 zudem die Abdeckung 148 und mindestens einen Höcker 149 (Erhebung). Die Abdeckung 148 ist auf dem Scheibenmagneten 143 angeordnet und deckt die Flügel 145 ab. Die Abdeckung 148 weist eine erste Öffnung 1481 und mindestens ein Befestigungsloch 1480 auf. Ein Raum S und mindestens eine zweite Öffnung 1482 sind zwischen der Abdeckung 148 und dem Scheibenmagneten 143 definiert, wobei die erste Öffnung 1481 mit dem Wassereinlass 1221 korrespondiert, während die zweite Öffnung 1482 mit dem Wasserauslass 1222 korrespondiert. Bei dieser Ausführungsform sind zwei Befestigungslöcher 1480 auf der Abdeckung 148 ausgeformt, was jedoch nicht den Schutzbereich der Erfindung beschränkt, und die Anzahl der Befestigungslöcher kann entsprechend verschiedenen praktischen Anforderungen variieren. Der Höcker 149 ist auf einem der Flügel 145 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform sind zwei Höcker 149 vorgesehen, was jedoch nicht den Schutzbereich der Erfindung beschränkt. Die Höcker 149 sind gegenüber den entsprechenden Befestigungslöchern 1480 auf der Abdeckung 148 angeordnet. Wenn die Abdeckung 148 auf den Scheibenmagneten 143 platziert wird und die Flügel 145 abdeckt, dringen die Höcker 149 durch die Befestigungslöcher 1480 der Abdeckung 148 durch, um so die Abdeckung 148 auf dem Scheibenmagneten 143 sicher zu befestigen.
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Wenn Wasser durch den Wassereinlass 1221 des Gehäuses 12 in die Wasserpumpe 1 eingeleitet wird, fließt Wasser durch die erste Öffnung 1481 der Abdeckung 1148 in den Raum S. Währenddessen wird der Druck am Wasserauslass 1222 aufgrund der Druckdifferenz, die durch die Rotation der magnetischen Laufradeinheit 14 erzeugt wird, höher als der Druck am Wassereinlass 1221, und somit fließt Wasser aus dem Raum S durch die zweite Öffnung 1482 hinaus und aus dem Wasserauslass 1222 hinaus.
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Wie in 1 gezeigt, umfasst das magnetische Rotationselement 13 zudem eine obere Oberfläche 130. Die obere Oberfläche 130 ist gegenüber der unteren Oberfläche 1430 des Scheibenmagnetes 143 angeordnet, und die obere Oberfläche 130 umfasst die oben beschriebenen ersten Oberflächen 131 und zweiten Oberflächen 132. Es sollte angemerkt werden, dass bei dieser Ausführungsform die Bereiche der oberen Oberfläche 130 des magnetischen Rotationselements und der unteren Oberfläche 1430 des Scheibenmagnetes 143 einander annähernd gleichen, was jedoch nicht als Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden soll. Bei anderen Ausführungsformen kann beispielweise stattdessen der Bereich der oberen Oberfläche 130 des magnetischen Rotationselements kleiner als der Bereich der unteren Oberfläche 1430 des Scheibenmagneten 143 sein.
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Zusammenfassend ist in der Wasserpumpenvorrichtung der Erfindung die magnetische Laufradeinheit gegenüber einem oberen Ende des magnetischen Rotationselements angeordnet, wobei kein Verbindungselement dazwischen ist. Das magnetische Rotationselement umfasst eine Vielzahl von ersten Oberflächen und eine Vielzahl von zweiten Oberflächen, die abwechselnd angeordnet sind, wobei magnetische Pole der ersten Oberflächen verschieden von magnetischen Polen der zweiten Oberflächen sind. Die magnetische Laufradeinheit umfasst eine Vielzahl von dritten Oberflächen und eine Vielzahl von vierten Oberflächen, die abwechselnd angeordnet sind, wobei magnetische Pole der dritten Oberflächen verschieden von magnetischen Polen der vierten Oberflächen sind. Aufgrund dieses Aufbaus werden Anziehungskräfte und Abstoßungskräfte zwischen dem magnetischen Laufrad und dem magnetischen Rotationselement erzeugt, wenn die Wasserpumpe im Betrieb ist, und ermöglichen somit, dass das magnetische Rotationselement die magnetische Laufradeinheit zum Rotieren bringt. Solch eine Antriebsweise kann die Energieumwandlungseffizienz der Vorrichtung steigern und gleichzeitig Stromeinsparungseffekte erzielen.
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Die Erfindung wurde zwar unter Bezugnahme auf die derzeit bevorzugten und praktischsten Ausführungsbeispiele beschrieben. Es ist jedoch für jeden Fachmann selbstverständlich, dass Abwandlungen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen. Die voran stehend erörterten Ausführungsbeispiele dienen lediglich zur Beschreibung der beanspruchten Lehre, schränken diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele ein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wasserpumpenvorrichtung
- 11
- Antriebsmotor
- 111
- Rotationswelle
- 12
- Gehäuse
- 121
- Aufnahmeabschnitt
- 122
- Wassersaugabschnitt
- 1221
- Wassereinlass
- 1222
- Wasserauslass
- 13
- magnetisches Rotationselement
- 130
- obere Oberfläche
- 131
- erste Oberfläche
- 132
- zweite Oberfläche
- 14
- magnetische Laufradeinheit
- 141
- dritte Oberfläche
- 142
- vierte Oberfläche
- 143
- Scheibenmagnet
- 1430
- untere Oberfläche
- 144
- Nabe
- 145
- Flügel
- 148
- Abdeckung
- 1480
- Befestigungsloch
- 1481
- erste Öffnung
- 1482
- zweite Öffnung
- 149
- Höcker
- S
- Raum
