DE102016209312A1

DE102016209312A1 - Elektrische kreiselpumpe

Info

Publication number: DE102016209312A1
Application number: DE102016209312.6A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Ehrsam; Helmut Kellermann; Christian Zimmerer
Original assignee: Buehler Motor GmbH
Current assignee: Buehler Motor GmbH
Priority date: 2016-05-30
Filing date: 2016-05-30
Publication date: 2017-11-30
Also published as: US10823188B2; CN107448394A; CN107448394B; US20170343006A1; MX2017006925A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Kreiselpumpe (1), mit einem Motorgehäuse (10), einem Pumpenkopf (11), einem Spalttopf (3) und einer Rotorbaugruppe (2), bestehend aus einem Pumpenlaufrad (16) und einem Permanentmagnetrotor (20), wobei der Pumpenkopf (11) mit dem Spalttopf (3) einen Nassraum (26) begrenzt, in welchem die Rotorbaugruppe (2) um eine Motorlängsachse (21) drehbar angeordnet ist, der Spalttopf (3) mit dem Motorgehäuse (10) einen Trockenraum (25) begrenzt, in welchem ein bewickelter Stator (4) angeordnet ist und der Permanentmagnetrotor (20) innerhalb des Stators (4) und eines hohlzylindrischen Bereichs des Spalttopfs (3) angeordnet ist. Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer gattungsgemäßen elektrischen Kreiselpumpe dafür Sorge zu tragen, dass es nicht oder nur in sehr geringem Umfang zu sich akkumulierenden Partikelansammlungen im Bereich zwischen dem Spalttopf und dem Permanentmagnetrotor kommen kann und dass die Folgen von Verunreinigungen im Nassraum gemildert werden, um vorzeitigen Verschleiß oder eine Blockierung der Kreiselpumpe zu verhindern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Kreiselpumpe (1), mit einem Motorgehäuse (10), einem Pumpenkopf (11), einem Spalttopf (3) und einer Rotorbaugruppe (2), bestehend aus einem Pumpenlaufrad (16) und einem Permanentmagnetrotor (20), wobei der Pumpenkopf (11) mit dem Spalttopf (3) einen Nassraum (26) begrenzt, in welchem die Rotorbaugruppe (2) um eine Motorlängsachse (21) drehbar angeordnet ist, der Spalttopf (3) mit dem Motorgehäuse (10) einen Trockenraum (25) begrenzt, in welchem ein bewickelter Stator (4) angeordnet ist und der Permanentmagnetrotor (20) innerhalb des Stators (4) und eines hohlzylindrischen Bereichs des Spalttopfs (3) angeordnet ist.
Bei Verbrennungsmotoren im Kfz-Bereich sind in der Regel von der Kurbelwelle über einen Zahnriemen angetriebene mechanische Pumpen als Hauptkühlwasserpumpe vorhanden. Als Unterstützung oder ersatzweise bei abgestelltem Verbrennungsmotor kommen elektrische Kreiselpumpen als Zusatzkühlwasserpumpen zum Einsatz, die in der Regel einen elektronisch kommutierten Gleichstrommotor umfassen. Auch Hauptkühlwasserpumpen können elektrisch betrieben sein. Gleichfalls werden Kühlwasserpumpen auch bei Hybrid- und Elektrofahrzeugen eingesetzt. Dort vor allem im Kühlkreislauf einer Akkukühlung. In Kühlkreisläufen werden auch Sandkörner und andere Schmutzteilchen mitgefördert. Partikel aus Quarzsand (SiO₂) oder Metallspäne können in Dimensionen bis zu 1,6 mm vorkommen. Die Verunreinigungen können beim Zusammenbau eines Motorblocks für ein Fahrzeug entstehen, z. B. durch Rückstände von Formsand bei der Herstellung von Aluminium-Druckgussteilen. Der Spalt zwischen Rotoraußenkontur und dem Stator bzw. dem Spalttopf ist üblicherweise deutlich unter 1 mm. Ein kleiner Spalt ist für einen ausreichenden Motorwirkungsgrad notwendig. Verunreinigungen mit Partikeln, die größer sind als der Spalt zwischen Rotor und Stator bzw. Spalttopf, können zu vorzeitigem Verschleiß oder zu Verklemmungen bis hin zur Blockade der Kreiselpumpe führen. Kleinere Partikel können sich auch im Bereich der Rotorlagerung ansammeln und deren Lebensdauer erheblich herabsetzen.
Um diesen Zustand auszuschließen ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung bei einer gattungsgemäßen elektrischen Kreiselpumpe dafür Sorge zu tragen, dass es nicht oder nur in sehr geringem Umfang zu sich akkumulierenden Partikelansammlungen im Bereich zwischen dem Spalttopf und dem Permanentmagnetrotor kommen kann und dass die Folgen von Verunreinigungen im Nassraum gemildert werden, um vorzeitigen Verschleiß oder eine Blockierung der Kreiselpumpe zu verhindern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Damit kleine Partikel, die in den Spalt zwischen Rotor und Spalttopf geraten sind, sicher abgeführt werden können, sind achsparallele und/oder pollückenparallele Spalttopfnuten (35) vorgesehen, welche sich radial in Pollücken (51) des Stators (4) erstrecken. Die Tiefe der Spalttopfnut (35) ist so dimensioniert, dass die größten zu erwartenden Partikel darin aufgenommen werden können. Wenn Verunreinigungen wie Metallspäne oder Quarzkörner in den Spaltbereich zwischen Rotor und Spalttopf (3) gelangen, so wird der Motor nicht sofort blockiert, sondern infolge der Massenträgheit des Rotors abgebremst. Der Fremdkörper wird sich dabei infolge des Drehimpulses einen Ausweg suchen und dabei in den Freiraum gelangen, der durch die Spalttopfnuten (35) zur Verfügung gestellt wird. Aufgrund der Reibkräfte durch die Rotordrehbewegung wird dafür gesorgt, dass der Fremdkörper in der Vertiefung bleibt, mit weiteren Verschmutzungsteilen verklebt oder im Lauf der Zeit durch die Drehbewegung des Rotors aufgerieben wird zu noch kleineren Partikeln.
Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen dargestellt. Um eine Keilwirkung zu vermeiden ist vorgesehen die Spalttopfnuten unsymmetrisch auszubilden. So können Partikel bei entsprechender Formgebung der Spalttopfnuten (35) in Drehrichtung des Permanentmagnetrotors (20) sicher festgehalten werden.
Besonders geeignet für die Lösung der Aufgabe sind Spalttopfnutquerschnitte mit Hinterschnitten, wobei die Breite der Spalttopfnuten (35) mit zunehmender Nuttiefe zumindest abschnittsweise zunimmt.
Eine erleichterte Abführung der in den Spalttopfnuten (35) zunächst in Drehrichtung des Permanentmagnetrotors (20) gefangenen Schmutzpartikel kann durch sich verändernde Nutquerschnitte über die Nutlänge der Spalttopfnuten (35) erreicht werden. Hierbei ist vorgesehen, dass in der Nutmitte (in Achsrichtung) die Querschnittsfläche der Nut am geringsten ist und an ihren Enden am größten.
Durch den ringförmigen Vorsprung (7) wird weitgehend verhindert, dass größere Partikel in den Bereich zwischen Permanentmagnetrotor (20) und Spalttopf (3) gelangen können. Kleinere Partikel können ohne Schaden anzurichten aus diesem Bereich wieder ausgespült werden.
Die Spalttopfnuten (35) können halbkreisscheibenförmig (halbrund) sein oder einen rechteckigen, dreiecksförmigen oder trapezförmigen Querschnitt aufweisen.
Da die Spalttopfnuten (35) nur in Pollücken (51) ausreichend Bauraum zur Verfügung haben, müssen sie der Form der Pollücken (51) entsprechend geformt sein, insbesondere in Hinsicht auf einen Schrägungs- oder Schränkungswinkel.
Bei Anwendung auf Klauenpolstatoren mit Schränkung der ineinandergreifenden Pole kann aus fertigungstechnischen Gründen nur jede zweite Pollücke (51) eine Spalttopfnut (35) aufnehmen. Weil die Schränkungswinkel benachbarter Pollücken (51) nicht parallel sind, könnte ansonsten der Spalttopf (3) nicht aus einem Spritzgusswerkzeug herausgedreht werden. Alternativ müsste ein sehr aufwändiges Spritzgusswerkzeug eingesetzt werden.
Die Tiefe der Spalttopfnuten (35) sollte zwischen 0,3 und 1 mm betragen. Bei dieser Auslegung könnten die meisten Partikel bei einer Anwendung der Kreiselpumpe als Kühlwasserpumpe im Fahrzeug unschädlich gemacht werden.
Es wird bevorzugt die Kanten der Spalttopfnuten (35) scharfkantig auszubilden. Dadurch werden Keilwirkungen vermieden.
Um die Größe von Partikeln zu begrenzen, die überhaupt in den Spalt zwischen Permanentmagnetrotor (20) und Spalttopf (3) gelangen, ist vorgesehen dass sich aus dem Pumpenlaufrad (16) ein ringförmiger Vorsprung (7) koaxial zur Motorlängsachse (21) in einen Raumbereich innerhalb des Spalttopfs (3) erstreckt und der Außendurchmesser des ringförmigen Vorsprungs (7) kleiner als der Innendurchmesser des Spalttopfs (3) im Bereich des Vorsprungs ist.
Zusätzlich zum ringförmigen Vorsprung (7) kann sich aus dem Spalttopf (3) ein vorspringender Ringkragen (8) in Richtung Pumpenlaufrad (16) erstrecken und der Außendurchmesser des ringförmigen Vorsprungs (7) unter allen Toleranzbedingungen geringfügig kleiner sein als der Innendurchmesser des vorspringenden Ringkragens (8) und der ringförmige Vorsprung (7), sowie der vorspringende Ringkragen (8) konzentrisch zueinander und zur Motorlängsachse (21) angeordnet sein. Durch den vorspringenden Ringkragen (8) lässt sich eine definierte Dichtspaltgeometrie einstellen, bei welcher der Spaltabstand unter allen Toleranzbedingungen gleichbleibend klein ist.
Zweckmäßigerweise ist der Außendurchmesser des ringförmigen Vorsprungs (7) größer oder gleich dem Außendurchmesser des Permanentmagnetrotors (20) gewählt. Bei einem kleineren Durchmesser würde der Radialspalt zwischen ringförmigem Vorsprung (7) und vorspringendem Ringkragen (8) für eine abdichtende Wirkung zu groß werden, weil der Innendurchmesser des vorspringenden Ringkragens (8) nicht kleiner sein kann als der Rotoraußendurchmesser.
Um den hydraulischen Wirkungsgrad nicht zu beeinträchtigen soll der vorspringende Ringkragen (8) des Spalttopfs (3) zwar einen sehr geringen Abstand zum Pumpenlaufrad (16) aufweisen, dieses aber nicht berühren.
Auch der Permanentmagnetrotor (20) ist an seiner Außenmantelfläche mit mehreren Rotornuten (36) versehen. Hierdurch ist der Permanentmagnetrotor (20) in der Lage einen Teil des Fördermediums in eine ringförmige Richtung innerhalb des Spalts zwischen Permanentmagnetrotor (20) und Spalttopf (3) zu bewegen.
Um auch eine Axialkomponente dieser erzwungenen Strömungsbewegung des Fördermediums zu bewirken ist ein Schränkungswinkel der Rotornuten (36) gegenüber achsparallelen Geraden vorgesehen. Dabei verlaufen die Rotornuten (36) nach wie vor auf der Außenfläche des Permanentmagnetrotors (20).
Einen optimalen Abstand des ringförmigen Vorsprungs (7) vom vorspringenden Ringkragen (8) kann dadurch erreicht werden, dass der Außendurchmesser des ringförmigen Vorsprungs (7) kleiner als der Innendurchmesser des Spalttopfs (3) im Bereich des Permanentmagnetrotors (20) ist. Dadurch ist ein minimaler Reibradius gegeben, der sich günstig auf den hydraulischen Wirkungsgrad auswirkt.
Der hydraulische Widerstand verringert sich weiterhin dadurch, dass ein Spalttopfflansch (22) radial außerhalb des vorspringenden Ringkragens (8) eine Freisparung (18) aufweist, welche den Abstand zu einer Laufradscheibe (41) des Pumpenlaufrads (16) vergrößert. Hierdurch wird gerade im Bereich größerer Durchmesser des Pumpenlaufrads (16) für einen großen Abstand zum Spalttopfflansch (22) gesorgt, um das Schleppmoment zu verringern.
Aus dem gleichen Grund wird der vorspringende Ringkragen (8) so ausgebildet, dass er sich in axialer Richtung auf das Pumpenlaufrad (16) hin verjüngt. Dadurch sind die sich gegenüberliegenden Ringflächen, welche für die dichtende Wirkung gegenüber groben Partikeln dienen, möglichst klein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Ausschnitt eines Stators mit einem Spalttopf mit einer Spalttopfnut,
2 eine räumliche Darstellung eines Klauenpolstators,
3 einen Ausschnitt eines Spalttopfs mit einer ersten Variante der Spalttopfnut,
4 einen Ausschnitt eines Spalttopfs mit einer zweiten Variante der Spalttopfnut,
5 einen Ausschnitt eines Spalttopfs mit einer dritten Variante der Spalttopfnut,
6 einen Spalttopf mit geschränkten Spalttopfnuten,
7 einen Spalttopf mit zu 6 entgegengesetzter Schränkungsrichtung,
8 eine Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Kreiselpumpe,
9 einen vergrößerten Ausschnitt A aus 8,
10 eine räumliche Darstellung einer Rotorbaugruppe,
11 eine Vorderansicht der Rotorbaugruppe,
12 ein vergrößerter Ausschnitt A aus 11,
13 eine Draufsicht auf die Rotorbaugruppe,
14 eine Schnittansicht der Rotorbaugruppe aus 13,
15 eine räumliche Darstellung eines Spalttopfs und
16 eine Schnittdarstellung des Spalttopfs.
Hinweis: Bezugszeichen mit Apostroph/Index und entsprechende Bezugszeichen ohne Apostroph/Index bezeichnen namensgleiche Einzelheiten in den Zeichnungen und der Zeichnungsbeschreibung. Es handelt sich dabei um die Verwendung in einer anderen Ausführungsform, dem Stand der Technik und/oder die Einzelheit ist eine Variante. Die Ansprüche, die Beschreibungseinleitung, die Bezugszeichenliste und die Zusammenfassung enthalten der Einfachheit halber nur Bezugszeichen ohne Apostroph/Index.
1 zeigt einen Ausschnitt eines Stators 4‘ mit ausgeprägten Polen, in welchem ein Spalttopf 3‘ eingeschoben ist. Der Spalttopf 3‘ weist eine Spalttopfnut 35‘ und eine Kühlrippe 38‘ auf, welche in einer Pollücke 51‘ aufgenommen ist. Die Kühlrippe 38‘ vergrößert die Oberfläche des Spalttopfs 3‘ und verbessert daher den Wärmeübergang von der Statorwicklung (nicht dargestellt) auf das Fördermedium innerhalb des Spalttopfs 3‘. Die Spalttopfnut 35‘ verläuft im Bereich der Pollücke 51‘ und weist hier einen halbkreisscheibenförmigen Querschnitt auf.
2 zeigt eine räumliche Darstellung eines Klauenpolstators 52, mit Klauenpolen 53, Spalttopfnuten 35 und einem Wicklungsaufnahmeraum 54. Der Spalttopf 3 ist hier durch Umspritzen der Klauenpole 53 hergestellt worden, wodurch die Klauenpole 53 teilweise den Spalttopf 3 bilden. In jeder zweiten Pollücke 51 ist eine Spalttopfnut 35 eingeformt. Die dargestellten Spalttopfnuten 35 sind parallel zueinander geschränkt. Die Entformung aus dem Spritzgusswerkzeug erfolgt durch Herausdrehen. Der Querschnitt der Spalttopfnuten 35 weist an einem ersten Ende der axialen Erstreckung eine minimale Fläche und an ihrem anderen Enden eine maximale Fläche auf.
3 zeigt einen Ausschnitt eines Spalttopfs 3‘‘ mit einer ersten Variante der Spalttopfnut 35‘‘ und der Kühlrippe 38‘‘, bei welcher der Querschnitt der Spalttopfnut 35‘‘ im Wesentlichen rechteckig ist.
4 zeigt einen Ausschnitt eines Spalttopfs 3‘‘‘ mit einer zweiten Variante der Spalttopfnut 35‘‘‘ und der Kühlrippe 38‘‘‘, bei welcher der Querschnitt der Spalttopfnut 35‘‘‘ im Wesentlichen dreieckförmig ist. Der Querschnitt der Spalttopfnut 35‘‘‘ ist somit unsymmetrisch und hält Partikel in einer Vorzugs-Drehrichtung weitgehend fest.
5 zeigt einen Ausschnitt eines Spalttopfs 3‘‘‘‘ mit einer dritten Variante der Spalttopfnut 35‘‘‘‘ und der Kühlrippe 38‘‘‘‘, bei welcher der Querschnitt der Spalttopfnut 35‘‘‘‘ im Wesentlichen trapezförmig mit einem Hinterschnitt ist. Hier werden Partikel unabhängig von der Drehrichtung weitgehend festgehalten.
6 zeigt einen Spalttopf 3a mit geschränkten Spalttopfnuten 35a, einem Spalttopfflansch 22a, Anschraubaugen 27a und einer Aufnahme 34a für ein Achsbauteil. Die Spalttopfnuten 35a weisen einen Querschnitt auf, dessen Querschnittsfläche sich in Erstreckungsrichtung ändert. An einem ersten Ende der Spalttopfnut 35a ist die Querschnittsfläche am kleinsten und am anderen Enden der Spalttopfnut 35a am größten.
7 zeigt einen Spalttopf 3b, mit geschränkten Spalttopfnuten 35b, einem Spalttopfflansch 22b, Anschraubaugen 27b und einer Aufnahme 34b. Die Spalttopfnuten 35a weisen einen Querschnitt auf, dessen Querschnittsfläche sich in Erstreckungsrichtung ändert. An einem ersten Ende der Spalttopfnut 35a ist die Querschnittsfläche am kleinsten und am anderen Ende der Spalttopfnut am größten. Die Schränkungsrichtung ist der Schränkungsrichtung aus 6 entgegengesetzt.
Der Spalttopf gemäß 6 oder gemäß 7 kann sowohl für Klauenpolstatoren als auch für Statoren mit ausgeprägten Polen verwendet werden.
8 zeigt eine Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße elektrische Kreiselpumpe 1‘, mit einem Motorgehäuse 10‘, einem Pumpenkopf 11‘, einem Spalttopf 3‘, einem Stator 4‘ und einer Rotorbaugruppe 2‘. Die Rotorbaugruppe 2‘ besteht aus einem Permanentmagnetrotor 20‘ und einem Pumpenlaufrad 16‘. Der Pumpenkopf 11‘ und der Spalttopf 3‘ bilden die Begrenzung eines Nassraums 26‘. Der Spalttopf 3‘ und das Motorgehäuse 10‘ bilden die Begrenzung eines Trockenraums 25‘. Der Permanentmagnetrotor 20‘ umfasst einen Permanentmagneten 15‘, eine Hohlwelle 12‘ und ein Festlager 42‘. Das Pumpenlaufrad 16‘ umfasst einen Teil der Hohlwelle 12‘, eine Laufradscheibe 41‘, Pumpenflügeln 40‘, einen ringförmigen Vorsprung 7‘, ein sphärisches Lager 43‘ und eine Deckscheibe 19‘ (siehe 9). Die Rotorbaugruppe 2‘ ist um eine Motorlängsachse 21‘ und ein Achsbauteil 39‘ drehbar gelagert, welche in einer Achsaufnahmehülse 13‘ als Bestandteil des Spalttopfs 3‘ und in einer Aufnahme 34‘ als Bestandteil des Pumpenkopfs 11‘ befestigt ist. Das sphärische Lager 43‘ ist an einem sphärischen Gegenlager 44‘ abstützbar, welches in der Aufnahme 34‘ festgelegt ist. Die Aufnahme 34‘ ist über Speichen 33‘ mit dem Pumpenkopf 11‘ einstückig – dieser umfasst einen Saugstutzen 31‘, einen Druckstutzen 32‘ und einen Pumpenkopfflansch 23‘. Der Spalttopf 3‘ umfasst einen Spalttopfboden 17‘, Spalttopfnuten 35‘, einen Spalttopfmantel 45‘, einen Spalttopfflansch 22‘ und einen vorspringenden Ringkragen 8‘ im Übergangsbereich zwischen dem Spalttopfmantel 45‘ und dem Spalttopfflansch 22‘. Das Motorgehäuse 10‘ umfasst einen Gehäuseboden 46‘, einen Steckerschacht 29‘, einen Gehäusemantel 47‘ und einen Gehäuseflansch 24‘. Der Spalttopfflansch 22‘ ist mit dem Pumpenkopfflansch 23‘ und dem Gehäuseflansch 24‘ über jeweils einen O-Ring 30‘ verbunden. Zur Befestigung sind der Pumpenkopf 11‘, der Spalttopf 3‘ und das Motorgehäuse 10‘ mit Anschraubaugen 27‘ versehen und über Schrauben 28‘ miteinander verbunden. Der Stator 4‘, eine Leiterplatte 37‘ und eine Trägerplatte 14‘ sind im Trockenraum 25‘ angeordnet. Der Stator besteht aus einem Statorblechpaket 9‘, einem ersten Isolierelement 5‘ und einem zweiten Isolierelement 6‘, sowie einer Wicklung (hier ausgeblendet).
9 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt A aus 8, mit dem Pumpenkopf 11‘, dem Spalttopf 3‘ und dem Pumpenlaufrad 16‘. Das Pumpenlaufrad 16‘ besteht aus der Laufradscheibe 41‘, den Pumpenflügeln 40‘, der Deckscheibe 19‘ und dem ringförmigen Vorsprung 7‘. Der Spalttopf 3‘ umfasst einen Spalttopfflansch 22‘, einen vorspringenden Ringkragen 8‘ und eine Freisparung 18‘, welche an dem Ringkragen 8‘ anschließt und eine Freisparung für die Laufradscheibe 41‘ bildet.
10 zeigt eine räumliche Darstellung der Rotorbaugruppe 2‘, bestehend aus dem Permanentmagnetrotor 20‘ und dem Pumpenlaufrad 16‘, mit der Hohlwelle 12‘, dem Permanentmagneten 15‘, der Laufradscheibe 41‘, dem ringförmigen Vorsprung 7‘, der Deckscheibe 19‘ und mit Rotornuten 36‘. Die Rotornuten 36‘ verlaufen in erster Näherung achsparallel entlang einer Außenfläche 48‘ des Permanentmagnetrotors 20‘, weichen aber gegenüber achsparallelen Geraden um einen kleinen Winkel ab. Innerhalb des Permanentmagneten 15‘ ist das Festlager 42‘ erkennbar.
11 zeigt eine Vorderansicht der Rotorbaugruppe 2‘, mit dem Permanentmagneten 15‘, der Hohlwelle 12‘, dem Pumpenlaufrad 16‘ und der Laufradscheibe 41‘. Die Rotornuten 36‘ im Permanentmagneten 15‘ sind an dessen Peripherie erkennbar. Die Rotorbaugruppe 2‘ ist hier ohne Festlager dargestellt.
12 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt B aus 11, mit dem Permanentmagneten 15‘, einer Rotornut 36‘ und der Laufradscheibe 41‘. Die Rotornut 36‘ ist kreissegmentförmig ausgebildet.
13 zeigt eine Draufsicht auf die Rotorbaugruppe 2‘, mit dem Permanentmagnetrotor 20‘ und dem Pumpenlaufrad 16‘, welche durch die Hohlwelle 12‘ miteinander verbunden sind. Weiter sind der Permanentmagnet 15‘, die Rotornuten 36‘, die Laufradscheibe 41‘, der ringförmige Vorsprung 7‘ und die Deckscheibe 19‘ erkennbar.
14 zeigt eine Schnittansicht der Rotorbaugruppe 2‘ aus 13, mit dem Permanentmagnetrotor 20‘, dem Pumpenlaufrad 16‘, dem Permanentmagneten 15‘, der Hohlwelle 12‘, der Laufradscheibe 41‘, dem ringförmigen Vorsprung 7‘, den Pumpenflügeln 40‘ und der Deckscheibe 19‘. Die Laufradscheibe 41‘, die Deckscheibe 19‘ und die Pumpenflügel 40‘ schließen Förderkanäle 49‘ ein, durch welche die zu fördernde Flüssigkeit transportiert wird. In der Hohlwelle 12‘ ist eine vertiefte Verbindungskontur 50‘ vorgesehen, welche eine formschlüssige Verbindung mit dem Permanentmagneten 15‘ erlaubt.
15 zeigt eine räumliche Darstellung des Spalttopfs 3‘, mit dem Spalttopfmantel 45‘, dem Spalttopfflansch 22‘, den Befestigungsaugen 27‘, dem vorspringenden Ringkragen 8‘ und der Freisparung 18‘. Am Innenumfang des Spalttopfmantels 45‘ befinden sich Spalttopfnuten 35‘ und auf dem Außenumfang des Spalttopfmantels 45‘ befinden sich Kühlrippen 38‘.
16 zeigt eine Schnittansicht des Spalttopfs 3‘, mit dem Spalttopfmantel 45‘, dem Spalttopfflansch 22‘, den Befestigungsaugen 27‘, dem vorspringenden Ringkragen 8‘, der Freisparung 18‘, den Spalttopfnuten 35‘, den Kühlrippen 38‘, dem Spalttopfboden 17‘ und der Achsaufnahmehülse 13‘. Wie hier erkennbar, sind die Spalttopfnuten 35‘ parallel zu der Motorlängsachse 21‘ ausgerichtet.
Bezugszeichenliste

1: Kreiselpumpe
2: Rotorbaugruppe
3: Spalttopf
4: Stator
5: erstes Isolierelement
6: zweites Isolierelement
7: ringförmiger Vorsprung
8: vorspringender Ringkragen
9: Statorblechpaket
10: Motorgehäuse
11: Pumpenkopf
12: Hohlwelle
13: Achsaufnahmehülse
14: Trägerplatte
15: Permanentmagnet
16: Pumpenlaufrad
17: Spalttopfboden
18: Freisparung
19: Deckscheibe
20: Permanentmagnetrotor
21: Motorlängsachse
22: Spalttopfflansch
23: Pumpenkopfflansch
24: Gehäuseflansch
25: Trockenraum
26: Nassraum
27: Anschraubauge
28: Schraube
29: Steckerschacht
30: O-Ring
31: Saugstutzen
32: Druckstutzen
33: Speiche
34: Aufnahme
35: Spalttopfnut
36: Rotornut
37: Leiterplatte
38: Kühlrippe
39: Achsbauteil
40: Pumpenflügel
41: Laufradscheibe
42: Festlager
43: sphärisches Lager
44: sphärisches Gegenlager
45: Spalttopfmantel
46: Gehäuseboden
47: Gehäusemantel
48: Außenfläche
49: Förderkanal
50: Verbindungskontur
51: Pollücke
52: Klauenpolstator
53: Klauenpol
54: Wicklungsaufnahmeraum

Claims

Elektrische Kreiselpumpe (1), mit einem Motorgehäuse (10), einem Pumpenkopf (11), einem Spalttopf (3) und einer Rotorbaugruppe (2), bestehend aus einem Pumpenlaufrad (16) und einem Permanentmagnetrotor (20), wobei der Pumpenkopf (11) mit dem Spalttopf (3) einen Nassraum (26) begrenzt, in welchem die Rotorbaugruppe (2) um eine Motorlängsachse (21) drehbar angeordnet ist, der Spalttopf (3) mit dem Motorgehäuse (10) einen Trockenraum (25) begrenzt, in welchem ein bewickelter Stator (4) angeordnet ist und der Permanentmagnetrotor (20) innerhalb des Stators (4) und eines hohlzylindrischen Bereichs des Spalttopfs (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalttopf (3) an seinem Innenumfang ein oder mehrere Spalttopfnuten (35) aufweist, die zu der Motorlängsachse (21) und/oder zu Pollücken (51) des Spalttopfs (3) parallel und in den Pollücken (51) angeordnet sind.
Elektrische Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spalttopfnuten (35) einen unsymmetrischen Querschnitt aufweisen.
Elektrische Kreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spalttopfnuten (35) einen Hinterschnitt aufweisen, so dass die Breite der Nut mit zunehmender Nuttiefe zumindest abschnittsweise zunimmt.
Elektrische Kreiselpumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spalttopfnuten (35) über ihre Nutlänge einen sich verändernden Querschnitt aufweisen.
Elektrische Kreiselpumpe nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt zumindest einer Spalttopfnut (35) halbrund ist.
Elektrische Kreiselpumpe nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt zumindest einer Spalttopfnut (35) rechteckig ist.
Elektrische Kreiselpumpe nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt zumindest einer Spalttopfnut (35) dreiecksförmig ist.
Elektrische Kreiselpumpe nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt zumindest einer Spalttopfnut (35) trapezförmig ist.
Elektrische Kreiselpumpe nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbildung zumindest einer Spalttopfnut (35) scharfkantig ist.
Elektrische Kreiselpumpe nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spalttopfnuten (35) bei geschränktem Stator in gleicher Weise geschränkt sind.
Elektrische Kreiselpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung eines Klauenpolstators nur jede zweite Pollücke (51) eine Spalttopfnut (35) aufweist.
Elektrische Kreiselpumpe nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe zumindest einer Spalttopfnut (35) zwischen 0,3 und 1,0 mm beträgt.
Elektrische Kreiselpumpe nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Spalttopfnut (35) mit scharfen Kanten ausgeführt ist.
Elektrische Kreiselpumpe nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich aus dem Pumpenlaufrad (16) ein ringförmiger Vorsprung (7) koaxial zur Motorlängsachse (21) in einen Raumbereich innerhalb des Spalttopfs (3) erstreckt und der Außendurchmesser des ringförmigen Vorsprungs (7) kleiner als der Innendurchmesser des Spalttopfs (3) im Bereich des Vorsprungs ist.
Elektrische Kreiselpumpe nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich aus dem Spalttopf (3) ein vorspringender Ringkragen (8) in Richtung Pumpenlaufrad (16) erstreckt und der Außendurchmesser des ringförmigen Vorsprungs (7) unter allen Toleranzbedingungen geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser des vorspringenden Ringkragens (8) und der ringförmige Vorsprung (7), sowie der vorspringende Ringkragen (8) konzentrisch zueinander und zur Motorlängsachse (21) angeordnet sind.
Elektrische Kreiselpumpe nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des ringförmigen Vorsprungs (7) größer oder gleich dem Außendurchmesser des Permanentmagnetrotors (20) ist.
Elektrische Kreiselpumpe nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vorspringende Ringkragen (8) des Spalttopfs (3) einen sehr geringen Abstand zum Pumpenlaufrad (16) aufweist aber dieses nicht berührt.
Elektrische Kreiselpumpe nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnetrotor (20) an seiner Außenmantelfläche mehrere Rotornuten (36) aufweist.
Elektrische Kreiselpumpe nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotornuten (36) parallel zur Motorlängsachse (21) auf einer Außenfläche des Permanentmagnetrotors (20) verlaufen oder um einen Schränkungswinkel zu achsparallelen Geraden geneigt sind.
Elektrische Kreiselpumpe nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des ringförmigen Vorsprungs (7) kleiner als der Innendurchmesser des Spalttopfs (3) im Bereich des Permanentmagnetrotors (20) ist.
Elektrische Kreiselpumpe nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spalttopfflansch (22) radial außerhalb des vorspringenden Ringkragens (8) eine Freisparung (18) aufweist, welche den Abstand zu einer Laufradscheibe (41) des Pumpenlaufrads (16) vergrößert.
Elektrische Kreiselpumpe nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vorspringende Ringkragen (8) sich in axialer Richtung auf das Pumpenlaufrad (16) hin verjüngt.