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Die Erfindung betrifft eine Nassläufer-Pumpe. Die Erfindung betrifft außerdem ein Haushaltsgerät aufweisend eine solche Nassläufer-Pumpe.
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Die
EP 2 908 407 A2 beschreibt einen elektrischer Antriebsmotor für eine Pumpe, aufweisend eine elektrisch ansteuerbare Statorwicklung und einen im Feld der Statorwicklung unter Belassen eines Ringspaltes drehantreibbar gelagerten Rotor, der eine Motorwelle, einen auf der Motorwelle sitzenden Magnetträger und mehrere um wenigstens eine Mantelfläche des Magnetträgers verteilt angeordnete Permanentmagnete aufweist, die jeweils wenigstens eine Außenoberfläche aufweisen und die mittels eines durch Umspritzen des Magnetträgers hergestellten Kunststoffkörpers an dem Magnetträger befestigt sind, wobei die Permanentmagnete an ihren dem Ringspalt zugewandten Außenoberflächen durch den Kunststoffkörper derart form- und/oder kraftschlüssig gehalten sind, dass zumindest ein Teil dieser Außenoberflächen freiliegt.
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Die
DE 10 2016 105 309 A1 betrifft eine Magnetkupplungspumpe mit einem zumindest teilweise mit Förderfluid gefüllten Gehäuse, eine von dem Gehäuse umschlossenen Laufradkammer, mit einer Pumpenwelle, mit einem Laufrad, das in der Laufradkammer an der Pumpenwelle angeordnet ist, mit einer Lagerung, die die Pumpenwelle im Gehäuse lagert, mit einem Spalttopf, der eine Kupplungskammer umschließt, und mit einem Rotor, der in der Kupplungskammer an der Pumpenwelle angeordnet ist. Eine weitere Magnetkupplungspumpe zeigt die
US 6,457,951 B2 .
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Nassläufer-Pumpe, insbesondere für ein Haushaltsgerät mit einem elektrischen Antriebsmotor, insbesondere einen bürstenlosen Gleichstrommotor, zu schaffen, dessen Permanentmagnetenrotor verbessert ist, insbesondere eine verbesserte Laufruhe aufweist.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale der erfindungsgemäßen Nassläuferpumpe des Anspruchs 1 gelöst. Diese Nassläufer-Pumpe weist eine Pumpenkammerwand, die einen Nassraum der Nassläufer-Pumpe begrenzt, ein im Nassraum drehbar gelagertes Pumpenrad und einen das Pumpenrad antreibenden elektrischen Antriebsmotor, der einen außerhalb des Nassraumes angeordneten Stator mit Polschuhen und wenigstens einer elektrisch ansteuerbaren Statorwicklung aufweist, und der einen im Feld der Statorwicklung unter Belassen eines Ringspaltes drehantreibbar innerhalb des Nassraumes gelagerten Permanentmagnetenrotor aufweist, der eine Motorwelle aufweist, auf der sowohl ein Permanentmagnetenträger des Permanentmagnetenrotors, als auch das Pumpenrad befestigt sind, wobei das Pumpenrad an einem ersten axialen Endabschnitt der Motorwelle befestigt ist und der Permanentmagnetenträger an einem dem ersten Endabschnitt der Motorwelle gegenüberliegenden zweiten axialen Endabschnitt der Motorwelle befestigt ist und die Motorwelle mittels einer Lagerung innerhalb des Nassraumes drehbar gelagert ist, welche die Motorwelle an einem axial zwischen dem ersten Endabschnitt der Motorwelle und dem zweiten Endabschnitt der Motorwelle angeordneten Zwischenabschnitt der Motorwelle trägt.
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Unter einer Nassläufer-Pumpe kann insbesondere im Rahmen der Erfindung ein Pumpenaggregat verstanden werden, welches neben einem Pumpenrad und einem Pumpengehäuse außerdem einen elektrischen Antriebsmotor, insbesondere einen bürstenlosen Gleichstrommotor, umfasst, dessen Permanentmagnetenrotor sich in dem flüssigen Fördermedium dreht. Das Fördermedium ist dabei die von dem Pumpenrad der Nassläufer-Pumpe geförderte Flüssigkeit. Beispielsweise im Falle einer Geschirrspülmaschine als Haushaltsgerät kann das Fördermedium die sogenannte Spülflotte sein. Beispielsweise im Falle einer Waschmaschine als Haushaltsgerät kann das Fördermedium die sogenannte Waschlauge sein. Bei der Nassläufer-Pumpe wird demgemäß der sich in dem Fördermedium drehende Permanentmagnetenrotor mittels der Pumpenkammerwand flüssigkeitsdicht von dem Stator des elektrischen Antriebsmotors getrennt. Der Stator befindet sich insoweit in einem trockenen Bereich der Nassläufer-Pumpe, also hydraulisch getrennt von dem Nassraum, in dem der Permanentmagnetenrotor dreht.
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Der Stator weist eine vorgegebene Anzahl von Polschuhen, d.h. Statorpole auf. Der Stator kann beispielsweise 9 Polschuhe aufweisen. Der Permanentmagnetenrotor weist eine zugeordnete Anzahl von permanentmagnetischen Rotorpolen auf. Die Anzahl der Rotorpole muss nicht gleich der Anzahl der Statorpole sein. Im Falle von 9 Statorpolen können am Permanentmagnetenrotor beispielsweise 6 Rotorpole vorgesehen sein. Unabhängig der Anzahl von Rotorpolen kann der Permanentmagnetenrotor einen einzigen, zwei, drei oder mehrere Einzelpermanentmagnete aufweisen. Jeder Einzelpermanentmagnet kann dabei einen einzigen Rotorpol bilden. Alternativ kann jeder Einzelpermanentmagnet mehrere, beispielsweise zwei oder drei Rotorpol aufweisen. In der äußersten Weiterbildung kann der Permanentmagnetenrotor nur einen einzigen Einzelpermanentmagnet in Form eines Ringpermanentmagneten aufweisen, wobei dieser einzige Ringpermanentmagnet eine zum Stator passende Anzahl von Rotorpolen aufweist.
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Indem das Pumpenrad an einem ersten axialen Endabschnitt der Motorwelle befestigt ist und der Permanentmagnetenträger an einem dem ersten Endabschnitt der Motorwelle gegenüberliegenden zweiten axialen Endabschnitt der Motorwelle befestigt ist und die Motorwelle mittels einer Lagerung innerhalb des Nassraumes drehbar gelagert ist, welche die Motorwelle an einem axial zwischen dem ersten Endabschnitt der Motorwelle und dem zweiten Endabschnitt der Motorwelle angeordneten Zwischenabschnitt der Motorwelle trägt, kann eine besonders kurze Motorwelle geschaffen werden, was einen besonders kompakten und folglich stabilen Aufbau des elektrischen Antriebsmotors und damit einen besonders kompakten und folglich stabilen Aufbau der gesamten Nassläufer-Pumpe ermöglicht, was insbesondere die Laufruhe des elektrischen Antriebsmotors und auch der gesamten Nassläufer-Pumpe verbessert. Aufgrund der sehr kurzen Bauweise der Motorwelle kann der Permanentmagnetenrotor besonders genau gewuchtet werden und ggf. geringfügige Unwuchten können sich ggf. nicht so stark auswirken.
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Das Merkmal, wonach die Motorwelle mittels einer Lagerung innerhalb des Nassraumes drehbar gelagert ist, welche die Motorwelle an einem axial zwischen dem ersten Endabschnitt der Motorwelle und dem zweiten Endabschnitt der Motorwelle angeordneten Zwischenabschnitt der Motorwelle trägt, bedeutet insbesondere, dass die in dem Zwischenabschnitt der Motorwelle angeordnete Lagerung die einzige Lagerung ist, welche die Motorwelle innerhalb des Nassraumes drehbar lagert. Die Motorwelle wird demgemäß ausschließlich durch diese einzige Lagerung, welche die Motorwelle an seinem Zwischenabschnitt trägt, gegenüber dem Pumpengehäuse drehbar geführt und drehbar gelagert. Der Permanentmagnetenrotor ist insoweit nur einseitig gelagert.
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Die Lagerung kann ein einziges Radial-Gleitlager aufweisen, das ausgebildet ist, den Zwischenabschnitt der Motorwelle drehbar zu lagern, und ein einziges Axiallager aufweist, das ausgebildet ist, die Motorwelle in einer einzigen axialen Richtung abzustützen.
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Durch das Radial-Gleitlager ist die Motorwelle in einer exakten koaxialen Position zur Pumpenkammerwand und dem Stator festgelegt. Die Lagerung umfängt dazu den Zwischenabschnitt der Motorwelle vollständig. Aufgrund der Funktion des Pumpenrades wird bei der Drehung des Pumpenrades und damit bei der Drehung der Motorwelle durch das in dem Fördermedium innerhalb des Nassraumes angeordneten Pumpenrades eine axiale Kraft in eine axiale Richtung auf die Motorwelle eingeleitet. Diese axiale Kraft in eine axiale Richtung wird durch das Axiallager aufgenommen.
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Die Lagerung kann ein mit der Pumpenkammerwand fest verbundenes Lagerschild aufweisen, das einen Lagersitz trägt, an dem eine Lagerbuchse ausgebildet ist, welche eine Nabe umfasst, in welcher der Zwischenabschnitt der Motorwelle drehbar gelagert ist.
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Das Lagerschild kann als ein von der Pumpenkammerwand und/oder von dem Pumpengehäuse separates Bauteil ausgebildet sein, wobei das Lagerschild in einen kreiszylindrischen Innensitz eingesetzt, insbesondere eingepresst sein kann. Das Lagerschild kann insoweit als ein separates Bauteil mit der Pumpenkammerwand fest verbunden sein.
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Der Lagersitz kann von einer kreiszylindrischen und/oder topfförmigen Aufnahme gebildet werden, in welche die insbesondere separat ausgebildet Lagerbuchse eingesetzt ist. Alternativ kann die Lagerbuchse gegebenenfalls auch einteilig mit dem Lagersitz und/oder dem Lagerschild ausgebildet sein. Die Lagerbuchse weist dabei die Nabe auf, oder anders ausgedrückt, kann die Nabe von der Lagerbuchse gebildet werden. In der Lagerbuchse bzw. in der Nabe läuft die Motorwelle und zwar gelagert an ihrem Zwischenabschnitt in der Nabe.
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Die Nassläufer-Pumpe kann ein Pumpengehäuse aufweisen, an dem die Pumpenkammerwand und das Lagerschild starr befestigt sind, wobei die Pumpenkammerwand eine kreiszylindrische Mantelwand aufweist und der Lagersitz konzentrisch zur kreiszylindrischen Mantelwand der Pumpenkammerwand innerhalb der Nasskammer angeordnet ist.
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Das Pumpengehäuse oder ein Gehäuseteil eines mehrteiligen Pumpengehäuses kann die Pumpenkammerwand aufweisen. Die kann bedeuten, dass die Pumpenkammerwand als ein separates Bauteil an dem Pumpengehäuse oder dem Gehäuseteil befestigt ist. Alternativ kann dies bedeuten, dass die Pumpenkammerwand einteilig mit dem Pumpengehäuse oder mit dem Gehäuseteil ausgebildet ist. Im Bereich des Stators und des Permanentmagnetenrotors kann die Wandstärke der Pumpenkammerwand besonders gering ausgeführt sein. Die Pumpenkammerwand erstreckt sich dabei insoweit durch den Ringspalt, welcher den Stator von dem Permanentmagnetenrotor trennt und in dem das magnetische Feld des elektrischen Antriebsmotors funktionsgemäß wirkt.
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Der Lagersitz des Lagerschilds kann eine kreiszylindrische Innenwand aufweisen und die Lagerbuchse kann dabei eine zur kreiszylindrischen Innenwand des Lagerschilds korrespondierende kreiszylindrische Außenmantelwand aufweisen, die derart ausgebildet ist, dass die Lagerbuchse passgenau in den Lagersitz eingefügt ist.
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Das Lagerschild kann eine Zwischenwand bilden, welche einen ersten Teilraum des Nassraums, in dem der Permanentmagnetenträger angeordnet ist, von einem zweiten Teilraum des Nassraums, in dem das Pumpenrad angeordnet ist, separiert. Insoweit sind sowohl der erste Teilraum, als auch der zweite Teilraum von dem Fördermedium durchströmt. Dazu kann das Lagerschild entsprechende Überströmöffnungen aufweisen, über die Fördermedium aus dem ersten Teilraum in den zweiten Teilraum übertreten kann. In gleicher Weise kann das Lagerschild entsprechende Überströmöffnungen aufweisen, über die Fördermedium aus dem zweiten Teilraum in den ersten Teilraum übertreten kann.
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Der Permanentmagnetenrotor kann mehrere gleichmäßig über einen Umfang verteilt angeordnete Einzelpermanentmagnete aufweisen, die von einem Rotorjoch aus magnetischem Edelstahl hinterlegt sind und der Permanentmagnetenträger kann dabei durch einen Spritzguss-Kunststoffkörper gebildet werden, welcher das Rotorjoch und die Einzelpermanentmagnete durch Umspritzen des Rotorjochs und der Einzelpermanentmagnete mit der Kunststoffmasse des Spritzguss-Kunststoffkörpers zur Bildung des Permanentmagnetenträgers verbindet.
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Jeder Permanentmagnet des Permanentmagnetenrotors kann separat im Permanentmagnetenträger angeordnet sein und darin insbesondere gegen Verrutschen und/oder Herausfallen fixiert sein. Der Permanentmagnetenträger kann insbesondere dadurch hergestellt werden, dass die einzelnen Permanentmagnete und die Motorwelle in eine Spritzgießform eingesetzt, darin lagerichtig positioniert und von einem Kunststoffwerkstoff, insbesondere einem Thermoplast umspritzt werden. Der Permanentmagnetenträger entsteht in solchen Ausführungsformen insoweit durch die eingespritzte und ausgehärtete Kunststoffmasse. Die Gestalt des Permanentmagnetenträgers wird dabei durch die Form der Kavität in der Spritzgießform vorgegeben.
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Generell sind alle Permanentmagnete des Permanentmagnetenrotors vorzugsweise identisch ausgebildet. Jeder Permanentmagnet kann insbesondere eine kreisringsektorförmige Gestalt aufweisen. Die Permanentmagnete können über den Umfang des Permanentmagnetenrotors gleichmäßig verteilt angeordnet sein. Insoweit können sich die über den Umfang des Permanentmagnetenrotors gleichmäßig verteilt angeordneten Permanentmagnete abgesehen von geringfügigen Spalten zu einem umlaufenden, mehrstückig zusammengesetzten Magnetring ergänzen. Jeder Permanentmagnet alleine betrachtet, ist vorzugsweise einstückig ausgebildet. Die Permanentmagnete können insbesondere aus hartmagnetischen Ferriten hergestellt sein.
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Üblicherweise werden an Permanentmagnetenrotoren eine der Polzahl oder der Polpaarzahl entsprechende Anzahl von einzelnen Permanentmagnete verwendet, wobei jeder Permanentmagnet genau einen einzigen Nordpol und einen einzigen Südpol aufweist. Alternativ können Permanentmagnetrotoren auch nur einen einzigen, einstückigen kreisringförmigen Permanentmagneten aufweisen, der dann jedoch mit einer der Polzahl oder der Polpaarzahl entsprechende Anzahl von Polen magnetisiert ist.
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Der Permanentmagnetenrotor kann somit einen einzelnen, mehrere magnetische Polpaare aufweisenden Ringpermanentmagnet aufweisen, der von einem Rotorjoch aus magnetischem Edelstahl hinterlegt ist und der Permanentmagnetenträger kann dabei durch einen Spritzguss-Kunststoffkörper gebildet werden, welcher das Rotorjoch und den einzelnen Ringpermanentmagnet durch Umspritzen des Rotorjochs und des einzelnen Ringpermanentmagnets mit der Kunststoffmasse des Spritzguss-Kunststoffkörpers zur Bildung des Permanentmagnetenträgers verbindet.
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Das Rotorjoch kann generell aus einem weichmagnetischen Füllstoff aufweisenden Kunststoffkörper gebildet werden.
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Das einteilige oder mehrteilige Rotorjoch kann insoweit aus einem Kompositwerkstoff bzw. Verbundwerkstoff hergestellt sein, das eine Mischung aus einem Kunststoff und weichmagnetischem, metallischen Pulver sein kann. Der Kunststoff kann ein insbesondere sortenreiner thermoplastischer Kunststoff sein und das weichmagnetischen, metallische Pulver kann dem thermoplastische Kunststoff hinzugefügt sein, und insbesondere als ein Masterbatch zur Verfügung gestellt sein, wobei das Rotorjoch aus einem solchen Masterbatch dann im Kunststoff-Spritzgießverfahren hergestellt sein kann. Insbesondere kann das Rotorjoch im Zweikomponenten-Spritzgießverfahren oder Mehrkomponenten-Spritzgießverfahren in einem Arbeitsgang zusammen mit dem Permanentmagnetenträger im Spritzgießverfahren hergestellt sein.
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Der Permanentmagnetenträger ist erfindungsgemäß topfförmig ausgebildet, derart, dass der Permanentmagnetenträger einen Topfbodenabschnitt aufweist, über den der Permanentmagnetenträger an dem zweiten axialen Endabschnitt der Motorwelle befestigt ist und der Permanentmagnetenträger dabei einen sich an den Topfbodenabschnitt anschließenden, die Motorwelle koaxial umgebenden Topfwandabschnitt aufweist, der einen Hohlraum des Permanentmagnetenträgers begrenzt, in welchen Hohlraum sich die Lagerung hinein erstreckt.
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Generell kann der Permanentmagnetenträger derart ausgebildet sein, dass er die Einzelpermanentmagnete oder den Ringpermanentmagnet auf einem Umfang trägt, der in radialer Richtung zumindest in etwa oder genau über der Lagerung liegt. Anders ausgedrückt kann der Permanentmagnetenträger derart ausgebildet sein, dass die Lagerung zumindest teilweise, vorzugsweise überwiegend oder insbesondere vollständig innerhalb einer Hohlraumes liegt, der radial außen von dem Permanentmagnetenträger und den Einzelpermanentmagnete oder den Ringpermanentmagnet begrenzt wird.
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Demgemäß kann der Topfwandabschnitt des Permanentmagnetenträgers die Lagerung zumindest teilweise, vorzugsweise überwiegend oder insbesondere vollständig von außen umgeben. Der Topfwandabschnitt kann dabei eine kreiszylindrische Innenmantelwand aufweisen, die den Hohlraum begrenzt, in dem die Lagerung zumindest teilweise, vorzugsweise überwiegend oder insbesondere vollständig liegt. Der Topfbodenabschnitt kann eine annähernd kreisscheibenförmige oder kegelige Grundform aufweisen, derart, dass der Topfbodenabschnitt einerseits in seinem Zentrum an dem zweiten axialen Endabschnitt der Motorwelle befestigt ist und andererseits an seinem Außenumfangsbereich den sich anschließenden Topfwandabschnitt aufweist.
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Die Lagerung kann sich so weit in den Hohlraum des topfförmigen Permanentmagnetenträgers erstrecken, dass die auf die axiale Längserstreckung der Lagerung bezogene Mitte der Lagerung innerhalb des von dem Topfwandabschnitt des topfförmigen Permanentmagnetenträgers begrenzten Hohlraums des topfförmigen Permanentmagnetenträgers liegt. Die Mitte der Lagerung kann für den Fachmann in einer an sich bekannten Weise definiert sein, und zwar durch die an der Lagerung wirkenden Lagerkräfte und/oder durch das Lagerartkonzept bzw. die geometrische Ausführung der Lager. In einem grundlegenden Fall, in dem die Motorwelle symmetrisch aufgebaut ist, kann sich die Mitte der Lagerung auch durch die Mitte des Zwischenabschnitts der Motorwelle ergeben.
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Die Lagerung kann sich so weit in den Hohlraum des topfförmigen Permanentmagnetenträgers erstrecken, dass die auf die axiale Längserstreckung der Lagerung bezogene Mitte der Lagerung auf einer axialen Höhe liegt, in die sich auch die Einzelpermanentmagnete erstrecken oder der Ringpermanentmagnet erstreckt.
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Die Lagerung kann sich insbesondere so weit in den Hohlraum des topfförmigen Permanentmagnetenträgers erstrecken, dass die auf die axiale Längserstreckung der Lagerung bezogene Mitte der Lagerung auf einer axialen Höhe liegt, in der die Einzelpermanentmagnete oder der Ringpermanentmagnet ihre axialen geometrischen Mitten aufweisen.
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Die Lagerung erstreckt sich erfindungsgemäß so weit in den Hohlraum des topfförmigen Permanentmagnetenträgers, dass die auf die axiale Längserstreckung der Lagerung bezogene Mitte der Lagerung auf einer ersten axialen Höhe liegt, die zumindest weitgehend nahe an oder genau auf einer zweiten axialen Höhe liegt, die durch die axiale Höhenlage des Schwerpunkts des Permanentmagnetenrotors bestimmt ist.
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Zwar wird der Schwerpunkt des Permanentmagnetenrotors weitgehend durch das Gewicht der Einzelpermanentmagnete oder des Ringpermanentmagnets und des Rotorjochs bestimmt, so dass gegebenenfalls es schon ausreichend ist, wenn die Lagerung sich so weit in den Hohlraum des topfförmigen Permanentmagnetenträgers erstrecken, dass die auf die axiale Längserstreckung der Lagerung bezogene Mitte der Lagerung auf einer ersten axialen Höhe liegt, die zumindest weitgehend nahe an oder genau auf einer zweiten axialen Höhe liegt, die durch die axiale Höhenlage des Schwerpunkts der Einzelpermanentmagnete oder des Ringpermanentmagnets bestimmt ist. Soll aber auch das zwar vergleichsweise geringe Gewicht des Kunststoffkörpers des Permanentmagnetenträgers mit berücksichtigt werden, dann ist besser der Gesamtschwerpunkt von Einzelpermanentmagnete oder des Ringpermanentmagnets zusammen mit dem Rotorjoch und dem Kunststoffkörpers des Permanentmagnetenträgers bei der Bestimmung der axiale Höhenlage des Schwerpunkts des Permanentmagnetenrotors zu berücksichtigen.
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Ergänzend kann die Pumpenkammerwand topfförmig mit einem Pumpenkammerwand-Topfboden ausgebildet sein und der Pumpenkammerwand-Topfboden kann dabei eine der Stirnseite des zweiten axialen Endabschnitts der Motorwelle zugewandte Anlauffläche aufweisen, die ausgebildet ist, zum Abstützen der Motorwelle in einer zur Lagerungsrichtung des Axiallagers der Lagerung entgegengesetzten Richtung.
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Die Anlauffläche wirkt insoweit in einer entgegengesetzten axialen Richtung, als das Axiallager der Nassläufer-Pumpe.
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Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Haushaltsgerät, insbesondere Geschirrspülmaschine, Waschmaschine, Trockner oder Dunstabzugshaube, aufweisend eine Nassläufer-Pumpe nach einer Ausführung oder nach einer beliebigen Kombination mehrerer Ausführungen, wie beschrieben.
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Ein konkretes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Nassläufer-Pumpe ist in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Bestimmte einzelne Merkmale dieses Ausführungsbeispiels können unabhängig davon, in welchem konkreten Zusammenhang sie erwähnt sind, gegebenenfalls auch einzeln oder in anderen als den dargestellten Kombinationen betrachtet, allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen.
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Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung einer beispielhaften Nassläufer-Pumpe eines Haushaltsgeräts in Art einer Geschirrspülmaschine, die ein Pumpenrad und einen elektrischen Antriebsmotor aufweist;
- 2 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Nassläufer-Pumpe mit einem elektrischen Antriebsmotor;
- 3 eine explodierte Darstellung einer ersten beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Permanentmagnetenrotors des elektrischen Antriebsmotors gemäß 2;
- 4 eine perspektivische Darstellung des Permanentmagnetenrotors gemäß 3 in der Zusammenstellung;
- 5 eine explodierte Darstellung einer zweiten beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Permanentmagnetenrotors des elektrischen Antriebsmotors gemäß 2; und
- 6 eine perspektivische Darstellung des Permanentmagnetenrotors gemäß 5 in der Zusammenstellung.
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Die 1 bis 6 zeigen Bauteile zweier Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Nassläufer-Pumpe 1 eines beispielhaften Haushaltsgeräts bspw. einer Geschirrspülmaschine. Die Nassläufer-Pumpe 1 umfasst ein Pumpengehäuse 2 und einen elektrischen Antriebsmotor 3.
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Wie insbesondere in 2 dargestellt ist, weist die Nassläufer-Pumpe 1 eine Pumpenkammerwand 2a auf, die einen Nassraum N der Nassläufer-Pumpe 1 begrenzt, ein im Nassraum N drehbar gelagertes Pumpenrad 10 und einen das Pumpenrad 10 antreibenden elektrischen Antriebsmotor 3, der einen außerhalb des Nassraumes N angeordneten Stator 5 mit Polschuhen 6 und wenigstens einer elektrisch ansteuerbaren Statorwicklung 7 aufweist, und der einen im Feld der Statorwicklung 7 unter Belassen eines Ringspaltes R drehantreibbar innerhalb des Nassraumes N gelagerten Permanentmagnetenrotor 8 aufweist.
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Der Permanentmagnetenrotor 8 umfasst eine Motorwelle 11, auf der sowohl ein Permanentmagnetenträger 9 des Permanentmagnetenrotors 8, als auch das Pumpenrad 10 befestigt sind, wobei das Pumpenrad 10 an einem ersten axialen Endabschnitt 11.1 der Motorwelle 11 befestigt ist und der Permanentmagnetenträger 9 an einem dem ersten Endabschnitt 11.1 der Motorwelle 11 gegenüberliegenden zweiten axialen Endabschnitt 11.2 der Motorwelle 11 befestigt ist.
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Die Motorwelle 11 ist mittels einer Lagerung 12 innerhalb des Nassraumes N drehbar gelagert, welche Lagerung 12 die Motorwelle 11 an einem axial zwischen dem ersten Endabschnitt 11.1 der Motorwelle 11 und dem zweiten Endabschnitt 11.2 der Motorwelle 11 angeordneten Zwischenabschnitt 11.3 der Motorwelle 11 trägt.
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Der Permanentmagnetenrotor 8 weist die Motorwelle 11 und den auf der Motorwelle 11 sitzenden, in einem als Spritzgussteil hergestellten Permanentmagnetenträger 9 auf, an dem im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels mehrere separate Permanentmagnete 13 über einen Umfang verteilt angeordnet sind.
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Der Permanentmagnetenträger 9 kann insbesondere dadurch hergestellt werden, dass die einzelnen Permanentmagnete 13 und die Motorwelle 11 in eine Spritzgießform eingesetzt, darin lagerichtig positioniert und von einem Kunststoffwerkstoff, insbesondere einem Thermoplast umspritzt werden. Der Permanentmagnetenträger 9 entsteht in solchen Ausführungsformen insoweit durch die eingespritzte und ausgehärtete Kunststoffmasse. Die Gestalt des Permanentmagnetenträgers 9 wird dabei durch die Form der Kavität in der Spritzgießform vorgegeben.
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Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels, wie insbesondere in 3 dargestellt ist, weist der Permanentmagnetenrotor 8 eine Spannvorrichtung 23 auf, die ausgebildet ist, zum Drücken der mehreren Permanentmagnete 13 in radialen Richtungen nach außen gegen eine Innenwand einer Kavität der Spritzgießform des Permanentmagnetenträgers 9, während des Spritzgießens des Permanentmagnetenträgers 9.
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Die Spannvorrichtung 23 kann im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels genau zwei Teilschalen 23.1 und 23.2 aufweisen, die somit zwei Halbschalen bilden und die, in Umfangsrichtung aneinandergesetzt, sich zu einem zweiteiligen Ringkörper ergänzen können, der eine äußere Mantelwand bildet, an der die mehreren Permanentmagnete 13 bündig anliegen.
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Die Spannvorrichtung 23 bewirkt insbesondere dadurch einer sehr hohen Lagegenauigkeit der Permanentmagnete 13, dass die Spannvorrichtung 23 alle in der Kavität der Spritzgießform vorhandenen Permanentmagnete 13 gegen die Innenwand der Kavität der Spritzgießform drückt und dort festhält. So ist sichergestellt, dass alle Magnetaußenoberflächen der Permanentmagnete 13 auf genau demselben Umfang liegen, und gegenüber diesem vorgegebenen Kreiszylindermantel der Kavität keine verdrehte oder verkantete Lage aufweisen. So wird ein Permanentmagnetenrotor 8 erhalten mit einem durch Spritzgießen erhaltenen Permanentmagnetenträger 9, in dem die einzelnen Permanentmagnete 13 durch das Umspritzen in ihren jeweiligen Positionen und Lagen eindeutig festgelegt und befestigt sind. So weisen die Permanentmagnete 13 dadurch besonders lagegenaue Positionen und Lagen relativ zur Motorwelle 11 auf, was zu einer besonders guten Wuchtung des Permanentmagnetenrotors 8 führt. Andererseits kann durch die besonders genaue Lage der Magnetaußenoberflächen der Permanentmagnete 13 ein besonders formgenauer und insbesondere sehr schmaler Ringspalt R zwischen dem Permanentmagnetenrotor 8 und dem Stator 5 des elektrischen Antriebsmotors 3 realisiert werden, was den Wirkungsgrad des elektrischen Antriebsmotors 3 verbessern kann.
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Dabei sind die Magnetaußenoberflächen der Permanentmagnete 13 frei von Spritzmaterial des Permanentmagnetenträgers 9 und begrenzen unmittelbar den Ringspalt R, d.h. der Ringspalt R wird innenumfangsseitig von den Magnetaußenoberflächen der Permanentmagnete 13 gebildet. Im Falle des erfindungsgemäßen Nassläufermotors ist der elektrische Antriebsmotor 3 ausgebildet, dass der Ringspalt R von einer Flüssigkeit, wie beispielsweise Wasser oder einer Spülflotte einer Geschirrspülmaschine durchflossen ist. In einem solchen Fall werden die Magnetaußenoberflächen der Permanentmagnete 13 unmittelbar von der Flüssigkeit, wie beispielsweise Wasser oder der Spülflotte einer Geschirrspülmaschine benetzt.
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Jede Teilschale 23.1 und 23.2 weist eine sich um eine axiale Symmetrielinie kreisbogenförmig erstreckende Grundform auf, mit einer kreisringsektorförmigen, konvexen Außenmantelwand 12a, einer kreisringsektorförmigen, konkaven Innenmantelwand 12b und einer in Umfangsrichtung in Drehrichtung Permanentmagnetenrotor 8 weisende erste Stirnwand 15a, sowie einer in Umfangsrichtung entgegen der Drehrichtung des Permanentmagnetenrotors 8 weisende zweite Stirnwand 15b, wobei die erste Stirnwand 15a und die zweite Stirnwand 15b jeweils in einer Ebene liegen, die in Richtung der axialen Symmetrielinie, welche die Drehachse D des Permanentmagnetenrotors 8 bildet, um einen senkrecht zur axialen Symmetrielinie geschwenkten Winkel schrägt verlaufend angeordnet ist.
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Die Spannvorrichtung 23, d.h. die Teilschalen 23.1 und 23.2 weisen anders ausgedrückt insoweit Verstellkeile auf. Dabei können wenigstens zwei Verstellkörper, d.h. die Teilschalen 23.1 und 23.2, je mindestens eine schräge Fläche aufweisen, wobei die beiden schrägen Flächen (jeweils eine der beiden Verstellkörper) aneinander liegen. Wird nun ein Verstellkörper versetzt, wird der andere Verstellkörper aufgrund der beiden aneinander liegenden schrägen Fläche in einem rechten Winkel dazu verschoben. Die Verstellkörper können wie im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels durch die Teilschalen 23.1 und 23.2 selbst gebildet werden. Die schrägen Flächen können durch die in Umfangsrichtung weisenden Stirnwände 15a und 15b der Teilschalen 23.1 und 23.2 gebildet werden.
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Die Lagerung 12 weist, wie insbesondere in 2 dargestellt, ein einziges Radial-Gleitlager 16 auf, das ausgebildet ist, den Zwischenabschnitt 11.3 der Motorwelle 11 drehbar zu lagern- Außerdem weist die Lagerung 12 ein einziges Axiallager 17 auf, das ausgebildet ist, die Motorwelle 11 in einer einzigen axialen Richtung abzustützen.
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Die Lagerung 12 weist im Falle des dargestellten Ausführungsbeispiels ein mit der Pumpenkammerwand 2a fest verbundenes Lagerschild 18 auf, das einen Lagersitz 19 trägt, an dem eine Lagerbuchse 20 ausgebildet ist, welche eine Nabe 21 umfasst, in welcher der Zwischenabschnitt 11.3 der Motorwelle 11 drehbar gelagert ist.
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Die Nassläufer-Pumpe 1 weist ein Pumpengehäuse 2 auf, an dem die Pumpenkammerwand 2a einteilig ausgebildet und das Lagerschild 18 als separates Bauteil starr befestigt sind, wobei die Pumpenkammerwand 2a eine kreiszylindrische Mantelwand M aufweist und der Lagersitz 19 konzentrisch zur kreiszylindrischen Mantelwand M der Pumpenkammerwand 2a innerhalb der Nasskammer N angeordnet ist.
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Der Lagersitz 19 des Lagerschilds 18 weist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine kreiszylindrische Innenwand auf und die Lagerbuchse 20 weist eine zur kreiszylindrischen Innenwand des Lagerschilds 18 korrespondierende kreiszylindrische Außenmantelwand auf, die wie dargestellt derart ausgebildet ist, dass die Lagerbuchse 20 passgenau in den Lagersitz 19 eingefügt ist.
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Das Lagerschild 18 bildet eine Zwischenwand, welche einen ersten Teilraum N1 des Nassraums N, in dem der Permanentmagnetenträger 8 angeordnet ist, von einem zweiten Teilraum N2 des Nassraums N, in dem das Pumpenrad 10 angeordnet ist, separiert.
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Gemäß der ersten Ausführungsform nach 3 und 4 kann der Permanentmagnetenrotor 3 mehrere gleichmäßig über einen Umfang verteilt angeordnete Einzelpermanentmagnete 13a aufweisen, die von einem Rotorjoch 22 aus magnetischem Edelstahl hinterlegt sind. Dabei wird der Permanentmagnetenträger 9 durch einen Spritzguss-Kunststoffkörper gebildet, welcher das Rotorjoch 22 und die Einzelpermanentmagnete 13a durch Umspritzen des Rotorjochs 22 und der Einzelpermanentmagnete 13a mit der Kunststoffmasse des Spritzguss-Kunststoffkörpers zur Bildung des Permanentmagnetenträgers 9 verbindet.
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Gemäß der zweiten Ausführungsform nach 5 und 6 kann der Permanentmagnetenrotor 8 einen einzelnen, mehrere magnetische Polpaare aufweisenden Ringpermanentmagnet 13b aufweisen, der von einem Rotorjoch 22 aus magnetischem Edelstahl hinterlegt ist und der Permanentmagnetenträger 9 durch einen Spritzguss-Kunststoffkörper gebildet wird, welcher das Rotorjoch 22 und den Ringpermanentmagnet 13b durch Umspritzen des Rotorjochs 22 und des einzelnen Ringpermanentmagnets 13b mit der Kunststoffmasse des Spritzguss-Kunststoffkörpers zur Bildung des Permanentmagnetenträgers 9 verbindet.
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Der Permanentmagnetenträger 9 ist topfförmig ausgebildet, derart, dass der Permanentmagnetenträger 9 einen Topfbodenabschnitt 9.1 aufweist, über den der Permanentmagnetenträger 9 an dem zweiten axialen Endabschnitt der Motorwelle 11 befestigt ist und der Permanentmagnetenträger 9 einen sich an den Topfbodenabschnitt 9.1 anschließenden, die Motorwelle 11 koaxial umgebenden Topfwandabschnitt 9.2 aufweist, der einen Hohlraum H des Permanentmagnetenträgers 9 begrenzt, in welchen Hohlraum H sich die Lagerung 12 hinein erstreckt.
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Die Lagerung 12 kann sich so weit in den Hohlraum H des topfförmigen Permanentmagnetenträgers 9 erstrecken, dass die auf die axiale Längserstreckung der Lagerung 12 bezogene Mitte M der Lagerung 12 innerhalb des von dem Topfwandabschnitt 9.2 des topfförmigen Permanentmagnetenträgers 9 begrenzten Hohlraums H des topfförmigen Permanentmagnetenträgers 9 liegt.
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Insbesondere kann sich die Lagerung 12 so weit in den Hohlraum H des topfförmigen Permanentmagnetenträgers 9 erstrecken, dass die auf die axiale Längserstreckung der Lagerung 12 bezogene Mitte X der Lagerung 12 auf einer axialen Höhe liegt, in die sich auch die Einzelpermanentmagnete 13a erstrecken oder der Ringpermanentmagnet 13b erstreckt.
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Die Lagerung 12 kann sich außerdem so weit in den Hohlraum H des topfförmigen Permanentmagnetenträgers 9 erstrecken, dass die auf die axiale Längserstreckung der Lagerung 12 bezogene Mitte X der Lagerung auf einer ersten axialen Höhe h1 liegt, die zumindest weitgehend nahe an oder genau auf einer zweiten axialen Höhe h2 liegt, die durch die axiale Höhenlage des Schwerpunkts S des Permanentmagnetenrotors 8 bestimmt ist.
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Die Pumpenkammerwand 2a kann ergänzend topfförmig mit einem Pumpenkammerwand-Topfboden 2b ausgebildet sein und der Pumpenkammerwand-Topfboden 2b kann dabei eine der Stirnseite T des zweiten axialen Endabschnitts 11.2 der Motorwelle 11 zugewandte Anlauffläche A aufweisen, die ausgebildet ist, zum Abstützen der Motorwelle 11 in einer zur Lagerungsrichtung des Axiallagers 17 der Lagerung 12 entgegengesetzten Richtung.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Nassläufer-Pumpe
- 2
- Pumpengehäuse
- 2a
- Pumpenkammerwand
- 2b
- Pumpenkammerwand-Topfboden
- 3
- elektrischer Antriebsmotor
- 5
- Stator
- 6
- Polschuhe
- 7
- Statorwicklung
- 8
- Permanentmagnetenrotor
- 9
- Permanentmagnetenträger
- 9.1
- Topfbodenabschnitt
- 9.2
- Topfwandabschnitt
- 10
- Pumpenrad
- 11
- Motorwelle
- 11.1
- erster axialer Endabschnitt
- 11.2
- zweiter axialer Endabschnitt
- 11.3
- Zwischenabschnitt
- 12
- Lagerung
- 13
- Permanentmagnete
- 13a
- Einzelpermanentmagnete
- 13b
- Ringpermanentmagnet
- 15a, 15b
- Stirnwände
- 16
- Radial-Gleitlager
- 17
- Axiallager
- 18
- Lagerschild
- 19
- Lagersitz
- 20
- Lagerbuchse
- 21
- Nabe
- 22
- Rotorjoch
- 23
- Spannvorrichtung
- A
- Anlauffläche
- D
- Drehachse
- H
- Hohlraum
- M
- Mantelwand
- N
- Nassraum
- N1
- erster Teilraum
- N2
- zweiter Teilraum
- R
- Ringspalt
- S
- Schwerpunkt
- T
- Stirnseite
- X
- Mittel
