DE102019214301A1 - Fluid pump with exposed, axially fixed return ring - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fluidpumpe mit einem elektrischen Antrieb, insbesondere eine Fluidpumpe für einen Kühl- und/oder Heizkreislauf eines Kraftfahrzeugs, mit einem Stator (3), einer Achse (4) sowie einem auf der Achse (4) angeordneten Rotor (1), der ein Flügelrad (8) aufweist, wobei die Achse (4), der Stator (3) und der Rotor (1) in einem Pumpengehäuse mit einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung angeordnet sind,und der Rotor (1) wenigstens einen Magneten (7) und wenigstens einen Metallring (2) aufweist, wobei der Metallring (2) den Magneten (7)umschließt. Die Fluidpumpe zeichnet sich dadurch aus, dass der Metallring (2) auf einen Außenumfang (1a) eines Rotorgrundkörpers (10) aufschiebbar ist, im aufgeschobenen Zustand den Außenumfang (1a) wenigstens teilweise umschließt und einen Abschnitt einer Außenfläche (2a) des Rotors (1) bildet.The present invention relates to a fluid pump with an electric drive, in particular a fluid pump for a cooling and / or heating circuit of a motor vehicle, with a stator (3), an axle (4) and a rotor (1) arranged on the axle (4). , which has an impeller (8), the axis (4), the stator (3) and the rotor (1) being arranged in a pump housing with an inlet opening and an outlet opening, and the rotor (1) at least one magnet (7 ) and at least one metal ring (2), the metal ring (2) enclosing the magnet (7). The fluid pump is characterized in that the metal ring (2) can be pushed onto an outer circumference (1a) of a rotor base body (10), in the pushed-on state at least partially encloses the outer circumference (1a) and a section of an outer surface (2a) of the rotor (1 ) forms.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fluidpumpe mit einem elektrischen Antrieb, insbesondere eine Fluidpumpe für einen Kühl- und/oder Heizkreislauf eines Kraftfahrzeugs.The present invention relates to a fluid pump with an electric drive, in particular a fluid pump for a cooling and / or heating circuit of a motor vehicle.
Elektrisch angetriebene Fluidpumpen sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt und werden häufig für Kühlsysteme von Verbrennungsmotoren verwendet. So beschreibt die
Es sind permanent erregte Elektromotoren bekannt, die aus einem Stator mit Spulen und einem koaxial dazu ausgerichteten Rotor mit mehreren, über den Umfang verteilten, Permanentmagneten bestehen. Ebenso ist es bekannt, die Paarung aus Rotor und Stator als sogenannten Außenläufer zu gestalten. Dabei umhüllt ein ringförmiger Rotor den mittig darin angeordneten Stator.Permanently excited electric motors are known which consist of a stator with coils and a coaxially aligned rotor with several permanent magnets distributed over the circumference. It is also known to design the pairing of rotor and stator as a so-called external rotor. A ring-shaped rotor envelops the stator, which is arranged in the middle.
Um das von den Magneten des Rotors erzeugte Magnetfeld im Bereich des Stators zu verstärken, wird häufig ein Metallring verwendet, der auch als Rückschlussring bezeichnet wird. Der Metallring wird dazu auf der Außenseite der Magnete positioniert und muss prozess- und funktionssicher fixiert werden.In order to strengthen the magnetic field generated by the magnets of the rotor in the area of the stator, a metal ring is often used, which is also referred to as a return ring. For this purpose, the metal ring is positioned on the outside of the magnets and must be fixed in a process-safe and functional manner.
Die Fixierung des Metallrings am Rotor erfolgt in der Regel durch ein Umspritzen mit einem Kunststoff im sogenannten Kunststoffspritzgussverfahren.The metal ring is usually fixed to the rotor by overmolding it with a plastic in the so-called plastic injection molding process.
Insbesondere gilt es dabei die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten des Metallrings einerseits und des umhüllenden Kunststoffs andererseits zu berücksichtigen. Die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten haben jedoch einen negativen Einfluss auf die Verbundfestigkeit der unterschiedlichen Werkstoffe über die Lebensdauer der Fluidpumpe.In particular, the different coefficients of expansion of the metal ring on the one hand and the encasing plastic on the other hand must be taken into account. However, the different expansion coefficients have a negative influence on the bond strength of the different materials over the life of the fluid pump.
So kann es vorkommen, dass bei einer Fluidpumpe aufgrund von Temperaturschwankungen eine Spaltbildung zwischen den Werkstoffen auftritt, so dass Wasser bzw. Kühlmittel mit den Magneten in Kontakt gelangt, wodurch es zu Korrosion kommen kann.In a fluid pump it can happen that, due to temperature fluctuations, a gap is formed between the materials, so that water or coolant comes into contact with the magnets, which can lead to corrosion.
Eine weitere Herausforderung besteht darin, die Umspritzung der Magnete mit Kunststoff so auszuführen, dass während des Spitzgießens ausreichend Kunststoff auf der Außenseite des metallischen Ringes verbleibt und gleichzeitig kein Kunststoff in die Aufnahmen vordringt, in denen sich die Magnete befinden. Dies kann beispielsweise zur Verschiebung oder gar Beschädigung der Magnete führen oder aber es kann auch zu einer unerwünschten Masseanhäufung führen, die im späteren Betrieb Unwuchten des Rotors verursachen.Another challenge is to encapsulate the magnets with plastic in such a way that sufficient plastic remains on the outside of the metallic ring during injection molding and, at the same time, no plastic penetrates into the receptacles in which the magnets are located. This can lead, for example, to the magnets being displaced or even damaged, or it can also lead to an undesirable accumulation of mass, which can cause imbalances in the rotor during later operation.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die sich aus dem Stand der Technik ergebenden Probleme zumindest teilweise zu lösen und insbesondere eine Fluidpumpe anzugeben, die einfach zu fertigen ist, einen guten Rundlauf aufweist und einen verbesserten Korrosionsschutz für die verwendeten Magnete bietet.The object of the present invention is therefore to at least partially solve the problems arising from the prior art and, in particular, to provide a fluid pump that is easy to manufacture, has good concentricity and offers improved corrosion protection for the magnets used.
Zur Lösung dieser Aufgabe(n) werden eine Fluidpumpe und ein Herstellungsverfahren für eine Fluidpumpe gemäß den unabhängigen Patentansprüchen offenbart.To achieve this object (s), a fluid pump and a production method for a fluid pump according to the independent patent claims are disclosed.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den abhängigen Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen des Wärmetauschers definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher erläutert und präzisiert, wobei weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele der Fluidpumpe dargestellt werden.It should be pointed out that the features listed individually in the dependent claims can be combined with one another in any technologically sensible manner and define further configurations of the heat exchanger. In addition, the features specified in the claims are explained and specified in more detail in the description, with further preferred exemplary embodiments of the fluid pump being presented.
Hierzu trägt eine Fluidpumpe mit einem elektrischen Antrieb bei, die insbesondere als Fluidpumpe für einen Kühl- und/oder Heizkreislauf eines Kraftfahrzeugs eingerichtet ist. Sie weist einen Stator, eine Achse sowie einem auf der Achse angeordneten Rotor mit einem Flügelrad auf, wobei die Achse, der Stator und der Rotor in einem Pumpengehäuse mit einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung angeordnet sind.
Der Rotor hat wenigstens einen Magnet und wenigstens einen Metallring, wobei der Metallring den Magnet umschließt. Bei dieser Fluidpumpe ist der Metallring auf einen Außenumfang eines Rotorgrundkörpers aufschiebbar; so dass dieser im aufgeschobenen Zustand den Außenumfang wenigstens teilweise umschließt und einen Abschnitt einer Außenfläche des Rotors bildet.A fluid pump with an electric drive, which is set up in particular as a fluid pump for a cooling and / or heating circuit of a motor vehicle, contributes to this. It has a stator, an axis and a rotor arranged on the axis with an impeller, the axis, the stator and the rotor being arranged in a pump housing with an inlet opening and an outlet opening.
The rotor has at least one magnet and at least one metal ring, the metal ring enclosing the magnet. In this fluid pump, the metal ring can be pushed onto an outer circumference of a rotor base body; so that in the pushed-on state it at least partially encloses the outer circumference and forms a section of an outer surface of the rotor.
Der Rotorgrundkörper ist der Abschnitt des Rotors, der die Achse und den wenigstens einen Magneten aufnimmt. Der Metallring ist der Abschnitt des Rotors, der die im Rotorgrundkörper angeordneten Magnete umfasst und eine Außenfläche des Rotors ausbildet. Dabei kann der Metallring in radialer Richtung gesehen wahlweise zur Innenseite- oder zur Außenseite die Außenfläche des Rotors bilden. Die hier beschriebene Ausführung der Fluidpumpe mit einem Metallring als Außenfläche des Rotors ist funktionstüchtig. Insbesondere ist keine Kunststoffumspritzung mehr erforderlich, beispielsweise um deren Komponenten noch zueinander auszurichten und/oder dauerhaltbar zu machen. Daher bezieht sich die „Außenfläche des Rotors“ auf einen Bereich, der nicht (unmittelbar) von einer Beschichtung bzw. einem Gehäuse bedeckt ist bzw. damit untrennbar verbunden ist. Vielmehr hat diese Außenfläche auch im Betrieb der Fluidpumpe Kontakt zur Umgebungsluft.The main rotor body is the section of the rotor that accommodates the axle and the at least one magnet. The metal ring is the section of the rotor that encompasses the magnets arranged in the main rotor body and that forms an outer surface of the rotor. Seen in the radial direction, the metal ring can optionally form the outer surface of the rotor on the inside or on the outside. The embodiment of the fluid pump described here with a metal ring as the outer surface of the rotor is functional. In particular, plastic encapsulation is no longer necessary, for example in order to align their components with one another and / or to make them durable. Therefore, the "outer surface of the rotor" refers to one Area that is not (directly) covered by a coating or a housing or is inextricably linked to it. Rather, this outer surface is in contact with the ambient air even when the fluid pump is in operation.
Der Metallring ist hierfür aus einem Metall gefertigt, das dazu geeignet ist, das von den Magneten erzeugte Magnetfeld im Bereich des Rotors auszurichten. Insbesondere ist es dabei wünschenswert, um den Stator herum eine besonders hohe Dichte von magnetischen Feldlinien und damit ein besonders starkes Magnetfeld aufzubauen.For this purpose, the metal ring is made of a metal that is suitable for aligning the magnetic field generated by the magnets in the area of the rotor. In particular, it is desirable here to build up a particularly high density of magnetic field lines and thus a particularly strong magnetic field around the stator.
Indem der aufgeschobene Metallring einen Teil des Außenumfangs bildet, kann darauf verzichtet werden, diesen Metallring in einem weiteren Prozessschritt mit Kunststoff zu umspritzen. Das technisch anspruchsvolle Umspritzen mit Kunststoff kann somit entfallen und die Gefahr unerwünschter Hinterspritzungen wird vermieden.Since the pushed-on metal ring forms part of the outer circumference, there is no need to overmold this metal ring with plastic in a further process step. The technically demanding overmoulding with plastic can thus be omitted and the risk of undesired back-injection is avoided.
Der Metallring kann dazu wahlweise einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Weiterhin kann die Außenfläche des Metallrings geschlossen oder auch durchbrochen ausgeführt sein. Entscheidend für die Funktion des Metallrings ist die Beeinflussung des von den Magneten erzeugten Magnetfelds.For this purpose, the metal ring can optionally be formed in one piece or in several pieces. Furthermore, the outer surface of the metal ring can be designed to be closed or open. The influence of the magnetic field generated by the magnets is decisive for the function of the metal ring.
Während die Fluidpumpe bereits mit einem Magneten realisierbar ist, können insbesondere Ausführungsformen verwendet werden, bei denen eine Mehrzahl von Magneten verwendet werden, die regelmäßig über den Umfang des Rotors verteilt in den, beispielsweise terrassenförmig ausgebildeten Aufnahmen angeordnet sind.While the fluid pump can already be implemented with a magnet, in particular embodiments can be used in which a plurality of magnets are used, which are regularly distributed over the circumference of the rotor in the, for example, terraced receptacles.
Insbesondere kann vorgesehen werden, dass der Metallring durch mindestens ein Fixiermittel in wenigstens einer Richtung axial fixiert ist.
Bei einer besonders einfachen Ausführungsform kann das Fixiermittel als ein Anschlag ausgebildet sein, der am Rotorgrundkörper ausgebildet ist. Hierdurch ist es möglich, den Metallring besonders einfach zu montieren, in dem dieser lediglich auf der Rotorgrundkörper aufgeschoben werden muss. Die gewünschte definierte Endlage erreicht der Metallring sobald dieser am Anschlag anliegt. Die Fixierung des Metallrings in der Endlage kann beispielsweise durch Reibung, Formschluss, Stoffschluss, Kleben, Schrauben und andere bekannte Fixiermittel erfolgen. Während der Metallring bei der Montage durch den Anschlag eine erste Fixierung in eine erste Richtung erfährt, kann mittels eines zweiten Fixiermittels die Fixierung des Metallrings in eine zweite Dichtung erreicht werden. So kann das erste Fixiermittel beispielsweise die Bewegung des Metallrings in dessen Montagerichtung begrenzen. Durch das zweite Fixiermittel kann dann die Bewegung in die entgegengesetzte Richtung, also die Demontagerichtung, begrenzt werden, sobald der Metallring auf dem Rotorgrundkörper positioniert ist.In particular, it can be provided that the metal ring is axially fixed in at least one direction by at least one fixing means.
In a particularly simple embodiment, the fixing means can be designed as a stop that is designed on the rotor base body. This makes it possible to assemble the metal ring in a particularly simple manner, in that it only has to be pushed onto the main rotor body. The metal ring reaches the desired defined end position as soon as it is in contact with the stop. The metal ring can be fixed in the end position, for example, by friction, form fit, material connection, gluing, screws and other known fixing means. While the metal ring is first fixed in a first direction by the stop during assembly, the metal ring can be fixed in a second seal by means of a second fixing means. For example, the first fixing means can limit the movement of the metal ring in its assembly direction. The second fixing means can then limit the movement in the opposite direction, that is to say the dismantling direction, as soon as the metal ring is positioned on the main rotor body.
Insbesondere kann auch vorgesehen werden, dass der Metallring an wenigstens einem axialen Ende Dichtmittel zum Rotorgrundkörper aufweist.
Das Dichtmittel kann dabei zweierlei Funktionen erfüllen. Zum einen kann es verhindern, dass das von der Fluidpumpe zu fördernde Fluid zwischen den Metallring und den Rotorgrundkörper eintritt und dabei in Kontakt mit den in den Aufnahmen befindlichen Magneten gelangt. Ein solcher Kontakt des Fluids mit den Magneten würde über längere Zeit zu einer unerwünschten Korrosion führen. Das Dichtmittel kann dabei beispielsweise als O-Ring oder als separat aufgespritzte Elastomerspur ausgebildet sein.
Eine weitere Funktion, die das Dichtmittel erfüllen kann, ist die der Fixierung des Metallrings auf dem Rotorgrundkörper. Setzt man den O-Ring beispielsweise in eine Nut ein, die auf der Innenseite des Metallrings angeordnet ist und schiebt den Metallring danach auf den Rotorgrundkörper auf, so erfüllt dieser O-Ring zum einen die Dichtfunktion als auch eine Fixierfunktion gegen ein unbeabsichtigtes Verdrehen des Metallrings und ein unbeabsichtigtes Abziehen des Metallrings relativ zum Rotorgrundkörper.
Ein O-Ring kann dazu als Dichtmittel beispielsweise auf einer Seite des Metallrings oder auch im Bereich beider Stirnseiten des Metallrings vorgesehen werden. Alternativ oder zusätzlich können auch Fixiermittel verwendet werden, die mittels Formschluss eine Drehbewegung zwischen dem Rotorgrundkörper und dem Metallring verhindern. Dies kann beispielsweise durch Verzahnungen erreicht werden, die zwischen dem Metallring und den angrenzenden Kunststoffbauteilen vorgesehen werden.In particular, it can also be provided that the metal ring has sealing means for the rotor base body at at least one axial end.
The sealant can fulfill two different functions. On the one hand, it can prevent the fluid to be delivered by the fluid pump from entering between the metal ring and the rotor base body and thereby coming into contact with the magnets located in the receptacles. Such contact of the fluid with the magnets would lead to undesirable corrosion over a long period of time. The sealing means can be designed, for example, as an O-ring or as a separately sprayed-on elastomer track.
Another function that the sealant can fulfill is that of fixing the metal ring on the main rotor body. If, for example, the O-ring is inserted into a groove located on the inside of the metal ring and the metal ring is then pushed onto the rotor base, this O-ring fulfills both the sealing function and a fixing function against unintentional twisting of the metal ring and unintentional pulling off of the metal ring relative to the main rotor body.
For this purpose, an O-ring can be provided as a sealing means, for example on one side of the metal ring or also in the area of both end faces of the metal ring. As an alternative or in addition, fixing means can also be used which prevent a rotary movement between the rotor base body and the metal ring by means of a form fit. This can be achieved, for example, by toothing that is provided between the metal ring and the adjacent plastic components.
Insbesondere kann der Rotorgrundkörper eine Aufnahme für jeden Magneten aufweisen. Hierdurch ist es möglich, jeden Magneten in einer definierten Lage zum Rotorgrundkörper zu positionieren. Auf diese Weise können unregelmäßige Verteilungen von Massen vermieden werden, die beispielsweise zu unerwünschten Unwuchten beim Betrieb der Fluidpumpe führen können.In particular, the rotor base body can have a receptacle for each magnet. This makes it possible to position each magnet in a defined position relative to the main rotor body. In this way, irregular distributions of masses can be avoided, which, for example, can lead to undesired imbalances during operation of the fluid pump.
Dazu ist die Fluidpumpe insbesondere so gestaltet, dass der Rotor mehrere gleichmäßig über einen Umfang verteilt angeordnete Magnete und Aufnahmen aufweist. Die Magnete können dabei beispielsweise in gleichmäßigen Abständen über den Außenumfang verteilt angeordnet werden. Alternativ ist es aber auch möglich, Gruppen von Magneten zu bilden und diese Gruppen gleichmäßig über den Außenumfang verteilt anzuordnen.For this purpose, the fluid pump is designed, in particular, in such a way that the rotor has a plurality of magnets and receptacles that are evenly distributed over a circumference. The magnets can be arranged distributed over the outer circumference, for example, at regular intervals. Alternatively, however, it is also possible to form groups of magnets and to arrange these groups evenly distributed over the outer circumference.
Eine besonders einfache Ausführungsform sieht vor, dass das Fixiermittel als axiale Anlagefläche des Rotorgrundkörpers ausgebildet ist. Die Anlagefläche kann beispielsweise als ein einfacher radial umlaufender Steg ausgebildet sein, der den Außenumfang des Rotorgrundkörpers umschließt und in radialer Richtung nach außen weist. Ein solcher Steg kann dazu dienen, die Bewegung des Metallrings während des Auftretens auf den Rotorgrundkörper als Anschlag zu begrenzen.A particularly simple embodiment provides that the fixing means is designed as an axial contact surface of the rotor base body. The contact surface can, for example, be a simple one radially circumferential web which surrounds the outer circumference of the rotor base body and points outward in the radial direction. Such a web can serve to limit the movement of the metal ring as it acts on the main rotor body as a stop.
Insbesondere kann aber auch vorgesehen werden, dass das Fixiermittel als separates Bauteil ausgebildet ist, das mit dem Rotorgrundkörper über ein Verbindungsmittel verbunden ist. Als Verbindungsmittel kann jedes Mittel verwendet werden, das dazu geeignet ist, eine dauerhafte Verbindung zwischen dem separaten Bauteil und dem Rotorgrundkörper herzustellen. Insbesondere kann das Fixiermittel ein separates Bauteil sein, das als Anschlagring ausgebildet ist. Es kann beispielsweise so dimensioniert werden, dass es auf den Rotorgrundkörper aufgesteckt werden kann und dabei den Metallring auf dem Rotorgrundkörper fixiert. Das separate Bauteil kann mittels bekannter Verfahren, wie beispielsweise dem Laserschweißen, Kleben oder einem Aufpressen bzw. Verpressen erfolgen. Je nach verwendetem Verfahren kann der Innendurchmesser des separaten Bauteils ein geringes Übermaß bzw. ein geringes Untermaß bezüglich des Rotorgrundkörpers aufweisen. Das Laserschweißen hat beispielsweise den Vorteil, dass während der Herstellung keine mechanischen oder unnötig hohen thermischen Belastungen in die Bauteile eingebracht werden.In particular, however, it can also be provided that the fixing means is designed as a separate component that is connected to the rotor base body via a connecting means. Any means that is suitable for establishing a permanent connection between the separate component and the rotor base body can be used as the connecting means. In particular, the fixing means can be a separate component that is designed as a stop ring. For example, it can be dimensioned so that it can be plugged onto the rotor base body and thereby fix the metal ring on the rotor base body. The separate component can be made by means of known methods, such as laser welding, gluing or pressing on or pressing. Depending on the method used, the inner diameter of the separate component can have a slight oversize or a slight undersize with respect to the rotor base body. Laser welding, for example, has the advantage that no mechanical or unnecessarily high thermal loads are introduced into the components during manufacture.
Anstatt wie bei bisherigen Fixierungen mittels einer Kunststoffumspritzung üblich, können nun separat gefertigte Bauteile, wie beispielsweise Anschlagringe, zum Einsatz gelangen, wodurch der Fertigungsprozess deutlich robuster wird und deutlich weniger Ausschuss produziert wird.Instead of using plastic encapsulation as was the case with previous fixings, separately manufactured components, such as stop rings, can now be used, making the manufacturing process significantly more robust and producing significantly fewer rejects.
Neben Metallen können auch Kunststoffe zur Herstellung der Fixiermittel verwendet werden. So kann beispielsweise das separate ringförmige Bauteil als ein Anschlagring ausgeführt werden, der aus einem Kunststoff hergestellt ist. Dieser Kunststoffring ist preiswert in der Herstellung und kann in besonders einfacher Weise, etwa durch Reibschweißen oder Laserschweißen, dauerhaft mit dem Rotorgrundkörper verbunden werden. Hierzu ist beispielsweise lediglich eine radial ausgeführte Laserschweißung erforderlich. Ein derart ausgeführtes separates ringförmiges Bauteil wird nachfolgend als Anschlagring bezeichnet.In addition to metals, plastics can also be used to produce the fixatives. For example, the separate annular component can be designed as a stop ring which is made from a plastic. This plastic ring is inexpensive to manufacture and can be permanently connected to the main rotor body in a particularly simple manner, for example by friction welding or laser welding. For this purpose, only a radial laser weld is required, for example. A separate annular component designed in this way is referred to below as a stop ring.
So kann beispielsweise die axiale Fixierung des Rückschlussrings in einer Richtung durch eine am Rotorgrundkörper befindliche Stufe und in eine dazu entgegengesetzte Richtung durch einen separaten Anschlagring erfolgen.For example, the return ring can be axially fixed in one direction by a step located on the rotor base body and in a direction opposite thereto by a separate stop ring.
Für eine Verbindung des Fixiermittels mit dem Rotorgrundkörper kann insbesondere vorgesehen werden, dass der Anschlagring des Fixiermittels aus einem lasertransparenten Kunststoff gefertigt ist.For a connection of the fixing means with the rotor base body, it can be provided in particular that the stop ring of the fixing means is made of a laser-transparent plastic.
Ein lasertransparenter Kunststoff, der das von dem Laser verwendete Licht mit der entsprechenden Wellenlänge durchscheinen lässt, erleichtert die Schweißung zwischen dem Fixiermittel und dem Rotorgrundkörper. So kann beispielsweise der Anschlagring aus einem lasertransparentem PPS mit geringem Faseranteil und der Rotorgrundkörper aus einem Standard-PPS mit Faseranteil oder einem PPA gefertigt sein. Insbesondere PPS hat sich in der Vergangenheit für den Einsatz im Zusammenhang mit Kühlmitteln dadurch bewährt, dass dieser Werkstoff bei Kontakt mit Kühlmitteln keine oder eine nur sehr geringe Neigung zum Quellen zeigt und sich zudem durch eine hohe Festigkeit bzw. Steifigkeit auszeichnet.A laser-transparent plastic, which allows the light used by the laser to shine through with the appropriate wavelength, facilitates the welding between the fixing means and the rotor base body. For example, the stop ring can be made from a laser-transparent PPS with a low fiber content and the rotor base body from a standard PPS with a fiber content or a PPA. In the past, PPS in particular has proven itself for use in connection with coolants in that this material shows no or only a very slight tendency to swell when it comes into contact with coolants and is also characterized by high strength and rigidity.
Im Sinne einer korrekt ausgebildeten Schweißverbindung ist darüber hinaus ein spaltfreier Kontakt der beiden Fügepartner erforderlich. Ein solcher spaltfreier Kontakt kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der Anschlagring eine Übergangspassung bis hin zu einem leichten Presssitz gegenüber dem Rotorgrundkörper oder gegenüber Erhebungen auf der Außenseite des Rotorgrundkörpers aufweist.In order to ensure a correctly formed welded joint, gap-free contact between the two joining partners is also required. Such a gap-free contact can be achieved, for example, in that the stop ring has a transition fit up to a slight press fit with respect to the rotor base body or with respect to elevations on the outside of the rotor base body.
Insbesondere kann dazu vorgesehen werden, dass wenigstens auf einer Innenseite des Anschlagrings oder am Außenumfang des Rotorgrundkörpers an wenigstens drei Stellen jeweils gegenüberliegende Zentrierflächen vorgesehen sind. Die Zentrierflächen dienen dazu, den Anschlagring relativ zum Rotorgrundkörper zu zentrieren. Die wenigstens drei erhabenen Stellen mit den gegenüberliegenden Zentrierflächen sind dazu um jeweils 120° versetzt über den Außenumfang des Rotorgrundkörper oder dem Innenumfang des Anschlagrings andererseits angeordnet. Auf diese Weise kann mittels der Zentrierflächen eine selbstzentrierende Anordnung des Anschlagrings auf dem Rotorgrundkörper erreicht werden. In particular, it can be provided for this purpose that opposing centering surfaces are provided at at least three points on at least one inside of the stop ring or on the outside circumference of the rotor base body. The centering surfaces serve to center the stop ring relative to the main rotor body. The at least three raised points with the opposing centering surfaces are arranged offset by 120 ° over the outer circumference of the rotor base body or the inner circumference of the stop ring on the other hand. In this way, a self-centering arrangement of the stop ring on the rotor base body can be achieved by means of the centering surfaces.
Während es aufgrund abweichender Durchmesser und Gewohnheiten zwischen dem Rotorgrundkörper und dem Anschlagring nur sehr schwer möglich ist, eine Schweißung über den gesamten Umfang darzustellen, kann mittels der vorliegenden Schweißung an drei Stellen eine definierte Schweißung prozesssicher und an definierten Orten realisiert werden.
Bei besonders einfachen Ausführungsformen können die erhabenen Zentrierflächen lediglich am Rotorgrundkörper oder am Anschlagring vorgesehen werden.While it is very difficult to produce a weld over the entire circumference due to different diameters and habits between the main rotor body and the stop ring, a defined weld can be implemented reliably and at defined locations using the present weld at three points.
In particularly simple embodiments, the raised centering surfaces can only be provided on the rotor base body or on the stop ring.
Bei anderen Ausführungsformen können sowohl am Rotorgrundkörper als auch am Anschlagring jeweils erhabene Zentrierflächen vorgesehen werden. Die erhabenen Zentrierflächen weisen dabei gegeneinander ein Übermaß auf. D. h. der Außendurchmesser der Zentrierflächen des Rotorgrundkörper ist größer als der Innendurchmesser der Zentrierflächen des Anschlagrings. Dies führt dazu, dass die Montage des Anschlagrings zunächst in der Weise erfolgt, dass die erhabenen Zentrierflächen des Anschlagrings gegenüber den erhabenen Zentrierflächen des Rotorgrundkörpers um die Achse des Rotorgrundkörpers verdreht positioniert aufgesteckt werden. Sobald sich die erhabenen Zentrierflächen des Anschlagrings in axialer Richtung gesehen auf gleicher Höhe wie die erhabenen Zentrierflächen des Rotorgrundkörpers befinden, werden der Anschlagring und der Rotorgrundkörper relativ zueinander verdreht, sodass die erhabenen Zentrierflächen beider Bauteile aneinander Anliegen und eine Zentrierung des Anschlagrings relativ zum Rotorgrundkörper erfolgt. Insbesondere kann dazu vorgesehen werden, dass die erhabenen Zentrierflächen Anlaufschrägen aufweisen, die eine Selbstzentrierung während der relativen Verdrehung beider Bauteile zueinander unterstützen. Die Anlaufschrägen können dabei insbesondere keilförmig ausgebildet sein, um die Zentrierung des Anschlagrings während der relativen Verdrehung zum Rotorgrundkörper zu unterstützen.
Der auf diese Weise zentrierte Anschlagring kann danach dauerhaft mit dem Rotorgrundkörper verbunden werden.In other embodiments, both on the rotor base body and on the stop ring each raised centering surfaces are provided. The raised centering surfaces are overdimensioned with respect to one another. I. E. the outer diameter of the centering surfaces of the rotor base body is larger than the inner diameter of the centering surfaces of the stop ring. As a result, the stop ring is initially assembled in such a way that the raised centering surfaces of the stop ring are fitted in a rotated position relative to the raised centering surfaces of the rotor base body about the axis of the rotor base body. As soon as the raised centering surfaces of the stop ring, viewed in the axial direction, are at the same height as the raised centering surfaces of the rotor base body, the stop ring and the rotor base body are rotated relative to one another, so that the raised centering surfaces of both components rest against one another and the stop ring is centered relative to the rotor base body. In particular, it can be provided for this purpose that the raised centering surfaces have run-up bevels which support self-centering during the relative rotation of the two components with respect to one another. The run-up bevels can in particular be wedge-shaped in order to support the centering of the stop ring during the relative rotation to the rotor base body.
The stop ring centered in this way can then be permanently connected to the rotor base body.
Die vorliegende Aufgabenstellung wird ferner durch ein Verfahren zur Herstellung einer Fluidpumpe gelöst, das die folgenden Schritte aufweist:
- a) Fertigung eines Rotorgrundkörpers mit Aufnahmen für Magnete;
- b) Anordnen von Magneten in den Aufnahmen;
- c) Anordnen wenigstens eines Metallrings über den Magneten.
- a) Manufacture of a rotor base body with mounts for magnets;
- b) arranging magnets in the receptacles;
- c) placing at least one metal ring over the magnet.
Die Anordnung des Metallrings als Teil der Außenfläche des Rotors schützt einerseits die darunter angeordneten Magnete und hält diese in den vorgesehenen Aufnahmen sicher fest. Gleichzeitig ist der Metallring einfach zu montieren und bewirkt als Rückschlussring die gewünschte Anordnung bzw. Ausrichtung des von den Magneten erzeugten Magnetfelds.The arrangement of the metal ring as part of the outer surface of the rotor on the one hand protects the magnets arranged underneath and holds them securely in the intended receptacles. At the same time, the metal ring is easy to assemble and, as a return ring, effects the desired arrangement or alignment of the magnetic field generated by the magnets.
Dabei kann der Metallring nach dem Schritt c) wenigstens durch Formschluss, Reibschluss, Stoffschluss oder Kraftschluss mit dem Rotorgrundkörper verbunden werden. Diese Verbindung kann prozesssicher, preisgünstig und hochautomatisiert dargestellt werden.In this case, after step c), the metal ring can be connected to the rotor base body at least by a form fit, friction fit, material fit or force fit. This connection can be represented in a process-reliable, inexpensive and highly automated manner.
Zudem können während oder zwischen den Schritten a) bis c) Dichtmittel derart zwischen dem Metallring und dem Rotorgrundkörper angeordnet werden, dass die Magnete in den Aufnahmen dicht umschlossen sind. Die Magnete sind dadurch gegenüber dem von der Fluidpumpe zu fördernden Fluid abgeschirmt, wodurch beispielsweise Korrosionsschäden vermieden werden, wenn es sich bei dem zu fördernden Medium um Wasser handelt.In addition, during or between steps a) to c), sealing means can be arranged between the metal ring and the rotor base body in such a way that the magnets are tightly enclosed in the receptacles. The magnets are thereby shielded from the fluid to be conveyed by the fluid pump, as a result of which, for example, corrosion damage is avoided if the medium to be conveyed is water.
Schließlich kann auch vorgesehen werden, dass der Metallring durch ein Anschlagring (Fixiermittel) auf dem Rotorgrundkörper fixiert wird und der Anschlagring nach Schritt c) in axialer Richtung auf den Rotorgrundkörper aufgeschoben und durch eine Drehbewegung mittels Zentrierflächen relativ zum Rotorgrundkörper zentriert und danach fest mit dem Rotorgrundkörper verbunden wird. Hierdurch ist eine sichere Fixierung des Metallrings und eine zuverlässige Zentrierung des Anschlagrings möglich.Finally, it can also be provided that the metal ring is fixed on the rotor base body by a stop ring (fixing means) and the stop ring is pushed onto the rotor base body in the axial direction after step c) and centered relative to the rotor base body by means of a rotary movement by means of centering surfaces and then fixed to the rotor base body is connected. This enables secure fixing of the metal ring and reliable centering of the stop ring.
Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“, ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung.As a precaution, it should be noted that the numerals used here (“first”, “second”, ...) primarily (only) serve to differentiate between several similar objects, sizes or processes, so in particular no dependency and / or sequence of these objects, sizes or prescribe processes to each other. Should a dependency and / or sequence be required, this is explicitly stated here or it is obvious to a person skilled in the art when studying the specifically described embodiment.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. In der Zeichnung zeigen:
-
1 : eine Schrägansicht eines Rotors und Stators; -
2 : eine teilweise geschnittene Schrägansicht eines Rotors; -
3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Rotors; -
4 einen schematischen Radialschnitt durch einen Rotorgrundkörper und einen ersten Anschlagring; und -
5 einen schematischen Radialschnitt durch einen Rotorgrundkörper und einen zweiten Anschlagring in zwei Zuständen.
-
1 : an oblique view of a rotor and stator; -
2 : a partially sectioned oblique view of a rotor; -
3 a partially sectioned side view of a rotor; -
4th a schematic radial section through a rotor base body and a first stop ring; and -
5 a schematic radial section through a rotor base body and a second stop ring in two states.
In
Die
In der
Der Anschlagring
Gemäß
Schließlich zeigt
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Bezugszeichenliste RotorList of reference symbols rotor
- 1a1a
- AußenumfangOuter circumference
- 22
- MetallringMetal ring
- 2a2a
- AußenflächeExterior surface
- 33
- Statorstator
- 44th
- Achseaxis
- 55
- SpuleKitchen sink
- 66th
- Aufnahmeadmission
- 77th
- Magnetmagnet
- 88th
- FlügelradImpeller
- 99
- Fixiermittelfixer
- 1010
- RotorgrundkörperRotor body
- 1111
- erstes Dichtmittelfirst sealant
- 1212th
- zweites Dichtmittelsecond sealant
- 1313th
- AnschlagringStop ring
- 1414th
- SchweißverbindungWelded joint
- 1515th
- PfeileArrows
- 1616
- ErhebungElevation
- 1717th
- Pfeilarrow
- 1818th
- AnlaufschrägeApproach slope
- 1919th
- ZentrierflächenCentering surfaces
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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