DE10245015A1

DE10245015A1 - Elektromotor und Umwälzpumpe

Info

Publication number: DE10245015A1
Application number: DE10245015A
Authority: DE
Inventors: Karsten Laing; Zoltan Jagasics
Original assignee: Individual
Current assignee: Xylem IP Holdings LLC
Priority date: 2001-10-08
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2003-05-08
Anticipated expiration: 2022-09-21
Also published as: JP2003180061A; DE10245015B4

Abstract

Um einen Elektromotor, umfassend einen Läufer und einen Stator, wobei der Läufer sphärisch gelagert ist, zu schaffen, welcher einen hohen Wirkungsgrad aufweist, wird vorgeschlagen, daß der Läufer magnetfelderzeugend ist, daß der Läufer dem Stator zugewandt sphärisch ausgebildet ist und daß Läufer und Stator so angepaßt ausgebildet sind, daß eine axiale magnetische Haltekraft, welche den Läufer an dem shärischen Lager hält, größer ist als eine maximale axiale Gegenkraft.

Description

Die vorliegende Offenbarung steht in Beziehung zum Gegenstand der deutschen Anmeldung Nr. 101 49 562.5 vom 8. Oktober 2001. Auf diese wird in ihrer Gesamtheit und für alle Zwecke vollinhaltlich Bezug genommen.
Die Erfindung betrifft einen Elektromotor, umfassend einen Läufer und einen Stator, wobei der Läufer sphärisch gelagert ist.
Derartige Elektromotoren werden beispielsweise bei Kreiselpumpen eingesetzt, wobei das entsprechende Lager zur sphärischen Lagerung des Läufers einen kugelförmigen Gleitkörper umfassen kann.
Solche Elektromotoren lassen sich mit geringer axialer Höhe bauen und sind aufgrund eines geringen Spiels durch die sphärische Lagerung geräuscharm und unterliegen nur geringem Verschleiß.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher einen hohen Wirkungsgrad aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Läufer magnetfelderzeugend ist, daß der Läufer dem Stator zugewandt sphärisch ausgebildet ist und daß Läufer und Stator so angepaßt ausgebildet sind, daß eine axiale magnetische Haltekraft, welche den Läufer an einem sphärischen Lager hält, größer ist als eine maximale axiale Gegenkraft.

Durch den magnetfelderzeugenden Läufer, der insbesondere Permanentmagnete aufweist, lassen sich hohe Wirkungsgrade realisieren, da der Läufer keine Verluste erzeugt. Ferner lassen sich Wirbelstromverluste verringern, da der Stator einfacher aufgebaut werden kann.

Durch die entsprechende Einstellung der magnetischen Haltekräfte läßt sich erreichen, daß, auch wenn der Motor abgeschaltet wird, der Läufer magnetisch an dem Lager gehalten wird, das heißt nicht von diesem abhebt. Insbesondere erfolgt die Ausbildung von Läufer und Stator derart angepaßt, daß eine magnetische Kraft an einem Ende des Läufers größer ist als an einem gegenüberliegenden Ende, so daß eine Haltekraft resultiert, welche auch noch bei maximaler Gegenkraft, wie beispielsweise bei einer hydraulischen Gegenkraft, den Läufer gegen einen Gleitkörper des sphärischen Lagers drückt.

Durch die erfindungsgemäße Lösung kann ein Elektromotor mit geringer axialer Bauhöhe realisiert werden.

Damit lassen sich Elektromotoren mit sphärischer Lagerung realisieren, die einen hohen Wirkungsgrad aufweisen, wobei sie gleichzeitig die erwähnten Vorteile sphärischer Lagerung aufweisen.

Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn ein Rückschlußkörper des Stators um den Läufer angeordnet ist. Der Stator läßt sich dann mit seinem Rückschlußkörper einfach aufbauen. Insbesondere müssen keine Zähne vorgesehen werden, um Wicklungen zu halten; solche Zähne führen zu erhöhter Wirbelstrombildung aufgrund erforderlicher längerer Wege. Erfindungsgemäß sind die Wege minimiert. Ein entsprechender Elektromotor läßt sich kompakt aufbauen mit geringer axialer Bauhöhe. Es kann eine genügend große magnetische Haltekraft zum Halten des Läufers an dem sphärischen Lager vorgesehen sein oder auch ein Gegenlager, welches das Abheben des Läufers verhindert.

Der Stator läßt sich auf einfache Weise ausbilden, wenn der Rückschlußkörper den Läufer umgebend geschlossen ausgebildet ist und insbesondere den Läufer ringförmig umgibt.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn der Rückschlußkörper dem Läufer zugewandt sphärisch ausgebildet ist. Dadurch läßt sich zum einen der Rückschlußkörper auf einfache Weise aufbauen, um insbesondere Wirbelstromverluste zu minimieren. Ferner läßt sich dann ein genügend großer Abstand zwischen dem Läufer und dem magnetischen Rückschlußkörper erreichen, das heißt eine genügend große Luftspaltbreite, so daß Wicklungen des Stators in dem Luftspalt angeordnet werden können. Ferner ist dadurch erreichbar, insbesondere bei entsprechender Einstellung einer Koerzitivfeldstärke von permanentmagnetischen Magnetpolen des Läufers, daß eine axiale magnetische Haltekraft resultiert, welche größer ist als eine maximale Gegenkraft wie beispielsweise eine hydraulische Gegenkraft.

Es ist dadurch möglich, einen Synchron-Elektromotor mit sphärischer Lagerung zu realisieren.

Insbesondere ist es vorgesehen, daß Läufer und Rückschlußkörper im wesentlichen konzentrisch liegen, um so insbesondere eine Restkraft einstellen zu können, die bei allen Betriebsbedingungen des Elektromotors den Läufer an dem Lager hält.

Günstigerweise weist der Rückschlußkörper einen zur Drehachse des Läufers monoton variierenden Innendurchmesser auf, so daß der Läufer eine Seite mit einem größeren Durchmesser und eine Seite mit einem kleineren Durchmesser aufweist. Dadurch wiederum läßt sich eine resultierende magnetische Haltekraft einstellen, die den Läufer an dem Lager hält. Wird entsprechend bei einem Läufer, welcher über den Durchmesser magnetisierte Permanentmagnete enthält und so beispielsweise 4-polig oder 6-polig ausgebildet ist, die Koerzitivfeldstärke so gewählt, daß die Haltekraft größer ist als eine maximale beispielsweise hydraulische Gegenkraft, so ist das Abheben des Läufers von einem Gleitkörper des Lagers verhindert.

Günstigerweise weist der Rückschlußkörper in Richtung der magnetischen Haltekraft einen sich verkleinernden Innendurchmesser auf. Dadurch läßt sich eben eine Haltekraft einstellen, welche den Läufer an dem Lager hält.

Ganz besonders vorteilhaft ist es dann, wenn an einem Ende des Rückschlußkörpers dieser einen endlichen Innendurchmesser aufweist, so daß hier dann auch eine endliche axiale Komponente der magnetischen Haltekraft vorliegt; es läßt sich dadurch eine resultierende magnetische Haltekraft in axialer Richtung erreichen, welche ausreichend ist, um bei allen Betriebsbedingungen den Läufer an dem Lager zu halten.

Wenn der Rückschlußkörper im Bereich eines Endes mit dem kleineren Innendurchmesser eine solche Ausbildung aufweist, daß die axiale magnetische Haltekraft größer ist als die maximale axiale Gegenkraft, dann lassen sich die Vorteile eines Elektromotors mit sphärischer Lagerung mit Synchronmotoren mit permanentmagnetischem Läufer kombinieren, das heißt es läßt sich ein Synchronmotor mir sphärischer Lagerung des Läufers realisieren.

Eine axiale magnetische Haltekraft läßt sich einstellen, wenn der Rückschlußkörper dem Läufer zugewandt die äußere Form einer Hohlkugelschicht hat. Eine solche Hohlkugelschicht entspricht einer Hohlkugel mit abgeschnittenen Hohlkugel-Polkappen. Bei entsprechender sphärischer Ausbildung des Läufers und insbesondere von Magnetpolen des Läufers läßt sich so eine resultierende magnetische Haltekraft einstellen.

Weiterhin ist es günstig, wenn eine erste Seite der Hohlkugelschicht einen kleineren Durchmesser aufweist als eine zweite Seite, wobei Flächennormalen der ersten Seite und der zweiten Seite parallel zur Drehachse des Läufers sind, um so eine magnetische Haltekraft einstellen zu können.

Die erste Seite weist dabei einen größeren Abstand zu dem Lager auf als die zweite Seite, um so eben eine magnetische Haltekraft zu erreichen, die den Läufer an dem Lager hält und diesen nicht von dem Lager abhebt.

Es ist dann ebenfalls günstig, wenn der Läufer dem Stator zugewandt die äußere Form einer Kugelschicht aufweist und insbesondere der Magnetteil des Läufers eine entsprechende sphärische (Außen-)Gestalt hat, um so die notwendigen magnetischen Haltekräfte zu erzielen.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn zwischen Läufer und Rückschlußkörper ein Luftspalt gebildet ist, in dem eine oder mehrere Windungen des Stators angeordnet sind. Ein magnetfelderzeugender Läufer, welcher beispielsweise über den Durchmesser magnetisierte Permanentmagnete aufweist, erlaubt einen relativ großen Abstand zwischen dem Läufer und dem Rückschlußkörper, so daß ein Raum im Luftspalt bereitgestellt ist, in dem eine Wicklung oder Wicklungen untergebracht werden können. Dadurch läßt sich ein kompakter Elektromotor realisieren, ohne daß dessen Funktionsfähigkeit beschränkt ist. Insbesondere läßt sich eine axiale Ausdehnung des Elektromotors klein halten.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, dann, wenn der Läufer über seinen Umfang verteilt permanentmagnetische Pole aufweist, welche magnetfelderzeugend wirken. Es kann dann ein relativ großer Abstand zwischen dem Läufer und dem Rückschlußkörper eingestellt werden.

Es ist günstigerweise vorgesehen, daß zwischen dem Läufer und dem Stator eine Trennwand angeordnet ist. Diese trennt bei einer Umwälzpumpe den nassen Bereich von dem trockenen Bereich. Wicklungen sind dabei insbesondere hinter der Trennwand dem Rückschlußkörper zu angeordnet.

Günstig ist es, wenn die Trennwand aus einem elektrisch nicht leitenden Werkstoff hergestellt ist, um Wirbelstromverluste zu vermeiden.

Es kann ferner günstig sein, wenn die Trennwand thermisch isolierend ausgebildet ist, so daß Abwärme der Wicklungen nicht zu einer Erhitzung des an der Trennwand vorbeigeführten Fluids beispielsweise in einer Umwälzpumpe führt.

Ferner ist es günstig, wenn der Rückschlußkörper eine axiale Erstreckung aufweist, die an die des Läufers angepaßt ist. Dadurch kann auf einfache Weise eine axiale magnetische Haltekraft erzeugt werden.

Fertigungstechnisch günstig ist es, wenn die Trennwand ein Querelement umfaßt, welches zu einer ersten Seite des Rückschlußkörpers hin abschließt.

Vorteilhaft ist es, wenn das Querelement eine Haltesäule für einen Gleitkörper des Lagers hält. Dadurch kann der Elektromotor auf einfache und kostengünstige Weise zusammengesetzt werden.

Ein erfindungsgemäßer Elektromotor läßt sich vorteilhafterweise in einer Umwälzpumpe einsetzen, um ein Fluid und insbesondere eine Flüssigkeit zu fördern. Eine solche Umwälzpumpe läßt sich mit kleiner axialer Bauhöhe ausbilden. Sie wird dann auch als Kreiselpumpe bezeichnet.

Insbesondere ist dabei dann ein Schaufelrad mit dem Läufer verbunden.

Bei einer Umwälzpumpe ist dann insbesondere die Gegenkraft eine hydraulische Kraft, welche durch das Schaufelrad verursacht wird.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Umwälzpumpe;
Fig. 2 eine vergrößerte Teilansicht der Umwälzpumpe gemäß Fig. 1. Für weitere Ausführungsformen zeigen:
Fig. 1* einen parallel zur Achse verlaufenden Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Kreiselpumpe;
Fig. 2* eine Draufsicht auf die Trennwand mit der Wicklung;
Fig. 3* den kugelzonenförmigen Rückschlussring;
Fig. 4* einen Schnitt durch den Rückschlussring und die freigelegte Trennwand;
Fig. 5* die Verteilung der Leiter auf der Trennwand für einen Wicklungsstrang;
Fig. 6* die maximal zulässige Strangbreite;
Fig. 7* den Verlauf der Stränge vor und hinter dem Trägerkörper;
Fig. 8* einen Trägerkörper für einen Strang;
Fig. 9* die Befestigung an der Peripherie;
Fig. 10* die Draufsicht auf einen Rückschlußring mit Flachwicklung;
Fig. 11a* einen Querschnitt durch Fig. 10*;
Fig. 11b* die Ansicht der Fig. 10* und 11a* von unten;
Fig. 12* das Schema der Wicklung für einen vierpoligen Motor;
Fig. 13* eine koaxial durchströmte Kreiselpumpen-Motor-Einheit;
Fig. 14a* den ersten Schritt eines Herstellungsverfahrens für einen Strang;
Fig. 14b* den zweiten Schritt des Herstellungsverfahrens, und
Fig. 15* eine weitere Alternative für das Herstellungsverfahren.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Elektromotors, welcher in Fig. 1 als Ganzes mit 100 bezeichnet ist, ist Teil einer Umwälzpumpe 102, so daß eine Pumpen-Motor-Einheit gebildet ist. Die Umwälzpumpe 102 umfaßt dabei ein Gehäuse 104, in welchem der Elektromotor 100 angeordnet ist. Die Umwälzpumpe 102 ist, wie unten noch näher beschrieben, als Kreiselpumpe ausgebildet.
Der Elektromotor weist einen Läufer (Rotor) 106 auf. Mit diesem drehfest verbunden ist ein Schaufelrad 108 (Laufrad), um eine Läufer-Schaufelrad-Einheit zu bilden.
Der Elektromotor 100 umfaßt ferner einen Stator 110 mit einer oder mehreren Wicklungen 112 und einem Rückschlußkörper 114. Dieser Rückschlußkörper 114 ist aus einem weichmagnetischen Material hergestellt und insbesondere aus Weicheisenpulver gepreßt. Die Weicheisen-Partikel sind gegeneinander elektrisch isoliert. Der Stator 110 ist drehfest in dem Gehäuse 104 angeordnet.
Der Läufer 106 ist magnetfelderzeugend ausgebildet. Dazu umfaßt er ein oder mehrere Magnetelemente 116, bei denen es sich insbesondere um Permanentmagnete handelt, die über eine radiale Richtung magnetisiert sind. Insbesondere sind die Magnetelemente 116 über Permanentmagnete hoher Koerzitivfeldstärke gebildet, wobei die magnetischen Pole der einzelnen Magnetelemente über den Umfang des Läufers 106 mit alternierender Polung angeordnet sind. Es können beispielsweise zwei Pole oder ein Vielfaches von zwei Polen vorgesehen sein. Insbesondere sind vier Pole vorgesehen.
Eine dem Stator 110 zugewandte Oberfläche 118 des Läufers 106 ist Teil einer Kugeloberfläche, wobei die Magnetelemente 116 dieser Oberflächengestalt folgen. Zum Schutz der Magnetelemente 116 weist der Läufer 106 eine Ummantelung 120 auf, welche aus Kunststoff oder Edelstahl hergestellt sein kann, welche die Oberfläche 118 ausbildet.
Die sphärische Oberfläche 118 entspricht dabei einem Abschnitt einer gedachten Kugel, welche senkrecht zu einer Achse 122 (Fig. 2) welche durch den Mittelpunkt der gedachten Kugel läuft, geschnitten wurde. Diese Achse 122 ist dabei auch eine Drehachse des Läufers 106.
Ein dem Gehäuse 104 zuweisender Bereich 124 des Läufers 106 weist dadurch eine im wesentlichen ebene Oberfläche auf. Gleiches gilt für einen Bereich 126 des Läufers 106, welcher dem Schaufelrad 108 hin zuweist. Bezüglich seiner dem Rückschlußkörper 114 zugewandten Oberfläche hat der Läufer 106 in diesem Bereich die äußere Gestalt einer Kugelschicht.
Die Wicklung bzw. Wicklungen 112 des Stators 110 sind den Läufer 106 umgebend angeordnet, wobei auch der Rückschlußkörper 114 den Läufer umgibt.
Zwischen dem Läufer 106 und dem Rückschlußkörper 114 ist ein Luftspalt 128 zum magnetischen Rückschluß gebildet. Beabstandete Kugeloberflächenbereiche, nämlich die Oberfläche 118 und eine gegenüberliegende sphärische Oberfläche 130 einer die Wicklung bzw. Wicklungen 112 umgebenden Wand 132, bilden einen Teil dieses Luftspalts 128.
Die Wand 132 wirkt als Trennwand zu den Naßbereichen der Umwälzpumpe und somit als Trennwand zwischen dem Läufer 106 und dem Stator 110. Sie ist insbesondere aus einem elektrisch nicht-leitenden Werkstoff hergestellt wie beispielsweise einem Kunststoffmaterial. Sie kann auch aus einem thermisch isolierenden Werkstoff hergestellt sein, so daß durch die Umwälzpumpe 102 transportierte Flüssigkeit nicht durch die Abwärme der Wicklungen 112 erwärmt wird.
Der Läufer 106 ist sphärisch gelagert, um so eine Kreiselpumpe zu bilden. Ein entsprechendes Lager 136 umfaßt einen als Kugel ausgebildeten Gleitkörper 138, welcher an einer Haltesäule 134 (Lagersäule) sitzt. Die Haltesäule 134 erstreckt sich dabei in Richtung der Achse 122 und ist an einem Querelement 140 der Wand 132 gehalten. Dieses scheibenförmige Querelement 140 verbindet die sphärischen Bereiche der Trennwand 132 dort, wo der Rückschlußkörper 114 seinen kleinsten Innendurchmesser aufweist.
Die Haltesäule 134 ist drehfest in dem Gehäuse 104 angeordnet. Ein Mittelpunkt des Gleitkörpers 138 sitzt auf der Achse 122 des Läufers 106. Der Mittelpunkt des Gleitkörpers 138 fällt zusammen mit dem Mittelpunkt der gedachten Kugel, welche die Oberfläche 118 bildet.
Das Lager umfaßt ferner eine Lagerschale 142, welche beispielsweise aus Kohle hergestellt ist. Der Gleitkörper 138, welcher beispielsweise aus einem Keramikmaterial hergestellt ist, kann relativ zur Lagerschale 142 in dieser gleiten. Die Lagerschale 142 ist drehfest an dem Läufer 106 angeordnet und weist eine sphärische Gleitfläche 144 für die sphärische Gleitfläche des kugelförmigen Gleitkörpers 138 auf. Über das Lager 136 läßt sich dann so eine Kreiselpumpe bilden.
Der Rückschlußkörper 114 umgibt ringförmig den Läufer 106.
Er ist dem Läufer 106 zugewandt sphärisch ausgebildet mit einer Fläche 146. Diese wird durch eine gedachte Kugel gebildet, deren Mittelpunkt im Idealfall mit dem Mittelpunkt der gedachten Kugel für die Oberfläche 118 zusammenfällt und mit dem Mittelpunkt des kugelförmigen Gleitkörpers 138 zusammenfällt. Aufgrund von Fertigungstoleranzen kann die Konzentrizität zwischen diesen gedachten Kugeln auch nur näherungsweise vorliegen, das heißt es kann ein Abstand zwischen den Mittelpunkten der gedachten Kugeln vorliegen, die die sphärischen Oberflächen 118 und 146 ausbilden.
Der Luftspalt 128 ist damit durch gegenüberliegende sphärische Flächen 118 und 146 begrenzt und ist damit kugelschalenförmig. In diesem Luftspalt 128 ist die Wicklung 112 untergebracht.
Der Rückschlußkörper 114 weist eine axiale Höhe in Richtung der Achse 122 auf, welche an die axiale Höhe der Magnetelemente 116 angepaßt ist. Insbesondere liegt ein dem Schaufelrad 108 zugewandtes stirnseitiges Ende 148 des Rückschlußkörpers 114 in der Nähe des Bereichs 126 des Läufers 106.
Ein dem Schaufelrad 108 abgewandtes stirnseitiges Ende 150 bildet das gegenüberliegende Ende des Stators 110.
Ein Innenbereich zwischen der Fläche 146 des Stators hat die Form einer Hohlkugelschicht mit einer ersten Seite 152 am Ende 150 und einer parallelen zweiten Seite 154 am gegenüberliegenden Ende 148. Der Innendurchmesser dieser Hohlkörperschale nimmt quer zur Achse 122 von der ersten Seite 152 zur zweiten Seite 154 zu, so daß der Innendurchmesser an der ersten Seite 152 der kleinste Innendurchmesser dieser Hohlkugelschale ist.
Der Läufer 106 ist so sphärisch ausgebildet und angepaßt an den Rückschlußkörper 114, daß auch er eine erste Seite 156 mit kleinerem Durchmesser aufweist, welche der ersten Seite 152 der Hohlkugelschale des Rückschlußkörpers 114 zugewandt ist. Ausgehend von dieser ersten Seite 156 nimmt in Richtung einer gegenüberliegenden zweiten Seite 158 der Durchmesser des Läufers 106 und insbesondere die Gesamtheit der Magnetelemente 116 monoton quer zur Achse 122 zu.
Zwischen den beiden Seiten 156 und 158 hat der Läufer 106 die äußere Gestalt einer Kugelschicht, welche in der Hohlkugelschicht des Rückschlußkörpers 114 angeordnet ist.
Aufgrund der Magnetkräfte zwischen den Magnetelementen 116 und dem Stator 110 erfährt der Läufer 106 eine magnetische Kraft, welche mit einer axialen Komponente 160 den Läufer 106 in der Lagerschale 142 auf den Gleitkörper 138 drückt.
Der Läufer 106 erfährt eine axiale Gegenkraft 162, welche bestrebt ist, den Läufer 106 von dem Gleitkörper 138 abzuheben. Bei einer Umwälzpumpe ist diese Gegenkraft 162 verursacht durch eine hydraulische Axialkraft, die von dem Schaufelrad 108 erzeugt wird.
Der Läufer 106 und der Stator 110 sind nun so ausgebildet, daß unter allen Bedingungen die axiale Komponente 160 der Magnetkraft größer ist als die Gegenkraft 162, so daß stets der Läufer 106 gegen den Gleitkörper 138 gepreßt wird. Insbesondere gilt diese Bedingung auch für die Situation unmittelbar nach Abschaltung des Elektromotors; der hydraulische Schub ist dann noch wirksam.
Die Koerzitivfeldstärke des magnetfelderzeugenden Teils des Läufers 106 ist so groß gewählt, und der Luftspalt 128 weist eine so große radiale Ausdehnung auf, daß die axiale Komponente 160 der Magnetkraft größer ist als eine maximal in axialer Richtung 122 wirkende Gegenkraft 162. Insbesondere ist der Rückschlußkörper 114 in einem Bereich an der ersten Seite 152, das heißt der Seite mit dem kleineren Innendurchmesser des Rückschlußkörpers 114, so ausgebildet, daß diese Bedingung erfüllt ist.
Gleichzeitig wird der Luftspalt 128 so gewählt, daß noch die Wicklung oder Wicklungen 112 in diesem zur Bildung des Stators 110 untergebracht werden können.
Die ausreichende Größe der magnetischen Haltekraft erlaubt es, einen relativ großen Luftspalt 128 bereitzustellen, in dem wiederum die Wicklung bzw. Wicklungen 112 des Stators 110 untergebracht werden können. Der Rückschlußkörper 114 ist ringförmig (einfach zusammenhängend) ausgebildet und umgibt den Läufer 106.
Man erhält dadurch einen Elektromotor 100 bzw. eine Kreiselpumpe 102, die klein bauend ist und geräuscharm ist. Gleichzeitig weist dieser Elektromotor 100 aufgrund seines magnetfelderzeugenden und insbesondere permanentmagnetischen Läufers 106 einen hohen Wirkungsgrad auf, da der Läufer 106 selber keine Verluste erzeugt. Der Stator 110 ist bei dem erfindungsgemäßen Elektromotor einfach ausgestaltet; insbesondere müssen keine Zähne vorgesehen werden, die zu erhöhten Wirbelstromverlusten führen können.
Erfindungsgemäß ist insbesondere ein Synchronmotor mit sphärischer Lagerung des Läufers 106 realisierbar.
Beispiele für die Anordnung einer Wicklung bzw. Wicklungen im Luftspalt 128 sind unten beschrieben.
Elektromotoren für Kreiselpumpen mit sphärischem, auf einer Kugel gelagertem Läufer sind klein bauend und geräuscharm. Synchronmotoren mit permanentmagnetischem Läufer weisen hohe Wirkungsgrade auf, weil die Rotoren keine Verluste erzeugen. Die Erfindung bezieht sich auf Elektromotoren mit sphärischem Läufer, in denen die Wicklung um den Läufer herum angeordnet ist.
Pumpen mit sphärischen Läufern weisen den Nachteil auf, daß die Wicklung in axialer Richtung neben dem Läufer von Zähnen komplizierter Statoren getragen wird, was erhebliche Wirbelstromverluste nach sich zieht, daß ferner der Läufer nicht mehr magnetisch in seiner Lage zur Kugel gehalten wird, sobald der Motor abgeschaltet wird. Synchronmotoren sind nur mit zylindrischen Läufern bekannt und lassen sich nicht ohne Weiteres mit sphärischem Läufer ausführen.
Die Nachteile beider Systeme sind erfindungsgemäß vermieden. Motoren weisen erfindungsgemäß einen Läufer auf, der einen über den Durchmesser magnetisierten Permanentmagneten enthält. Gemäß der Erfindung erlaubt ein solcher Läufer einen so großen Abstand zwischen der Läuferperipherie und dem magnetischen Rückschlusskörper, dass es möglich ist, die Wicklung im Luftspalt anzuordnen. Die innere Oberfläche des Rückschlusskörpers, die Trennwand und die Oberfläche des Läufers verlaufen in konzentrischen Kugelzonen. Der Motor hat also an einer der beiden axialen Begrenzungen einen wesentlich kleineren Durchmesser als an der anderen axialen Begrenzung. Hierdurch wird erreicht, daß an den axialen Enden die axialen Komponenten der Magnetkräfte in solchem Maße unterschiedlich sind, daß eine Restkraft verbleibt, die den Läufer zum kleinen Durchmesser des ringförmigen Rückschlusskörpers hin anzieht, wobei diese Kraft ausreichend sein muß, um eine sichere Lagerung des Läufers auf der zentral angeordneten Lagerkugel in allen Betriebszuständen, also auch nach Abschalten des Motors zu gewährleisten. Gemäß der Erfindung kann die Trennwand zwischen dem Läufer und der Wicklung aus nichtmetallischem Werkstoff, z. B. einem Thermoplasten bestehen, so daß die bei metallischen Werkstoffen unvermeidlichen, erheblichen Wirbelstromverluste entfallen. Ein wesentlicher Fortschritt der Erfindung besteht darin, daß die Motoren eine extrem kurze axiale Erstreckung aufweisen.
In Fig. 1* ist ein Querschnitt durch die aktiven Teile einer erfindungsgemäßen Kreiselpumpe gezeigt. Der Läufer 21 bildet mit dem Pumpenlaufrad 22eine Einheit, die auf der Kugel 23 abgestützt ist. Die Kugel 23 ist auf einer Lagersäule 24 befestigt, die mit der Kreisscheibe 25 eine Einheit bildet und in den kleineren Durchmesser 5 der Trennwand 1 übergeht. Die Trennwand 1 trennt den Nassraum, in dem sich die Läufer-Pumpenlaufrad-Einheit 21, 22 befindet, von dem Außenraum mit der Wicklung 4 und dem Rückschlusskörper 2. Die innere Oberfläche des Rückschlußkörpers 2 ist eine Kugelzone konzentrisch zur äußeren Oberfläche der Trennwand 1. Das Zusammenwirken des Läufers 21 mit dem nach innen gerichteten Bereich des Rückschlußkörpers 2 bewirkt die Axialkraft, die den Läufer 21 gegen die Kugel 23 preßt, wobei die axial gerichtete Magnetkomponente 26 größer sein muß als die in entgegengesetzter Richtung wirksame hydrodynamische Komponente 27.
Fig. 2* zeigt schematisiert eine den sphärischen Läufer einschließende kugelzonenförmige Trennwand 1', die bevorzugt aus einem organischen Werkstoff besteht. Im Zwischenraum zwischen der Trennwand 1' und dem Rückschlußkörper 2 in Fig. 1*, der den magnetischen Rückschluß bewirkt, liegen zwei Schichten der Wicklungen 4 (Fig. 1*) für drei Phasen, deren Verlauf schematisiert für die Phase I der gestrichelten Wicklungsfläche folgt, während die mit Kreisen dargestellte Wicklungsfläche die Wicklung II und die gekräuselt angelegte Fläche die Wicklung III darstellt. In vielen Einsatzfällen ist die Abführung der Verlustwärme durch den Förderstrom nachteilig (z. B. bei Zirkulationspumpen für Fischtanks oder für Entwicklerflüssigkeit von Entwicklungsautomaten der Phototechnik). Durch eine thermisch isolierende Trennwand 1 in Fig. 1* kann der Wärmestrom der Wicklung 4 daran gehindert werden, den Förderstrom aufzuheizen.
Fig. 3* zeigt die Draufsicht auf einen Rückschlussring 2'. Die nach innen weisende Oberfläche weist Gräben 30 auf, in die die Stränge 28 gemäß Fig. 2* verlegt werden. Zwischen den Strängen 28 treten die schraffiert dargestellten Rückschlussing-Bereiche 31, 32, 33, 34 an die Oberfläche. Wenn die Gräben 30 so tief sind wie die Stärke der Stränge 28, entsteht eine vorsprungfreie Oberfläche, die vorteilhaft mit einer isolierenden Schicht abgedeckt wird. Als Werkstoff für den Rückschlussring eignet sich bevorzugt Eisenpulver, dessen Granuli voneinander isoliert sind. Das Eisenpulver wird durch Pressen in die gezeigte Form gebracht.
Fig. 4* zeigt schematisiert den sphärischen Läufer 21 im Schnitt parallel zur Rotationsachse mit einer kugelzonenförmigen Trennwand 1, die aus einem organischen Werkstoff bestehen kann. Im Zwischenraum zwischen der Trennwand 1 und dem Rückschlussring 2, der den magnetischen Rückschluss bewirkt, liegt die Wicklung 4 für drei Phasen, deren Verlauf schematisiert für die Phase I der gestrichelten Linie I folgt, während die punktgestrichelte Linie II der Phase II zugeordnet ist. Die zweipunkt-gestrichelte Linie III zeigt den Wicklungsverlauf der Phase III.
Fig. 5* Zeit die Draufsicht auf die Trennwand 1 mit dem Verlauf der drei Stränge I, II, III. Jeder Strang beginnt an der Peripherie 9, führt dann zum inneren Rand 5 und von dort wieder um 180° versetzt zur Peripherie 9 an der Stelle I'. Danach verläuft er wieder zum Rand 5 und dann zum Ausgangspunkt I".
Wie aus Fig. 6* ersichtlich weist die Wicklung I die Breite I''' auf, die weniger als ein Sechstel des Umfanges 5 mit dem kleinen Durchmesser der Trennwand 1 beträgt.
Fig. 7* zeigt den Verlauf der einzelnen Leiter im Aufbau der Wicklung, dargestellt an dem gestrichelten Leiter 6 und dem als Vollstrich gezeigten Leiter 7. Im Bereich des dem kleinen Durchmesser zugeordneten Umfanges 5 ist der Leiter 6 um die gedachte Tangente 8 an der Umfangslinie mit linker Drehung wie eine Haarnadel gebogen und verläuft dann als Abschnitt 6' zum Umfang 9 des größeren Durchmessers. Der Leiter 7 verläuft nach außen weisend neben dem Leiter 6 und läuft unter dem Leiterabschnitt 6'.
Danach wird er in gleicher Weise wie der Leiter 6 um die gedachte Tangente 8 gebogen und verläuft nunmehr als Leiterabschnitt 7' auf der nach innen weisenden Seite des Leiterabschnitts 6'. Im Bereich des großen Umfanges 9 erfolgt die Umlenkung in gleicher Weise durch Umschlingung der gedachten Tangente 8' an der Peripherie.
Fig. 8* zeigt einen Trägerkörper 10, der aus dünnwandigem Isoliermaterial gebildet ist und auf einer gedachten Kugeloberfläche liegt. Im Bereich 16 und dem um 180° versetzten Bereich sind die Leiter durch den Trägerkörper verdeckt, so dass nur der Trägerkörper für den Betrachter erkennbar ist, während im Bereich 17 und in dem diesem zugeordneten um 180° versetzten Bereich die Leiter 18 sichtbar sind. An die Stelle der gedachten Tangenten 8 und 8' in Fig. 6* tritt in den Umfangsbereichen 14' und 15' der Trägerkörper 10. Drei solcher aus dem Trägerkörper 10 und der Wicklung 18 bestehende Einheiten bilden um 120° bzw. 240° versetzt den Wicklungskörper für einen Dreiphasenmotor. An die Stelle eines Trägerkörpers 10, der den Leitern einer Wicklung den Halt gibt, kann auch eine Wicklung treten, deren Leiter miteinander verklebt oder verbacken sind.
Fig. 9* zeigt in zwei Ebenen die Biegung eines Leiters an der Peripherie 20 des Trägerkörpers 10 durch Abbiegung des jeweils nach außen gerichteten Bereiches 6' eines Leiters der vor dem Trägerkörper 10 läuft und der nach einer 90°-Biegung um die Achse 19, die parallel zur Motorachse verläuft, als absteigender Bereich 6" hinter dem Trägerkörper 10 verläuft.
In den Fig. 10* und 11* ist eine weitere Wicklungsform gezeigt. Innerhalb des Rückschlussringes 40 verlaufen die Strangabschnitte 41, die aus nebeneinanderliegenden Drähten bestehen. Der Strangabschnitt 41 verläuft vom kleineren Durchmesser des Rückschlußringes zu dessen größerem Durchmesser. Dort ist der Strangabschnitt um den Rand 49 nach außen hin um annähernd 180° abgebogen und um die geometrische Achse 42 gefaltet und zum in Gegenrichtung verlaufenden Strangabschnitt 43 geführt, wo er in gleicher Weise gefaltet ist. Das jeweils untere Ende 44 eines Strangabschnittes ist, wie aus dem Querschnitt in Fig. 11a* erkennbar, um den Rand 35 des kleineren Durchmessers nach außen geboten und dort in gleicher Weise gefaltet, wie aus Ziffer 46 der Fig. 11b* erkennbar.
In Fig. 12* ist die gleiche Trennwand 2' mit den Strangabschnitten gezeigt, wobei die Verbindungen der Strangabschnitte 41, 43 für einen vierpoligen Dreiphasenmotor dargestellt sind. Dieser erfordert entsprechend dem Wicklungsschema für einen vierpoligen Dreiphasenmotor folgende Verbindungen:
A mit D; G mit I; L mit F;
I mit L; E mit H; B mit K.
Für Zweiphasenbetrieb wird die Anzahl der Strangabschnitte 41, 43 auf acht oder auf eine größere Zahl, die durch acht teilbar ist, geändert.
Fig. 13* zeigt schematisiert einen Querschnitt durch eine koaxial durchströmte Pumpe. In der einfachsten Ausführung wird auf die Trennwand verzichtet, so daß auch der elektrische Teil der Pumpe der Förderflüssigkeit ausgesetzt ist, die deshalb nicht elektrisch leitend sein darf. Der Läufer 50 bildet mit dem Pumpenlaufrad 51 eine Einheit, die auf der Kugel 52, die im Ansaugrohr über drei Stege befestigt ist, gelagert ist. Die Durchströmung erfolgt gemäß den Pfeilen 54. Im Gegensatz zur Pumpe gemäß Fig. 1* addieren sich bei koaxial durchströmten Pumpen der magnetische und der hydraulische Schub. Die Wicklung 55, die mit der Förderflüssigkeit in Berührung kommt, verläuft auf der inneren Oberfläche des Rückschlußringes 56.
Die Fig. 14a* und 14b* beziehen sich auf ein von einer Wendel ausgehendes Herstellungsverfahren für einen Strang einer Wicklung. Während die beschriebenen Wicklungen ein Durchfädeln wie bei Ringkerntransformatoren erfordern, geht dieser Wicklungsaufbau von einer Wendel aus, die aus miteinander verklebten Einzeldrähten besteht. Ist die Wendel gewickelt, so erfolgt im zweiten Schritt, wie in Fig. 14a* gezeigt, die Unterteilung des Wendelumfanges bei zweipoligen Motoren in vier gleichlange Bereiche 61, die dann um tangential verlaufende, gedachte Achsen 60 gefaltet werden. In jedem Bereich wird dann die Mitte um eine radial gerichtete Achse 62 als Bogen 63 geschlungen, wodurch die Strangabschnitte 64 um 90° verschraubt werden. In einem dritten Schritt wird gemäß Fig. 14b* der Bogen 63 so gefaltet, dass die beiden Strangabschnitte 68 und 69 sich mit den einander zugewandten Kanten treffen. Der Rest des Bogens 63 bildet danach mit den Strangabschnitten 68 und 69 um die gedachte Achse 66 eine Falte 66a, die der Richtung der gedachten Achse 66 folgt und mit der äußeren Kante des Strangabschnittes 68 einen Winkel 67 von ungefähr 30° einschließt. Die beiden Strangabschnitte 68 und 69 schließen einen wesentlich größeren Winkel 67' ein. Die für zweipolige Motoren erzeugte Spule bildet nunmehr einen kronenähnlichen Strang, der im Luftspalt befestigt wird.
Fig. 15* zeigt eine andere Wicklungskonfiguration für eine zweiphasige Vierpol-Wicklung. Auch diese Wicklung geht von der Herstellung eines Wendels aus. Im zweiten Schritt wird die Wendel an einem Bereich 70 in gleicher Weise gefaltet, wie in Fig. 14a* beschrieben. In einem dritten Schritt wird der dazwischenliegende bogenförmige Bereich bezogen auf die Oberkante 73 des Rückschlusskörpers nach innen gerichtet gemäß den Pfeilen 76' und 77 um eine halbe Drehung in sich verdreht, wodurch die zweite Faltung 75 ermöglicht wird. Danach wird der anschließende Bereich 78' im gleichen Drehsinn verdreht, dann wird auf die gleiche Weise der verbleibende Bereich zweimal verformt, so dass durch den Bereich 78" der Ausgangsbereich 70 wieder erreicht wird. Längs den Umfangsbereichen 70, 75, 71 und 74 sind Faltungen sichtbar. Zur besseren Übersicht sind die Stränge schmäler dargestellt, als für die volle Nutzung der halben Wickelfläche erforderlich. Die verbleibende Wickelfläche nimmt die gleichartige Wicklung für die zweite Phase auf.
Die elektromotorisch getriebene mit dem Motor eine Einheit bildende Kreiselpumpe mit einem Wicklungssystem und einem sphärischen Läufer zum Antrieb des mit dem Läufer eine Einheit bildenden Kreiselpumpenlaufrades, der zur Lagerung durch magnetische Kräfte auf eine zentral angeordnete Kugel gedrückt wird, umfaßt einen Läufer 21, der über den Umfang verteilt permanentmagnetische Pole aufweist und dessen Koerzitivfeldstärke einen so großen radialen Abstand zwischen dem Läufer 21 und einem den magnetischen Rückschluss bildenden weichmagnetischen, ringförmigen Rückschlusskörper 2, 2" dessen axiale Erstreckung von Rändern mit einem großen und einem kleinen Durchmesser begrenzt wird, zulässt, dass die Unterbringung der Wicklungsstränge 4 im Luftspalt möglich wird, wobei der dem kleinen Umfang 5 benachbarte Oberflächenbereich des Rückschlusskörpers 2, 2' im Zusammenwirken mit dem Läufer 21 eine so große Axialkomponente 26 der magnetischen Zugkraft bewirkt, dass diese die vom Pumpenlaufrad 22 erzeugte hydraulische Axialkraft 27 übertrifft, wodurch der Läufer 21 unter allen Betriebsbedingungen einschließlich der Situation unmittelbar nach dem Abschalten, in der der hydraulische Schub anfangs noch wirksam ist, gegen die Kugel 23 gepresst wird und dass die Wicklungsstränge 4 im zwischen dem Läufer und dem Rückschlusskörper 2, 2' liegenden sphärischen Ringraum Platz finden.
Zwischen dem Läufer 21 und der Wicklung 4, 55 ist eine als Kugelzone ausgebildete Trennwand 1 angeordnet, die den nassen Bereich vom trockenen Bereich trennt.
Die Trennwand 1 besteht aus einem elektrisch nicht leitenden Werkstoff. Sie kann auch aus Edelstahl bestehen.
Die Trennwand kann thermisch isolierend sein.
Die zum Läufer weisende Oberfläche des Rückschlusskörpers 2 verläuft auf einer Kugeloberfläche.
Der Rückschlusskörper 2 weist eine axiale Erstreckung auf, die vorzugsweise von ähnlicher Größe ist wie die des Läufers 21, 40.
Die Strangabschnitte der Wicklung 4, 28, 55 überschreiten vorzugsweise die axiale Erstreckung des ringförmigen Rückschlusskörpers 2, 2' nicht.
Der ringförmige Rückschlusskörper 2 kann magnetisch leitende Bereiche 31, 32, 33, 34 aufweisen, zwischen denen die Stränge der Wicklung 28 in Gräben 30 verlaufen.
Der ringförmige Rückschlusskörper 2" kann aus Blechringen aufgebaut sein.
Der Rückschlusskörper 2, 2', 56 kann aus Eisenpulver bestehen, dessen Partikel zueinander elektrisch isoliert sind.
Die Strangabschnitte der Wicklungen 4 können auf der äußeren Oberfläche einer kugelzonenförmigen Trennwand 1, die zwischen dem Läufer 21 und der Wicklung 4 liegt, auf schräg zur Rotationsachse gerichteten Linien verlaufen, deren axiale Erstreckung dem axialen Abstand zwischen dem Rand mit dem großen Durchmesser 9 der Trennwand 1 und dem Rand mit dem kleinen Durchmesser 5 annähernd entspricht.
Jeder Leiter 6, 7 der Wicklung um eine gedachte Tangente 8, 8', ist beispielsweise um 180° gebogen, die parallel zur Peripherie des Randes 19 mit dem großen Durchmesser 9 und parallel zum Rand mit dem kleinen Durchmesser 5 verläuft.
Es sind aus Isoliermaterial bestehende Trägerkörper 10 für die den Phasen zugeordneten Strangabschnitte vorgesehen, die auf einer gedachten Kugelzone verlaufen und jeweils zwei Bereiche 15' aufweisen, die den Umfang 9 mit dem großen Durchmesser der Trennwand 1 berühren und zwei weitere Bereiche 14' aufweisen, die den Umfang 5 mit dem kleinen Durchmesser der Trennwand 1 berühren und dass jeder Strang 17 einer Wicklung so gebogen ist, dass der jeweils in Drehrichtung des Läufers 21 gesehen am Umfang 9 mit dem großen Durchmesser beginnende Abschnitt des Stranges 6 vor dem jeweiligen Trägerkörper 10 verläuft, und dass der jeweils am Umfang 5 mit dem kleinen Durchmesser der Trennwand beginnende Leiterabschnitt 6' hinter dem Trägerkörper 10 verläuft.
Die Trägerkörper 10 können aus Streifen einer isolierenden Folie gebildet werden.
Die Trennwand 1 weist eine Kreisscheibe 25 auf, die die Öffnung mit dem kleinen Durchmesser 5 verschließt und eine Lagersäule 24 trägt.
Die Wicklung kann aus Strangabschnitten 41, 43 mit nebeneinander angeordneten Drähten bestehen, die im Luftspalt der Kontur des ringförmigen Rückschlusskörpers 2', 40 folgend verlaufen, wobei die Strangabschnitte 41, 43 an den Enden 45, 46 über den Rand des ringförmigen Rückschlusskörpers 2', 40 nach außen hin abgebogen und um eine geometrische Achse 42 gefaltet sind.
Die nachstehend mit einem Buchstaben bezeichneten Strangabschnitte für vierpoligen Betrieb mit drei Phasen sind in folgender Weise miteinander verbunden: A mit D, G mit J, C mit F, I mit L, E mit H und B mit K.
Jeder Strang einer Wicklung wird aus von Leitern gebildeten Wendeln durch geeignete Faltung erzeugt.
Ferner umfaßt ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Wicklung für erfindungsgemäße Elektromotoren die nachstehend beschriebenen Verfahrensschritte

a) der Leiterdraht wird als Wendel mit großem Durchmesser gewickelt,
b) die Windungen der Wendel werden vorteilhafterweise miteinander verklebt,
c) die Wendel wird an einer Anzahl von in gleichem Abstand voneinander liegenden Bereichen 61 um Achsen 60, die mit der Wendel je nach der Polzahl des Elektromotors einen Winkel von zum Beispiel 45° einschließen, gefaltet,
d) danach wird die Wendel wie eine Krone so gebogen, dass die einzelnen Strangabschnitte 64 in sich um 90° verdreht werden, so dass zwischen zwei Bereichen Bögen 63 entstehen, deren gedachte Biegeachsen 62 rechtwinklig zu den gedachten Achsen 60 ausgerichtet sind,
e) alsdann wird jeder der Bögen 63 so gefaltet, dass die Wendelbereiche 64 in die an der gedachten Achse 60 herrschende Ausrichtung geschwenkt werden,
f) hierdurch entsteht eine dreieckige Konfiguration 66' durch die Faltung um die gedachten Achsen 66, die einen Winkel 67 von ca. 30° mit dem Wendelbereich 68 einschließen.

Claims

1. Elektromotor, umfassend einen Läufer (106) und einen Stator (110), wobei der Läufer (106) sphärisch gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (106) magnetfelderzeugend ist, daß der Läufer (106) dem Stator (110) zugewandt sphärisch ausgebildet ist und daß Läufer (106) und Stator (110) so angepaßt ausgebildet sind, daß eine axiale magnetische Haltekraft (160), welche den Läufer (106) an einem sphärischen Lager (136) hält, größer ist als eine maximale axiale Gegenkraft (162).

2. Elektromotor nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (106) magnetfelderzeugend ist, daß der Läufer (106) dem Stator (110) zugewandt sphärisch ausgebildet ist und daß ein Rückschlußkörper (114) des Stators (110) um den Läufer (106) angeordnet ist.

3. Elektromotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückschlußkörper (114) den Läufer (106) umgebend geschlossen ausgebildet ist.

4. Elektromotor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückschlußkörper (114) den Läufer (106) ringförmig umgibt.

5. Elektromotor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückschlußkörper (114) dem Läufer (106) zugewandt sphärisch ausgebildet ist.

6. Elektromotor nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Läufer (106) und Rückschlußkörper (114) im wesentlichen konzentrisch liegen.

7. Elektromotor nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückschlußkörper (114) einen quer zur Drehachse (122) des Läufers (106) monoton variierenden Innendurchmesser aufweist.

8. Elektromotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückschlußkörper (114) in Richtung der magnetischen Haltekraft (116) einen sich verkleinernden Innendurchmesser aufweist.

9. Elektromotor nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Ende (150) des Rückschlußkörpers dieser einen endlichen Innendurchmesser aufweist.

10. Elektromotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückschlußkörper (114) im Bereich eines Endes (150) mit dem kleineren Innendurchmesser eine solche Ausbildung aufweist, daß die axiale magnetische Haltekraft (160) größer ist als die maximale axiale Gegenkraft (162).

11. Elektromotor nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückschlußkörper (114) dem Läufer (106) zugewandt die äußere Form einer Hohlkugelschicht hat.

12. Elektromotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Seite (152) der Hohlkugelschicht einen kleineren Durchmesser aufweist als eine zweite Seite (154), wobei Flächennormalen der ersten Seite (152) und zweiten Seite (154) parallel zur Drehachse (122) des Läufers (106) sind.

13. Elektromotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Seite (152) einen größeren Abstand zu dem Lager (136) aufweist als die zweite Seite (154).

14. Elektromotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (106) dem Stator (110) zugewandt die äußere Form einer Kugelschicht aufweist.

15. Elektromotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Läufer (106) und Rückschlußkörper (114) ein Luftspalt (128) gebildet ist, in dem eine oder mehrere Wicklungen (112) des Stators (110) angeordnet sind.

16. Elektromotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (106) über seinen Umfang verteilt permanentmagnetische Pole aufweist.

17. , Elektromotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Läufer (106) und dem Stator (110) eine Trennwand (132) angeordnet ist.

18. Elektromotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (132) aus einem elektrisch nichtleitenden Werkstoff hergestellt ist.

19. Elektromotor nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (132) thermisch isolierend ausgebildet ist.

20. Elektromotor nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (132) ein Querelement (140) umfaßt, welches zu einer ersten Seite (152) des Rückschlußkörpers (114) hin abschließt.

21. Elektromotor nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Querelement (140) eine Haltesäule (134) für einen Gleitkörper (138) des Lagers (136) hält.

22. Elektromotor nach einem der Ansprüche 2 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückschlußkörper (114) eine axiale Erstreckung aufweist, die an die des Läufers (106) angepaßt ist.

23. Umwälzpumpe, welche einen Elektromotor (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche umfaßt.

24. Umwälzpumpe nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schaufelrad (108) mit dem Läufer (106) verbunden ist.

25. Umwälzpumpe nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenkraft (162) eine hydraulische Kraft ist.