DE10317492A1

DE10317492A1 - Antriebsmotor, insbesondere für eine Pumpe

Info

Publication number: DE10317492A1
Application number: DE10317492A
Authority: DE
Inventors: Bernd Huster; Wolfgang Geier
Original assignee: EMU Unterwasserpumpen GmbH
Current assignee: Wilo SE
Priority date: 2002-05-07
Filing date: 2003-04-16
Publication date: 2003-11-20
Also published as: DE50312111D1; KR20050008708A; KR100978824B1; ATE448408T1

Abstract

Es wird eine Antriebsmotor (12) insbesondere für eine Pumpe (10) beschrieben, der einen Rotor (16) mit einer Antriebswelle (20) und einen Stator (14) aufweist, der von einem Statorgehäuse (26) umschlossen ist, das von einem Außengehäuse (36) umgeben ist. Durch das Statorgehäuse (26) und das Außengehäuse (36) ist ein Zwischenraum (38) gegeben, der hermetisch dicht abgeschlossen und der mit einer Kühlflüssigkeit (42) gefüllt ist. Die Kühlflüssigkeit (42) wird mittels eines Kühlmittel-Laufrades (48) zwangsbewegt. Zu diesem Zweck ist das Kühlmittel-Laufrad (48) mit der Antriebswelle (20) des elektrischen Antriebsmotors (12) mittels einer Permanentmagnet-Kupplung (52) gekoppelt, die als Synchron-Kupplung, als Hysterese-Kupplung oder als Wirbelstrom-Kupplung ausgebildet ist.

Description

Bei Pumpen wird üblicherweise das zu fördernde, d. h. zu pumpende, Medium direkt als Kühlmittel für den Antriebsmotor der Pumpe verwendet. Das kann bei Abwasser oder anderen verschmutzten Flüssigkeiten zu einem Verstopfen des Kühlvolumens des Antriebsmotors führen. Des weiteren sind Pumpen, insbesondere Abwasser-Pumpen, mit einem internen Kühlsystem ihres Antriebsmotors bekannt. Dort erfolgt die Umwälzung des Kühlmittels mit Hilfe eines zusätzlichen kleinen Kühlmittel-Laufrades. Dieses Kühlmittel-Laufrad kann mit einem eigenen kleinen Elektromotor wirkverbunden sein. Eine andere Möglichkeit besteht darin, das besagte kleine Kühlmittel-Laufrad direkt mit dem Pumpen-Antriebsmotor anzutreiben. Hierbei ist das Kühlmittel-Laufrad entweder am freien Wellenende der Antriebswelle des Antriebsmotors, dem Pumpenlaufrad zugeordnet, vorgesehen, oder die Antriebswelle des Antriebsmotors ist auf der ihrem freien Wellenende abgewandten Seite verlängert und das Kühlmittel-Laufrad ist auf der vom Pumpen-Laufrad abgewandten Seite des Antriebsmotors vorgesehen. Unabhängig von der jeweiligen Anordnung des Kühlmittel-Laufrades ist es bei diesen bekannten Pumpen erforderlich, den Kühlmittel-Kreislauf mit Hilfe dynamischer Dichtungen zum Antriebsmotor und ggf. zum Fördermedium, d. h. Abwasser, hin abzudichten. Dynamische Dichtungen unterliegen jedoch einer nicht zuverlässig auszuschließenden Leckage. Eine solche Leckage resultiert beispielsweise in der Gefahr, dass das Kühlsystem im Extremfall ausfällt oder dass Kühlmittel in den Antriebsmotor eindringt.

Aus der CH 614 760 A5 ist eine Spaltrohr-Kreiselpumpe mit einer Magnetkupplung bekannt, deren das Spaltrohr umgebender äußerer Teil und deren vom Spaltrohr umgebener innerer Teil mit achsparallel nebeneinander liegenden stabförmigen Permanentmagneten versehen ist. Das Pumpengehäuse, der Läufer der Spaltrohr-Kreiselpumpe und das innere Kupplungsteil der Magnetkupplung bestehen vorzugsweise aus einem temperatur- und/oder säurebeständigen Kunststoff, um eine leistungsstarke stopfbuchenlose Chemie-Spaltrohr-Kreiselpumpe zu schaffen, bei der sich ein betriebssicherer Korrosionsschutz erzielen lässt. Die Seitenflächen und die Stirnflächen der vollständig im inneren Kupplungsteil eingebetteten Permanentmagnete konvergieren nach außen. Im Bereich der Lagerflächen der miteinander verbundenen Teile der Magnetkupplung sind in den Kunststoff Lagerstoffe eingebettet. Bei dieser bekannten Spaltrohr-Kreiselpumpe dient die Permanentmagnet-Kupplung zur mechanischen Kopplung des Pumpen- Antriebsmotors mit dem Pumpen-Laufrad.

Eine Spaltrohr-Kreiselpumpe mit Permanentmagnet-Kupplung ist beispielsweise auch aus der DE 33 37 086 C2 bekannt. Bei dieser bekannten Kreiselpumpe mit einer Magnetkupplung ist ein Spaltrohrtopf aus Kunststoff vorgesehen, der mindestens in seinem axialen Spaltrohrbereich eine Verstärkung aufweist. Der Spaltrohrtopf aus Kunststoff ist von außen von einer topfförmigen Ummantelung aus Edelstahl umschlossen, die für das Spaltrohr als Formstabilisator und Halterung dient. Auch hier ist die Permanentmagnet- Kupplung dazu vorgesehen, den Pumpen-Antriebsmotor mit dem Pumpen- Laufrad zu verbinden, wobei auch bei höheren Drücken und Temperaturen des jeweiligen Fördermediums der aus Kunststoff bestehende Spaltrohrtopf möglichst stabil ist und eine gute Wärmeabfuhr aus dem Bereich des Spaltrohrtopfes ermöglicht wird.

Die DE 36 39 719 C3 beschreibt eine Spaltrohr-Magnetpumpe mit einem Pumpengehäuse, einem Pumpen-Laufrad und einer Magnetkupplung, die ein äußeres Antriebsteil und ein damit magnetisch gekoppeltes inneres Drehteil aufweist, wobei das äußere Antriebsteil und das innere Drehteil mittels eines Spaltrohrtopfes voneinander hermetisch getrennt sind. Ein vom Förderstrom der Spaltrohr-Motorpumpe abgezweigter und zum Schmieren der Pumpen- Gleitlager und ggf. zum Abführen von Verlustwärme der Magnetkupplung sowie der Lagerwärme dienender Teilstrom des Förderstromes wird durch das Innere des Spaltrohrtopfes geführt. Das pumpennahe Ende des rohrartigen Teiles des Spaltrohrtopfes weist einen von der Drehachse der Magnetkupplung wegstehenden Verbindungsflansch auf, mit dem es am Pumpengehäuse befestigt ist. Der Spaltrohrtopf ist mit einem vom Fördermedium unabhängigen Heizmittel beaufschlagbar um eine Spaltrohr-Magnetpumpe zu schaffen, die bei relativ einfacher Herstellbarkeit einen relativ weiten Einsatzbereich sowohl zu hohen als auch zu niedrigeren Temperaturen des Fördermediums besitzt, wobei der Spaltrohrtopf im Havariefall eine erhöhte Sicherheit bietet. Zu diesem Zwecke ist bei dieser bekannten Spaltrohr-Magnetpumpe wenigstens der rohrartige Teil des Spaltrohrtopfes mindestens doppelwandig sowie von zumindest zwei zueinander sowie zur Drehachse der Magnetkupplung konzentrisch angeordneten Spaltrohrwänden gebildet. Der durch die Doppel- oder Mehrfach-Wandung gebildete Wandungs-Innenraum dient zur Aufnahme eines Heiz- oder Kühlmittels. Im mit den Spaltrohrwänden mechanisch fest und dicht verbundenen Verbindungsflansch ist mindestens je ein zum Wandungs- Innenraum führender Zuleitungskanal sowie ein Ableitungskanal für das Heiz- oder Kühlmittel vorgesehen. Auch bei dieser bekannten Spaltrohr- Magnetpumpe dient die Magnetkupplung zur Wirkverbindung ihres Antriebsmotors mit dem Pumpen-Laufrad.

Aus der DE 43 19 619 A1 ist eine Tauch-Motorpumpe mit einem elektrischen Antriebsmotor bekannt, unter dem das Gehäuse einer Kreiselpumpe befestigt ist, wobei das Gehäuse des Antriebsmotors außen von einem Kühlmantel koaxial umgeben ist, der vom zu fördernden Medium durchflossen wird. Hier wird also das zu fördernde, d. h. zu pumpende Medium als Kühlmittel verwendet, was - wie eingangs ausgeführt worden ist - bei Abwasser oder anderen verschmutzten Flüssigkeiten zu einem Verstopfen des Kühlmantels führen kann. Ein solches Verstopfen kann dann zu einer Überhitzung des Antriebsmotors und im Extremfall zu einem Totalausfall desselben führen.

Die DE 44 34 461 A1 offenbart eine Tauch-Motorpumpe für stark verschmutzte Flüssigkeiten. Um eine Reinigung von Ablagerungen im Inneren der Pumpe zu ermöglichen, besitzt die mit einem tangentialen Druckstutzen und einem den Antriebsmotor umschließenden, von der Förderflüssigkeit durchströmten Mantelraum ausgestattete Tauch-Motorpumpe einen am pumpenabgewandten Ende des Mantelraumes angeordneten Spülanschluss, der mit einer externen Flüssigkeitsquelle verbindbar ist. Der Spülanschluss ist vorzugsweise mit einer lösbar befestigten Verschlusskappe versehen, die mit einem Entlüftungssystem ausgestattet ist. Das stellt einen nicht zu vernachlässigenden konstruktiven Aufwand dar.

Eine Kühleinheit zur Kühlung von Schmutz-, Abwasser- und Schlamm-Tauch- Motorpumpen zum Zwecke der Trockenaufstellung ist aus der DE 196 40 155 A1 bekannt. Diese bekannte Kühleinheit stellt eine separate Konstruktion ohne feste konstruktive Verbindung mit der Tauch-Motorpumpe dar.

Aus der DE 29 81 4113 U1 ist eine Permanentmagnet-Kupplungspumpe mit einer Pumpeinheit bekannt, die einen in einem Spaltrohrtopf angeordneten Läufer aufweist, der mit einem den Spaltrohrtopf umgreifenden und mittels eines Antriebsmotors drehantreibbaren Treiber einer Antriebseinheit magnetisch gekoppelt ist. Diese bekannte Permanentmagnet-Kupplungspumpe weist eine Laterne auf, die an ihrem einen Stirnende mit der Pumpeinheit und die an ihrem gegenüberliegenden Stirnende mit dem Antriebsmotor verbunden ist. Der Treiber und der Antriebsmotor stehen über ein Antriebsmittel aus schlecht wärmeleitendem Material in Antriebsverbindung. Das Antriebsmittel kann als Kupplung ausgebildet sein oder eine Kupplung aufweisen, die in die zwischen dem Treiber und dem Antriebsmotor vorgesehene Antriebswelle zwischengeschaltet ist. Die Kupplung ist als Klauenkupplung, als Elastomerkupplung oder als Permanentmagnet-Kupplung ausgebildet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antriebsmotor insbesondere für eine Pumpe zu schaffen, der ein internes Kühlsystem aufweist, das statisch hermetisch abgedichtet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Aus- bzw. Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Antriebsmotors sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Der erfindungsgemäße Antriebsmotor weist den Vorteil auf, dass er mit dem zu fördernden Medium, wie einem Abwasser oder einer anderen verschmutzten Flüssigkeit, nicht direkt in Berührung kommt, so dass die Gefahr eines Verstopfens des Kühlsystems des Antriebsmotors eliminiert ist. Ein weiterer, ganz erheblicher Vorteil besteht darin, dass dynamische Dichtungen vermieden werden, so dass entsprechende Leckagen zuverlässig ausgeschlossen sind. Bei dem erfindungsgemäßen Antriebsmotor dient die Permanentmagnet- Kupplung nicht zur Kopplung der Antriebswelle des Antriebsmotors mit dem Pumpen-Laufrad, sondern zur Kopplung der Antriebswelle des Antriebsmotors mit dem Kühlmittel-Laufrad des hermetisch abgedichteten Kühlsystems des elektrischen Antriebsmotors.

Das erfindungsgemäße Kühlsystem kann nicht nur bei Pumpen, insbesondere Abwasser-Pumpen, zur Anwendung gelangen, sondern bei jedem beliebigen elektrischen Antriebsmotor mit hermetisch dichtem Kühlsystem. An der Antriebswelle des elektrischen Antriebsmotors kann anstelle eines Pumpen- Laufrades also auch eine beliebiges anderes an sich bekanntes Maschinenelement wie eine Riemenscheibe, eine Keilriemenscheibe, eine Zahnriemenscheibe, od. dgl. anbringbar oder vorgesehen sein.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen eines erfindungsgemäßen Antriebsmotors für eine Pumpe, insbesondere Abwasser-Pumpe.
Es zeigen:
Fig. 1 längsgeschnitten eine erste Ausführungsform einer Pumpe mit einer Permanentmagnet-Kupplung zwischen der Antriebswelle des elektrischen Antriebsmotors und dem Kühlmittel-Laufrad des statisch hermetisch dichten Kühlsystems des Antriebsmotors, wobei die Permanentmagnet-Kupplung als Synchron-Kupplung mit einer ersten und zweiten Dauermagnet-Einrichtung ausgebildet ist,
Fig. 2 den oberen Abschnitt des Antriebsmotors gemäß Fig. 1 in einem größeren Maßstab zur weiter verbesserten Verdeutlichung der als Synchron-Kupplung ausgebildeten Permanentmagnet-Kupplung,
Fig. 3 eine der Fig. 1 ähnliche Längsschnitt-Darstellung einer zweiten Ausbildung des Antriebsmotors einer Pumpe, insbesondere Abwasser-Pumpe, mit einer anderen Ausbildung der von einer Synchron-Kupplung gebildeten Permanentmagnet-Kupplung,
Fig. 4 eine der Fig. 2 ähnliche Darstellung des oberen Abschnittes des Antriebsmotors gemäß Fig. 3 in einem größeren Maßstab zur weiteren Verdeutlichung der als Synchron-Kupplung ausgebildeten Permanentmagnet-Kupplung,
Fig. 5 eine den Fig. 1 und 3 ähnliche Längsschnitt-Darstellung einer dritten Ausbildung einer Pumpe, insbesondere Abwasser-Pumpe mit einer von einer Synchron-Kupplung gebildeten Permanentmagnet-Kupplung, die jedoch an der Antriebswelle zwischen dem Rotor des Antriebsmotors und dem Pumpen- Laufrad vorgesehen ist,
Fig. 6 den unteren Abschnitt gemäß Fig. 5 in einem weiter vergrößerten Maßstab zur weiter verbesserten Verdeutlichung insbesondere der Synchron-Kupplung,
Fig. 7 eine den Fig. 1, 3 und 5 ähnliche Längsschnitt-Darstellung einer vierten Ausführungsform einer Pumpe mit einer Permanentmagnet-Kupplung zwischen dem Kühlmittel-Laufrad und der Antriebswelle des elektrischen Antriebsmotors, wobei die Permanentmagnet-Kupplung von einer Hysterese-Kupplung gebildet ist,
Fig. 8 den oberen Abschnitt gemäß Fig. 7 in einem vergrößerten Maßstab - ähnlich den Fig. 2, 4 und 6 - zur weiteren Verdeutlichung der Hysterese-Kupplung,
Fig. 9 eine den Fig. 1, 3, 5 und 7 ähnliche Längsschnitt-Darstellung einer fünften Ausführungsform einer Pumpe mit einer Permanentmagnet-Kupplung, die von einer Wirbelstrom-Kupplung gebildet ist, und
Fig. 10 den oberen Abschnitt gemäß Fig. 9 in einem vergrößerten Maßstab zur weiter verbesserten Verdeutlichung der Wirbelstrom-Kupplung zwischen der Antriebswelle des elektrischen Antriebsmotors und dem Kühlmittel-Laufrad des hermetisch dichten Kühlsystems des elektrischen Antriebsmotors.
Fig. 1 zeigt in einer Längsschnitt-Darstellung eine Pumpe 10, bei der es sich insbesondere um eine Abwasser-Pumpe handelt. Die Pumpe 10 weist einen elektrischen Antriebsmotor 12 mit einem Stator 14 und einem Rotor 16 auf. Die Wickelköpfe der Statorwicklung des Stators 14 sind mit der Bezugsziffer 18 bezeichnet. Der Rotor 16 ist mit einer Antriebswelle 20 verdrehfest verbunden. Die Antriebswelle 20 weist einen vorderen Endabschnitt 22 und einen rückseitigen Endabschnitt 24 auf, die voneinander abgewandt aus dem Rotor 16 vorstehen.
Der Stator 14 des elektrischen Antriebsmotors 12 ist von einem Statorgehäuse 26 dicht umschlossen. Das Statorgehäuse 26 weist ein topfförmiges Gehäuse- Hauptteil 28 und ein damit dicht verbundenes Gehäuse-Vorderteil 30 auf.
Die Antriebswelle 20 des elektrischen Antriebsmotors 12 ist mit ihrem rückseitigen Endabschnitt 24 mittels eines Lagerelementes 32 am Gehäuse- Hauptteil 28 des Statorgehäuses 26 dynamisch gelagert. Die Antriebswelle 20 ist außerdem mit ihrem vorderen Endabschnitt 22 mittels eines Lagerelementes 34 im Gehäuse-Vorderteil 30 des Statorgehäuses 26 dynamisch gelagert.
Das Statorgehäuse 26 ist von einem Außengehäuse 36 umschlossen, das vom Statorgehäuse 26 beabstandet ist, so dass zwischen dem Statorgehäuse 26 und dem Außengehäuse 36 ein Zwischenraum 38 ausgebildet ist. Der Zwischenraum 38 ist durch eine Einfüllöffnung 40 hindurch mit einer Kühlflüssigkeit 42 füllbar. Nach dem vollständigen Füllen des Zwischenraumes 38 mit der Kühlflüssigkeit 42 wird die Einfüllöffnung 40 mit Hilfe eines Verschlusselementes 44 dicht verschlossen, so dass sich ein hermetisch dichtes Kühlsystem 46 für den elektrischen Antriebsmotor 12 ergibt. Die im Zwischenraum 38 des hermetisch dichten Kühlsystems 46 vorgesehene Kühlflüssigkeit 42 wird im Betrieb des elektrischen Antriebsmotors 12, d. h. während der Drehung des Rotors 16 mit Hilfe eines Kühlmittel-Laufrades 48 zwangsbewegt, um eine optimale Kühlung des elektrischen Antriebsmotors 12 zu bewirken.
Das Kühlmittel-Laufrad 48 ist an einer Achse 50 drehbar gelagert und mit der Antriebswelle 20 des elektrischen Antriebsmotors 12 mittels einer Permanentmagnet-Kupplung 52 gekuppelt, d. h. wirkverbunden.
Wie insbesondere auch aus Fig. 2 deutlich ersichtlich ist, ist die Permanentmagnet-Kupplung 52 als Synchron-Kupplung 53 mit einer ersten Dauermagnet-Einrichtung 54 und mit einer zweiten Dauermagnet-Einrichtung 56 ausgebildet, die voneinander durch einen Spalt 58 beabstandet sind, in dem ein Trennwandelement 60 vorgesehen ist. Das Trennwandelement 60 besteht aus einem nicht magnetisierbaren Material. Die Permanentmagnet- Einreichungen 54 und 56 sind ebenflächig scheibenförmig ausgebildet und voneinander axial bestandet, um den Spalt 58 auszubilden. Das Trennwandelement 60 ist als Plattenelement 62 ausgebildet, das an einem ringförmigen Kragen 64 des Gehäuse-Hauptteiles 28 des Statorgehäuses 26abdichtend befestigt ist. Zu diesem Zwecke ist das vom Plattenelement 62 gebildete Trennwandelement 60 zwischen dem ringförmigen Kragen 64 des Gehäuse-Hauptteiles 28 des Statorgehäuses 26 und einem Kappenelement 66 abdichtend eingeklemmt. Die Achse 50 für das Kühlmittel-Laufrad 48 ist zwischen dem Kappenelement 66 und dem Platten- bzw. Trennwandelement 60, 62 festgelegt.
Durch das vom Plattenelement 62 gebildete Trennwandelement 60 und den ringförmigen Kragen 64 des Gehäuse-Hauptteiles 28 des Statorgehäuses 26 wird ein trockener Raumabschnitt 68 gebildet, in welchem die erste Dauermagnet-Einrichtung 54 vorgesehen ist. Die erste Dauermagnet- Einrichtung 54 ist an einem Träger 70 befestigt, der an der Stirnseite des rückseitigen Endabschnittes 24 der Antriebswelle 20 genau positioniert, d. h. eine Unwucht vermeidend genau zentrisch positioniert und fixiert ist.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist am vorderen Endabschnitt 22 der Antriebswelle 20 ein Pumpen-Laufrad 72 befestigt.
Bei der Ausbildung des Antriebsmotors gemäß den Fig. 1 und 2 sind die erste Dauermagnet-Einrichtung 54 und die zweite Dauermagnet-Einrichtung 56 ebenflächig ringscheibenförmig aus Stirndrehkupplungselemente ausgebildet. Demgegenüber verdeutlichen die Fig. 3 und 4 eine Pumpe 10 mit einer Permanentmagnet-Kupplung 52 zwischen der Antriebswelle 20 des elektrischen Antriebsmotors 12 und dem Kühlmittel-Laufrad 48, wobei die erste Dauermagnet-Einrichtung 54 und die zweite Dauermagnet-Einrichtung 56 zueinander konzentrisch angeordnet als Zentralkupplungselemente ausgebildet sind.
Die ringförmige erste und die ringförmige zweite Dauermagnet-Einrichtung 54 und 56 sind voneinander radial definiert beabstandet, so dass sich zwischen ihnen ein ringförmiger Spalt 58 ergibt, in welchem ein Trennwandelement 60 vorgesehen ist, das als Topf ausgebildet ist.
Auch bei dieser Ausbildung ist das Trennwandelement 60 zwischen dem ringförmigen Kragen 64 des Gehäuse-Hauptteiles 28 des Statorgehäuses 26 und einem Kappenelement 60 abdichtend eingeklemmt, so dass sich ein trockener Raumabschnitt 68 ergibt, in dem die erste Dauermagnet-Einrichtung 54 angeordnet ist.
Gleiche Einzelheiten sind in den Fig. 3 und 4 mit denselben Bezugsziffern wie in den Fig. 1 und 2 bezeichnet, so dass es sich erübrigt, in Verbindung mit den Fig. 3 und 4 alle diese Einzelheiten noch einmal detailliert zu beschreiben.
Die Fig. 5 und 6 zeigen eine Ausbildung des Antriebsmotors einer Pumpe, bei der die Permanentmagnet-Kupplung 52 mit dem Kühlmittel-Laufrad 48 nicht am rückseitigen Endabschnitt 24 der Antriebswelle 20 des elektrischen Antriebsmotors 12 - wie bei den Ausbildungen gemäß den Fig. 1 und 2 bzw. 3 und 4 -, sondern am vorderen Endabschnitt 22 der Antriebswelle 20 vorgesehen ist. Auch bei dieser Ausbildung ist die Permanentmagnet-Kupplung 52 als Synchron-Kupplung 53 mit einer ersten Dauermagnet-Einrichtung 54 und einer zweiten Dauermagnet-Einrichtung 56 ausgebildet, die durch einen ringförmigen Spalt voneinander beabstandet sind, in dem ein Trennwandelement 60 vorgesehen ist. Die erste Dauermagnet-Einrichtung 54 ist am vorderen Endabschnitt 22 der Antriebswelle 20 fixiert. Die zweite Dauermagnet-Einrichtung 56 ist mit einem Kühlmittel-Laufrad 48 kombiniert bzw. fest verbunden. Das Trennwandelement 60 ist als Zylinderhülse 74 ausgebildet, die am Gehäuse-Vorderteil 30 des Statorgehäuses 26 festgelegt ist, um einen trockenen Raumabschnitt 68 auszubilden.
Zur weiteren Verbesserung der Kühlung der im Zwischenraum 38 hermetisch dicht vorgesehenen Kühlflüssigkeit 42 ist ein Gehäuseteil 76 der Pumpe 10 mit Kühlrippen 78 ausgebildet, die in den mit der Kühlflüssigkeit 42 gefüllten und hermetisch abgedichteten Zwischenraum 38 hinein stehen. Die Kühlrippen 78 bewirken eine Oberflächen-Vergrößerung und folglich eine optimale Kühlung der Kühlflüssigkeit 42.
Gleiche Einzelheiten sind in den Fig. 5 und 6 mit denselben Bezugsziffern wie in den Fig. 1 bis 4 bezeichnet, so dass es sich erübrigt, in Verbindung mit den Fig. 5 und 6 alle diese Einzelheiten noch einmal zu beschreiben.
Die Fig. 7 und 8 zeigen eine Ausbildung des Antriebsmotors einer Pumpe, die sich von der Ausführungsform der Pumpe 10 gemäß den Fig. 1 und 2 dadurch unterscheidet, dass die Permanentmagnet-Kupplung 52 zwischen der Antriebswelle 20 des elektrischen Antriebsmotors 12 der Pumpe 10 und dem Kühlmittel-Laufrad 48 nicht als Synchron-Kupplung sondern als Hysterese- Kupplung 80 ausgebildet ist, die ein Hysterese-Flächenelement 82 und eine Dauermagnet-Einrichtung 84 aufweist, die durch einen Spalt 58 voneinander beabstandet sind, in dem ein Trennwandelement 60 aus einem nicht magnetisierbaren Material vorgesehen ist. Die Dauermagnet-Einrichtung 84 ist mit dem Kühlmittel-Laufrad 48 kombiniert, d. h. fest verbunden. Das Hysterese- Flächenelement 82 ist mit der Antriebswelle 20 fest verbunden. Das Hysterese- Flächenelement 82 besteht aus einem Magnetwerkstoff relativ großer Remanenz und relativ kleiner Koerzitivfeldstärke, so dass eine Ummagnetisierung gegen einen relativ geringen Widerstand möglich ist. Während eine Synchron-Kupplung keinen Schlupf aufweist, weist eine Hysterese-Kupplung einen bestimmten Schlupf und folglich eine durch den Übertragungsmechanismus der Kupplung bedingte Verlustleistung auf.
Bis auf die Permanentmagnet-Kupplung 52 sind die Pumpen 10 gemäß den Fig. 1 und 2 und den Fig. 7 und 8 prinzipiell ähnlich ausgebildet, so dass es sich erübrigt, in Verbindung mit den Fig. 7 und 8 alle Einzelheiten noch einmal detailliert zu beschreiben.
Die Fig. 9 und 10 zeigen eine Ausführungsform des Antriebsmotors einer Pumpe 10 ähnlich den Pumpen 10 gemäß den Fig. 1 und 2 und gemäß den Fig. 7 und 8, wobei die Pumpe 10 gemäß den Fig. 9 und 10 eine Permanentmagnet-Kupplung 52 aufweist, die weder von einer Synchron- Kupplung (siehe die Fig. 1 und 2) noch von einer Hysterese-Kupplung (siehe die Fig. 7 und 8), sondern von einer Wirbelstrom-Kupplung 86 gebildet ist, die ein Wirbelstrom-Flächenelement 88 und eine Dauermagnet-Einrichtung 90 aufweist. Die Dauermagnet-Einrichtung 90 ist mit dem Kühlmittel-Laufrad 48 fest verbunden. Das Wirbelstrom-Flächenelement 88 ist an der Antriebswelle 20 des elektrischen Antriebsmotors 12 fixiert. Das Wirbelstrom-Flächenelement 88 besteht aus einem Flächenelement 92 aus einem elektrisch leitenden Material wie Kupfer od. dgl., und einem Flächenelement 94 aus einem weich- magnetischen Material, die miteinander fest verbunden, beispielsweise vernietet, sind. Im übrigen ist die Pumpe 10 gemäß den Fig. 9 und 10 den Pumpen 10 gemäß den Fig. 1, 2 und 7, 8 ähnlich ausgebildet, so dass es sich erübrigt, in Verbindung mit den Fig. 9 und 10 alle Einzelheiten noch einmal detailliert zu beschreiben.
Gleiche Einzelheiten sind in den Fig. 1 bis 10 jeweils mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Die Fig. 1, 3, 5, 7 und 9 zeigen außerdem ein Pumpengehäuse 73.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausbildungen des elektrischen Antriebsmotors mit einem hermetisch dichten Kühlsystem 46, dessen Kühlmittel-Laufrad 48 mittels einer Permanentmagnet-Kupplung 52 mit der Antriebswelle 20 des Antriebsmotors 12 gekuppelt ist, beschränkt. Bezugszeichenliste 10 Pumpe
12 Antriebsmotor (von 10)
14 Stator (von 12)
16 Rotor (von 12)
18 Wickelköpfe (von 14)
20 Antriebswelle (von 12)
22 vorderer Endabschnitt (von 20)
24 rückseitiger Endabschnitt (von 20)
26 Statorgehäuse (von 12)
28 Gehäuse-Hauptteil (von 26)
30 Gehäuse-Vorderteil (von 26)
32 Lagerelement (zwischen 24 und 28)
34 Lagerelement (zwischen 22 und 30)
36 Außengehäuse (von 10)
38 Zwischenraum (zwischen 26 und 36)
40 Einfüllöffnung (für 42)
42 Kühlflüssigkeit
44 Verschlusselement (für 40)
46 hermetisch dichtes Kühlsystem (von 12)
48 Kühlmittel-Laufrad (von 46)
50 Achse (für 48)
52 Permanentmagnet-Kupplung (zwischen 20 und 48)
53 Synchron-Kupplung (von 52)
54 erste Dauermagnet-Einrichtung (von 53)
56 zweite Dauermagnet-Einrichtung (von 53)
58 Spalt (von 52)
60 Trennwandelement (in 58)
62 Plattenelement (von 60)
64 ringförmiger Kragen (von 28)
66 Kappenelement (für 50)
68 trockener Raumabschnitt (von 28)
70 Träger (für 52)
72 Pumpen-Laufrad (von 10)
73 Pumpengehäuse (für 72)
74 Zylinderhülse (in 58)
76 Gehäuseteil (von 10)
78 Kühlrippen (von 76(
80 Hysterese-Kupplung (von 52)
82 Hysterese-Flächenelement (von 80)
84 Dauermagnet-Einrichtung (von 80)
86 Wirbelstrom-Kupplung (von 52)
88 Wirbelstrom-Flächenelement (von 86)
90 Dauermagnet-Einrichtung (von 86)
92 Flächenelement (von 88)
94 Flächenelement (von 88)

Claims

1. Antriebsmotor, insbesondere für eine Pumpe, mit einem Rotor (14) mit einer Antriebswelle (20), und mit einem Stator (14), der von einem Statorgehäuse (26) umschlossen ist, das von einem Außengehäuse (36) umschlossen ist, wobei durch das Statorgehäuse (26) und das Außengehäuse (36) ein in sich statisch geschlossener, abgedichteter Zwischenraum (38) gebildet ist, der mit einer Kühlflüssigkeit (42) gefüllt ist, die mittels eines Kühlmittel- Laufrades (48) zwangsbewegt wird, wobei das Kühlmittel-Laufrad (48) mit der Antriebswelle (20) mittels einer Permanentmagnet-Kupplung (52) gekoppelt ist.

2. Antriebsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnet-Kupplung (52) als Synchron-Kupplung (53) mit einer ersten Dauermagnet-Einrichtung (54) und einer zweiten Dauermagnet- Einrichtung (56) ausgebildet ist, die voneinander durch einen Spalt (58) beabstandet sind, in dem ein Trennwandelement (60) aus nicht magnetisierbarem Material vorgesehen ist, wobei die erste Dauermagnet- Einrichtung (54) mit der Antriebswelle (20) verbunden und die zweite Dauermagnet-Einrichtung (56) mit dem Kühlmittel-Laufrad (48) kombiniert ist.

3. Antriebsmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dauermagnet-Einrichtung (54) in einem trockenen Raumabschnitt (68) des Statorgehäuses (26) vorgesehen ist, der durch das Trennwandelement (60) dicht verschlossen und von dem mit der Kühlflüssigkeit (42) gefüllten Zwischenraum (38) getrennt ist.

4. Antriebsmotor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Dauermagnet-Einrichtung (54 und 56) ebenflächig scheibenförmig ausgebildet und voneinander axial beabstandet als Stirndrehkupplungselemente ausgebildet sind, und dass das im axialen ebenen Spalt (58) zwischen der ersten und der zweiten Dauermagnet- Einrichtung (54 und 56) vorgesehene Trennwandelement (60) als Plattenelement (62) ausgebildet ist, das am Statorgehäuse (26) abdichtend befestigt ist.

5. Antriebsmotor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Dauermagnet-Einrichtung (54 und 56) ringförmig ausgebildet und zueinander konzentrisch angeordnet als Zentralkupplungselement ausgebildet sind.

6. Antriebsmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das im radialen ringförmigen Spalt (58) zwischen der ersten und der zweiten Dauermagnet-Einrichtung (54 und 56) vorgesehene Trennwandelement (60) als Topf ausgebildet ist, der am Statorgehäuse (26) abdichtend befestigt ist.

7. Antriebsmotor nach Anspruch 2, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das im radialen ringförmigen Spalt (58) zwischen der ersten und der zweiten Dauermagnet-Einrichtung (54 und 56) vorgesehene Trennwandelement (60) als Zylinderhülse (74) ausgebildet ist, die am Statorgehäuse (26) abdichtend befestigt ist.

8. Antriebsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnet-Kupplung (52) als Hysterese-Kupplung (80) mit einer Dauermagnet-Einrichtung (84) und einem Hysterese-Flächenelement (82) aus einem Magnetwerkstoff relativ großer Remanenz und relativ kleiner Koerzitivfeldstärke besteht, die durch einen Spalt (58) beabstandet sind, in dem ein Trennwandelement (60) aus einem nicht magnetisierbaren Material vorgesehen ist, wobei das Hysterese-Flächenelement (82) mit der Antriebswelle (20) verbunden oder mit einem Kühlmittel-Laufrad (48) kombiniert ist und die Dauermagnet-Einrichtung (84) mit dem Kühlmittel- Laufrad (48) kombiniert oder mit der Antriebswelle (20) verbunden ist.

9. Antriebsmotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, das das Hysterese-Flächenelement (82) in einem trockenen Raumabschnitt (68) des Statorgehäuses (26) vorgesehen ist, der durch das Trennwandelement (60) dicht verschlossen und von dem mit der Kühlflüssigkeit (42) gefüllten Zwischenraum (38) räumlich getrennt ist.

10. Antriebsmotor nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Hysterese-Flächenelement (82) und die Dauermagnet-Einrichtung (84) ebenflächig scheibenförmig, voneinander axial beabstandet als Stirndrehkupplungselemente ausgebildet sind, und dass das im axialen ebenen Spalt (58) zwischen dem Hysterese-Flächenelement (82) und der Dauermagnet-Einrichtung (84) vorgesehene Trennwandelement (60) als Plattenelement (62) ausgebildet ist, das am Statorgehäuse (26) abdichtend befestigt ist.

11. Antriebsmotor nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Hysterese-Flächenelement (82) und die Dauermagnet-Einrichtung (84) ringförmig ausgebildet und zueinander konzentrisch angeordnet als Zentralkupplungselemente ausgebildet sind.

12. Antriebsmotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das im radialen ringförmigen Spalt (58) zwischen dem Hysterese- Flächenelement (82) und der Dauermagnet-Einrichtung (84) vorgesehene Trennwandelement (60) als Topf ausgebildet ist, der am Statorgehäuse (26) abdichtend befestigt ist.

13. Antriebsmotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das im radialen ringförmigen Spalt (58) zwischen dem Hysterese- Flächenelement (82) und der Dauermagnet-Einrichtung (84) vorgesehene Trennwandelement (60) als Zylinderhülse (74) ausgebildet ist, die am Statorgehäuse (26) abdichtend befestigt ist.

14. Antriebsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnet-Kupplung (52) als Wirbelstrom-Kupplung (86) mit einer Dauermagnet-Einrichtung (90) und einem Wirbelstrom- Flächenelement (88) mit einem der Dauermagnet-Einrichtung (90) zugewandten Flächenelement (92) aus elektrisch leitendem Material und einem an dessen von der Dauermagnet-Einrichtung (90) abgewandten Rückseite vorgesehenen Flächenelement (94) aus einem weich- magnetischen Material, die miteinander fest verbunden sind, wobei die Dauermagnet-Einrichtung (90) und das Wirbelstrom-Flächenelement (88) durch einen Spalt (58) voneinander beabstandet sind, in dem ein Trennwandelement (60) aus einem nicht magnetisierbaren Material vorgesehen ist.

15. Antriebsmotor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirbelstrom-Flächenelement (88) in einem trockenen Raumabschnitt (68) des Statorgehäuses (26) vorgesehen ist, der durch das Trennwandelement (60) dicht verschlossen und von dem mit der Kühlflüssigkeit (42) gefüllten Zwischenraum (38) getrennt ist.

16. Antriebsmotor nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirbelstrom-Flächenelement (88) und die Dauermagnet- Einrichtung (90) ebenflächig scheibenförmig voneinander axial beabstandet als Stirndrehkupplungselemente ausgebildet sind, und dass das im axialen ebenen Spalt (58) zwischen dem Wirbelstrom-Flächenelement (88) und der Dauermagnet-Einrichtung (90) vorgesehene Trennwandelement (60) als Plattenelement (62) ausgebildet ist, das am Statorgehäuse (26) abdichtend befestigt ist.

17. Antriebsmotor nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirbelstrom-Flächenelement (88) und die Dauermagnet- Einrichtung (90) ringförmig ausgebildet und zueinander konzentrisch angeordnet als Zentralkupplungselemente ausgebildet sind.

18. Antriebsmotor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das im radialen ringförmigen Spalt (58) zwischen dem Wirbelstrom- Flächenelement (88) und der Dauermagnet-Einrichtung (90) vorgesehene Trennwandelement (60) als Topf ausgebildet ist, der am Statorgehäuse (26) abdichtend befestigt ist.

19. Antriebsmotor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das im radialen ringförmigen Spalt (58) zwischen dem Wirbelstrom- Flächenelement (88) und der Dauermagnet-Einrichtung (90) vorgesehene Trennwandelement (60) als Zylinderhülse (74) ausgebildet ist, die am Statorgehäuse (26) abdichtend befestigt ist.

20. Antriebsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorgehäuse (26) und/oder das Außengehäuse (36) mit Kühlrippen (78) ausgebildet ist/sind, die in den mit der Kühlflüssigkeit (42) gefüllten, hermetisch abgedichteten Zwischenraum (38) hineinstehen.

21. Antriebsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnet-Kupplung (52) mit dem Kühlmittel-Laufrad (48) an der Antriebswelle (20) zwischen dem Rotor (16) und dem Pumpen- Laufrad (72) vorgesehen ist.

22. Antriebsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnet-Kupplung (52) mit dem Kühlmittel-Laufrad (48) an einem vom Pumpen-Laufrad (72) abgewandten Abschnitt (24) der Antriebswelle (20) vorgesehen ist.