DE69105695T2 - Elektrische Pumpeneinheit. - Google Patents
Elektrische Pumpeneinheit.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpeneinheit, insbesondere eine Pumpeneinheit, bei welcher das Drehmoment, welches zum Antrieb der Pumpe genutzt wird, über eine statisch abgedichtete Kontaktstelle magnetisch übertragen wird.
- Eine Vielzahl von Pumpenkonstruktionen sind bekannt. Zur Erläuterung wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf eine kleine (d.h. weniger als 0,76 m³/hr (200 G.P.H.)) Zahnradpumpe dargestellt. Gleichwohl muß berücksichtigt werden, daß die Prinzipien der Erfindung bei einer Vielzahl verschiedener Pumpen und anderer Systeme gleichermaßen anwendbar sind.
- Zahnradpumpen werden üblicherweise in abgedichteten Umhüllungen untergebracht, aus welchen sich die Antriebswelle der Pumpe erstreckt. Ein Antriebsmotor ist anschließend mit der Welle gekoppelt, um den Pumpenkopf anzutreiben.
- In derartigen "Direktantriebs"-Systemen sind dynamische Lagerdichtungen auf der Antriebswelle erforderlich, um ein Lecken von Flüssigkeit zu vermeiden. Diese Dichtung bringt eine Vielzahl von Problemen mit sich. Zunächst einmal besteht unter anderem eine Schwierigkeit darin, eine leckfreie Dichtung aufrechtzuerhalten, ohne eine übermäßige Reiblast zu erzeugen, welche den Pumpenwirkungsgrad vermindert und Wärmeverluste erhöht. Verwandte Probleme sind eine verringerte Betriebssicherheit, eine verringerte Lebensdauer der Pumpe und eine Verunreinigung als Folge von Defekten in der Dichtung.
- Zur Lösung dieser Probleme lehren US-A-3 238 883 und US-A-4 111 614 den Einsatz eines magnetischen Antriebssystems, bei welchem sich eine Antriebswelle nicht durch das Pumpengehäuse erstrecken muß. Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, ist anstelle dessen auf der Antriebswelle 10 ein Magnet 12 befestigt, der in einer flüssigkeitsdichten, zylindrischen Verlängerung 14 des Pumpengehäuses 16 eingeschlossen ist. Außerhalb dieses Gehäuseabschnittes ist ein zylindrischer Antriebsmagnet 18 angeordnet, der in magnetischer Verbindung mit dem innerhalb des Gehäuses angeordneten Magneten ist. Durch Drehen des äußeren, zylindrischen Magneten 18 wird eine Drehung des Magneten 12 auf der Antriebswelle in dem Gehäuse und somit der Antriebswelle 10 bewirkt.
- Während das vorgenannte magnetische Antriebssystem die Notwendigkeit einer dynamischen Wellendichtung beseitigt, ist immer noch ein Motor 20 erforderlich, um den äußeren Magneten anzutreiben. Motoren enthalten üblicherweise ein Lagerpaar 22 (Fig. 2), in welchem die Motorwelle 24 drehbar gelagert ist. Derartige Lager neigen zu Defekten, welche die Betriebssicherheit der zugehörigen Pumpe verringern. Die Lager bringen auch Reibung ein, welche den Wirkungsgrad vermindert und Wärmeverluste erhöht. Diese Probleme haben alle Systeme mit einem Antriebsmotor gemeinsam, worin die oben erläuterten Direktantriebssysteme eingeschlossen sind.
- Ein zweites, gemeinsames Problem der Direkt- und Magnetantriebssysteme besteht in dem Einsatz von Bürstenmotoren. Bei solchen Motoren werden elektrisch leitende "Bürsten" mit Federbelastung gegen die Rotorwelle geneigt, um eine elektrische Verbindung mit den daran befestigten Wicklungen herzustellen. Da ihre Betriebssicherheit auf einen elektromechanischen Kontakt mit einem bewegten Element zurückzuführen ist, neigen Motorbürsten dazu, Kontakte zu unterbrechen und letzten Endes zu versagen.
- Ein drittes, gemeinsames Problem der Direkt- und Magnetantriebssysteme ergibt sich aus dem Raum, welcher für den Motor erforderlich ist. Pumpeneinheiten sind häufig die größten Bestandteile der Geräte, in welchem sie eingesetzt werden. Von dieser Größe benötigt der Pumpenantriebsmotor üblicherweise mehr als die Hälfte. Falls die Größe der zusammengesetzten Pumpenkopf/Motor/Steuerungs-Einheit verringert werden könnte, könnten wesentliche Raum- und folglich Geldeinsparungen bei den Geräten erreicht werden, in welchen die Pumpen eingesetzt werden.
- Aus dem vorhergehenden ist zu erkennen, daß ein Bedürfnis nach einer kompakten Pumpeneinheit besteht, welche ohne Motorwellenlager oder Wellendichtungen arbeitet.
- Die DE-A-38 22 897 offenbart eine Pumpeneinheit mit einem magnetischen Antriebssystem. Der Rotor des Antriebssystems ist auf einer feststehenden Welle befestigt, welche sich durch den Rotor erstreckt und auf welcher ebenfalls ein Pumpenkopf drehbar befestigt ist. Es sind zwei Lager, eines auf jeder Seite der feststehenden Welle, vorgesehen. Die Oberbegriffsmerkmale von Anspruch 1 beruhen auf der Offenbarung aus DE-A-38 22 897.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das zuvor genannte Bedürfnis durch eine integrale Vereinigung des Motors als Teil der Pumpeneinheit erfüllt. Hierdurch können Motorwellenlager und Dichtungen vermieden und eine kompakte Pumpeneinheit geschaffen werden.
- Demgemäß schafft die vorliegende Erfindung eine Pumpeneinheit mit einer Pumpe und einem damit integral verbundenen Antriebsmotor, wobei die Einheit umfaßt einen Pumpenkopf; einen Permanentmagnetenrotor mit einer Drehachse und einem ersten und zweiten Ende, wobei der Rotor mit einem Antriebsteil des Pumpenkopfes gekoppelt ist, um dieses in Drehung zu versetzen, und der Pumpenkopf mit dem ersten Ende des Rotors zur Drehung um die Drehachse verbunden ist, und das zweite Ende des Rotors eine Axialbohrung aufweist, welche sich wenigstens teilweise durch den Rotor erstreckt; eine flüssigkeitsdichte Kappe mit einer zylindrischen Seitenwand und einem geschlossenen Ende, wobei die Kappe eine Umhüllung mit einem offenen, ersten Ende und einem geschlossenen, zweiten Ende bildet, wobei die (Kappen-)Umhullung eine Kavität bildet, in welcher der Rotor angeordnet ist, wobei die Kavität durch ihr offenes, erstes Ende in Flüssigkeitsverbindung mit dem Pumpenkopf steht; mehrere elektrische Statorwicklungen, welche um die Außenseite der (Kappen-)Umhüllung und daran angrenzend angeordnet sind; ein Gehäuse, in welchem die (Kappen-)Umhüllung und die Statorwicklungen angeordnet sind, wobei die flüssigkeitsdichte Kappe eine einheitliche Wanddicke an ihrer zylindrischen Seitenwand und ihrer geschlossenen Endseite aufweist; eine gedruckte Schaltplatte mit einer Schaltanordnung, welche elektrisch an mehreren Drähte zu einem externen Anschluß und an die elektrischen Statorwicklungen gekoppelt ist, wobei die Schaltanordnung mehrere Strom-Schalttransistoren zum Steuern und Schalten der elektrischen Wicklungen enthält, und die Schaltplatte in dem Gehäuse in einer Ebene, die rechtwinklig zur Drehachse verläuft, und in einem Raum, der durch das zweite Ende der (Kappen-)Umhüllung und dem Gehäuse festgelegt wird, angeordnet ist, wobei die Pumpeneinheit dadurch gekennzeichnet ist, daß die (Kappen-)Umhüllung einen Stab aufweist, der sich von deren zweiten Ende über eine kurze Strecke in die Kavität erstreckt, und der Stab und die Bohrung eine Lagerung am zweiten Ende des Rotors bilden, um welche sich der Rotor drehen kann, um dadurch das Antriebsteil des Pumpenkopfes anzutreiben, wobei die Lagerung ein einziges Lager umfaßt, welches den Rotor lagert.
- Im einzelnen umfaßt eine Pumpe gemäß der vorliegenden Erfindung eine drehbare Antriebswelle, welche an ihrem einen Ende mit dem Pumpenkopf und an dem anderen Ende mit einem Permanentmagnetenrotor verbunden ist. Diese Welle und der Rotor sind in einer Kavität eingeschlossen, welche von einer flüssigkeitsdichten Kappe, die ein offenes, erstes Ende und ein geschlossenes, zweites Ende aufweist, gebildet wird. Die Kavität, in welcher sich der Rotor dreht, steht über ihre offenes, erstes Ende in Flüssigkeitsverbindung mit dem Pumpenkopf. Außerhalb der (Kappen-)Umhüllung sind mehrere elektrische Statorwicklungen angeordnet. Ein Gehäuse umgibt alle vorgenannten Elemente und kann des weiteren eine Schaltplatte umgeben, welche eine Regelungs/Antriebs-Schaltanordnung zum Regeln des Motorbetriebs und zum Ansteuern der Statorwicklungen enthält. Die Schaltplatte umfaßt vorteilhaft auch eine Schaltanordnung zum Messen der Drehzahl, mit welcher der Motor arbeitet, und zum Einstellen der Antriebsstromflüsse, welche den Statorwicklungen als Reaktion darauf zugeführt werden. Diese Rückkopplung schafft einen "steifen" Motor, der gegen schwankende Lastzustände in hohem Maße unempfindlich ist.
- Mit der vorhergehenden Konstruktion wird eine höchst kompakte, leistungsfähige und betriebssichere Pumpe geschaffen.
- Das Vorhergehende sowie zusätzliche Kennzeichen und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im folgenden zum leichteren Verständnis unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
- Fig. 1 eine gebrochene, isometrische Ansicht eines zum Stand der Technik gehörenden, magnetischen Antriebssystems für eine Zahnradpumpe od.dgl.;
- Fig. 2 eine Seitenansicht der zum Stand der Technik gehörenden Zahnradpumpe und des Antriebssystems aus Fig. 1;
- Fig. 3 eine Schnittansicht eines Antriebssystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 4 eine vereinfachte Schnittansicht eines Antriebssystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 5 ein schematisches Schaltbild eines Schaltkreislaufes, der zum Regeln des Antriebssystems aus Fig. 3 eingesetzt wird;
- Fig. 6 eine Kurvenschar, welche die Leistung einer Pumpe, bei der das Antriebssystem aus Fig. 3 eingesetzt ist, darstellt;
- Fig. 7 eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher ein einzelner Rotor und eine einzelne Steuereinrichtung zum Antrieb eines Pumpenkopfpaares benutzt wird.
- Bezugnehmend auf die Fig. 3 und 4 enthält eine Pumpeneinheit 26 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen Pumpenkopf 28, eine Drehantriebswelle 30, einen Dauermagnetrotor 32, eine (Kappen-)Umhüllung 34, mehrere elektrische Statorwicklungen 36, eine gedruckte Regelkreisplatte 38 und ein Gehäuse 40.
- Der Pumpenkopf 28 ist von üblicher Bauart und kann z.B. eine Zahnradpumpe umfassen. Durch Drehung der damit verbundenen Antriebswelle 30 wird bewirkt, daß die Zahnräder 42 (Fig. 1) sich drehen und eine Flüssigkeit von einem Einlaßanschluß zu einem Auslaßanschluß pumpen.
- Der Dauermagnetrotor 32 steht mit dem gegenüberliegenden Ende der Antriebswelle 30 in Verbindung. Der Rotor kann von dem in US-A-3 238 883 und US-A-4 111 614 dargestellten Typ sein und umfaßt mehrere Dauermagnetendipole, so wie Bariumferritmagnete 44 (Fig. 1), welche mit radialem Abstand zueinander angeordnet sind. Der Magnet ist bevorzugt in Ryton oder Teflon (anerkannte Warenzeichen) 46 eingebettet und anschließend in rostfreiem Stahl 48 eingehüllt. Die Ummantelungsanordnung stellt nicht nur einen Betrieb sicher, der frei von Verunreinigungen ist, sondern schützt den keramischen Magnet auch vor einer Beschädigung, die durch eine plötzliche Temperaturänderung hervorgerufen wird. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besitzen der Rotor und der Stator jeweils eine Länge um 38 mm (1,5 inches) (diese Länge ist auf das Drehmoment bezogen, welches erzeugt werden muß).
- Die Antriebswelle 30 und der Rotor 32 sind in einer zylindrischen Kavität 50 angeordnet, die von der Kappe 34 gebildet wird. Diese Kappe ist an einem ersten Ende 52, mit welchem sie an den Pumpenkopf 28 angrenzt, offen, und an ihrem zweiten Ende 54 geschlossen. Das offene, erste Ende stellt eine freie Flüssigkeitsverbindung zwischen dem Pumpenkopf 28, der Welle 30 und dem Rotor 32 her. Die (Kappen-)Umhüllung 34 ist ansonsten flüssigkeitsdicht. Der Zwischenraum zwischen dem Rotor 32 und der Innenseite der Kappe ist ziemlich klein - etwa im Bereich von 0,38 mm (0,015 inch).
- Über eine kurze Strecke erstreckt sich von dem zweiten Ende (54) der (Kappen-)Umhüllung 34 ein befestigter Stab 56 in die Kavität 50, welcher kolinear mit der Pumpenantriebswelle 30 ausgerichtet ist. Der Rotor 32 weist eine Bohrung 58 auf, welche sich durch einen Teil des Rotors erstreckt, und durch welche der Rotor zur Drehung um den Stab 56 veranlaßt werden kann.
- Um die Außenseite der (Kappen-)Umhüllung 34 sind mehrere elektrische Wicklungen 36 angeordnet, weldche als Statorwicklungen dienen. Stromstöße werden an diesen Wicklungen regulierbar angelegt, um ein rotierendes Magnetfeld herzustellen. Das Feld bewirkt wiederum, daß sich der Dauermagnetrotor 32 in der (Kappen-)Umhüllung 34 dreht, wodurch die Zahnradpumpe (28) angetrieben wird.
- In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind vorteilhaft eine gerade Zahl Statorwicklungen 36 vorhanden, wie z.B. 6. Diese Anordnung verhindert, daß der Rotor 32 asymmetrisch, seitlich belastet wird. Es sind des weiteren vorteilhaft mehr als zwei Wicklungen vorhanden, um eine unzweideutige Steuerung der Drehrichtung des Rotors zu schaffen.
- Der Rotor ist bevorzugt mit einer Anzahl von Polen ausgestattet, die sich von der des Stators unterscheidet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt der Rotor vier Pole. Diese Asymmetrie stellt sicher, daß die Rotor- und Statorpole nicht alle in einer Linie ausgerichtet sind.
- Die Schaltanordnung 60, welche die Erregung der Statorwicklungen 36 regelt, ist auf einer Schaltplatte 38 angeordnet, welche in der Nähe des geschlossenen, zweiten Endes 54 der (Kappen-)Umhüllung (34) untergebracht ist. Alle vorgenannten Bestandteile sind in dem äußeren Gehäuse 40 eingeschlossen, wodurch eine kompakte Einheit geschaffen wird, welche ungefähr halb so groß wie die aus dem Stand der Technik bekannten Pumpen-Motorkombinationen ist. In anderen Ausführungsbeispielen muß die Schaltanordnung zur Regelung/Antrieb nicht in dem äußeren Gehäuse untergebracht sein, sondern kann auch an einer von der Pumpenkopf/Motor-Einheit entfernten Stelle angeordnet sein, wobei sie durch eine geeignete Verdrahtung damit verbunden ist.
- Die Regel-/Schaltanordnung 60 zur Regelung der Erregung der Statorwicklungen 36 ist in Fig. 5 dargestellt und ist um einen Motorola MC33035, ein bürstenloser Gleichstrommotorschalter (DC), welcher in den Schaltkreis 62 integriert ist, und einen Motorola MC33039, ein Drehzahlmesser, welcher in den Schaltkreis 64 integriert ist, eingebaut.
- Die Drehgeschwindigkeit des Rotors wird durch einen Potentiometer 66 eingestellt, das den Wert einstellt, welche Ausgangsimpulssignale an den Ausgangsanschluß des Regelkreises 62 angelegt werden. Diese Impulse treiben drei Antriebsstromkreise 68a, 68b, 68c an, welche wiederum Stromimpulse an gegenüberliegenden Paaren von Statorwicklungen anlegen.
- In anderen Ausführungsbeispielen kann die Schaltanordnung so aufgebaut sein, daß sie auf ein extern angelegtes Drehzahlregelsignal reagiert. Dieses Regelsignal kann von unterschiedlicher Art sein, worin z.B. Spannungs- oder Stromsignale mit unterschiedlicher Amplitude, Signale mit Impulsbreitenmodulation, digitale Regelsignale etc. eingeschlossen sind.
- Die Drehung des Rotors 32 wird von drei Hall-Effekt-Sensoren 70a, 70b, 70c gemessen, welche jeweils ein logisches "0"-Ausgangssignal erzeugen, wenn ein südlicher Magnetpol daran vorbeiläuft. Die Sensoren 70 sind mit der Schaltplatte 38 (Fig. 3) in der Nähe des zweiten Endes 54 der (Kappen-)Umhüllung 34 verbunden, was ihnen gestattet, das Magnetfeld der Statorwicklungen zu messen. Die Signale von diesen Sensoren werden dem Drehzahlschaltkreis 64 zugeführt, welcher ein in Bezug zur Drehzahl des Rotors stehendes Ausgangssignal erstellt. Dieses Ausgangssignal wird einem Abweichungseingang des Regelschaltkreises 62 zugeführt und mit einem Signal, welches der gewünschten (von dem Potentiometer 66 eingestellten) Drehzahl entspricht, verglichen. Jeder Unterschied zwischen diesen Signalen stellt eine unerwünschte Verlangsamung des Rotors dar. Der Schaltkreis 62 reagiert hierauf mit einer Verlängerung der Dauer von jedem der Statorantriebsimpulse, wodurch der Rotor schneller zu jedem Statorpol gezogen wird.
- Diese Regelungsanordnung sorgt dafür, daß die Pumpe im wesentlichen unempfindlich gegen schwankende Lastbedingungen (z.B. Flüssigkeitsdruck) ist. Dieses ist anhand der Kurven in Fig. 6 gut zu erkennen, welche zeigen, daß z.B. bei hohen Drehzahlen, die Rotordrehzahl lediglich um ca. 3 % fällt, wenn der Flüssigkeitsdruck um 1000 % ansteigt.
- Um zu verhindern, daß ein übermäßiges Drehmoment an den Pumpenzahnrädern 42 angelegt wird, wird der Stromfluß durch die Statorwicklungen 36 überwacht. Wenn dieser Stromfluß einen bestimmten Wert (gemessen durch den Spannungsabfall über einem Widerstandsbauelement 72) erreicht, verhindert der Schaltkreis 62 ein weiteres Ansteigen des Statorstromflusses. Durch diese Anordnung werden die Zahnräder und Lager der Pumpe 28 vor einer Beschädigung durch unerwartete Lastbedingungen geschützt.
- Bei Anwendungsfällen mit hohen Drehmomenten sind die Stromflüsse zu den Statorwicklungen normalerweise verhältnismäßig hoch. Zur Vermeidung einer thermischen Beschädigung von Bestandteilen der Schaltplatte 38 ist die Schaltplatte in diesen Fällen bevorzugt über ein Wärme leitendes Gel od.dgl. mit dem äußeren Gehäuse 40 verbunden. Ein derartiges Material kann den Raum ausfüllen, in welchem die gedruckte Schaltplatte befestigt ist.
- Fig. 7 zeigt eine alternative Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, in welcher zwei Pumpenköpfe 28a, 28b von zwei Rotoren 32a und 32b durch einen einzelnen, gemeinsamen Stator angetrieben werden. Die Schaltplatte 38 ist in diesem Ausführungsbeispiel außerhalb der Umhüllung 40 untergebracht und mit dem gemeinsamen Stator über eine zentrale Verdrahtung 74 verbunden. Sofern es nicht notwendig ist, die Flüssigkeit eines Pumpenkopfes von der des anderen zu trennen, kann ein einzelner Rotor 32 benutzt werden.
- Nachdem die Prinzipien der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel erläutert und dargestellt worden sind, wird darauf hingewiesen, daß die Erfindung in ihrer Zusammenstellung und im Detail verändert werden kann, ohne die genannten Prinzipien zu verlassen. Während die Erfindung z.B. unter Bezugnahme auf eine Pumpe mit einer Antriebswelle dargestellt worden ist, ist zu berücksichtigen, daß in alternativen Ausführungsbeispielen eine Antriebswelle nicht erforderlich sein kann. In einigen Pumpenkonstruktionen ist der Rotor z.B. direkt über Keilnuten/-verzahnungen mit den Zahnrädern verbunden, ohne daß eine zwischenliegende Welle eingesetzt wird. Während die Erfindung unter Bezugnahme auf eine Pumpe mit einem Dauermagnetrotor dargestellt worden ist, ist gleichermaßen zu berücksichtigen, daß andere Rotorarten eingesetzt werden können. Bei einigen Anwendungen kann der Stator koaxial in einem Rotor angeordnet sein, welcher sich darum drehen soll. Schiffsantriebssysteme sind ein Beispiel eines anderen Gebietes, in welchem die Prinzipien der vorliegenden Erfindung angewendet werden können.
Claims (10)
1. Pumpeneinheit mit einer Pumpe und einem damit integral
verbundenen Antriebsmotor, wobei die Einheit umfaßt: einen
Pumpenkopf (28); einen Permanentmagnetenrotor (32) mit einer
Drehachse und einem ersten und zweiten Ende, wobei der Rotor
(32) mit einem Antriebsteil (30) des Pumpenkopfes (28)
gekoppelt ist, um dieses in Drehung zu versetzen, und der
Pumpenkopf (28) mit dem ersten Ende des Rotors (32) zur Drehung um
die Drehachse verbunden ist, und das zweite Ende des Rotors
(32) eine Axialbohrung (58) aufweist, welche sich wenigstens
teilweise durch den Rotor (32) erstreckt; eine
flüssigkeitsdichte Kappe (34) mit einer zylindrischen Seitenwand und einem
geschlossenen Ende (54), wobei die Kappe eine Umhüllung mit
einem offenen, ersten Ende (52) und einem geschlossenen,
zweiten Ende (54) bildet, wobei die (Kappen-)Umhüllung (34) eine
Kavität (50) bildet, in welcher der Rotor (32) angeordnet ist,
wobei die Kavität (50) durch ihr offenes, erstes Ende (52) in
Flüssigkeitsverbindung mit dem Pumpenkopf (28) steht; mehrere
elektrische Statorwicklungen (36), welche um die Außenseite
der (Kappen-)Umhüllung (34) angeordnet sind, und daran
angrenzend; ein Gehäuse (40), in welchem die (Kappen-)Umhüllung (34)
und die Statorwicklungen (36) angeordnet sind, wobei die
flüssigkeitsdichte Kappe (34) eine einheitliche Wanddicke an ihrer
zylindrischen Seitenwand und ihrer geschlossenen Endseite
aufweist; eine gedruckte Schaltplatte (38) mit einer
Schaltanordnung, welche elektrisch an mehrere Drähte zu einem externen
Anschluß und an die elektrischen Statorwicklungen (36)
gekoppelt ist, wobei die Schaltanordnung mehrere
Strom-Schalttransistoren zum Steuern und Schalten der elektrischen Wicklungen
(36) enthält, und die Schaltplatte (38) in dem Gehäuse (40) in
einer Ebene, die rechtwinklig zur Drehachse verläuft, und in
einem Raum, der durch das zweite Ende (54) der
(Kappen-)Umhüllung (34) und dem Gehäuse (40) festgelegt wird, angeordnet
ist, wobei die Pumpeneinheit dadurch gekennzeichnet ist, daß
die (Kappen-)Umhüllung (34) einen Stab (56) aufweist, der sich
von deren zweiten Ende über eine kurze Strecke in die Kavität
(50) erstreckt, und der Stab (56) und die Bohrung (58) eine
Lagerung am zweiten Ende des Rotors (32) bilden, um welche
sich der Rotor (32) drehen kann, um dadurch das Antriebsteil
(30) des Pumpenkopfes (28) anzutreiben, wobei die Lagerung ein
einziges Lager umfaßt, welches den Rotor (32) lagert.
2. Pumpeneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Antriebsteil (30) eine Antriebswelle (30) ist, welche mit
dem ersten Ende des Rotors (32) in Richtung der Drehachse
verbunden ist.
3. Pumpeneinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schaltanordnung Mittel zur Begrenzung des durch
die Statorwicklungen (36) fließenden Stromes enthält, um eine
Beschädigung des Pumpenkopfes (28) bei hohen
Belastungszuständen zu vermeiden.
4. Pumpeneinheit nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (70a, 70b, 70c)
zum Messen der Drehzahl, mit welcher sich der Rotor (32)
dreht, und Mittel (64, 62) zum Einstellen des Antriebsstromes,
welcher an die Statorwicklungen (36) als Reaktion darauf
angelegt wird, vorgesehen sind.
5 Pumpeneinheit nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor einen
Magnetpol aufweist, und die Drehung des Rotors (32) durch
Hall-Effekt-Sensoren (70a, 70b, 70c) gemessen wird, von denen jeder
ein Signal liefert, wenn ein Pol des Rotors (32) daran
vorbeiläuft.
6. Pumpeneinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Hall-Effekt-Sensoren (70a, 70b, 70c) das Magnetfeld der
Statorwicklungen (36) messen, und die von den
Hall-Effekt-Sensoren (70a, 70b, 70c) gelieferten Signale einem
Drehzahlstromkreis (64) zugeführt werden, um ein Signal zu erzeugen, daß in
Bezug zur Drehzahl des Rotors (32) steht.
7. Pumpeneinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
das in Bezug zur Drehzahl des Rotors (32) stehende Signal
einem Abweichungseingang eines Regelstromkreises (62) zugeführt
wird und mit einem Signal, das der gewünschten Drehzahl des
Rotors (32) entspricht, verglichen wird, um die Drehzahl des
Rotors ((32) als Reaktion auf die Unterschiede zwischen diesen
beiden Signalen zu regeln, indem die Dauer der Steuerimpulse
zu den Statorwicklungen (36) verstellt wird.
8. Pumpeneinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die gewünschte Drehzahl des Rotors (32) durch ein
Potentiometer (66) eingestellt wird.
9. Pumpeneinheit nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (40) mit
der Schaltplatte (38) über ein wärmeleitendes Gel od.dgl.
thermisch gekoppelt ist.
10. Pumpeneinheit nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gedruckte
Schaltplatte (38) in dem geschlossenen Gehäuse (40) angeordnet ist.
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GR (1) | GR3015287T3 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019102073A1 (de) * | 2019-01-28 | 2020-07-30 | Fresenius Medical Care Deutschland Gmbh | Zahnradpumpe |
Families Citing this family (44)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5197865A (en) * | 1990-10-16 | 1993-03-30 | Micropump Corporation | Integral electronically commutated drive system |
DE4237971B4 (de) † | 1992-11-11 | 2004-05-06 | Unaxis Deutschland Holding Gmbh | Vakuumpumpe mit Wandler |
US5235821A (en) * | 1992-12-31 | 1993-08-17 | Micropump Corporation | Method and apparatus for refrigerant recovery |
US5670852A (en) * | 1994-01-18 | 1997-09-23 | Micropump, Inc. | Pump motor and motor control |
US5496159A (en) * | 1994-03-22 | 1996-03-05 | Xerox Corporation | Rotary displacement pump having a separable member that controls the fluid flowpath |
KR100346820B1 (ko) * | 1994-04-21 | 2002-11-30 | 가부시키 가이샤 에바라 세이사꾸쇼 | 다축전기모터 및 그에 결합된 용적형 진공펌프 |
JP3872104B2 (ja) * | 1994-11-07 | 2007-01-24 | デーナ、オートモウティヴ、リミティド | ロータリポンプ |
WO1996018817A1 (en) * | 1994-12-14 | 1996-06-20 | The Ingersoll-Dresser Pump Company | Impeller |
EP0722044B1 (de) * | 1995-01-11 | 2002-05-15 | Micropump Incorporated | Anlage mit eingebauter Pumpe und Fluidströmungsmesser |
US5725362A (en) * | 1995-05-09 | 1998-03-10 | Xolox Corporation | Pump assembly |
US5943211A (en) * | 1997-04-18 | 1999-08-24 | Raytheon Company | Heat spreader system for cooling heat generating components |
JPH10201168A (ja) * | 1997-01-13 | 1998-07-31 | Toshiba Corp | 水中ポンプ用制御装置内蔵形モータ |
US5907473A (en) * | 1997-04-04 | 1999-05-25 | Raytheon Company | Environmentally isolated enclosure for electronic components |
US6065946A (en) | 1997-07-03 | 2000-05-23 | Servo Magnetics, Inc. | Integrated controller pump |
US6241486B1 (en) * | 1998-03-18 | 2001-06-05 | Flowserve Management Company | Compact sealless screw pump |
WO1999060270A1 (fr) * | 1998-05-15 | 1999-11-25 | Rolland Versini | Motopompe a ecoulement axial traversant avec debitmetre incorpore et pressostat |
US6447270B1 (en) | 1998-09-17 | 2002-09-10 | Walbro Corporation | Brushless coolant pump and cooling system |
US6416215B1 (en) | 1999-12-14 | 2002-07-09 | University Of Kentucky Research Foundation | Pumping or mixing system using a levitating magnetic element |
DE19903817A1 (de) | 1999-02-02 | 2000-08-10 | Bosch Gmbh Robert | Kühlwasserpumpe |
US6758593B1 (en) | 2000-10-09 | 2004-07-06 | Levtech, Inc. | Pumping or mixing system using a levitating magnetic element, related system components, and related methods |
US6659737B2 (en) * | 2001-02-05 | 2003-12-09 | Engineered Machined Products, Inc. | Electronic fluid pump with an encapsulated stator assembly |
GB0105641D0 (en) * | 2001-03-08 | 2001-04-25 | Lucas Industries Ltd | Improvements in electric motor driven hydraulic pumps |
JP3856661B2 (ja) * | 2001-06-06 | 2006-12-13 | 株式会社荏原製作所 | 真空ポンプ |
US6712585B2 (en) | 2001-09-19 | 2004-03-30 | Viking Pump, Inc. | Magnetic pump |
JP2003269345A (ja) | 2002-03-13 | 2003-09-25 | Aisin Seiki Co Ltd | 電動オイルポンプ |
US6702555B2 (en) | 2002-07-17 | 2004-03-09 | Engineered Machined Products, Inc. | Fluid pump having an isolated stator assembly |
DE10322463A1 (de) * | 2003-05-16 | 2004-12-16 | Ksb Aktiengesellschaft | Spaltrohrmotorpumpe mit einem permanentmagnetisch erregten Synchronmotor |
US7131825B2 (en) * | 2004-01-30 | 2006-11-07 | Isothermal Systems Research, Inc. | Spindle-motor driven pump system |
US7162887B2 (en) * | 2004-07-09 | 2007-01-16 | Symons Robert S | Integrated liquid cooling device for electronic components |
US7165413B2 (en) * | 2004-07-09 | 2007-01-23 | Symons Robert S | Integrated liquid cooling device with immersed electronic components |
US20070071616A1 (en) * | 2005-09-27 | 2007-03-29 | Micropump, Inc., A Unit Of Idex Corporation | Segmented driven-magnet assemblies for pumps, and pumps comprising same |
US20070201989A1 (en) * | 2005-10-14 | 2007-08-30 | Parker-Hannifin | Low ripple gear pump/motor |
DE102006027001A1 (de) * | 2006-06-08 | 2007-12-13 | Oase Gmbh | Wasserpumpe für insbesondere Teiche, Aquarien, Springbrunnen und dergleichen |
US20080008604A1 (en) * | 2006-07-06 | 2008-01-10 | Bristol Compressors, Inc. | High-frequency control of devices internal to a hermetic compressor |
US8287245B2 (en) * | 2006-07-06 | 2012-10-16 | Bristol Compressors International, Inc. | System and method for control of devices internal to a hermetic compressor |
US7931448B2 (en) * | 2006-08-01 | 2011-04-26 | Federal Mogul World Wide, Inc. | System and method for manufacturing a brushless DC motor fluid pump |
DE102006041310A1 (de) | 2006-09-01 | 2008-03-20 | Oase Gmbh | Wasserpumpe sowie Wasserspielanlage mit Pumpe |
US7847457B2 (en) * | 2007-05-09 | 2010-12-07 | Federal-Mogul World Wide, Inc | BLDC motor assembly |
DE102009018759A1 (de) * | 2009-04-27 | 2010-10-28 | Continental Automotive Gmbh | Pumpen-Motor-Einrichtung |
US20110293450A1 (en) * | 2010-06-01 | 2011-12-01 | Micropump, Inc. | Pump magnet housing with integrated sensor element |
KR101461596B1 (ko) * | 2012-12-17 | 2014-11-20 | 엘지이노텍 주식회사 | 모터의 회전자 |
CN107614121B (zh) | 2015-06-01 | 2019-10-25 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 具有液体流量和转速的反馈的喷洒系统 |
CN107635872B (zh) * | 2015-06-01 | 2020-12-04 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 无刷泵电机系统 |
CN109385642B (zh) | 2017-08-04 | 2021-04-13 | 林信涌 | 气体产生器 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1983262A (en) * | 1931-03-07 | 1934-12-04 | Zorzi Cario | Combined motor and compressor |
US2246777A (en) * | 1938-09-17 | 1941-06-24 | Claude G Bordeaux | Electric motor |
US2603162A (en) * | 1949-12-31 | 1952-07-15 | Robbins & Myers | Wet armature motor and pump combination |
US2752857A (en) * | 1950-06-08 | 1956-07-03 | Howard T White | Motor pump unit with axial gap motor |
US2709965A (en) * | 1952-10-08 | 1955-06-07 | David P Litzenberg | Motor driven pump |
DE1638272B2 (de) * | 1968-03-02 | 1975-05-28 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Pumpe mit Spaltrohrmotor |
US4204810A (en) * | 1976-11-03 | 1980-05-27 | Tokheim Corporation | Bi-directional pump |
JPS6111483A (ja) * | 1984-06-27 | 1986-01-18 | Honda Motor Co Ltd | ポンプ装置 |
JPS6184683U (de) * | 1984-11-07 | 1986-06-04 | ||
DE3520596A1 (de) * | 1985-06-08 | 1986-12-11 | Standard Magnet GmbH & Co, 7148 Remseck | Loetlos befestigte lagersaeule fuer sphaerische pumpen |
DE3700774C2 (de) * | 1986-01-13 | 1998-11-12 | Papst Motoren Gmbh & Co Kg | Kollektorlose Gleichstrommaschine |
DE3807462A1 (de) * | 1988-03-08 | 1989-09-28 | Leistritz Ag | Pumpenkombination |
DE3822897A1 (de) * | 1988-07-06 | 1990-01-11 | Webasto Ag Fahrzeugtechnik | Umwaelzpumpe |
-
1990
- 1990-10-16 US US07/598,217 patent/US5096390A/en not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-02-26 JP JP3053233A patent/JPH04229042A/ja active Pending
- 1991-10-15 AT AT91117572T patent/ATE115243T1/de not_active IP Right Cessation
- 1991-10-15 DE DE69105695T patent/DE69105695T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-10-15 EP EP91117572A patent/EP0481423B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1991-10-15 DK DK91117572.7T patent/DK0481423T3/da active
- 1991-10-15 ES ES91117572T patent/ES2065597T3/es not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-03-03 GR GR950400465T patent/GR3015287T3/el unknown
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019102073A1 (de) * | 2019-01-28 | 2020-07-30 | Fresenius Medical Care Deutschland Gmbh | Zahnradpumpe |
US11883639B2 (en) | 2019-01-28 | 2024-01-30 | Fresenius Medical Care Deutschland Gmbh | Gear pump |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GR3015287T3 (en) | 1995-06-30 |
ES2065597T3 (es) | 1995-02-16 |
JPH04229042A (ja) | 1992-08-18 |
US5096390A (en) | 1992-03-17 |
EP0481423A1 (de) | 1992-04-22 |
DE69105695D1 (de) | 1995-01-19 |
ATE115243T1 (de) | 1994-12-15 |
DK0481423T3 (da) | 1995-02-13 |
EP0481423B1 (de) | 1994-12-07 |
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---|---|---|
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