EP3688865A1 - Electrical pump drive for a positive displacement pump, positive displacement pump and method therefor - Google Patents

Electrical pump drive for a positive displacement pump, positive displacement pump and method therefor

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Publication number
EP3688865A1
EP3688865A1 EP18740813.3A EP18740813A EP3688865A1 EP 3688865 A1 EP3688865 A1 EP 3688865A1 EP 18740813 A EP18740813 A EP 18740813A EP 3688865 A1 EP3688865 A1 EP 3688865A1
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EP
European Patent Office
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armature
electromagnet
piston
pump drive
electric pump
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18740813.3A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Conrad Nickel
Franz Pawellek
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Nidec GPM GmbH
Original Assignee
Nidec GPM GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Nidec GPM GmbH filed Critical Nidec GPM GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H02K33/02Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with armatures moved one way by energisation of a single coil system and returned by mechanical force, e.g. by springs

Definitions

  • the invention relates to an electric pump drive for positive displacement pumps with oscillating piston moving, a positive displacement pump with the same and a corresponding method for oscillating movement of a piston of a positive displacement pump.
  • compressors and vacuum pumps are known, which in contrast to a type of circulating positive displacement pumps such.
  • Vane pumps perform a discontinuous, in particular reciprocal movement of pump components.
  • Displacement pumps of this kind drive displacement pistons, which oscillate between two points of inflection and thereby execute work cycles in which a charge exchange of an inflowing and outflowing delivery medium in a pumping chamber is effected.
  • Including so-called double-stroke pumps are known which in both
  • Movement directions of a piston two opposite charge change, so generate an influx on one side of the piston and an outflow on the other side of the piston in the pump chamber at the same time. Furthermore, such positive displacement pumps differ by different, in particular linear and arcuate amplitudes of the oscillating piston movement.
  • the kinematics of such a mechanism consists in converting the rotational drive movement into a reciprocal movement directed in the linear direction or in the working path of the piston. This results in an unbalanced dynamic, which manifests itself in the fact that to transfer a rotational continuous force into mutually accelerating forces dead centers must be overcome.
  • the present invention has for its object to provide an alternative pump drive for positive displacement pumps with oscillating moving piston.
  • the object is achieved by the features of the electric pump drive according to claim 1, the positive displacement pump according to claim 15 and the method according to claim 17.
  • the electric pump drive according to the invention is characterized in particular by the fact that it comprises a rotary magnet having at least one electromagnet and a pivotable about an axis armature, by means of the excitation of at least one electromagnet is mutually pivotable between two operating points, wherein the armature is adapted for coupling with an oscillatingly moving piston.
  • the positive displacement pump according to the invention with a piston oscillating between two turning points is characterized in particular in that an electric pump drive comprises a rotary magnet which has at least one electromagnet and an armature pivotable about an axis which mutually alternately by energizing the at least one electromagnet between two operating points is pivotable, wherein the armature is coupled to the piston such that the inflection points of the oscillating movement of the piston are taken at the operating points of the armature.
  • the method according to the invention for oscillating a piston of a positive displacement pump between two inflection points by means of a rotary magnet is characterized by the steps of: generating a magnetic field by an electromagnet which applies a torque to the armature in a pivoting direction until the piston reaches a point of inflection, and expelling the magnetic field from the solenoid and / or generating a magnetic field of opposite polarity through an electromagnet that applies torque to the armature in the opposite pivoting direction until the piston reaches the other inflection point.
  • the invention thus provides for the first time to use a rotary magnet as a drive source of a pump drive for a non-umlaulende positive displacement pump.
  • the present invention in its most general form is based on the finding that a pump drive optimized for the reciprocal acceleration of a displacer ideally generates an alternately alternating moment with amplitude intensity in an electrodynamic manner.
  • a demand-responsive torque is suitably provided both in its dynamic intensity and in its kinematic alignment by a rotary magnet. This represents a fundamental departure from the drive concept of a continuous torque of a circumferentially directed driving force and a kinematic conversion of the drive movement.
  • rotary magnets differ from rotating electrical machines in particular in that the executable movement of the armature of a rotary magnet is limited to a rotation angle between two operating points, that is, can not perform a complete revolution.
  • the rotary magnet is equipped depending on the embodiment, only with one or two electromagnets.
  • the rotary magnet can have a symmetrical arrangement of 4 or 6 electromagnets, as a result of which the executable rotation angle is geometrically reduced to a fraction of the factor.
  • Rotary solenoids which are also referred to as rotary solenoids are actuators, which are known for example from plant engineering to convert a switch in a conveyor line or a so-called shutter as a baffle in a sorting path between two positions of a fork or fork.
  • proportional rotary magnet or rotary magnet with a return spring and bistable rotary magnet with an alternately reversed electromagnet or two alternately excited electromagnet.
  • the power transmission can be made by a polarity between the permanent magnet of the armature and fixed electromagnet, or the reluctance principle between armature poles and pole pieces of a magnetic circuit of a fixed electromagnet, such as by a pole ring.
  • Known rotary magnets also differ in their construction, for example by a radial or axial arrangement between armature and electromagnet, whereby a torque of a rotational R el ati v Gay is generated, or an axial arrangement with wedge-shaped grooves or surfaces and rolling elements between armature and Electromagnet, whereby an axially generated moment is converted into a helical relative movement.
  • a radial or axial arrangement between armature and electromagnet whereby a torque of a rotational R el ati vwar is generated
  • an axial arrangement with wedge-shaped grooves or surfaces and rolling elements between armature and Electromagnet whereby an axially generated moment is converted into a helical relative movement.
  • a rotary magnet With a rotary magnet can be increased by short-term over-excitation of the electromagnet, the magnetic force, so that very high torques or torques are achieved.
  • suitable control in particular at the beginning of a pivoting movement of the armature from one operating point to another, a high torque is applied, which decreases as the approach to the other operating point progresses, whereby covering the torque requirement of an oscillating acceleration can be covered.
  • a rotary magnet offers fast reaction times and remains in the end position of an operating point without current supply. This reduces energy consumption and heat loss.
  • a rotary magnet achieves a larger exciter coil winding compared to the electric motor, and consequently a higher power input or electrodynamic force within the range of action of the coil, i. the working distance of the anchor, which meets the cold start requirement of various applications.
  • the number of coils, wirings, poles and other structural elements is lower, so that a compact, highly integrated design with few items and lower production costs is implemented.
  • an electromagnet of the rotary magnet can be excitable for mutual pivotal movement of the armature by an alternating current polarity.
  • the change of direction of the armature is implemented purely control technology.
  • the rotary magnet may further comprise a return spring for the armature, and the electromagnet for the pivotal movement of the armature against a restoring force of the return spring excitable.
  • a change in direction of the rotary magnet is implemented only by turning on and off the power supply.
  • the rotary magnet may comprise at least two electromagnets, wherein for mutually pivotal movement of the armature, the at least two electromagnets are alternately excitable.
  • the at least two electromagnets are alternately excitable.
  • the armature of the rotary magnet may comprise at least one permanent magnet. This is followed by a pivoting movement of the armature from one operating point to the other operating point, a repulsive and / or attractive force of the magnetic polarity between the permanent magnet and the electromagnet.
  • the armature of the rotary magnet can comprise a ferromagnetic armature body with pronounced armature poles, and the armature poles can be associated with pole shoes fixedly arranged in an operating point of the armature. In this case follows a pivotal movement of the armature from one operating point to the other operating point of the reluctance force to take the lowest air gap in the magnetic circuit of an electromagnet.
  • the armature of the rotary magnet can comprise an armature body with ferromagnetic armature poles, which have a higher magnetic permeability than other sections of the armature body, and the armature poles are assigned at a working point of the armature fixedly arranged pole pieces. In this case follows a pivotal movement of the armature from one operating point to the other operating point of the reluctance force for taking the lowest magnetic resistance through the anchor body in the magnetic circuit of an electromagnet.
  • the rotary magnet may comprise limiting means limiting a pivotal movement of the armature at the two operating points.
  • the operating points of the rotary magnet can be set even more precisely. Further, if desired application specific, a short-term holding torque against such a mechanical stop can be generated. In contrast, if desired application-specific, as well as a rebound of the armature can be generated on the mechanical stop, which occurs if necessary before a piston of a piston against a chamber wall in the P ump order subassembly.
  • the electromagnet and armature may be arranged such that an air gap between the armature poles and the pole shoes extends radially to the axis of the armature.
  • the electromagnet and armature may be arranged such that an air gap between the armature poles and the pole shoes extends axially to the axis of the armature.
  • a yoke of an electromagnet on which the pole pieces are formed, is formed as a pole ring, which is arranged concentrically around the armature or axially to the armature.
  • the electric pump drive may further comprise detecting means for detecting a position of the armature.
  • feedback is optionally provided for controlling a control or power supply of the electric pump drive for positive displacement pumps, which can be realized by a displacement sensor or more cost-effectively by means of contacts at the operating points for detecting at least two armature positions.
  • the electric pump drive may further comprise a control unit which controls an electric power supply to an electromagnet with respect to a timing and / or with respect to a current polarity of the supplied power.
  • control functions can be realized by means of a pulse width modulator and by means of a bipolar amplifier in the form of standardized electronic components, whereby the provision of cost-effective control of an electric pump drive for positive displacement pumps is possible. This is particularly true in comparison to the required power electronics for a brushless DC motor, which is conventionally used as a pump drive.
  • the electric pump drive with rotary magnet can drive a positive displacement pump with a pump assembly, which is designed as a rotary piston pump whose piston has two diametrically extending displacement sections, each of which is confined in a sector-shaped working chamber.
  • the kinematics of the oscillating piston movement correspond to those of the armature, i. the trajectories are exactly congruent to each other interpretable.
  • This allows a pump structure in which a mechanism between the electric pump drive and the pump assembly is eliminated and a compact integration is achieved by the pivot axis of the armature and the pivot axis of the piston are formed by a shaft.
  • a control method of the electric pump drive for a positive displacement pump in the form of the aforementioned rotary piston pump performing a switching on and off and / or reversing a current polarity of an electric power supply to the at least one electromagnet in dependence on a predefinable number of cycles of piston movements per Time unit.
  • the amplitude of the pivotal movement of the armature corresponds to the amplitude of the pivotal movement of the piston. Since it is a Positive displacement is, there is also a fixed ratio between a piston stroke and funded volume flow rate. Thus, a conclusion to a fixed volume flow can be made in a simple manner by a clock speed of the piston movement, or this ratio can be applied to the control specification of an exact volumetri see delivery capacity. As a result, a simpler control can be realized, for example, or a flow meter can be dispensed with compared to circulating displacement pumps.
  • control method may further comprise performing an increase in a voltage of the electric power supply to the at least one electromagnet until it is detected by a detection means that the pivotal movement of the armature reaches the operating points.
  • FIG. 1 shows a cross section through the exemplary rotary piston pump to explain the application of the electric pump drive according to the invention.
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through an exemplary rotary piston pump with an embodiment of the inventive electric pump drive, as Twin arrangement of a rotary magnet, which comprises two axially adjacent electromagnets and two anchor body is executed;
  • Figure 3 is a perspective view of an anchor body of the embodiment of the electric pump drive according to the invention from a side associated with the piston.
  • FIG. 4 shows a perspective view of the other anchor body of the embodiment of the electric pump drive according to the invention from the opposite side to FIG. 3;
  • Fig. 5 is a detailed exploded view for explaining an alternative way of carrying out the electric pump drive according to the invention.
  • Fig. 6 is a schematic exploded view for explaining a further alternative possibility for carrying out the electric pump drive according to the invention.
  • FIG. 1 there will be described the construction of an exemplary rotary piston pump for use as an oil pump in a low-pressure lubricant system equipped with an embodiment of the electric pump drive according to the present invention.
  • This rotary piston pump is further subject matter and more fully described in a co-pending patent application of the same Applicant of the present application.
  • Fig. 1 of a pivot axis 12 from top left and bottom right two diametrically opposite overlapping e, sector-shaped working chambers 10 are shown extending in the pump housing 1 in a plane for pivotal movement of the rotary piston 2.
  • the flanks of the working chambers 10 form contact surfaces for the oscillating piston 2.
  • two areas of a pump outlet 14 are arranged between the working chambers 10, which are connected via an arcuate channel in the pump housing 1.
  • spangenförmige outlet valves 4 of the rotary piston pump are formed in the contact surfaces of the working chambers.
  • the pivoting piston 2 is fixed on the pivot axis 12, which is at the same time a drive shaft of the electric drive with a rotary magnet 3.
  • the rotary piston 2 comprises two displacement sections 20, which are mutually pivoted in the working chambers 10 over a rotation angle of approximately 90 °, as shown by the double arrow. Inside, the rotary piston 2 is excluded as a hollow body and opened to the viewer's side of the representation, resulting in a cavity 25 results.
  • the cavity 25 surrounds a receptacle of the pivot axis 12 and extends into the displacement sections 20.
  • intake valves 5 of the swivel piston pump are arranged in the flanks of the displacement sections 20, which are pivoted to the contact surfaces of the working chambers 10.
  • the inlet valves 5 allow a flow rate, which is sucked in via a central pump inlet 15, to pass through the cavity 25 into a working chamber 10 and block in the opposite direction from a pump chamber 10 to the cavity 25.
  • the pump housing 1 further comprises a directed towards the working chambers 10 flange portion in which an embodiment of the electric drive with a rotary magnet 3 is accommodated.
  • a further flange section closed by a cover is formed, in which a control circuit 39 of the electric drive 3 is accommodated.
  • Supply connections, which lead to electromagnets 30 of the rotary magnet 3, pass out of the pump housing 1 through a connection pointing upward.
  • the electric drive shown is designed as a twin arrangement of a rotary magnet 3, which comprises two axially adjacent electromagnets 30a, 30b and two anchor bodies 32a, 32b, and thus forms a so-called type of bistable rotary magnet 3.
  • the annular electromagnets 30a, 30b are axially separated from each other and are in contact with two likewise axially separate pole rings 31a, 31b which form a respective one-sided pole system with a conclusion via a common ferrite core 33 or yoke.
  • the pivot axis 12 is received, on which the armature 32 is pivotally mounted.
  • the armature 32 has two anchor bodies 32a, 32b, each having a diametrically longer, and offset by 90 ° to have a diametrically shorter extension in the radial direction.
  • the anchor bodies 32a, 32b have the contour of a circular area, in which two opposite, recessed inside Circular arc segments are excluded.
  • the anchor bodies 32a, 32b are jointly pivotally received in a respective central recess of a pole ring 31a, 31b.
  • the recesses of the pole rings 31 a, 31 b have two opposite radially inwardly distinct pole pieces 35.
  • the two anchor bodies 32a, 32b, ie in particular their anchor poles 34 are arranged offset by 90 ° to each other. Alternatively, however, also the pole shoes 35 of the two pole rings 31 a, 31 b may be formed offset by 90 ° to each other.
  • the principle of a rotary magnet 3 of this embodiment corresponds to the following procedural steps: energizing the first electromagnet 30a with the electric power supply so that the armature 32 is pivoted from the first operating point to the second operating point by a magnetic field of the first electromagnet 30a; and energizing the second electromagnet 30b with the electric power supply, so that the armature 32 by a magnetic field of the second Electromagnet 30 b is pivoted from the second operating point to the first operating point.
  • a rotary magnet 3 which includes only one electromagnet 30 and to a helical return spring 36
  • This design shown as an alternative variant of the rotary magnet 3 of the electric pump drive further comprises stop elements 37 as mechanical limiting means and ball bearings 38 for independent storage of the pivot axis 12 within the electric pump drive, a switch for the power supply as part of the control circuit 39 and other small parts such as a spacer sleeve, a circlip and the like.
  • the anchor poles 34 of the armature 32 are axially pronounced, and are corresponding, axially distinct pole shoes 35 associated with a ferrite core plate 33 as a yoke, which produces a conclusion of the magnetic circuit to the pole ring 31 via the pivot axis 12 and a spring cage, which generates from the electromagnet 30 becomes.
  • the principle of a rotary magnet 3 of this embodiment corresponds to the following procedural steps: energizing the electromagnet with the electric power supply, so that the armature 32 is pivoted by a magnetic field of the electromagnet 30 from the first operating point to the second operating point; and subjecting the energizing of the electromagnet 30 to the electrical power supply such that the armature 32 is pivoted by the restoring force of the biased return spring 36 from the second operating point to the first operating point.
  • This rotary magnet 3 comprises, similar to the first-mentioned embodiment, a two-pole excitation coil or two electromagnets 30a, 30b, which are arranged in the form of kidney-shaped windings on both sides of the pivot axis 12 and each comprise a ferrite core 33a, 33b or yoke.
  • a disc-shaped armature 32 is arranged on the pivot axis 32, which carries two semicircular permanent magnets 34m as anchor poles 34.
  • the permanent magnets 34m are magnetized in their longitudinal extent and applied in opposite directions on the armature 32.
  • the polarization limit is symmetrical over the poles of the electromagnets 30a, 30b.
  • the transmission range between the poles N / S contributes essentially to the transmission of power.
  • the mode of operation is similar to that of a permanently excited electric motor and follows the electrodynamics between the electric power supply and the resulting magnetic polarities.
  • the armature 32 experiences a deflecting torque, the direction of rotation being determined by the polarity of the electromagnets 30a, 30b.
  • the armature 32 By alternating excitation and suspension of each electromagnet 30a, 30b or by an alternating one Excitation with alternating polarity, the armature 32 between two operating points, which are preferably defined by mechanical limitations, pivoted back and forth.
  • such an embodiment of the electric pump drive according to the invention drives the swivel piston 2 in the previously described mode of operation of the swivel piston pump.
  • the principle of a rotary magnet 3 of this embodiment corresponds to the following procedural steps: energizing the electromagnet 30 or the electromagnets 30a, 30b with the electric power supply, so that the armature 32 by a magnetic field of the electromagnet 30a, 30b from the first operating point to the second Working point is pivoted; and energizing the electromagnet 30 or the electromagnets 30a, 30b with the reverse polarity electric power supply so that the armature 32 is pivoted by the reversed magnetic field of the electromagnet 30 or the electromagnets 30a, 30b from the second operating point to the first operating point.
  • the angle of rotation decreases due to a higher number of poles and the generated torque increases.
  • the pump drive according to the invention can be used with other pump assemblies of positive displacement pump types than the described rotary piston pump.
  • the pump drive according to the invention can also be used in positive displacement pumps, in which a linear reciprocal piston movement is carried out, for example, in a cylindrical pump chamber.

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Abstract

The invention relates to an electrical pump drive for positive displacement pumps having pistons moved in an oscillating manner. The electrical pump drive is characterised in that the electrical pump drive comprises a rotary magnet (3) which has at least one electromagnet (30; 30a, 30b) and an armature (32) which can swivel about an axis and which is pivotable alternately between two working points by means of excitation of the at least one electromagnet (30; 30a, 30b); wherein the armature (32) is configured for coupling to a piston (2) which is moved in an oscillating manner.

Description

Beschreibung  description
Elektrischer Pumpenantrieb für eine Verdrängerpumpe, Verdrängerpumpe und Electric pump drive for a positive displacement pump, positive displacement pump and
Verfahren hierzu  Method for this
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Pumpenantrieb für Verdrängerpumpen mit oszillierend bewegten Kolben, eine Verdrängerpumpe mit demselben sowie ein entsprechendes Verfahren zum oszillierenden Bewegen eines Kolbens einer Verdrängerpumpe . The invention relates to an electric pump drive for positive displacement pumps with oscillating piston moving, a positive displacement pump with the same and a corresponding method for oscillating movement of a piston of a positive displacement pump.
Im Stand der Technik sind Verdrängerpumpen, Kompressoren und Vakuumpumpen bekannt, die im Gegensatz zu einer Gattung von umlaufenden Verdrängerpumpen wie z.B. Flügelzellenpumpen, eine diskontinuierliche, insbesondere reziproke Bewegung von Pumpenbauteilen ausführen. Derartige Verdrängerpumpen treiben Verdrängerkolben an, die zwischen zwei Wendepunkten oszillieren und dabei Arbeitstakte ausführen, in denen ein Ladungswechsel eines einströmenden und ausströmenden Fördermediums in einer Pumpenkammer bewirkt wird. Darunter sind auch sogenannte Doppelhubpumpen bekannt, die in beidenIn the prior art positive displacement pumps, compressors and vacuum pumps are known, which in contrast to a type of circulating positive displacement pumps such. Vane pumps, perform a discontinuous, in particular reciprocal movement of pump components. Displacement pumps of this kind drive displacement pistons, which oscillate between two points of inflection and thereby execute work cycles in which a charge exchange of an inflowing and outflowing delivery medium in a pumping chamber is effected. Including so-called double-stroke pumps are known which in both
Bewegungsrichtungen eines Kolbens zwei entgegengesetzte Ladungs Wechsel, also eine Einströmen auf einer Seite des Kolbens und ein Ausströmen auf der anderen Seite des Kolbens in der Pumpenkammer zeitgleich erzeugen. Ferner unterscheiden sich derartige Verdrängerpumpen durch verschiedene, insbesondere lineare und bogenförmige Amplituden der oszillierenden Kolbenbewegung. Movement directions of a piston two opposite charge change, so generate an influx on one side of the piston and an outflow on the other side of the piston in the pump chamber at the same time. Furthermore, such positive displacement pumps differ by different, in particular linear and arcuate amplitudes of the oscillating piston movement.
Nach bisheriger technischer Lehre im Stand der Technik werden oszillierend bewegte Teile in Verdrängerpumpen ausschließlich durch drehende elektrische Maschinen in den bekannten Bauweisen von Elektromotoren oder durch sonstige mechanische Antriebsquellen mit einer drehenden Antriebswelle, die z.B. mittels Riementrieb oder Getriebeübersetzung gekoppelt werden, angetrieben. Ferner ist zwischen einer Pumpenbaugruppe und einer Antriebswelle stets ein mechanischer Stellmechanismus gekoppelt, der mittels eines Pleuels, eines Kurbelzapfens und eines Langlochs, eines Kurvengetriebes mit Nocken, einer Steuerkurve oder dergleichen eine zur Antriebswelle exzentrische Anlenkung der bewegten Teile herstellt. According to the prior art in the prior art oscillating moving parts in displacement pumps exclusively by rotating electrical machines in the known designs of electric motors or other mechanical drive sources with a rotating drive shaft, which are coupled for example by means of belt drive or gear ratio driven. Further, between a pump assembly and a drive shaft is always a mechanical Actuator coupled, which produces by means of a connecting rod, a crank pin and a slot, a cam mechanism with cam, a control cam or the like to the drive shaft eccentric articulation of the moving parts.
Im Allgemeinen besteht die Kinematik einer solchen Mechanik darin, die rotatorische Antriebsbewegung in eine lineare bzw. in die Arbeitsstrecke des Kolbens gerichtete reziproke Bewegung zu überführen. Daraus resultiert eine unausgeglichene Dynamik, die sich darin äußert, dass zur Überführung einer rotatorischen kontinuierlichen Kraft in wechselseitig beschleunigende Kräfte Totpunkte überwunden werden müssen. In general, the kinematics of such a mechanism consists in converting the rotational drive movement into a reciprocal movement directed in the linear direction or in the working path of the piston. This results in an unbalanced dynamic, which manifests itself in the fact that to transfer a rotational continuous force into mutually accelerating forces dead centers must be overcome.
In der Praxis bringt das dynamische Ungleichgewicht verschieden Nachteile mit sich. So ist beim Anlaufen von Verdrängerpumpen ein hohes Antriebsdrehmoment zur Überwindung der ersten Totpunkte erforderlich. Dies trifft insbesondere in dem Fall eines Kaltstarts eines Systems zu, in dem ein Fördermedium mit temperatursensibler Viskosität wie z.B. ein Schmieröl gefördert wird. Zur Sicherstellung der Betriebsfähigkeit bedeutet das den wirtschaftlichen Nachteil, dass ein im Verhältnis nur Nennleistung relativ groß dimensionierter Antrieb bereitgestellt werden muss. Ferner muss prinzipiell ein exzentrischer Stellmechanismus bereitgestellt werden, der je nach Anwendungsbereich der Pumpe an forderungs gerecht auf Verschleißfcstigkeit, Bauraum und Kosten auszulegen ist. Basierend auf dieser Betrachtungsweise besteht daher in unterschiedlicher Hinsicht Raum zur Verbesserung. In practice, the dynamic imbalance brings various disadvantages. So when starting positive displacement pumps, a high drive torque to overcome the first dead center is required. This is especially true in the case of a cold start of a system in which a fluid having a temperature sensitive viscosity, e.g. a lubricating oil is conveyed. To ensure the operability that means the economic disadvantage that in proportion only nominal power relatively large-sized drive must be provided. Furthermore, in principle, an eccentric actuating mechanism must be provided, which is to be interpreted according to the application of the pump to demand on Verschleißfcstigkeit, space and costs. Based on this approach, there is room for improvement in various respects.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen alternativen Pumpenantrieb für Verdrängerpumpen mit oszillierend bewegten Kolben zu schaffen. The present invention has for its object to provide an alternative pump drive for positive displacement pumps with oscillating moving piston.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des elektrischen Pumpenantriebs nach Anspruchs 1, der Verdrängerpumpe nach Anspruch 15 und des Verfahrens nach Anspruch 17 gelöst. The object is achieved by the features of the electric pump drive according to claim 1, the positive displacement pump according to claim 15 and the method according to claim 17.
Der erfindungsgemäße elektrische Pumpenantrieb zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass er einen Drehmagnet umfasst, der wenigstens einen Elektromagnet und einen um eine Achse schwenkbaren Anker aufweist, der vermittels Erregung des wenigstens einen Elektromagnets zwischen zwei Arbeitspunkten wechselseitig verschwenkbar ist, wobei der Anker zur Koppelung mit einem oszillierend bewegten Kolben eingerichtet ist. Dementsprechend zeichnet sich die erfindungsgemäße Verdrängerpumpe mit einem zwischen zwei Wendepunkten oszillierend bewegten Kolben insbesondere dadurch aus, dass ein elektrischer Pumpenantrieb einen Drehmagnet umfasst, der wenigstens einen Elektromagnet und einen um eine Achse schwenkbaren Anker aufweist, der vermittels Erregung des wenigstens einen Elektromagnets zwischen zwei Arbeitspunkten wechselseitig verschwenkbar ist, wobei der Anker mit dem Kolben derart gekoppelt ist, dass die Wendepunkte der oszillierenden Bewegung des Kolbens an den Arbeitspunkten des Ankers eingenommen werden. The electric pump drive according to the invention is characterized in particular by the fact that it comprises a rotary magnet having at least one electromagnet and a pivotable about an axis armature, by means of the excitation of at least one electromagnet is mutually pivotable between two operating points, wherein the armature is adapted for coupling with an oscillatingly moving piston. Accordingly, the positive displacement pump according to the invention with a piston oscillating between two turning points is characterized in particular in that an electric pump drive comprises a rotary magnet which has at least one electromagnet and an armature pivotable about an axis which mutually alternately by energizing the at least one electromagnet between two operating points is pivotable, wherein the armature is coupled to the piston such that the inflection points of the oscillating movement of the piston are taken at the operating points of the armature.
Ebenso dementsprechend zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren zum oszillierenden Bewegen eines Kolbens einer Verdrängerpumpe zwischen zwei Wendepunkten vermittels eines Drehmagnets mit den Schritten aus: Erzeugen eines Magnetfelds durch einen Elektromagnet, das ein Drehmoment auf den Anker in einer Schwenkrichtung ausübt, bis der Kolben einen Wendepunkt erreicht, und Aussetzen des Erzeugens des Magnetfelds durch den Elektromagnet und/oder Erzeugen eines Magnetfelds entgegengesetzter Polarität durch einen Elektromagnet, das ein Drehmoment auf den Anker in der entgegengesetzten Schwenkrichtung ausübt, bis der Kolben den anderen Wendepunkt erreicht. Likewise, accordingly, the method according to the invention for oscillating a piston of a positive displacement pump between two inflection points by means of a rotary magnet is characterized by the steps of: generating a magnetic field by an electromagnet which applies a torque to the armature in a pivoting direction until the piston reaches a point of inflection, and expelling the magnetic field from the solenoid and / or generating a magnetic field of opposite polarity through an electromagnet that applies torque to the armature in the opposite pivoting direction until the piston reaches the other inflection point.
Die Erfindung sieht somit erstmals vor, einen Drehmagnet als Antriebsquelle eines Pumpenantriebs für eine nicht-umlaulende Verdrängerpumpe einzusetzen. The invention thus provides for the first time to use a rotary magnet as a drive source of a pump drive for a non-umlaulende positive displacement pump.
Der vorliegenden Erfindung in ihrer allgemeinsten Form liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein für die wechselseitige Beschleunigung eines Verdrängerkolbens optimierter Pumpenantrieb idealerweise ein ebenso wechselseitig alternierendes Moment mit amplitudenfbrmiger Intensität bereits elektrodynamisch erzeugt. Erfmdungsgemäß wird ein solches bedarfsgerechtes Moment sowohl in seiner dynamischen Intensität als auch seiner kinematischen Ausrichtung durch einen Drehmagnet passend bereitgestellt. Dies stellt eine grundlegende Abkehr von dem Antriebskonzept eines kontinuierlichen Drehmoments einer umlaufend gerichteten Antriebskraft und einer kinematischen Umwandlung der Antriebsbewegung dar. The present invention in its most general form is based on the finding that a pump drive optimized for the reciprocal acceleration of a displacer ideally generates an alternately alternating moment with amplitude intensity in an electrodynamic manner. According to the invention, such a demand-responsive torque is suitably provided both in its dynamic intensity and in its kinematic alignment by a rotary magnet. This represents a fundamental departure from the drive concept of a continuous torque of a circumferentially directed driving force and a kinematic conversion of the drive movement.
Im Sinne der vorliegenden Offenbarung unterscheiden sich Drehmagnete definitionsgemäß von drehenden elektrischen Maschinen insbesondere dadurch, dass die ausführbare Bewegung des Ankers eines Drehmagnets auf einen Drehwinkel zwischen zwei Arbeitspunkten begrenzt ist, also keine vollständige Umdrehung ausführen kann. Im Gegensatz zu dem Stator eines Elektromotors mit einer Vielzahl von Erregerspulen zur Erzeugung eines umlau fenden Magnetfelds, ist der Drehmagnet je nach Ausführungsform lediglich mit einem oder zwei Elektromagneten ausgestattet. In Sonderformen für besonders drehmomentstarke Ausführungen kann der Drehmagnet eine symmetrische Anordnung von 4 oder 6 Elektromagneten aufweisen, wodurch sich der ausführbare Drehwinkel auf einen Bruchteil des Faktors geometrisch reduziert. By definition, according to the present disclosure, rotary magnets differ from rotating electrical machines in particular in that the executable movement of the armature of a rotary magnet is limited to a rotation angle between two operating points, that is, can not perform a complete revolution. In contrast to the stator of an electric motor with a plurality of excitation coils for generating a umlau fenden magnetic field, the rotary magnet is equipped depending on the embodiment, only with one or two electromagnets. In special forms for particularly high-torque designs, the rotary magnet can have a symmetrical arrangement of 4 or 6 electromagnets, as a result of which the executable rotation angle is geometrically reduced to a fraction of the factor.
Drehmagnete, die auch als rotatorische Solenoide bezeichnet werden sind Stellglieder, die beispielsweise aus dem Anlagenbau bekannt sind, um eine Weiche in einer Förderstrecke oder einen sogenannten Shutter wie ein Ablenkblech in einer Sortierungsstrecke zwischen zwei Positionen einer Weggabelung oder Abzweigung umzustellen. Rotary solenoids, which are also referred to as rotary solenoids are actuators, which are known for example from plant engineering to convert a switch in a conveyor line or a so-called shutter as a baffle in a sorting path between two positions of a fork or fork.
Im Allgemeinen wird zwischen Proportionaldrehmagneten bzw. Drehmagneten mit einer Rückstellfeder und bistabilen Drehmagneten mit einem abwechselnd umgepolten Elektromagnet oder zwei abwechselnd erregten Elektromagneten unterschieden. Analog zu den Bauweisen eines Elektromotors kann die Kraftübertragung durch eine Polarität zwischen Permanentmagnet des Ankers und feststehendem Elektromagnet, oder dem Reluktanzprinzip zwischen Ankerpolen und Polschuhen eines magnetischen Kreises eines feststehenden Elektromagnets, wie z.B. durch einen Polring, hergestellt werden. Bekannte Drehmagnete unterscheiden sich ferner in ihrer Bauweise, beispielsweise durch eine radiale oder axiale Anordnung zwischen Anker und Elektromagnet, wodurch ein Drehmoment einer rotatorischen R el ati vbewegung erzeugt wird, oder eine axiale Anordnung mit keilförmigen Nuten oder Flächen und Wälzkörpern zwischen Anker und Elektromagnet, wodurch ein axial erzeugtes Moment in eine helixförmige Relativbewegung überführt wird. Derartige verschiedene und sonstige bekannte Typen und Bauformen von Drehmagneten bzw. rotatorischen Solenoiden werden im Sinne der vorliegenden Offenbarung unter der zusammengefassten Bezeichnung eines Drehmagnet verstanden und sind zur Ausführung der Erfindung geeignet sowie wahlweise vorgesehen. In general, a distinction is made between proportional rotary magnet or rotary magnet with a return spring and bistable rotary magnet with an alternately reversed electromagnet or two alternately excited electromagnet. Analogous to the construction of an electric motor, the power transmission can be made by a polarity between the permanent magnet of the armature and fixed electromagnet, or the reluctance principle between armature poles and pole pieces of a magnetic circuit of a fixed electromagnet, such as by a pole ring. Known rotary magnets also differ in their construction, for example by a radial or axial arrangement between armature and electromagnet, whereby a torque of a rotational R el ati vbewegung is generated, or an axial arrangement with wedge-shaped grooves or surfaces and rolling elements between armature and Electromagnet, whereby an axially generated moment is converted into a helical relative movement. Such various and other known types and designs of rotary magnets or rotary solenoids are understood in the sense of the present disclosure under the combined name of a rotary magnet and are suitable for carrying out the invention and optionally provided.
Zur Verbesserung eines elektrischen Pumpenantriebs für Verdrängerpumpen in Bezug auf die zum Stand der Technik genannten Nachteile sowie in darüber hinausgehenden Aspekten verschafft die Erfindung verschiedene, nachfolgend erläuterte Vorteile. To improve an electric pump drive for positive displacement pumps with respect to the disadvantages mentioned in the prior art as well as in further aspects, the invention provides various advantages explained below.
Mit einem Drehmagnet lässt sich durch kurzzeitige Ubererregung des Elektromagnets die magnetische Kraft erhöhen, womit sehr hohe Momente oder Drehmomente erzielt werden. Bei geeigneter Ansteuerung liegt dabei insbesondere zu Beginn einer Schwenkbewegung des Ankers von einem Arbeitspunkt zum anderen ein hohes Drehmoment an, das im Verlauf der Annäherung an den anderen Arbeitspunkt abnimmt, wodurch eine Abdeckung der Drehmomentanforderung einer oszillierenden Beschleunigung abgedeckt werden kann. Zudem bietet ein Drehmagnet schnelle Reaktionszeiten und verbleibt ohne Bestromung in der Endposition eines Arbeitspunktes. Hierdurch werden der Energieverbrauch und die Verlustwärme verringert. With a rotary magnet can be increased by short-term over-excitation of the electromagnet, the magnetic force, so that very high torques or torques are achieved. With suitable control, in particular at the beginning of a pivoting movement of the armature from one operating point to another, a high torque is applied, which decreases as the approach to the other operating point progresses, whereby covering the torque requirement of an oscillating acceleration can be covered. In addition, a rotary magnet offers fast reaction times and remains in the end position of an operating point without current supply. This reduces energy consumption and heat loss.
Bei gleichen Abmessungen erzielt ein Drehmagnet im Vergleich zum Elektromotor eine größere Erregerspulenwicklung und folglich eine höhere Leistungsaufnahme bzw. eine höhere elektrodynamische Kraft innerhalb des Wirkungsbereichs der Spule, d.h. der Arbeitstrecke des Ankers, was der Kaltstartanforderung verschiedener Anwendungen entgegen kommt. Zugleich ist die Anzahl an Spulen, Verdrahtungen, Polen und sonstigen strukturellen Elementen geringer, so dass ein kompakter hochintegrierter Aufbau mit wenigen Einzelteilen und geringeren Herstellungskosten umgesetzt wird. With the same dimensions, a rotary magnet achieves a larger exciter coil winding compared to the electric motor, and consequently a higher power input or electrodynamic force within the range of action of the coil, i. the working distance of the anchor, which meets the cold start requirement of various applications. At the same time, the number of coils, wirings, poles and other structural elements is lower, so that a compact, highly integrated design with few items and lower production costs is implemented.
Im Vergleich zu bürstenlosen Gleichstrommotoren, die eine relativ komplexe ECU und Leistungselektronik erfordern, lassen die technischen Anforderungen an die Steuerung des Drehmagnets Verei nfachungen und Kosteneinsparungen an der Beschaltung der Leistungszufuhr zu. Compared to brushless DC motors, which require a relatively complex ECU and power electronics, the technical requirements of the Control of the rotary magnet Simplifications and cost savings on the wiring of the power supply to.
Darüber hinaus entfallen der Bauraum und die Kosten einer Mechanik sowie ein Verschleißrisiko derselben je nach Typ der Pumpenbaugruppe vollständig oder werden verringert. In addition, the space and the cost of a mechanism as well as a risk of wear of the same depending on the type of pump assembly completely or be reduced.
Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Advantageous developments of the present invention are the subject of the dependent claims.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann ein Elektromagnet des Drehmagnets zur wechselseitigen S chwenkbewegung des Ankers durch eine alternierende Strompolarität erregbar sein. Dabei wird der Richtungswechsel des Ankers rein steuerungstechnisch umgesetzt. According to one aspect of the invention, an electromagnet of the rotary magnet can be excitable for mutual pivotal movement of the armature by an alternating current polarity. The change of direction of the armature is implemented purely control technology.
Somit wird ein einfacher Aufbau des Drehmagnets mit wenigen elektrischen Bauteilen erzielt, wodurch die Bereitstellung eines kostengünstigen elektrischen Pumpenantriebs einer Verdrängerpumpe ermöglicht wird. Thus, a simple construction of the rotary magnet is achieved with few electrical components, whereby the provision of a cost-effective electric pump drive a positive displacement pump is made possible.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann der Drehmagnet ferner eine Rückstellfeder für den Anker aufweisen, und der Elektromagnet zur Schwenkbewegung des Ankers entgegen einer Rückstellkraft der Rückstellfeder erregbar sein. Dabei wird ein Richtungswechsel des Drehmagnets lediglich durch ein- und Ausschalten der Leistungszufuhr umgesetzt. According to one aspect of the invention, the rotary magnet may further comprise a return spring for the armature, and the electromagnet for the pivotal movement of the armature against a restoring force of the return spring excitable. In this case, a change in direction of the rotary magnet is implemented only by turning on and off the power supply.
Somit wird ein einfacher Aufbau der Steuerungsbeschaltung erzielt, wodurch die Bereitstellung einer kostengünstigen Steuerung des elektrischen Pumpenantriebs eine Verdrängerpumpe ermöglicht wird. Thus, a simple structure of the control circuit is achieved, whereby the provision of a cost-effective control of the electric pump drive, a positive displacement pump is made possible.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann der Drehmagnet wenigstens zwei Elektromagnete aufweisen, wobei zur wechselseitigen Schwenkbewegung des Ankers die wenigstens zwei Elektromagnete abwechselnd erregbar sind. Somit werden eine Verlustleistung durch das Umpolen eines einzelnen Elektromagnets und eine dementsprechende Wärmeentwicklung verhindert. Ferner wird die Wärmeentwicklung durch die Aufteilung der Bestromung bzw. Leistungszufuhr auf zwei Elektromagnete als getrennte Bauteile weiter verringert. According to one aspect of the invention, the rotary magnet may comprise at least two electromagnets, wherein for mutually pivotal movement of the armature, the at least two electromagnets are alternately excitable. Thus, a power loss by reversing the polarity of a single electromagnet and a corresponding heat generation are prevented. Furthermore, the heat development is further reduced by dividing the current or power supply to two electromagnets as separate components.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann der Anker des Drehmagnets wenigstens einen Permanentmagnet umfassen. Dabei folgt eine Schwenkbewegung des Ankers von einem Arbeitspunkt zum anderen Arbeitspunkt, einer repulsiven und/oder attraktiven Kraft der magnetischen Polarität zwischen Permanentmagnet und Elektromagnet. According to one aspect of the invention, the armature of the rotary magnet may comprise at least one permanent magnet. This is followed by a pivoting movement of the armature from one operating point to the other operating point, a repulsive and / or attractive force of the magnetic polarity between the permanent magnet and the electromagnet.
Somit wird ein strukturell einfacher Aufbau des Drehmagnets geschaffen, der durch magnetische Kräfte zwischen den Magnetpolen ein hohes Drehmoment am Anker erzielt. Dadurch wird die Bereitstellung eines elektrischen Pumpenantriebs für Verdrängerpumpen mit einem guten Verhältnis von hoher Leistung zu kompakter Abmessung ermöglicht. Thus, a structurally simple structure of the rotary magnet is created, which achieves a high torque at anchor by magnetic forces between the magnetic poles. This allows the provision of an electric pump drive for positive displacement pumps having a good high power to compact size ratio.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung können der Anker des Drehmagnets einen ferromagnetischen Ankerkörper mit ausgeprägten Ankerpolen umfassen, und die Ankerpole in einem Arbeitspunkt des Ankers feststehend angeordneten Polschuhen zugeordnet sein. Dabei folgt eine Schwenkbewegung des Ankers von einem Arbeitspunkt zum anderen Arbeitspunkt der Reluktanzkraft zur Einnahme des geringsten Luftspalts im Magnetkreis eines Elektromagnets. According to one aspect of the invention, the armature of the rotary magnet can comprise a ferromagnetic armature body with pronounced armature poles, and the armature poles can be associated with pole shoes fixedly arranged in an operating point of the armature. In this case follows a pivotal movement of the armature from one operating point to the other operating point of the reluctance force to take the lowest air gap in the magnetic circuit of an electromagnet.
Somit wird ein Aufbau des Drehmagnets ohne Permanentmagnete erzielt, der vergleichbar mit einem Reluktanzmotor einen vorteilhaften Leistungsaufnahmeverlauf im Teillastbereich aufzeigt. Dadurch wird ein kostengünstiger elektrischer Pumpenantrieb für Verdrängerpumpen ohne den Einsatz von seltenen Erden für permanentmagnetische Legierungen bereitgestellt. Ferner ermöglicht die Ausrichtung eines magnetischen Kreises anhand der Polschuhe zugleich eine Definition des Drehwinkels des Drehmagnets. Gemäß einem Aspekt der Erfindung können der Anker des Drehmagnets einen Ankerkörper mit ferromagnetischen Ankerpolen umfassen, die eine höhere magnetische Permeabilität als andere Abschnitte des Ankerkörpers aufweisen, und die Ankerpole in einem Arbeitspunkt des Ankers feststehend angeordneten Polschuhen zugeordnet sind. Dabei folgt eine Schwenkbewegung des Ankers von einem Arbeitspunkt zum anderen Arbeitspunkt der Reluktanzkraft zur Einnahme des geringsten magnetischen Widerstands durch den Ankerkörper im magnetischen Kreis eines Elektromagnets. Thus, a structure of the rotary magnet without permanent magnets is achieved, which shows comparable to a reluctance motor an advantageous power consumption curve in the partial load range. This provides a low cost electric pump drive for positive displacement pumps without the use of rare earths for permanent magnetic alloys. Furthermore, the orientation of a magnetic circuit on the basis of the pole shoes at the same time allows a definition of the angle of rotation of the rotary magnet. According to one aspect of the invention, the armature of the rotary magnet can comprise an armature body with ferromagnetic armature poles, which have a higher magnetic permeability than other sections of the armature body, and the armature poles are assigned at a working point of the armature fixedly arranged pole pieces. In this case follows a pivotal movement of the armature from one operating point to the other operating point of the reluctance force for taking the lowest magnetic resistance through the anchor body in the magnetic circuit of an electromagnet.
Somit wird ein alternativer Aufbau des Drehmagnets mit den zuvor genannten Vorteilen des Reluktanzprinzips als kostengünstiger elektrischer Pumpenantrieb für Verdrängerpumpen ohne den Einsatz seltener Erden bereitgestellt. Thus, an alternative construction of the rotary magnet with the aforementioned advantages of the reluctance principle is provided as a cost-effective electric pump drive for positive displacement pumps without the use of rare earths.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann der Drehmagnet Begrenzungsmittel aufweisen, die eine Schwenkbewegung des Ankers an den zwei Arbeitspunkten begrenzt. According to one aspect of the invention, the rotary magnet may comprise limiting means limiting a pivotal movement of the armature at the two operating points.
Somit können an jedem Drehmagnet, insbesondere an solchen mit Permanentmagneten, die Arbeitspunkte des Drehmagnets noch exakter festgelegt werden. Ferner kann, falls anwendungsspezifisch gewünscht, ein kurzzeitiges Haltemoment gegen einen solchen mechanischen Anschlag erzeugt werden. Im Gegensatz hierzu kann, falls anwendungsspezifisch gewünscht, ebenso ein Rückprellen des Ankers am mechanischen Anschlag erzeugt werden, das gegebenenfalls vor einem Anlauien eines Kolbens gegen eine Kammerwand in der P umpenbaugruppe eintritt. Thus, at each rotary magnet, in particular those with permanent magnets, the operating points of the rotary magnet can be set even more precisely. Further, if desired application specific, a short-term holding torque against such a mechanical stop can be generated. In contrast, if desired application-specific, as well as a rebound of the armature can be generated on the mechanical stop, which occurs if necessary before a piston of a piston against a chamber wall in the P ump order subassembly.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung können Elektromagnet und Anker derart angeordnet sein, dass ein Luftspalt zwischen den Ankerpolen und den Polschuhen radial zur Achse des Ankers verläuft. According to one aspect of the invention, the electromagnet and armature may be arranged such that an air gap between the armature poles and the pole shoes extends radially to the axis of the armature.
Somit wird eine Bauweise des Elektromagnets bereitgestellt, der eine kurze axiale Abmessung des elektrischen Pumpenantriebs an der Pumpenbaugruppe ermöglicht. Gemäß einem Aspekt der Erfindung können Elektromagnet und Anker derart angeordnet sein, dass ein Luftspalt zwischen den Ankerpolen und den Polschuhen axial zur Achse des Ankers verläuft. Thus, a design of the solenoid is provided that allows a short axial dimension of the electric pump drive to the pump assembly. According to one aspect of the invention, the electromagnet and armature may be arranged such that an air gap between the armature poles and the pole shoes extends axially to the axis of the armature.
Somit wird eine Bauweise des Elektromagnets bereitgestellt, der eine schlanke radiale Abmessung des elektrischen Pumpenantriebs an der Pumpenbaugruppe ermöglicht. Thus, a design of the solenoid is provided which allows for a slim radial dimension of the electric pump drive on the pump assembly.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann ein Joch eines Elektromagnets, an dem die Polschuhe ausgebildet sind, als Polring ausgebildet ist, der konzentrisch um den Anker oder axial zu dem Anker angeordnet ist. According to one aspect of the invention, a yoke of an electromagnet, on which the pole pieces are formed, is formed as a pole ring, which is arranged concentrically around the armature or axially to the armature.
Somit kann eine effiziente Einleitung der magnetischen Flussdichte eines magnetischen Kreises auf die Ankerpole bei einer konstruktiv günstigen koaxialen Anordnung der Spule des Elektromagnets realisiert werden, wodurch ein elektrischer Pumpenantrieb für Verdrängerpumpen mit geringer axialer Abmessung bereitgestellt wird. Thus, efficient introduction of the magnetic flux density of a magnetic circuit to the armature poles can be realized in a constructively favorable coaxial arrangement of the coil of the electromagnet, whereby an electric pump drive for positive displacement pumps with a small axial dimension is provided.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann der elektrische Pumpenantrieb fem er eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Position des Ankers umfassen. According to one aspect of the invention, the electric pump drive may further comprise detecting means for detecting a position of the armature.
Somit wird optional eine Rückkoppelung zur Regelung einer Ansteuerung bzw. Leistungszufuhr des elektrischen Pumpenantriebs für Verdrängerpumpen bereitgestellt, die durch einen Wegsensor oder noch kostengünstiger durch Kontakte an den Arbeitspunkten zur Erfassung von zumindest zwei Ankerpositionen realisierbar ist. Thus, feedback is optionally provided for controlling a control or power supply of the electric pump drive for positive displacement pumps, which can be realized by a displacement sensor or more cost-effectively by means of contacts at the operating points for detecting at least two armature positions.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann der elektrische Pumpenantrieb ferner aufweisend eine Steuereinheit, die eine elektrische Leistungszufuhr für einen Elektromagnet in Bezug auf eine Taktung und/oder in Bezug auf eine Strompolarität der zugeführten Leistung steuert. Derartige Steuerungsfunktionen können mittels eines Pulsweitenmodulators und mittels eines Bipolarverstärkers in Form von standardisierten elektronischen Bauelementen realisiert werden, wodurch die Bereitstellung einer kostengünstigen Steuerung eines elektrischen Pumpenantriebs für Verdrängerpumpen möglich ist. Dies trifft insbesondere im Vergleich zu der erforderlichen Leistungselektronik für einen bürstenlosen Gleichstrommotor zu, der herkömmlicher Weise als Pumpenantrieb verwendet wird. According to one aspect of the invention, the electric pump drive may further comprise a control unit which controls an electric power supply to an electromagnet with respect to a timing and / or with respect to a current polarity of the supplied power. Such control functions can be realized by means of a pulse width modulator and by means of a bipolar amplifier in the form of standardized electronic components, whereby the provision of cost-effective control of an electric pump drive for positive displacement pumps is possible. This is particularly true in comparison to the required power electronics for a brushless DC motor, which is conventionally used as a pump drive.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann der elektrische Pumpenantrieb mit Drehmagnet eine Verdrängerpumpe mit einer Pumpenbaugruppe antreiben, die als Schwenkkolbenpumpe ausgebildet ist, deren Kolben zwei diametral erstreckende Verdrängerabschnitte aufweist, die jeweils in einer sektorförmigen Arbeitskammer eingegrenzt sind. According to one aspect of the invention, the electric pump drive with rotary magnet can drive a positive displacement pump with a pump assembly, which is designed as a rotary piston pump whose piston has two diametrically extending displacement sections, each of which is confined in a sector-shaped working chamber.
In Kombination mit einer als Schwenkkolbenpumpe bzw. auch Pendelkolbenpumpe bezeichneten Pumpenbaugruppe entspricht die Kinematik der oszillierenden Kolbenbewegung derjenigen des Ankers, d.h. die Bewegungsbahnen sind exakt kongruent zueinander auslegbar. Dadurch wird ein Pumpenaufbau ermöglicht, in dem eine Mechanik zwischen dem elektrischen Pumpenantrieb und der Pumpenbaugruppe entfällt und eine kompakte Integration erzielt wird, indem die Schwenkachse des Ankers und die Schwenkachse des Kolbens durch eine Welle gebildet werden. In combination with a pump assembly called a swing piston pump, the kinematics of the oscillating piston movement correspond to those of the armature, i. the trajectories are exactly congruent to each other interpretable. This allows a pump structure in which a mechanism between the electric pump drive and the pump assembly is eliminated and a compact integration is achieved by the pivot axis of the armature and the pivot axis of the piston are formed by a shaft.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann ein Steuerungsverfahren des elektrischen Pumpenantriebs für ein Verdrängerpumpe in Form der zuvor genannten Schwenkkolbenpumpe, die Durchführung eines Ein- und Ausschaltens und/oder Umkehrens einer Strompolarität einer elektrischen Leistungszufuhr zu dem wenigstens einen Elektromagnet in Abhängigkeit einer vorgebbaren Taktzahl von Kolbenbewegungen pro Zeiteinheit umfassen. According to one aspect of the invention, a control method of the electric pump drive for a positive displacement pump in the form of the aforementioned rotary piston pump, performing a switching on and off and / or reversing a current polarity of an electric power supply to the at least one electromagnet in dependence on a predefinable number of cycles of piston movements per Time unit.
Bei entsprechender Auslegung entspricht die Amplitude der Schwenkbewegung des Ankers der Amplitude der Schwenkbewegung des Kolbens. Da es sich um eine Verdrängerpumpe handelt, besteht ferner ein festes Verhältnis zwischen einem Kolbenhub und geförderten Volumendurchsatz. Somit kann in einfacher Weise durch eine Taktzahl der Kolbenbewegung ein Rückschluss auf einen festen Volumenstrom getroffen werden, bzw. dieses Verhältnis zur Steuerungsvorgabe einer exakten volumetri sehen Förderleistung angewendet werden. Dadurch kann beispielsweise im Vergleich zu umlaufenden Verdrängerpumpen eine einfachere Steuerung realisiert, bzw. auf einen Durchflussmesser verzichtet werden. With appropriate design, the amplitude of the pivotal movement of the armature corresponds to the amplitude of the pivotal movement of the piston. Since it is a Positive displacement is, there is also a fixed ratio between a piston stroke and funded volume flow rate. Thus, a conclusion to a fixed volume flow can be made in a simple manner by a clock speed of the piston movement, or this ratio can be applied to the control specification of an exact volumetri see delivery capacity. As a result, a simpler control can be realized, for example, or a flow meter can be dispensed with compared to circulating displacement pumps.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann das Steuerungsverfahren ferner die Durchführung eines Erhöhens einer Spannung der elektrischen Leistungszufuhr zu dem wenigstens einen Elektromagnet umfassen, bis durch eine Erfassungseinrichtung erfasst wird, dass die Schwenkbewegung des Ankers die Arbeitspunkte erreicht. According to one aspect of the invention, the control method may further comprise performing an increase in a voltage of the electric power supply to the at least one electromagnet until it is detected by a detection means that the pivotal movement of the armature reaches the operating points.
Somit kann eine einfache Steuerung realisiert werden, welche unter der Prämisse einer vorgegebenen volumetri sehen Förderleistung die erforderliche minimale elektrische Leistung ermittelt und zufuhrt. Thus, a simple control can be realized, which determines the required minimum electrical power under the premise of a given volumetric flow rate and feeds.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer S chwenkkolbenpumpe als beispielgebende Verdrängerpumpe, die mit einer Ausführungsfonn des elektrischen Pumpenantriebs ausgestattet ist, mit Bezug auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. Zudem werden anhand von Darstellungen unterschiedlicher Bau formen eines Drehmagnets weiterer Möglichkeiten zur Ausführung des elektrischen Pumpenantriebs, die von der Erfindung umfasst sind, mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. In diesen zeigen: The invention will be described in detail below with reference to a S chwenkkolbenpumpe as exemplary positive displacement pump, which is equipped with an Ausführungsfonn the electric pump drive, with reference to the drawings. In addition, with reference to representations of different construction forms of a rotary magnet of further possibilities for carrying out the electric pump drive, which are encompassed by the invention, with reference to the drawings. In these show:
Fig. 1 einen Querschnitt durch die beispielgebende Schwenkkolbenpumpe zur Erläuterung der Anwendung des erfindungsgemäßen elektrischen Pumpenantriebs; 1 shows a cross section through the exemplary rotary piston pump to explain the application of the electric pump drive according to the invention.
Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine beispielgebende Schwenkkolbenpumpe mit einer Ausf hrungsform des erfmdungsgemäßen elektrischen Pumpenantriebs, der als Zwillingsanordnung eines Drehmagnets, der zwei axial benachbarte Elektromagnete und zwei Ankerkörper umfasst, ausgeführt ist; 2 shows a longitudinal section through an exemplary rotary piston pump with an embodiment of the inventive electric pump drive, as Twin arrangement of a rotary magnet, which comprises two axially adjacent electromagnets and two anchor body is executed;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht auf einen Ankerkörper der Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrischen Pumpenantriebs von einer Seite, die dem Kolben zugeordnet ist; Figure 3 is a perspective view of an anchor body of the embodiment of the electric pump drive according to the invention from a side associated with the piston.
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht auf den anderen Ankerkörper der Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrischen Pumpenantriebs von der gegenüberliegenden Seite zu Fig. 3; 4 shows a perspective view of the other anchor body of the embodiment of the electric pump drive according to the invention from the opposite side to FIG. 3;
Fig. 5 eine detaillierte Explosionsdarstellung zur Erläuterung einer alternativen Möglichkeit zur Ausführung des erfindungsgemäßen elektrischen Pumpenantriebs; und Fig. 5 is a detailed exploded view for explaining an alternative way of carrying out the electric pump drive according to the invention; and
Fig. 6 eine prinzipielle Explosionsdarstellung zur Erläuterung einer weiteren alternativen Möglichkeit zur Ausführung des erfindungsgemäßen elektrischen Pumpenantriebs. Fig. 6 is a schematic exploded view for explaining a further alternative possibility for carrying out the electric pump drive according to the invention.
Zunächst wird mit Bezug auf Fig. 1 der Aufbau einer beispielgebenden Schwenkkolbenpumpe zur Verwendung als Ölpumpe in einem Niedrigdruck- Schmiermittelsystem beschrieben, die mit einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrischen Pumpenantriebs ausgestattet ist. Diese Schwenkkolbenpumpe ist ferner Gegenstand und ausführlicher beschrieben in einer zeitgleichen Patentanmeldung derselben Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung. Referring first to Fig. 1, there will be described the construction of an exemplary rotary piston pump for use as an oil pump in a low-pressure lubricant system equipped with an embodiment of the electric pump drive according to the present invention. This rotary piston pump is further subject matter and more fully described in a co-pending patent application of the same Applicant of the present application.
In Fig. 1 sind von einer Schwenkachse 12 aus oben links und unten rechts zwei diametral gegen überl i egende, sektorformige Arbeitskammern 10 abgebildet, die sich im Pumpengehäuse 1 in einer Ebene zur Schwenkbewegung des Schwenkkolbens 2 erstrecken. Die Flanken der Arbeitskammern 10 bilden Anlaufflächen für den Schwenkkolben 2. Von der Schwenkachse 12 aus oben rechts und unten links dargestellt, sind zwischen den Arbeitskammern 10 zwei Bereiche eines Pumpenauslasses 14 angeordnet, die über einen bogenförmigen Kanal in dem Pumpengehäuse 1 verbunden sind. Zwischen den Arbeitskammern 10 und dem Pumpenauslass 14 sind in den Anlaufflächen der Arbeitskammern 10 spangenförmige Auslassventile 4 der Schwenkkolbenpumpe ausgebildet. In Fig. 1 of a pivot axis 12 from top left and bottom right two diametrically opposite overlapping e, sector-shaped working chambers 10 are shown extending in the pump housing 1 in a plane for pivotal movement of the rotary piston 2. The flanks of the working chambers 10 form contact surfaces for the oscillating piston 2. Shown from the pivot axis 12 from the top right and bottom left, two areas of a pump outlet 14 are arranged between the working chambers 10, which are connected via an arcuate channel in the pump housing 1. Between the working chambers 10 and the pump outlet 14, spangenförmige outlet valves 4 of the rotary piston pump are formed in the contact surfaces of the working chambers.
Der Schwenkkolben 2 ist auf der Schwenkachse 12 fixiert, die zugleich eine Antriebswelle des elektrischen Antriebs mit einem Drehmagnet 3 ist. Der Schwenkkolben 2 umfasst zwei Verdrängerabschnitte 20, die in den Arbeitskammern 10 über einen Drehwinkel von etwa 90° wechselseitig verschwenkt werden, wie durch den Doppelpfeil dargestellt ist. Im Inneren ist der Schwenkkolben 2 als Hohlkörper ausgenommen und zur Seite des Betrachters der Darstellung geöffnet, wodurch sich eine Kavität 25 ergibt. Die Kavität 25 umgibt eine Aufnahme der Schwenkachse 12 und verläuft in die Verdrängerabschnitte 20 hinein. The pivoting piston 2 is fixed on the pivot axis 12, which is at the same time a drive shaft of the electric drive with a rotary magnet 3. The rotary piston 2 comprises two displacement sections 20, which are mutually pivoted in the working chambers 10 over a rotation angle of approximately 90 °, as shown by the double arrow. Inside, the rotary piston 2 is excluded as a hollow body and opened to the viewer's side of the representation, resulting in a cavity 25 results. The cavity 25 surrounds a receptacle of the pivot axis 12 and extends into the displacement sections 20.
In den Flanken der Verdrängerabschnitte 20, die zu den Anlaufflächen der Arbeitskammern 10 geschwenkt werden, sind Einlassventile 5 der Schwenkkolbenpumpe angeordnet. Die Einlassventile 5 lassen einen Förderstrom, der über einen zentralen Pumpeneinlass 15 angesaugt wird, durch die Kavität 25 in eine Arbeitskammer 10 passieren, und sperren in umgekehrter Richtung von einer Pumpenkammer 10 zur Kavität 25. In the flanks of the displacement sections 20, which are pivoted to the contact surfaces of the working chambers 10, intake valves 5 of the swivel piston pump are arranged. The inlet valves 5 allow a flow rate, which is sucked in via a central pump inlet 15, to pass through the cavity 25 into a working chamber 10 and block in the opposite direction from a pump chamber 10 to the cavity 25.
Wenn sich der Schwenkkolben 2 aus der in Fig. 1 dargestellten Ausgangsposition gegen den Uhrzeigersinn bewegt, wird ein Volumen des Fördermediums vor dem Schwenkkolben 2 verdrängt bzw. aus den Arbeitskammern 10 ausgeschoben. Hierbei werden die Auslassventile 4 auf der Druckseite des Schwenkkolbens 2 im Pumpengehäuse 1 zum Pumpenauslass 14 geöffnet, während die Einlassventile 5 auf der vorderen Druckseite des Schwenkkolbens 2 einen Durchlass zur Kavität 25 sperren. When the oscillating piston 2 moves counterclockwise from the starting position shown in FIG. 1, a volume of the conveying medium is displaced in front of the oscillating piston 2 or pushed out of the working chambers 10. In this case, the outlet valves 4 are opened on the pressure side of the rotary piston 2 in the pump housing 1 to the pump outlet 14, while the inlet valves 5 on the front pressure side of the rotary piston 2 block a passage to the cavity 25.
Zeitgleich entsteht in dem Abschnitt der Arbeitskammer 10 auf der hinteren Seite des Schwenkkolbens 2 ein Unterdruck, sodass ein Volumen des Fördermediums, das über den Pumpeneinlass 15 ansaugt wird, in die Arbeitskammer 10 nachströmt. Hierbei die Einlassventile 5 auf der hinteren Saugseite des Schwenkkolbens 2 durch den angesaugten Förderstrom geöffnet und werden durch das Fördermedium in der Kavität 25 zur Arbeitskammer 10 durchströmt, während die Auslassventile 4 die Pumpenkammer 10 zum Pumpenauslass 14 sperren. In einer umgekehrten Schwenkbewegung zurück in die Ausgangsposition des Schwenkkolbens 2 in Fig. 1 besteht dieselbe Funktionsweise. Die Schwenkkolbenpumpe ist somit ein Typ einer Doppelhubpumpe. At the same time arises in the portion of the working chamber 10 on the rear side of the rotary piston 2, a negative pressure, so that a volume of the pumped medium, the over the pump inlet 15 is sucked, flows into the working chamber 10. In this case, the inlet valves 5 are opened on the rear suction side of the rotary piston 2 by the intake flow and are flowed through by the fluid in the cavity 25 to the working chamber 10, while the exhaust valves 4 lock the pump chamber 10 to the pump outlet 14. In a reverse pivotal movement back to the starting position of the rotary piston 2 in Fig. 1, the same operation. The rotary piston pump is thus a type of double stroke pump.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, umfasst das Pumpengehäuse 1 ferner einen in Richtung der Arbeitskammern 10 gerichteten Flanschabschnitt, in dem eine Ausführungsform des elektrischen Antriebs mit einem Drehmagnet 3 aufgenommen ist. Auf einer rechts dargestellten Seite des Pumpengehäuses 1 ist ein durch einen Deckel abgeschlossener weiterer Flanschabschnitt ausgebildet, in dem eine Steuerschaltung 39 des elektrischen Antriebs 3 aufgenommen ist. Zuleitungsanschlüsse, die zu Elektromagneten 30 des Drehmagnets 3 führen, treten durch einen nach oben gerichtet dargestellten Stutzen aus dem Pumpengehäuse 1 heraus. As shown in Fig. 3, the pump housing 1 further comprises a directed towards the working chambers 10 flange portion in which an embodiment of the electric drive with a rotary magnet 3 is accommodated. On a side of the pump housing 1 shown on the right, a further flange section closed by a cover is formed, in which a control circuit 39 of the electric drive 3 is accommodated. Supply connections, which lead to electromagnets 30 of the rotary magnet 3, pass out of the pump housing 1 through a connection pointing upward.
Der dargestellte elektrische Antrieb ist als Zwillingsanordnung eines Drehmagnets 3 ausgeführt, der zwei axial benachbarte Elektromagnete 30a, 30b und zwei Ankerkörper 32a, 32b umfasst, und somit einen sogenannten Typ eines bistabilen Drehmagnets 3 bildet. The electric drive shown is designed as a twin arrangement of a rotary magnet 3, which comprises two axially adjacent electromagnets 30a, 30b and two anchor bodies 32a, 32b, and thus forms a so-called type of bistable rotary magnet 3.
Die ringförmigen Elektromagnete 30a, 30b sind axial voneinander getrennt und stehen mit zwei ebenso axial getrennten Polringen 31 a, 31 b in Kontakt, die ein jeweils einseitiges Polsystem mit Rückschluss über einen gemeinsamen Ferritkern 33 bzw. Joch bilden. In dem Ferritkern 33 ist die Schwenkachse 12 aufgenommen, auf welcher der Anker 32 schwenkbar angeordnet ist. Der Anker 32 weist zwei Ankerkörper 32a, 32b auf, die jeweils eine diametral längere, und 90° Grad versetzt dazu, eine diametral kürzere Erstreckung in radialer Richtung aufweisen. The annular electromagnets 30a, 30b are axially separated from each other and are in contact with two likewise axially separate pole rings 31a, 31b which form a respective one-sided pole system with a conclusion via a common ferrite core 33 or yoke. In the ferrite core 33, the pivot axis 12 is received, on which the armature 32 is pivotally mounted. The armature 32 has two anchor bodies 32a, 32b, each having a diametrically longer, and offset by 90 ° to have a diametrically shorter extension in the radial direction.
Wie in den Figuren 4 und 5 ersichtlich ist, weisen die Ankerkörper 32a, 32b die Kontur einer Kreisfläche auf, in der zwei gegenüberliegende, nach innen ausgenommene Kreisbogensegmenten ausgenommen sind. Die Abschnitte zwischen den Ausnehmungen, welche die größere diametrale Erstreckung in radialer Richtung aufweisen, bilden radial nach außen ausgeprägte Ankerpole 34 aus. Die Ankerkörper 32a, 32b sind gemeinsam schwenkbar in jeweils einer zentralen Ausnehmung eines Polrings 31a, 31 b aufgenommen. Die Ausnehmungen der Polringe 31 a, 31b weisen zwei gegenüberliegende radial nach innen ausgeprägte Polschuhe 35 auf. Die beiden Ankerkörper 32a, 32b, d.h. insbesondere deren Ankerpole 34 sind um 90° zueinander versetzt angeordnet. Alternativ können jedoch ebenso die Pol schuhe 35 der beiden Polringe 31 a, 31b um 90° zueinander versetzt ausgebildet sein. As can be seen in FIGS. 4 and 5, the anchor bodies 32a, 32b have the contour of a circular area, in which two opposite, recessed inside Circular arc segments are excluded. The sections between the recesses, which have the larger diametrical extent in the radial direction, form radially outwardly pronounced anchor poles 34. The anchor bodies 32a, 32b are jointly pivotally received in a respective central recess of a pole ring 31a, 31b. The recesses of the pole rings 31 a, 31 b have two opposite radially inwardly distinct pole pieces 35. The two anchor bodies 32a, 32b, ie in particular their anchor poles 34 are arranged offset by 90 ° to each other. Alternatively, however, also the pole shoes 35 of the two pole rings 31 a, 31 b may be formed offset by 90 ° to each other.
Daraus ergibt sich folgende Betriebsweise der dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Pumpenantriebs. Wenn ein Elektromagnet 30a mit Strom versorgt wird, schwenkt der Anker 32 durch die Reluktanzkraft in eine Position, in welcher der entsprechende Ankerkörper 32a sich mit den Ankerpolen 34 zu den Polschuhen 35 der Ausnehmung in dem entsprechenden Polring 31 a ausrichtet, um den Luftspalt und somit den magnetischen Widerstand in einem magnetischen Kreis zu verringern, der von dem Elektromagnet 30a in dem Polring 31 a, dem Ankerkörper 32a und im Rückschluss über den Ferritkern 33 erzeugt wird. This results in the following operation of the illustrated embodiment of the pump drive according to the invention. When an electromagnet 30a is energized, the armature 32 pivots by the reluctance force to a position in which the corresponding anchor body 32a aligns with the armature poles 34 to the pole pieces 35 of the recess in the corresponding pole ring 31a, around the air gap and thus to reduce the magnetic resistance in a magnetic circuit, which is generated by the electromagnet 30 a in the pole ring 31 a, the anchor body 32 a and in conclusion via the ferrite core 33.
Wenn die beiden Elektromagnete 30a, 30b abwechselnd durch die Steuerschaltung 39 mit Strom versorgt werden, wird aufgrund der versetzten Anordnung der Ankerpole 34 und der Pol schuhe 35 eine wechselseitige Schwenkbewegung der Schwenkachse 12 um 90° erzeugt, wodurch der Schwenkkolben 2 in der zuvor beschriebenen Betriebsweise der Schwenkkolbenpumpe angetrieben wird. If the two electromagnets 30 a, 30 b are alternately supplied by the control circuit 39 with current, due to the staggered arrangement of the armature poles 34 and the pole shoes 35, a reciprocal pivotal movement of the pivot axis 12 is generated by 90 °, whereby the oscillating piston 2 in the above-described operation the rotary piston pump is driven.
Allgemeiner formuliert, entspricht das Prinzip eines Drehmagnets 3 dieser Ausführungsform den folgenden verfahrenstechnischen Schritten: Erregen des ersten Elektromagnets 30a mit der elektrischen Leistungszufuhr, sodass der Anker 32 durch ein Magnetfeld des ersten Elektromagnets 30a von dem ersten Arbeitspunkt zu dem zweiten Arbeitspunkt geschwenkt wird; und Erregen des zweiten Elektromagnets 30b mit der elektrischen Leistungszufuhr, sodass der Anker 32 durch ein Magnetfeld des zweiten Elektromagnets 30b von dem zweiten Arbeitspunkt zu dem ersten Arbeitspunkt geschwenkt wird. More generally, the principle of a rotary magnet 3 of this embodiment corresponds to the following procedural steps: energizing the first electromagnet 30a with the electric power supply so that the armature 32 is pivoted from the first operating point to the second operating point by a magnetic field of the first electromagnet 30a; and energizing the second electromagnet 30b with the electric power supply, so that the armature 32 by a magnetic field of the second Electromagnet 30 b is pivoted from the second operating point to the first operating point.
Wie in Fig. 5 als Explosionsansicht gezeigt ist, besteht eine weitere Möglichkeit zur Umsetzung einer anderen Aus führungs form des erfindungsgemäßen elektrischen Pumpenantriebs in einer aus dem Stand der Technik bekannten Bauform eines Drehmagnets 3, der nur einen Elektromagnet 30 und dazu eine spiralförmige Rückstellfeder 36 umfasst. Diese als alternative Variante des Drehmagnets 3 des elektrischen Pumpenantriebs dargestellte Bauform umfasst ferner Anschlagelemente 37 als mechanische Begrenzungsmittel und Kugellager 38 zur eigenständigen Lagerung der Schwenkachse 12 innerhalb des elektrischen Pumpenantriebs, einen Schalter für die Leistungszufuhr als Bestandteil der Steuerschaltung 39 sowie weitere Kleinteile wie eine Distanzhülse, einen Sicherungsring und dergleichen. Die Ankerpole 34 des Ankers 32 sind axial ausgeprägt, und sind entsprechenden, axial ausgeprägten Pol schuhen 35 an einer Ferritkernplatte 33 als Joch zugeordnet, die über die Schwenkachse 12 und einen Federkorb einen Rückschluss des magnetischen Kreises zum Polring 31 herstellt, der vom Elektromagnet 30 erzeugt wird. As shown in Fig. 5 as an exploded view, there is another way to implement another imple mentation of the electric pump drive according to the invention in a known from the prior art design of a rotary magnet 3, which includes only one electromagnet 30 and to a helical return spring 36 , This design shown as an alternative variant of the rotary magnet 3 of the electric pump drive further comprises stop elements 37 as mechanical limiting means and ball bearings 38 for independent storage of the pivot axis 12 within the electric pump drive, a switch for the power supply as part of the control circuit 39 and other small parts such as a spacer sleeve, a circlip and the like. The anchor poles 34 of the armature 32 are axially pronounced, and are corresponding, axially distinct pole shoes 35 associated with a ferrite core plate 33 as a yoke, which produces a conclusion of the magnetic circuit to the pole ring 31 via the pivot axis 12 and a spring cage, which generates from the electromagnet 30 becomes.
Wie aus der Darstellung in Fig. 5 hervorgeht, unterliegt eine derartige A usführungsmögl i chk eit des elektrischen Pumpenantriebs folgender Betriebsweise. Wenn der Elektromagnet 30 durch den Schalter der Steuerschaltung 39 mit einer elektrischen Leistungszufuhr erregt wird, schwenkt der Anker 32 durch die Reluktanzkraft von einem ersten Arbeitspunkt zu einem zweiten Arbeitspunkt, an dem die Ankerpole 34 in Überdeckung mit den Polschuhen 35 gelangen und einen Luftspalt des magnetischen Kreises verringern. Dabei schlägt der Anker 32 an den Anschl agel em enten 37 an und wird am zweiten Arbeitspunkt gestoppt. Während der Schwenkbewegung wird zugleich die Rückstellfeder 36 vorgespannt, die zwischen Anker 32 und Polring 31 fixiert ist. Nach Beenden des Erregen s des Elektromagnets 30, der ein Haltemoment gegen den Anschlag erzeugt, wird der Anker 32 durch die Rückstellfeder 36 von dem zweiten Arbeitspunkt zu dem ersten Arbeitspunkt zurück geschwenkt bis er an den Anschlagelementen 37 gestoppt wird. Dadurch treibt eine derartige Ausführung des erfindungsgemäßen elektrischen Pumpenantriebs den Schwenkkolben 2 in der zuvor beschriebenen Betriebsweise der Schwenkkolbenpumpe an. As can be seen from the illustration in FIG. 5, such an operation possibility is subject to the following operation of the electric pump drive. When the solenoid 30 is energized by the switch of the control circuit 39 with an electric power supply, the armature 32 pivots by the reluctance force from a first operating point to a second operating point at which the armature poles 34 come into coincidence with the pole pieces 35 and an air gap of the magnetic Reduce the circle. In this case, the armature 32 abuts the stop em ducks 37 and is stopped at the second operating point. During the pivoting movement at the same time the return spring 36 is biased, which is fixed between the armature 32 and pole ring 31. After completion of the energizing s of the electromagnet 30 which generates a holding torque against the stop, the armature 32 is pivoted by the return spring 36 from the second operating point to the first operating point until it is stopped at the stop elements 37. This drives such an embodiment the electric pump drive according to the invention to the rotary piston 2 in the above-described operation of the rotary piston pump.
Allgemeiner formuliert, entspricht das Prinzip eines Drehmagnets 3 dieser Ausführungsmöglichkeit den folgenden verfahrenstechnischen Schritten: Erregen des Elektromagnets mit der elektrischen Leistungszufuhr, sodass der Anker 32 durch ein Magnetfeld des Elektromagnets 30 von dem ersten Arbeitspunkt zu dem zweiten Arbeitspunkt geschwenkt wird; und Aussetzen des Erregens des Elektromagnets 30 mit der elektrischen Leistungszufuhr, sodass der Anker 32 durch die Rückstellkraft der vorgespannten Rückstellfeder 36 von dem zweiten Arbeitspunkt zu dem ersten Arbeitspunkt geschwenkt wird. More generally, the principle of a rotary magnet 3 of this embodiment corresponds to the following procedural steps: energizing the electromagnet with the electric power supply, so that the armature 32 is pivoted by a magnetic field of the electromagnet 30 from the first operating point to the second operating point; and subjecting the energizing of the electromagnet 30 to the electrical power supply such that the armature 32 is pivoted by the restoring force of the biased return spring 36 from the second operating point to the first operating point.
Eine andere Möglichkeit zur Umsetzung einer weiteren Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen elektrischen Pumpenantriebs, basiert auf einer aus dem Stand der Technik bekannten Bauform eines Drehmagnets 3, der in Fig. 6 gezeigt ist. Dieser Drehmagnet 3 umfasst ähnlich wie die zuerst genannte Ausführungsform, eine zweipolige Erregerspule bzw. zwei Elektromagnete 30a, 30b, die in Form von nierenförmigen Wicklungen beiderseits der Schwenkachse 12 angeordnet sind und jeweils einen Ferritkern 33a, 33b bzw. Joch umfassen. Axial benachbart zu den Elektromagneten 30a, 30b ist ein scheibenförmiger Anker 32 auf der Schwenkachse 32 angeordnet, der zwei halbkreisförmige Permanentmagnete 34m als Ankerpole 34 trägt. Die Permanentmagnete 34m sind in ihrer Längserstreckung magnetisiert und gegensinnig auf dem Anker 32 aufgebracht. Die Polarisationsgrenze liegt dabei symmetrisch über den Polen der Elektromagnete 30a, 30b. Zur Kraftübertragung trägt im Wesentlichen der Übergangsbereich zwischen den Polen N/S bei. Another possibility for implementing a further embodiment of the electric pump drive according to the invention, based on a known from the prior art design of a rotary magnet 3, which is shown in Fig. 6. This rotary magnet 3 comprises, similar to the first-mentioned embodiment, a two-pole excitation coil or two electromagnets 30a, 30b, which are arranged in the form of kidney-shaped windings on both sides of the pivot axis 12 and each comprise a ferrite core 33a, 33b or yoke. Axially adjacent to the electromagnets 30a, 30b, a disc-shaped armature 32 is arranged on the pivot axis 32, which carries two semicircular permanent magnets 34m as anchor poles 34. The permanent magnets 34m are magnetized in their longitudinal extent and applied in opposite directions on the armature 32. The polarization limit is symmetrical over the poles of the electromagnets 30a, 30b. The transmission range between the poles N / S contributes essentially to the transmission of power.
Die Betriebsweise ist derjenigen eines permanenterregten Elektromotors ähnlich und folgt der Elektrodynamik zwischen der elektrischen Leistungszufuhr und den resultierenden magnetischen Polaritäten. Wenn die Elektromagnete 30a 30b erregt werden, erfährt der Anker 32 ein auslenkendes Drehmoment, wobei die Drehrichtung durch die Polung der Elektromagnete 30a, 30b festgelegt ist. Durch eine abwechselnde Erregung und Aussetzung jedes Elektromagnets 30a, 30b oder durch eine abwechselnde Erregung mit alternierender Polarität, wird der Anker 32 zwischen zwei Arbeitspunkten, die vorzugsweise durch mechanische Begrenzungen definiert sind, hin- und her verschwenkt. Dadurch treibt eine derartige Ausführung des erfindungsgemäßen elektrischen Pumpenantriebs den Schwenkkolben 2 in der zuvor beschriebenen Betriebsweise der Schwenkkolbenpumpe an. The mode of operation is similar to that of a permanently excited electric motor and follows the electrodynamics between the electric power supply and the resulting magnetic polarities. When the electromagnets 30a, 30b are energized, the armature 32 experiences a deflecting torque, the direction of rotation being determined by the polarity of the electromagnets 30a, 30b. By alternating excitation and suspension of each electromagnet 30a, 30b or by an alternating one Excitation with alternating polarity, the armature 32 between two operating points, which are preferably defined by mechanical limitations, pivoted back and forth. As a result, such an embodiment of the electric pump drive according to the invention drives the swivel piston 2 in the previously described mode of operation of the swivel piston pump.
Ferner ist hierzu eine Variante denkbar, in der lediglich ein Elektromagnet 30 angeordnet ist, der durch die elektrische Leistungszu uhr mit alternierender Strompolarität ein entsprechendes Magnetfeld mit alternierender Polarität auf den Anker 32 ausübt. Furthermore, this is a variant conceivable in which only one electromagnet 30 is arranged, which exerts a corresponding magnetic field with alternating polarity on the armature 32 by the electric power clock with alternating current polarity.
Allgemeiner formuliert entspricht das Prinzip eines Drehmagnets 3 dieser Ausführungsmöglichkeit den folgenden verfahrenstechni sehen Schritten: Erregen des Elektromagnets 30 oder der Elektromagnete 30a, 30b mit der elektrischen Leistungszufuhr, sodass der Anker 32 durch ein Magnetfeld des Elektromagnets 30a, 30b von dem ersten Arbeitspunkt zu dem zweiten Arbeitspunkt geschwenkt wird; und Erregen des Elektromagnets 30 oder der Elektromagnete 30a, 30b mit der elektrischen Leistungszufuhr unter umgekehrter Strompolarität, sodass der Anker 32 durch das umgepolte Magnetfeld des Elektromagnets 30 oder der Elektromagnete 30a, 30b von dem zweiten Arbeitspunkt zu dem ersten Arbeitspunkt geschwenkt wird. More generally, the principle of a rotary magnet 3 of this embodiment corresponds to the following procedural steps: energizing the electromagnet 30 or the electromagnets 30a, 30b with the electric power supply, so that the armature 32 by a magnetic field of the electromagnet 30a, 30b from the first operating point to the second Working point is pivoted; and energizing the electromagnet 30 or the electromagnets 30a, 30b with the reverse polarity electric power supply so that the armature 32 is pivoted by the reversed magnetic field of the electromagnet 30 or the electromagnets 30a, 30b from the second operating point to the first operating point.
Für alle dargestellten und genannten Ausführungen des Drehmagnets 3 gilt, dass durch eine höhere Polanzahl der Drehwinkel abnimmt und das erzeugte Drehmoment zunimmt. For all illustrated and mentioned embodiments of the rotary magnet 3, the angle of rotation decreases due to a higher number of poles and the generated torque increases.
Darüber hinaus versteht es sich, dass der erfindungsgemäße Pumpenantrieb mit anderen Pumpenbaugruppen von Verdrängerpumpentypen als der beschriebenen Schwenkkolbenpumpe verwendet werden kann. Durch eine mechanisch modifizierte Antriebsverbindung kann der erfindungsgemäße Pumpenantrieb ebenso in Verdrängerpumpen eingesetzt werden, in denen eine lineare reziproke Kolbenbewegung wie beispielsweise in einer zylindrischen Pumpenkammer ausgeführt wird. Dabei sind sowohl Pumpenbaugruppen mit einem bidirektional wirkenden Kolben als auch mit z.B. zwei getrennt angelenkten Kolben sowie Bauweisen mit oder ohne Doppelhup-Prinzip für den erfindungsgemäße Pumpenantrieb geeignet. In addition, it is understood that the pump drive according to the invention can be used with other pump assemblies of positive displacement pump types than the described rotary piston pump. By a mechanically modified drive connection, the pump drive according to the invention can also be used in positive displacement pumps, in which a linear reciprocal piston movement is carried out, for example, in a cylindrical pump chamber. Here are both pump assemblies with a bidirectional piston and with eg two separately hinged pistons and constructions with or without Doppelhup principle suitable for the pump drive according to the invention.

Claims

Ansprüche claims
Elektrischer Pumpenantrieb für Verdrängerpumpen mit oszillierend bewegten Kolben; dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Pumpenantrieb einen Drehmagnet (3) umfasst, der wenigstens einen Elektromagnet (30; 30a, 30b) und einen um eine Achse schwenkbaren Anker (32) aufweist, der vermittels Erregung des wenigstens einen Elektromagnets (30; 30a, 30b) zwischen zwei Arbeitspunkten wechselseitig verschwenkbar ist; wobei der Anker (32) zur Koppelung mit einem oszillierend bewegten Kolben (2) eingerichtet ist. Electric pump drive for positive displacement pumps with oscillating pistons; characterized in that the electric pump drive comprises a rotary magnet (3) comprising at least one electromagnet (30; 30a, 30b) and an armature (32) pivotable about an axis which is energized by energizing the at least one electromagnet (30; 30a, 30b ) is mutually pivotable between two operating points; wherein the armature (32) is adapted for coupling to an oscillating piston (2).
Elektrischer Pumpenantrieb nach Anspruch 1 , wobei ein Elektromagnet (30; 30a, 30b) des Drehmagnets (3) zur wechselseitigen Schwenkbewegung des Ankers (32) durch eine alternierende Strompolarität erregbar ist. Electric pump drive according to claim 1, wherein an electromagnet (30; 30a, 30b) of the rotary magnet (3) is excitable for alternating pivotal movement of the armature (32) by an alternating current polarity.
Elektrischer Pumpenantrieb nach Anspruch 1 , wobei der Drehmagnet (3) ferner eine Rückstellfeder (36) für den Anker (32) aufweist, und der Elektromagnet (30) zur Schwenkbewegung des Ankers (32) entgegen einer Rückstellkraft der Rückstellfeder (36) erregbar ist. Electric pump drive according to claim 1, wherein the rotary magnet (3) further comprises a return spring (36) for the armature (32), and the electromagnet (30) for pivotal movement of the armature (32) against a restoring force of the return spring (36) is excitable.
Elektrischer Pumpenantrieb nach Anspruch 1 , wobei der Drehmagnet (3) wenigstens zwei Elektromagnete (30a, 30b) aufweist, und wobei zur wechselseitigen Schwenkbewegung des Ankers (32) die wenigstens zwei Elektromagnete (30a, 30b) abwechselnd erregbar sind. Electric pump drive according to claim 1, wherein the rotary magnet (3) comprises at least two electromagnets (30a, 30b), and wherein for mutual pivotal movement of the armature (32) the at least two electromagnets (30a, 30b) are alternately excitable.
5. Elektrischer Pumpenantrieb nach Anspruch 2, wobei der Anker (32) wenigstens einen Perm anentmagnet (34m) umfasst. 5. Electric pump drive according to claim 2, wherein the armature (32) comprises at least one permanent magnet (34m).
6. Elektrischer Pumpenantrieb nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Anker (32) einen ferromagnetischen Ankerkörper (32a, 32b) mit ausgeprägten Ankerpolen (34) umfasst, und die Ankerpole (34) in einem Arbeitspunkt des Ankers feststehend angeordneten Pol schuhen (35) zugeordnet sind. 6. Electric pump drive according to claim 3 or 4, wherein the armature (32) comprises a ferromagnetic anchor body (32 a, 32 b) with pronounced anchor poles (34), and the anchor poles (34) in an operating point of the armature fixedly arranged pole shoes (35). assigned.
7. Elektrischer Pumpenantrieb nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Anker (32) einen Ankerkörper (32a, 32b) mit ferrom agneti sehen Ankerpolen (34) umfasst, die eine höhere magnetische Permeabilität als andere Abschnitte des Ankerkörpers (32a, 32b) aufweisen, und die Ankerpole (34) in einem Arbeitspunkt des Ankers (32) feststehend angeordneten Polschuhen (35) zugeordnet sind. 7. An electric pump drive according to claim 3 or 4, wherein the armature (32) comprises an armature body (32a, 32b) with ferromagnets see armature poles (34) having a higher magnetic permeability than other portions of the anchor body (32a, 32b), and the anchor poles (34) are assigned at a working point of the armature (32) fixedly arranged pole pieces (35).
8. Elektrischer Pumpenantrieb nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Elektromagnet (30, 30a, 30b) und der Anker (32) derart angeordnet sind, dass ein Luftspalt zwischen den Ankerpolen (34) und den Polschuhen (35) radial zur Achse des Ankers (32) verläuft. 8. Electric pump drive according to claim 6 or 7, wherein the electromagnet (30, 30a, 30b) and the armature (32) are arranged such that an air gap between the armature poles (34) and the pole pieces (35) radially to the axis of the armature (32) runs.
9. Elektrischer Pumpenantrieb nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Elektromagnet (30, 30a, 30b) und der Anker (32) derart angeordnet sind, dass ein Luftspalt zwischen den Ankerpolen (34) und den Polschuhen (35) a ial zur Achse des Ankers (23) verläuft. Elektrischer Pumpenantrieb nach Anspruch 9, wobei ein Joch eines Elektromagncts (30, 30a, 30b), an dem die Polschuhe (35) ausgebildet sind, als Polring (31 , 31a, 31b) ausgebildet ist, der konzentrisch um den Anker (32) angeordnet ist. 9. Electric pump drive according to claim 6 or 7, wherein the electromagnet (30, 30 a, 30 b) and the armature (32) are arranged such that an air gap between the armature poles (34) and the pole pieces (35) a ial to the axis of the Anchor (23) runs. An electric pump drive according to claim 9, wherein a yoke of an electromagnet (30, 30a, 30b) on which the pole pieces (35) are formed is formed as a pole ring (31, 31a, 31b) concentrically disposed around the armature (32) is.
Elektrischer Pumpenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Drehmagnet (3) Begrenzungsmittel (37) aufweist, die eine Schwenkbewegung des Ankers (32) an den zwei Arbeitspunkten begrenzen. Electric pump drive according to one of claims 1 to 10, wherein the rotary magnet (3) has limiting means (37) which limit a pivoting movement of the armature (32) at the two operating points.
Elektrischer Pumpenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , ferner aufweisend eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Position des Ankers (32). Electric pump drive according to one of claims 1 to 1 1, further comprising a detection device for detecting a position of the armature (32).
Elektrischer Pumpenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 12, ferner aufweisend eine Steuereinheit (39), die eine elektrische Leistungszufuhr für einen Elektromagnet (30, 30a, 30b) in Bezug auf eine Taktung und/oder in Bezug auf eine Strompolarität der zugeführten Leistung steuert. An electric pump drive according to any one of claims 1 to 12, further comprising a control unit (39) which controls an electric power supply to an electromagnet (30, 30a, 30b) with respect to a timing and / or with respect to a current polarity of the supplied power.
Verwendung des elektrischen Pumpenantriebs mit einem Drehmagnet (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Antreiben einer Verdrängerpumpe mit einem zwischen zwei Wendepunkten oszillierend bewegten Kolben (2). Use of the electric pump drive with a rotary magnet (3) according to one of the preceding claims for driving a positive-displacement pump with an oscillating piston (2) moving between two turning points.
Verdrängerpumpe für gasförmige und flüssige Fluide, aufweisend: eine Pumpenbaugruppe mit einer Arbeitskammer (10), einem Einlass (15), einem Auslass (14) und einem Kolben (2), der in der Arbeitskammer (10) zwischen zwei Wendepunkten oszillierend bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrischer Pumpenantrieb einen Drehmagnet (3) umfasst, der wenigstens einen Elektromagnet (30, 30a, 30b) und einen um eine Achse schwenkbaren Anker (32) aufweist, der vermittels Erregung des wenigstens einen Elektromagnets (30, 30a, 30b) zwischen zwei Arbeitspunkten wechselseitig verschwenkbar ist; wobei der Anker (32) mit dem Kolben derart gekoppelt ist, dass die Wendepunkte der oszillierenden Bewegung des Kolbens (2) an den Arbeitspunkten des Ankers eingenommen werden. Positive displacement pump for gaseous and liquid fluids, comprising: a pump assembly having a working chamber (10), an inlet (15), an outlet (14) and a piston (2) oscillating in the working chamber (10) between two points of inflection, characterized in that an electric pump drive comprises a rotary magnet (3) which has at least one electromagnet (30, 30a, 30b) and an armature (32) pivotable about an axis, by means of excitation of the at least one electromagnet (30, 30a, 30b) between two operating points is mutually pivotable; wherein the armature (32) is coupled to the piston such that the inflection points of the oscillating movement of the piston (2) are taken at the operating points of the armature.
Verdrängerpumpe nach Anspruch 15, wobei die Pumpenbaugruppe als Schwenkkolbenpumpe ausgebildet ist, deren Kolben (2) zwei diametral erstreckende Verdrängerabschnitte (20) aufweist, die jeweils in einer sektorförmigen Arbeitskammer (10) eingegrenzt sind. Positive displacement pump according to claim 15, wherein the pump assembly is designed as a rotary piston pump whose piston (2) has two diametrically extending displacement sections (20) which are each bounded in a sector-shaped working chamber (10).
Verfahren zum oszillierenden Bewegen eines Kolbens (2) einer Verdrängerpumpe zwischen zwei Wendepunkten vermittels eines Drehmagnets (3), wobei: der Drehmagnet (3) wenigstens einen Elektromagnet (30, 30a, 30b) und einen um eine Achse verschwenkbaren Anker (32) aufweist, der vermittels Erregung des wenigstens einen Elektromagnets (30, 30a, 30b) zwischen zwei Arbeitspunkten wechselseitig verschwenkbar ist; und der Anker (32) mit dem Kolben (2) derart gekoppelt ist, dass die Wendepunkte der oszillierenden Bewegung des Kolbens (2) an den Arbeitspunkten des Ankers eingenommen werden; wobei das Verfahren aufweist: Erzeugen eines Magnetfelds durch einen Elektromagnet (30; 30a), wobei das Magnetfeld ein Drehmoment auf den Anker (23) in einer Schwenkrichtung ausübt, bis der Kolben (2) einen Wendepunkt erreicht; und Aussetzen des Erzeugens des Magnetfelds durch den Elektromagnet (30) und/oderMethod for oscillating movement of a piston (2) of a positive displacement pump between two points of inflection by means of a rotary magnet (3), wherein: the rotary magnet (3) has at least one electromagnet (30, 30a, 30b) and an armature (32) pivotable about an axis, by means of excitation of the at least one electromagnet (30, 30a, 30b) is mutually pivotable between two operating points; and the armature (32) is coupled to the piston (2) such that the inflection points of the oscillating movement of the piston (2) are taken up at the operating points of the armature; the method comprising: Generating a magnetic field by an electromagnet (30; 30a), the magnetic field exerting a torque on the armature (23) in a pivoting direction until the piston (2) reaches a point of inflection; and suspending the generation of the magnetic field by the electromagnet (30) and / or
Erzeugen eines Magnetfelds entgegengesetzter Polarität durch einen Elektromagnet (30; 30b), wobei das Magnetfeld entgegengesetzter Polarität ein Drehmoment auf den Anker (32) in der entgegengesetzten Schwenkrichtung ausübt, bis der Kolben (2) den anderen Wendepunkt erreicht. Generating a magnetic field of opposite polarity by an electromagnet (30; 30b), wherein the magnetic field of opposite polarity, a torque on the armature (32) in the opposite pivoting direction until the piston (2) reaches the other inflection point.
18. Steuerungsverfahren für eine Verdrängerpumpe für gasförmige und flüssige Fluide nach Anspruch 1 5 oder 16, mit dem Schritt: Ein- und Ausschalten und/oder Umkehren einer Strompolarität einer elektrischen18. Control method for a positive displacement pump for gaseous and liquid fluids according to claim 1 5 or 16, comprising the step: switching on and off and / or reversing a current polarity of an electrical
Leistungszufuhr zu dem wenigstens einen Elektromagnet (30, 30a, 30b) in Abhängigkeit einer vorgebbaren Taktzahl von Kolbenbewegungen pro Zeiteinheit. Power supply to the at least one electromagnet (30, 30a, 30b) as a function of a predefinable number of cycles of piston movements per unit time.
19. Steuerungsverfahren nach Anspruch 1 8, wobei der elektrische Pumpenantrieb der Verdrängerpumpe ferner eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Position des Ankers (32) umfasst; fem er mit dem Schritt: 19. The control method of claim 18, wherein the electric pump drive of the positive displacement pump further comprises detecting means for detecting a position of the armature (32); he is going to step
Erhöhen einer Spannung der elektrischen Leistungszufuhr zu dem wenigstens einen Elektromagnet (30, 30a, 30b), bis durch die Erfassungseinrichtung erfasst wird, dass die Schwenkbewegung des Ankers (32) die Arbeitspunkte erreicht. Increasing a voltage of the electric power supply to the at least one electromagnet (30, 30a, 30b) until it is detected by the detection means that the pivoting movement of the armature (32) reaches the operating points.
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