JP2005320969A - 循環ポンプ、及び電気モータの球面軸受を流体潤滑するための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
電気モータを有する循環ポンプのロータとステータの空隙に潤滑流体に含まれる異物が蓄積するのを防止する。
【解決手段】前記ロータは、凸状球面を有する滑動体と凹状球面を有する軸受ブッシングとを備え且つ自己流体で潤滑される球面軸受上に設置されるが、前記滑動体と前記軸受ブッシングとの間の潤滑領域に潤滑流体を通すためのフローシステムを設けることによって上記ステータと上記ロータとの間隙は流体から分離される。
【選択図】図１

Description

本明細書の開示内容は、2004年５月７日提出のドイツ出願第10 2004 023 790.5号に開示された主題に関する。この主題については、その全体が、あらゆる目的で参照を通じて本開示に導入される。

本発明は、電気モータを有する循環ポンプに関する。この循環ポンプは、ロータとステータとを備える。前記ロータは、凸状球面を有する滑動体と凹状球面を有する軸受ブッシングとを備え、且つ流体で潤滑される球面軸受に取り付けられる。

本発明はまた、電気モータにおいて滑動体と軸受ブッシングとを有する球面軸受を流体で潤滑するための方法に関する。

球面軸受には、特に流体潤滑に適することから、摩耗により軸受隙間が大きくならないという利点がある。

本発明によれば、循環ポンプに最適な軸受潤滑が提供される。

本発明によれば、次のような潤滑領域に潤滑流体を流すためのフローシステム（フロー誘導装置）が設けられる。即ち、上記滑動体と上記軸受ブッシングとの間にある、上記ステータと上記ロータとの間隙から分離された潤滑領域である。

ステータとロータとの間にある上記間隙は、これらステータ及びロータがこの間隙を介して互いに電磁結合されるため、空隙とも呼ばれる。この電磁結合は、前記ロータの回転動作を駆動する。前記空隙に潤滑流体を流すことは、先行技術より知られている（なお、「空隙」という用語をここでは使用しているが、この空隙（間隙）には潤滑流体（特に水）が入る）。

本発明によれば、潤滑流体のための上記フローシステムは上記間隙を回避するようになっている。このため、軸受の潤滑は空隙のフローから独立する。

上記循環ポンプによって送出される液体の幾分かは、潤滑流体として使用される。この流体には、異物が混入することがある。この異物自体に問題はない。但し、ステータとロータとの間には強い磁力が働き得ることから、磁鉄粒子等の磁性粒子はここで沈積する可能性がある。このような粒子が蓄積すると、前記循環ポンプが閉塞する可能性がある。本発明による解決法は、流体がこの危険な間隙領域に通されることを回避する、或いは少なくとも大幅に減らす。これにより、磁性粒子の蓄積という問題が回避される。本発明によれば、上記間隙を実際に回避するフローシステムが選択される。この場合、（磁性）粒子用のフィルタを設ける必要もない。

上記空隙は半径方向に広がる。このことは、「固有の」摩擦ポンプが作り出されることを意味する。この摩擦ポンプは、所定の送出高度（送出水頭）を有する。この場合、前記摩擦ポンプは、動作基点からはほぼ独立している。これとは対照的に、上記ロータによって駆動される羽根車の送出高度は、動作基点に依存する。送出高度が増すにつれて、上記摩擦ポンプは上記羽根車に比して強力になり、この羽根車の圧力に対抗するように動作する。上記摩擦ポンプの送出高度が、上記羽根車と同じになるポイントが存在する。この場合、軸受潤滑をもはや十分に保証することはできない。即ち、制御不能な状態が起こる。これに対し、本発明によれば、軸受潤滑のための潤滑流体は上記間隙（空隙）を全く輸送されない、或いはその輸送が少なくとも大幅に減らされる。このため、軸受の潤滑が上述の送出高度や動作基点と関連付けられることはもはやない。従って、軸受の潤滑に関して述べた類の制御不能状態は起こり得ない。

上記ステータと上記ロータとの間隙を迂回するフローシステムは、簡単な方法で実現可能である。

上記フローシステムについては、上記ステータと上記ロータとの間隙を迂回するのが有利である。このフローシステムは、上記ステータと上記ロータとの間隙を通り越したところに設けるのが好ましい。

上記フローシステムは、次のように形成するのが有利である。即ち、潤滑流体が上記ロータを介して潤滑領域に供給され且つこのロータを介して同領域から排出することができるように形成することである。この場合、潤滑流体は潤滑領域に直接導入し且つ同領域から直接引き出すことが可能であり、上記ステータと上記ロータとの間隙を流れる必要がない。

特に、上記フローシステムを上記ロータ上に形成することにより、上記空隙を簡単な方法で迂回することができる。

上記フローシステムは、上記ロータ内に配置された１又は複数のフローチャネルを備えるようになっている。このことは、潤滑流体が、上記潤滑領域に直接供給されることを許容する。このため、上記ステータと上記ロータとの間隙を潤滑流体が通過する必要なはい。

次のようにすると特に有利である。上記フローシステムが、潤滑流体を上記潤滑領域に供給するための供給チャネルを少なくとも１つ備え、この供給チャネルが上記ロータ内に形成されるようにすることである。前記潤滑領域は、上記ロータ（特に、ロータ殻として形成される）と上記滑動体との間に形成される。潤滑流体は、前記ロータ内の供給チャネルを通って潤滑領域に直接導入することができる。

上記潤滑領域については、上記滑動体と上記軸受ブッシングとの間の端において閉鎖するのが有利である。即ち、上記滑動体と上記軸受ブッシングとの間にある領域の端（そこから潤滑流体は逃げ得る）に向かって適切な終端部が存在することで、潤滑流体が逃げることは大幅に防がれる。この場合も同じく、上記ステータと上記ロータとの間隙を迂回するフローシステムを設けることができる。

特に、上記潤滑領域は上記滑動体のためのホルダの方向に閉鎖される。この滑動体のためのホルダ（及び前記滑動体）は、上記ステータに対して回転するように固定される。従って前記ホルダについては、上記ステータと上記ロータとの間隙と有効に流体接続することができる。上記終端部により、上記空隙がフローから少なくとも大いに逃れられるという効果が達成される。

特に、上記潤滑領域は、上記軸受ブッシングから離れたところで空間に隣接する。前記潤滑領域は、前記空間に対してシールされる。このシールは必ずしも完全なものである必要はない。即ち、潤滑流体の前記空間への進入を許容可能としてもよい。このため、前記空間（特に、上記ステータと上記ロータとの間隙と接続される）は、徐々に流体で満たすことができる。或いは、流体が前記空間から潤滑領域に流れ込むことができる。もっとも、その体積流量は、上記ステータと上記ロータとの間隙を迂回する本発明のフローシステムにおける体積流量と比べればとるに足らない。従って、上記空隙を流れる流体の割合は、本発明のフローシステムに従い上記潤滑領域を流れる流体の割合と比べれば些少である。これにより、上記空隙内に磁性粒子が蓄積するという問題が大幅に回避される。

上記滑動体の一部は、上記空間に位置する。この空間は、上記ロータが上記ステータに対して回転することを可能にする。

特に、上記滑動体のためのホルダの少なくとも一部は、上記空間に配置される。これにより、確実に、上記ロータ（上記球面軸受に取り付けられる）は上記ステータに対して自由に回転することができる。

特に、上記空間は、上記ステータと上記ロータとの間隙と有効に流体接続される。上記空間に対する上記潤滑領域のシーリングが完全でないと、潤滑流体がこの間隙に浸入し、そこに徐々に溜まっていく可能性がある。この場合、前記空間に浸入する水を排出する必要はない。もっとも、上記ステータと上記ロータとの間隙を流れる流体の体積流量を確実に最小とすることは同時に可能である。

上記潤滑領域を上記空間に対してシーリングするためのシールを設けると、特に有利である。これにより、上記ステータと上記ロータとの間隙を流れる流体（特に、潤滑流体）の体積流量を最小限にすることができる。

特に、上記シールは上記滑動体に面した周縁部を有する。この滑動体に対するシーリングは、前記周縁部によって達成することができる。

上記シールが上記滑動体と係合すると、とりわけ有利である。これにより、対応するシーリング効果が得られ、シールを通過して流れる潤滑流体の体積流量を最小限にすることができる。

一実施例では、上記シールは上記軸受ブッシングと一体的に形成される。この場合、シーリング領域において、前記軸受ブッシングは周縁部により滑動体と係合するように形成される。これにより、上記軸受ブッシングと上記滑動体との間を潤滑流体が通ることが最小限に抑えられる。

これに代わり、又は追加で、上記潤滑空間をシールするための少なくとも１つのシーリング要素を設けるようにしてもよい。このシーリング要素は、上記軸受ブッシングとは別のシーリング要素である。例えば、テフロン（登録商標）のリングが使用可能である。

原則として、上記軸受ブッシングの外側で上記シーリング要素を上記ロータと接続することが可能である。このシーリング要素が前記軸受ブッシング上に位置すると有利である。前記シーリング要素は、前記軸受ブッシングに簡単な方法で固定することができる。原則として、前記シーリング要素を上記滑動体上に回転不能に固定することも可能である。この場合、上記ロータは前記シーリング要素に対して回転する。なお、上記シーリング要素が上記ロータ上に固定され且つこのロータと共に上記滑動体に対して回転すると有利である。

上記シーリング要素は、例えばシーリングリング（Ｏリング）として形成される。

上記シールは、上記滑動体の赤道面の手前側に配置するようにしてもよい。即ち、上記軸受ブッシングは赤道面を越えて延伸せず、上記シールもこの赤道面を越えて延伸しない。これには、上記滑動体が上記軸受ブッシングに更に食い込んでも上記シールが適応することができるという利点がある。なお、球面軸受には、適切に形成すれば摩耗も同じく球状になる、即ち、上記軸受本体と上記軸受ブッシングとの球的関係が摩耗があっても維持されるという利点がある。これにより、上記軸受ブッシング及び上記滑動体を含むシステム全体にとって最適なシーリング及び軸受潤滑が全体として得られる。

上記シールは、上記滑動体の赤道面の向こう側（反対側）に配置することも可能である。例えば別個のシーリング要素を設ける場合に、このようなシールが配置される。

１又は複数のフローチャネルが上記潤滑領域に対し開かれていると有利である。これらチャネルを介して潤滑流体を供給／排出することができる。

少なくとも１つのフローチャネルを上記潤滑領域に対して横向きにすることができる。潤滑流体を導入しつつ、上記潤滑領域を自由空間（上記ステータと上記ロータとの間隙に接続される）に対して閉鎖することが可能となる。特に、上記フローチャネルを上記潤滑領域に対して開かせる少なくとも１つの該フローチャネルの開口部が、上記ロータの回転軸に対して横向きに並べられる。この場合、上記潤滑領域は貫流されることから、最適な流体潤滑を達成することができる。

少なくとも１つの上記フローチャネルを上記軸受ブッシング内及び／又は上記軸受ブッシング上に配置するのも有利である。潤滑流体は、上記ロータ（特に、上記軸受ブッシング）を通って上記潤滑領域に導入することができる。別個のシーリング要素を設ける場合、上記軸受ブッシングの表面を適切に形成することにより、少なくとも１つのフローチャネルを上記シーリング要素に面した表面に作れば原則として十分である。

潤滑流体を上記フローチャネルに流し込むことのできる少なくとも１つの前記フローチャネルの開口部が上記循環ポンプの圧力領域と有効に流体接続されると、とりわけ有利である。この場合、潤滑流体（上記循環ポンプによって送出される流体の一部である）が上記フローチャネル従って上記潤滑領域を輸送されるようになっている。

潤滑開口を上記軸受ブッシング内に形成すると有利である。特に、この潤滑開口は上記ロータの回転軸と並べられる。この潤滑開口は又、材料がない中央領域により作られる。材料がない上記中央領域が適切な寸法を有すると、この手段により、上記軸受の摩耗を確実に球状にすることができる。

上記潤滑開口が上記循環ポンプの吸込領域と有効に流体接続されると、特に有利である。これにより、上記フローシステムを通って潤滑流体の自動輸送することが許容される。こうして、潤滑流体は上記潤滑領域を通って輸送される。

上記ステータと上記ロータとの間隙のためのカバーを設けるのも有利である。これにより、上記ステータと上記ロータとの間隙を流れる流体の体積流量を最小限にすることが許容される。上記カバーが適切に配置されると、流体が上記ロータの磁気領域を通過して上記空隙の外に直接出て行くことを避けることができる。

羽根車と上記電気モータとの間にカバーを設けると、上記ステータと上記ロータとの間隙を通る体積流量を小さく保つことができる。このカバーは液体が上記間隙を流れることを防ぐ、或いは上記間隙を流れ得る体積比を少なくとも下げる。このようなカバーは、例えば分離板の形態とすることで、簡単に形成することができる。この分離板は、羽根車空間に向かって圧力領域に面しつつ、上記間隙の端を覆う。前記カバーは、上記ステータに対する上記ロータの動作の自由に影響しないように形成することができる。

特に、上記カバーと上記電気モータとの間に分離空間が形成される。これにより、上記ロータの回転可能性を確保しつつ、上記間隙（空隙）を通る流体の流れを簡単な方法で小さく保つことが許容される。

次のようにすると有利である。即ち、上記フローシステムが上記循環ポンプの圧力領域及び吸込領域と有効に流体接続され、潤滑流体が少なくとも１つのフローチャネルを介して上記潤滑領域を流れることができることである。上記圧力領域及び吸込領域との接続は、上記電気モータの動作パラメータからは独立して球面軸受が流体潤滑されることを許容する。

本発明に係る循環ポンプの場合、上記球面軸受の軸受領域は、上記電気モータと羽根車との間に配置するのが好ましい。この配置は、上記回転軸の方向に関係する。上記軸受領域は、上記軸受ブッシングが上記滑動体上で滑動する球面領域である。

模範的実施例の一では、上記滑動体のためのホルダの少なくとも一部が配置される空間と分離空間との間に孔を設け、この分離空間が羽根車空間の下に存在するようにしてもよい。前記分離空間は、前記羽根車空間に対し、カバー等によってその範囲を画される。摩擦ポンプの場合、流体は前記孔を介して前記分離空間に浸入することができる。このため、上記ステータ及び／又は上記ロータの冷却が向上される。これにより、カバーと共同して、前記空間、上記空隙、及びカバーと上記ロータとの間の空間により、閉回路の一種を形成することができる。

本発明によれば、電気モータにおいて滑動体及び軸受ブッシングを有する球面軸受を流体で潤滑する方法が提供される。この方法は、前記電気モータの全ての動作パラメータ及び全てのシステム圧力下で機能する。

本発明によれば、上記滑動体と上記軸受ブッシングとの間の潤滑領域に流体を流すための流路が設けられ、上記電気モータの空隙に潤滑流体を流すための流路は遮断される。

本発明に係る方法には、本発明の循環ポンプに関連して既に説明した利点がある。

更なる有利な構成については、本発明の循環ポンプに関連して既に説明した。

特に、上記電気モータのロータを通えう流露が設けられ、上記ロータとステータとの間の流路は遮断される。これにより、上記空隙を迂回しつつ軸受を潤滑することが許容される。

以下、本発明を更に詳しく説明するために、図面と関連させつつ、本発明の好適な模範的実施例を記載する。

図１〜３に示したのは、本発明に係る循環ポンプ（その全体を符号１０で表す）の模範的実施例である。循環ポンプ１０は第１ハウジング（モータハウジング）１２を備えており、第１ハウジング１２の中に電気モータ（その全体を符号１４で表す）が配置される。

この電気モータ１４はステータ１６を有し、ステータ１６は複数のコイル（図示しない）を備える。これらコイルは、駆動回路１８によって駆動することができる。例えば、これらコイルは電子的に整流される。ステータ１６は、分離キャップ２０によって流体の影響から守られる。この分離キャップ２０はステータ１６を包囲し、ハウジング１２内でこれをシールする。

分離キャップ２０は、凹状球面を有する領域２２を含む。この領域２２によって球状の部分領域２４が定義され、部分領域２４においてロータ２６が回転軸２８の周りに回転自在に配置される。

この場合、回転軸２８は（仮想）球の中心を通り、この（仮想）球は球状部分領域２４を定義する。

ロータ２６は、例えば複数の永久磁石３０を有する。ロータ２６は、ステータ１６に対向する分離キャップ２０の領域２２において、凸球状に形成される。永久磁石３０は、ケーシング３２によって流体の影響から保護される。ケーシング３２は、分離キャップ２０に対向しつつ、凸球状に形成される。ロータ２６とステータ１６との間には、空隙３３が形成される。空隙３３は、ケーシング３２と分離キャップ２０とによってその範囲を画される。この空隙３３は、分離キャップ２０及びケーシング３２の球面領域において、球殻の形状を有する。

ロータ２６をハウジング１２内に設置するために、球面軸受３４が設けられる。この球面軸受３４は軸受柱として形成されるホルダ３６を備える。ホルダ３６は、ハウジング１２に対して所定の位置に固定される。例えば、ホルダ３６は金属柱として形成され、対応する金属部分が分離キャップ２０と接続される。ホルダ３６は、分離キャップ２０と一体的に形成することも可能である。

ホルダ３６については、原則として、プラスチック材料から作ることも可能である。

ホルダ３６は、滑動体３８を保持する。滑動体３８は、特に球として形成される。この滑動体３８は、硬質材料（例えば、セラミック材料）から作られる。滑動体３８は凸状球面４０を有し、その上でロータ２６の軸受ブッシング４２が滑動する。この目的のために、ロータ２６の軸受ブッシング４２は、滑動体３８の凸状球面４０に適合する凹状球面４４を有する。こうして、球状の軸受領域が形成される。

軸受ブッシング４２は、例えばカーボンから作られる。

ロータ２６の回転軸２８は、球である滑動体３８の中心を通る。

ロータ２６上には自由空間４６が形成されるため、ロータ２６を殻（「ロータ殻」）として形成し、滑動体３８上に載置することができる。滑動体３８は、ホルダ３６上に位置付けられる。ロータ２６を球面軸受３４に取り付けた場合、ホルダ３６の少なくとも一部は自由空間４６内に存在する。同様に、滑動体３８の一部も自由空間４６内に存在する。

永久磁石３０は、分離壁４７によってシールされる。

ホルダ３６を形成する壁４８は特にケーシング３２と接続されており、ケーシング３２と一体的に形成することが可能である。

ロータ２６上には、羽根車５０が固定的に位置付けられる。ロータ２６が回転軸２８を中心に回転すると、この羽根車５０も同じく回転軸２８を中心に回転する。この羽根車５０の回転が、流体の循環が引き起こされることを許容する。

回転軸２８に関し、球面軸受３４の球状の軸受領域は、羽根車５０と電気モータ１４との間に位置付けられる。

羽根車５０は、第２ハウジング５４（ポンプハウジング）の羽根車空間５２内に配置される。第２ハウジング５４は、第１ハウジング１２上に位置付けられる。第２ハウジング５４を介して、流体を羽根車空間５２に供給し且つそこから排出することが可能である。

第２ハウジング５４は、第１接続部５６を有する。第１接続部５６を介して、流体を羽根車空間５２から排出することができる。こうして、第１接続部５６は、第２ハウジング５４の圧力領域５８と有効に流体接続される。圧力領域５８に存在する流体は、吸込領域６０に対して正圧下にある。

ハウジング５４は又、第２接続部６２を有する。第２接続部６２を介して、流体を供給することができる。第２接続部６２は、循環ポンプ１０の吸込領域６０と有効に流体接続される。吸込領域６０と圧力領域５８は、羽根車５０が羽根車空間５２に配置され且つ形成される方法により定義される。図示した模範的実施例では、圧力領域５８は羽根車５０の側面を環状に包囲し、吸込領域６０は羽根車５０の上に存在する。

第２ハウジング５４は、第１ハウジング１２の上に載置される。流体をシールするために、シール６６がＯリング等の形態で設けられる。２つのハウジング１２及び５４は、フランジリング６７によって互いに接続することが可能である。

球面軸受３４は、循環する流体（送出される流体）によって流体潤滑される。この目的のために、潤滑流体が潤滑領域６８（図４）における滑動体３８と軸受ブッシング４２との間の領域に導入される。本発明によれば、潤滑領域６８は自由空間４６に対してシーリングされることが規定される。

自由空間４６は、空隙３３と有効に流体接続される。潤滑領域６８をシールすることにより、空隙３３を通る流体の流れを遮断することができる、又は少なくとも大幅に回避することができる。

軸受ブッシング４２は、潤滑領域６８に複数の潤滑溝を有する。この潤滑溝により、潤滑剤による湿潤が向上する。

図４及び５に示す模範的実施例の場合、シーリングのためのシーリング要素７０が設けられる。このようなシーリング要素（特には、シーリングリングとして形成される）は、テフロン（登録商標）等から作ることができる。

図４及び５に係る模範的実施例では、シーリング要素７０は軸受ブッシング４２上に位置する。シーリング要素７０は滑動体３８に対向しており、周縁部７４を有する。周縁部７４により、シーリング要素７０は滑動体３８に対して係合する。こうして、自由空間４６に対しシーリングされる。

シーリング要素７０は滑動体３８の赤道面７６の手前側に配置される。即ち、シーリング要素７０は赤道面７６から突出しない。これには、軸受ブッシング４２と滑動体３８との相対位置に変化があっても、シーリング要素７０は自己調整することができるという利点がある。

また、滑動体３８の赤道面から突出する軸受ブッシングを設けることも可能である（図示しない）。この場合、上記シーリング要素は軸受ブッシング上における前記赤道面の反対側（向こう側）に（即ち、図４及び５に係る模範的実施例の場合よりもホルダ３６の端面７９に接近して）位置する。

原則として、シーリング要素７０を軸受ブッシング４２から離隔することにより、自由空間４６と潤滑領域６８との間の境界線を定義することも可能である。

潤滑領域６８に潤滑流体を供給し且つ潤滑流体が通過することを許容するために、フローシステム８０が設けられる。このようなフローシステムの形成方法の一例を、図５を参照しつつ説明する。フローシステム８０は、ロータ２６上に形成される。これにより、空隙３３を迂回して、潤滑流体を潤滑領域６８に通すことができる。フローシステム８０は、複数のフローチャネル８２を有する。これらフローチャネル８２は、少なくとも１つの供給チャネル８４と、少なくとも１つの排出チャネル８６とを備える。供給チャネル８４を介して、潤滑流体は潤滑領域６８に導入される。排出チャネル８６を介して、潤滑流体は潤滑領域６８から排出することができる。これにより、潤滑流体を潤滑領域６８に通すことが許容される。こうして、球面軸受３４は流体潤滑される。

少なくとも１つの供給チャネル８４は、（導入）開口部８８を有する。開口部８８は、循環ポンプ１０の圧力領域５８と有効に流体接続される。このような供給チャネル８４に流体は導入される。この流体は、球面軸受３４のための潤滑流体を形成する。

少なくとも１つの供給チャネル８４は軸受ブッシング４２内に形成され、潤滑領域６８への（送出）開口部９０を有する。この場合、開口部９０は（回転軸２８に対して）横方向に配置される。即ち、少なくとも１つの供給チャネル８４は、潤滑領域６８に対して横方向に開く。この目的のために、次のようにしてもよい。即ち、供給チャネル８４が軸受ブッシング４２において（回転軸２８に対し）横穴を備える、及び／又は、シーリング要素７０に面した軸受ブッシング４２の表面に横向きの凹部９２を設ける、ことである。

横向き凹部９２は、例えば環状に成形するようにしてもよい。これにより、潤滑領域６８の全周に亘って潤滑流体を供給することができる。

供給チャネル８４には、このような横穴又は横方向凹部を複数設けてもよい。或いは、供給チャネル８４をこのような複数の横方向凹部と接続してもよい。

軸受ブッシング４２は、（回転軸２８に対して）中央に潤滑孔９４を有する。この潤滑開口９４（排出チャネル８６を形成するか、この排出チャネル８６の一部を成す）を介して、潤滑流体を排出することができる。この場合、潤滑開口９４は循環ポンプ１０の吸込領域６０と有効に流体接続される。

フローシステム８０は、潤滑流体が空隙３３を流れる必要なしに、潤滑領域６８を通過することを許容する。羽根車５０とロータ２６との間には、カバー９８（図１及び４）が設けられる。このカバー９８は、例えば第１ハウジング１２内に位置する。カバー９８は、特に分離板として形成される。カバー９８は、羽根車空間５２（特に、圧力領域５８）に向かって上向きに空隙３３を覆う。これにより、空隙３３を流れる流体の流量が０になるか、少なくとも大幅に低減される。

カバー９８は、ロータ２６及び羽根車５０の回転を妨げないように配置される。例えば、カバー９８はステータ１６の分離キャップ２０と接続されており、部分的にはロータ２６の上まで達する。こうして、空隙３３は覆われる。

本発明に係る解決法では、流体がロータ２６を通って潤滑領域６８に供給されることで、空隙３３への流れが概ね防がれる。流体は空隙３３に集まることが許容されている。もっとも、（シーリング要素７０による）シールについては、潤滑流体の体積流量の大部分が空隙３３を迂回しつつ潤滑領域６８を流れるように緊密であることが求められる。

流体が空隙３３を流れる場合、空隙３３に存在する磁力によって磁性粒子が付着し続けるという根本的な問題が存在する。このような磁性粒子の蓄積はロータ２６とステータ１６との間における動作の自由を妨げ、循環ポンプ１０を閉塞させる可能性がある。本発明に係る解決法では、空隙３３を流れる流体の体積流量が０になるか、少なくとも大幅に低減される。このため、磁性粒子が蓄積する危険もかなり少なくなる。

先行技術から知られた循環ポンプには、固有の摩擦ポンプのために、空隙３３を通る流れが動作基点に依存するという問題も存在する。このため、制御不能な状態が発生する可能性がある。本発明に係る解決法では、流体が空隙３３を迂回して流れる。このような本発明の解決法には、軸受の潤滑が、動作基点、従って送出水頭に依存しないという効果がある。

シーリング要素７０は、軸受ブッシング４２とは別のシールである。

自由空間４６に対する潤滑領域６８のシールは、対応する軸受ブッシング１００（図６）上に一体的に形成するようにしてもよい。この目的のために、軸受ブッシング１００には、滑動体３８に面した凹状球面１０２が設けられる（なお、滑動体３８とホルダ３６は原則として先に述べたのと同じ方法で形成されるため、同じ参照番号を使用している）。軸受ブッシング１００は、自由空間４６に面した端部に周縁部１０３を有する。この周縁部１０３により、軸受ブッシング１００は滑動体３８と係合する。これにより、潤滑領域１０４は、自由空間４６、従って空隙３３に対しシーリングされる。先行技術から知られた軸受ブッシングとは対照的に、周縁部１０３が遮られないことから、潤滑領域１０４は自由空間４６に対して閉鎖される。

フローチャネル１０６が軸受ブッシング１００内を通っており、例えば軸受ブッシング１００において（ストレート）穴として形成される。このようなフローチャネル１０６は、潤滑領域１０４に対し開かれる。この場合、次のようにするのが好ましい。即ち、複数のフローチャネル１０６を設け、これらフローチャネル１０６を回転軸２８の周りに配すべく軸受ブッシング１００の内周沿いに配置することである。フローチャネル１０６はそれぞれ開口部１０８を有しており、この開口部１０８によりフローチャネル１０６は潤滑領域１０４に対し直接開かれる。この場合、開口部１０８はフロー領域１０４のシーリング１０３（周縁部）の近傍に配置するのが好ましい。これにより、フロー領域１０４を広範囲に亘って流れることが可能となる。

フローチャネル１０６は、循環ポンプ１０の圧力領域５８と接続される。このため、潤滑流体は圧力領域５８から潤滑領域１０４に導入することができる。図示した模範的実施例の場合、フローチャネル１０６は回転軸２８と平行に軸受ブッシング１００を延伸し、開口部１０８を介して潤滑領域１０４に対し開かれる。対応するロータの壁１０９内に孔１１０が形成される。孔１１０は、１又は複数のフローチャネル１０６と接続される。孔１１０は、循環ポンプ１０の圧力領域５８に対し開かれる。

潤滑流体を排出するために、軸受ブッシング１００の中央には、潤滑孔１１４が形成される。潤滑孔１１４は、チャネル１１６を介して循環ポンプの吸込領域６０に対し開かれる。

図６に係る模範的実施例の場合、自由空間４６を指向する軸受ブッシング１００の端部は、滑動体３８の赤道面７６の手前側（即ち、このような赤道面の上方）に存在する。

潤滑流体については、空隙３３を迂回しつつ、フローチャネル１０６及び潤滑孔１１４を介して潤滑領域１０４を輸送することができる。

これには、既に述べた利点がある。

図４に概略的に示す模範的実施例の場合、自由空間４６と分離空間１２２（「分離板空間」）との間に少なくとも１つの孔１２０が形成される。分離空間１２２は、羽根車空間５２の下において、電気モータ１４に対向しつつ配置される。分離空間１２２と羽根車空間５２は、カバー９８（特に、分離板）によって分離される。こうして、孔１２０は分離空間１２２に対し開かれる。

流体は、分離空間１２２から開口１２０を通って自由空間４６に流れ込むことができる。こうして、空間４６、間隙３３、及び空間１２２により、流体の略閉回路を形成することができる。本摩擦ポンプは、流体が前記回路を介して空隙３３を輸送されることを許容する。こうして、ロータ２６及び／またはステータ１６は冷却される。この回路は略閉回路であるため、磁性粒子が蓄積するという問題は起こらない。

本発明に係る循環ポンプを作動する前に、自由空間４６及び分離空間１２２は流体で満たされる。このため、本摩擦ポンプにより、冷却効果を有する閉回路を形成することができる。

本発明に係る循環ポンプの模範的実施例の側断面図を示す。 図１の線2-2に沿った図を示す。 図２の方向３における側面図を示す。 図１の循環ポンプに含まれる電気モータのロータの拡大図を示す。 図４のロータを流体潤滑するためのフローシステムの第１模範的実施例を示す。 流体潤滑のためのフローシステムの第２模範的実施例を示す。

Claims (38)

1. 次のものを備える循環ポンプ：
   ロータ及びステータを有する電気モータであって、
   前記ロータが球面軸受の上に設置され、該球面軸受が凸状球面を有する滑動体と凹状球面を有する軸受ブッシングとを備え、且つ、該球面軸受が流体で潤滑されるもの；
   前記滑動体と前記軸受ブッシングとの間の潤滑領域に潤滑流体を通すためのフローシステムであって、
   前記フローシステムが前記ステータと前記ロータとの間隙から分離されるもの。
2. 請求項１に記載の循環ポンプにおいて、
   上記フローシステムが上記ステータと上記ロータとの間隙を迂回することを特徴とするもの。
3. 請求項１に記載の循環ポンプにおいて、
   上記フローシステムが上記ステータと上記ロータとの間隙を越えて設けられることを特徴とするもの。
4. 請求項１に記載の循環ポンプにおいて、
   上記フローシステムが、潤滑流体を上記ロータを通って上記潤滑領域に供給し、且つ該潤滑領域から該ロータを通って排出することができるように形成されることを特徴とするもの。
5. 請求項１に記載の循環ポンプにおいて、
   上記フローシステムが上記ロータ内に形成されることを特徴とするもの。
6. 請求項１に記載の循環ポンプにおいて、
   上記フローシステムが１又は複数のフローチャネルを備え、該フローチャネルが上記ロータ内に配置されることを特徴とするもの。
7. 請求項１に記載の循環ポンプにおいて、
   上記フローシステムが潤滑流体を上記潤滑領域に供給するための１又は複数の供給チャネルを備え、該チャネルが上記ロータ内に形成されることを特徴とするもの。
8. 請求項１に記載の循環ポンプにおいて、
   上記潤滑領域が上記滑動体と上記軸受ブッシングとの間にある端部にて閉鎖されることを特徴とするもの。
9. 請求項１に記載の循環ポンプにおいて、
   上記潤滑領域が上記滑動体のためのホルダの方向に閉鎖されることを特徴とするもの。
10. 請求項１に記載の循環ポンプにおいて、
    上記潤滑領域が上記軸受ブッシングから離れたところで空間に隣接し、該潤滑領域が該空間に対してシールされることを特徴とするもの。
11. 請求項１０に記載の循環ポンプにおいて、
    上記滑動体の一部が上記空間内に位置することを特徴とするもの。
12. 請求項１０に記載の循環ポンプにおいて、
    上記滑動体のためのホルダの少なくとも一部が上記空間内に配置されることを特徴とするもの。
13. 請求項１０に記載の循環ポンプにおいて、
    上記空間が上記ステータと上記ロータとの間隙と有効に流体接続されることを特徴とするもの。
14. 請求項１０に記載の循環ポンプにおいて、
    上記潤滑領域を上記空間に対してシーリングするためのシールが設けられることを特徴とするもの。
15. 請求項１４に記載の循環ポンプにおいて、
    上記シールが上記滑動体に面した周縁部を有することを特徴とするもの。
16. 請求項１４に記載の循環ポンプにおいて、
    上記シールが上記滑動体と係合することを特徴とするもの。
17. 請求項１４に記載の循環ポンプにおいて、
    上記シールが上記軸受ブッシングと一体的に形成されることを特徴とするもの。
18. 請求項１０に記載の循環ポンプにおいて、
    上記潤滑領域をシールするための少なくとも１つのシーリング要素が設けられることを特徴とするもの。
19. 請求項１８に記載の循環ポンプにおいて、
    上記シーリング要素が上記軸受ブッシング上に位置することを特徴とするもの。
20. 請求項１８に記載の循環ポンプにおいて、
    上記シーリング要素がシーリングリングの形態を成すことを特徴とするもの。
21. 請求項１４に記載の循環ポンプにおいて、
    上記シールが上記滑動体の赤道面の手前側に配置されることを特徴とするもの。
22. 請求項１４に記載の循環ポンプにおいて、
    上記シールが上記滑動体の赤道面の向こう側に配置されることを特徴とするもの。
23. 請求項１に記載の循環ポンプにおいて、
    １又は複数のフローチャネルが上記潤滑領域に対し開かれることを特徴とするもの。
24. 請求項２３に記載の循環ポンプにおいて、
    少なくとも１つのフローチャネルが上記潤滑領域に対し横方向に開かれることを特徴とするもの。
25. 請求項２３に記載の循環ポンプにおいて、
    上記フローチャネルを上記潤滑領域に対して開かせる少なくとも１つの該フローチャネルの開口部が、上記ロータの回転軸に対して横向きに並べられることを特徴とするもの。
26. 請求項２３に記載の循環ポンプにおいて、
    少なくとも１つの上記フローチャネルが上記軸受ブッシング内及び／又は上記軸受ブッシング上に配置されることを特徴とするもの。
27. 請求項２３に記載の循環ポンプにおいて、
    潤滑流体を上記フローチャネルに流し込むことができる少なくとも１つの該フローチャネルの開口部が上記循環ポンプの圧力領域と有効に流体接続されることを特徴とするもの。
28. 請求項１に記載の循環ポンプにおいて、
    潤滑開口が上記軸受ブッシング内に形成されることを特徴とするもの。
29. 請求項２８に記載の循環ポンプにおいて、
    上記潤滑開口が上記ロータの回転軸と並べられることを特徴とするもの。
30. 請求項２８に記載の循環ポンプにおいて、
    上記潤滑開口が上記循環ポンプの吸込領域と有効に流体接続されることを特徴とするもの。
31. 請求項１に記載の循環ポンプにおいて、
    上記ステータと上記ロータとの間隙のためのカバーが設けられることを特徴とするもの。
32. 請求項１に記載の循環ポンプにおいて、
    羽根車と上記電気モータとの間にカバーが設けられることを特徴とするもの。
33. 請求項３１に記載の循環ポンプにおいて、
    上記カバーと上記電気モータとの間に分離空間が形成されることを特徴とするもの。
34. 請求項１に記載の循環ポンプにおいて、
    上記フローシステムが上記循環ポンプの圧力領域及び吸込領域と有効に流体接続され、且つ、潤滑流体が少なくとも１つのフローチャネルを介して上記潤滑領域を流れることができることを特徴とするもの。
35. 請求項１に記載の循環ポンプにおいて、
    上記球面軸受の軸受領域が上記電気モータと羽根車との間に存在することを特徴とするもの。
36. 請求項１に記載の循環ポンプにおいて、
    上記滑動体のためのホルダの少なくとも一部が配置された空間と分離空間との間に孔が設けられ、該分離空間が羽根車空間の下に存在することを特徴とするもの。
37. 電気モータにおいて滑動体及び軸受ブッシングを有する球面軸受を流体で潤滑するための方法であって、
    前記滑動体と前記軸受ブッシングとの間の潤滑領域に潤滑流体を流すための流路を設けることと、
    上記電気モータの空隙に潤滑流体を流すための流路を遮断することを含む方法。
38. 請求項３７に記載の方法であって、
    上記電気モータのロータを通る流路を設け、上記ロータとステータとの間の流路を遮断することを特徴とするもの。
    
    

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