KR101781010B1

KR101781010B1 - 회전 펌프

Info

Publication number: KR101781010B1
Application number: KR1020137005349A
Authority: KR
Inventors: 레토 ?; 레토
Original assignee: 레비트로닉스 게엠베하
Priority date: 2010-09-01
Filing date: 2010-09-01
Publication date: 2017-10-23
Also published as: KR20130103497A; WO2012028181A1; EP2612036A1; EP2612036B1; US9835158B2; US20130164161A1; US10920781B2; CN103189655A; CN103189655B; US20180051699A1

Abstract

본 발명은, 펌프 하우징(2)에 배치되어 있고 자기 회전자 평면(310)을 가진 자기 회전자(3)를 포함하며, 상기 회전자는 유체(4)를 이송하기 위한 구동기(5)에 작동 가능하게 연결되어 있는, 회전 펌프(1)에 관한 것이다. 상기 펌프 하우징(2) 내로의 유체(4)의 유입을 위한 입구 개구(6)는 상기 펌프 하우징(2)에 구비되어 있으며, 반경 방향 출구 통로(7)는 상기 펌프 하우징(2)으로부터 유체(4)를 이송하기 위해 구비되어 있다. 이러한 점에서, 상기 구동기(5)는, 베어링 고정자 및 구동 고정자로서 구성되어 있으며 자기 고정자 평면(510)을 가진 상기 고정자(51)를 가진 베어링 없는 모터이고, 상기 고정자(51)는, 상기 고정자 평면(510)에 놓인 구동 코일(81) 및 베어링 코일(82) 및/또는 구동 베어링 코일(8182)을 지지하고 있다. 상기 회전자(3)는 상기 고정자(51) 내에 자기식으로 무접촉식으로 저널링되어 있고, 상기 회전자(3)의 축 방향 높이(H)는, 상기 회전자(3)가 평형 위치로부터의 축 방향 이동 및 경사에 대해 상기 자기 고정자 평면(510)에 대해 자기 저항력에 의해 수동적으로 자기식으로 안정화되도록, 상기 회전자(3)의 직경(D)보다 작거나 같다. 본 발명에 따라, 상기 출구 통로(7)는, 반경 방향 상기 출구 통로(7)의 중심 축(M)이 자기 회전자 평면(310) 또는 상기 자기 고정자 평면(510)과 일치하도록, 상기 고정자(51)의 영역에서 상기 펌프 하우징(2)으로부터 반경 방향 외향으로 멀어지는 방향으로 인도되어 있다.

Description

회전 펌프{ROTARY PUMP}

본 발명은, 독립항 1항의 전제부에 따른 베어링 없는 모터를 가진 회전 펌프에 관한 것이다.

자기식으로 저널링된 회전 펌프는, 바람직하게 완전히 닫힌 펌프 하우징의 내부에 자력에 의해 임펠러가 부유 가능하게 저널링되고, 펌프 하우징 외부에 배치되는 고정자에 의해 발생되는 회전 필드에 의해 구동되는 특정 응용을 위해 확립된다. 그러한 펌프는, 예를 들면 혈액과 같은 생물학적 액체 또는 초 순수와 같은 매우 순수한 액체를 이송하기 위해 이송되어야 할 유체가 오염되지 않을 수 있는 그러한 응용을 위해 특히 이점을 가진다.

또한, 그러한 회전 펌프는, 단시간 내에 기계식 베어링을 파괴할 공격적 액체를 이송하기에 적합하다. 따라서, 그러한 회전 펌프는, 반도체 웨이퍼의 표면의 프로세싱시에 기계식으로 공격적인 유체를 이송하기 위한 반도체 산업에서 특히 바람직하게 사용된다. 화학기계적 연마 프로세스(CMP, 화학기계적 평면화)는, 여기에서 중요한 예로서 명명될 수 있다. 그러한 프로세스에서, 통상적으로 매우 미세한 고체 입자 및 액체의 통상적으로 슬러리라고 지칭되는 현탁액이 회전 웨이퍼에 적용되어, 매우 미세한 반도체 구조물의 연마 또는 중첩 작용을 한다. 다른 예는, 접착력 즉 예를 들면 반데르발스 힘에 의해 기록/판독 헤드의 접착을 방지하기 위해, 웨이퍼에 감광저항의 인가 또는 컴퓨터 하드 디스크의 표면의 조잡화이다.

이러한 점에서, 베어링 없는 모터에 있어서, 회전자는 종종, 플레이트 형상 또는 링 형상으로 구성되고, 많은 경우에, 회전자의 높이는 회전자의 직경의 1/2보다 작다.

그러한 베어링 없는 모터는, 예를 들면, WO-A-96/31934 또는 EP-A-0 900 572에 기술되어 있다. 이러한 응용의 골격 내의 베어링 없는 모터라는 용어는, 별도의 자기 베어링이 구비되지 않는 상태에서, 모터가 완전히 자기적으로 저널링되는 것을 뜻한다. 이러한 목적을 위해, 고정자는 베어링 및 구동 고정자로서 구성되어, 전기 구동부의 고정자 및 자기 저널링의 고정자이다. 이러한 목적을 위해, 고정자의 권선은, 극 쌍 수(p)를 가진 구동 권선 및 극 쌍 수(p±1)의 제어 권선을 포함한다. 회전 자장은, 한편으로는 회전에 영향을 주는 회전자에 토크를 발생시키고, 다른 한편으로는 회전자의 반경 방향 위치가 능동적으로 제어 및 조절될 수 있도록 필요에 따라 회전자에 세팅될 수 있는 전단력을 발생시키는 이들 2개의 권선을 사용하여 발생될 수 있다.

따라서, 회전자의 3 자유도는 능동적으로 조절될 수 있다. 회전자는 공격적으로 자기식으로 즉 제어 가능하지 않게 안정화되고, 오히려, 3개의 추가적 자유도, 즉, 회전축의 방향으로의 축 방향 처짐 및 회전축에 대해 직각인 평면에 대한 경사들(2 자유도)에 대한 자기저항력에 의해 자기식으로 안정화된다.

특히 회전자가 플레이트 형상 또는 링 형상 회전자로서 구성될 때, 축 방향으로 및 경사에 대해 공격적 자기식으로 저널링되는 회전자가 작은 축 방향 강성만 가지기 때문에, 공격적 자기식 저널링은 축 방향 안정화 또는 경사에 대한 안정화를 고도로 요구한다.

펌프의 입구 및 출구 사이의 압력차에 의해 주로 발생하는 축 방향 스러스트가 축 방향 베어링에 의해 완전히 취해질 필요가 없도록, 원심력 펌프에서 축 방향에 대해 회전자를 균형시키기 위한 여러 가지 수단이 공지되어 있다.

따라서, 축 방향 스러스트의 문제는, 특히 축 방향 저널링이 기계식 베어링이 전혀 없이 자기저항력을 통해 자기식으로 일어날 때, 자기식으로 저널링된 회전자를 가진 펌프에서 특히 심각하다. 그러한 베어링 없는 모터의 회전자를 균형시키기 위해, 자기저항력에 더하여, 유체역학적 보상력을 통해 축 방향 위치에 영향을 주는 구조적 수단만 이용 가능하다.

높은 펌프 성능을 위한, 또는 100보다 높은 센티포이즈에 달하는 점성을 가질 수 있는 감광저항체 또는 슬러리와 같은 더 높은 점성 유체를 가진 회전자의 축 방향 균형을 위한 현재의 공지된 수단 역시 자주, 특히 베어링 없는 모터의 원리에 따라 작용하는 그러한 원심력 펌프에서 충분하지 않다.

원심력 펌프로서 그러한 회전자 펌프를 구성함에 있어서, 고정자의 권선 헤드 또는 펌프의 출구 또는 가능하게는 입구도 서로 공간적으로 방해한다는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 고정자의 코일 코어가 각각 "L"의 형상을 가지는 소위 템플 모터(temple motor)를 가진 펌프가 WO-A-96/31934에 제안되어 있으며, 기다란 림(limb)은 각각의 경우에 회전축에 대해 평행하게 연장되고, 짧은 림은 회전축에 대해 반경 방향 내향으로 향한다. 베어링 및 구동 고정자로서 구성되는 고정자는, 개별 코일로서 구성되고 L자형 코일 코어의 기다란 림 주위에 권선되는 2개의 권선, 즉 구동 권선 및 제어 권선을 가진다. 그러한 온도는 권선 헤드 없어도 되어, 펌프 하우징의 출구는 임펠러의 레벨에 공간상의 방해 없이 반경 방향 통로의 형태로 배치될 수 있다. 이것은, 구동기 더 정확하게는 모터의 고정자의 자기 고정자 평면, 및 회전자의 중심 평면이 반경 방향 통로의 중심축과 일치하도록, 반경 방향 출구 통로가 펌프 하우징에 배치되는 것이 템플 모터에서 가능하다는 것을 뜻한다.

즉, 구동기 및 베어링 고정자의 자기 중심 평면 및 회전자의 중심 평면은, 반경 방향 출구 통로를 통해 유체의 배출을 통해 회전자에 작용하는 유압력이 회전자의 축 방향 또는 중심 평면에 대해 회전자에 대칭적으로 작용하도록, 펌프 하우징의 반경 방향 출구 통로의 중심축과 동일한 높이에 있다. 따라서, 축 방향으로 회전자에 작용하는 유압력은 서로 보상하여, 그러한 축 방향 스러스트 힘을 보상하기 위한 추가적 수단이 필요하지 않다. 간단히 말해서, 템플 모터는 출구 또는 입구도 회전자의 중심 평면에 대해 대칭으로 배치할 수 있게 한다.

그러나, 예를 들면 WO 96/31934의 도 12에 따른 템플 모터로서의 이러한 실시예는 비교적 큰 공간을 필요로 한다는 제한이 있고, 높은 구조 형상으로 인해 디자인이 복잡하고 및/또는 비싸다. 또한, 소위 백-투-백 회전자 배치(아래를 참조)는 원리상 구조 형상에 따라 가능하지만, 특히 펌프 하우징으로의 공급부들 중 하나는 템플 모터의 템플을 통해 이루어져야 하기 때문에, 자주 펌프 하우징의 특정 실시예에 따라 어렵게 실현될 수 있을 뿐이다.

상술한 백-투-백 배치는 상술한 바와 같이 마찬가지로 WO 96/3194에 예로서 도시되어 있다. 회전자에, 결과적 축 방향 스러스트가 실질적으로 방지되도록, 2개의 축 방향으로 서로 반대되게 배치되는 입구 통로를 통해 실질적으로 균일하게 양쪽에서 펌프 하우징으로 유입되는 유체의 압력에 의해 회전자가 작용되도록, 회전자의 회전축과 동일한 축 방향에 대해 양쪽에서, 베인과 같은 이송 수단이 장착된다. 그러나, 여기에서 구동기는 템플 모터에 의해서만 가능한데, 그것은, 그렇지 않으면, 펌프 하우징의 출구 통로가 회전자 디스크의 중심 평면에 대해 대칭적으로 배치되어야 하며, 그것은 출구 통로를 통해 회전자에 큰 유압 축 방향 힘을 발생시킬 것이기 때문이다.

구조 측면에서 매우 크고 복잡한 템플 모터를 없앤 베어링 없는 모터를 가진 다른 회전 펌프가 EP 0 900 572 A1에 도시되어 있지만, 이것은 펌프 하우징의 입구 및 출구의 대칭적 배치를 희생하여 얻어져, 특정 구성 수단에 의해서 특정한 양까지만 보상될 수 있고 모든 필요한 작동 상태에서 보상되는 것은 아닌 비교적 큰 축 방향 유압력이 그에 따라 발생한다.

따라서, 이러한 종류의 펌프의 사용 분야는 그에 대응하여 제한된다.

상술한 템플 모터를 제외하고, 자기 저항력을 통해서만 축 방향으로 수동적으로 자기식으로 저널링되는 베어링 없는 모터의 일반적 문제는, 모터의 고정자인 구동기가 회전자의 중심 평면과 일치하는 것이라고 요약된다. 즉, 구동기와 베어링 고정자의 중심 평면과 회전자의 중심 평면은, 적어도 펌프 하우징의 출구 통로가 고정자의 중심 평면에 대해 매우 비대칭적으로 배치되어야 하도록, 동일한 높이에 있고, 그것은 다른 수단에 의해 복잡하고 및/또는 비싼 방식으로 보상되어야 할 대응하는 비교적 큰 축 방향 유압력을 발생시킨다.

요약하면, 고정자는 회전자의 중심 평면에 대해 출구 또는 입구의 대칭적 배치를 방지한다.

따라서, 본 발명의 목적은, 종래기술에서 공지된 단점을 피하는, 컴팩트 구조를 가지며 축 방향 스러스트 힘의 발생이 실질적으로 방지되는, 새로운 전적으로 자기식으로 저널링되는 회전 펌프를 제안하는 것이다.

이들 목적을 충족시키는 본 발명의 주제는 독립항 1항의 특징에 의해 특징지어진다.

종속항은 본 발명의 특히 바람직한 실시예에 관한 것이다.

따라서, 본 발명은, 펌프 하우징에 배치되어 있고 자기 회전자 평면을 가진 자기 회전자를 포함하며, 상기 회전자는 유체를 이송하기 위한 구동기에 작동 가능하게 연결되어 있는, 회전 펌프에 관한 것이다. 상기 펌프 하우징 내로의 유체의 유입을 위한 입구 개구는 상기 펌프 하우징에 구비되어 있으며, 반경 방향 출구 통로는 상기 펌프 하우징으로부터 유체를 이송하기 위해 구비되어 있다. 이러한 점에서, 상기 구동기는, 베어링 고정자 및 구동 고정자로서 구성되어 있으며 자기 고정자 평면을 가진 상기 고정자를 가진 베어링 없는 모터이고, 상기 고정자는, 상기 고정자 평면에 놓인 구동 코일 및 베어링 코일 및/또는 구동 베어링 코일을 지지하고 있다. 상기 회전자는 상기 고정자 내에 자기식으로 무접촉식으로 저널링되어 있고, 상기 회전자의 축 방향 높이는, 상기 회전자가 평형 위치로부터의 축 방향 이동 및 경사에 대해 상기 자기 고정자 평면에 대해 자기 저항력에 의해 수동적으로 자기식으로 안정화되도록, 상기 회전자의 직경보다 작거나 같다. 본 발명에 따라, 상기 출구 통로는, 반경 방향 상기 출구 통로의 중심 축이 자기 회전자 평면 또는 상기 자기 고정자 평면과 일치하도록, 상기 고정자의 영역에서 상기 펌프 하우징으로부터 반경 방향 외향으로 멀어지는 방향으로 인도되어 있다.

따라서, 본 발명을 위해, 출구 통로는, 반경 방향 출구 통로의 중심축이 자기 회전자 평면 및/또는 자기 고정자 평면과 일치하도록, 고정자의 영역에서 펌프 하우징으로부터 멀어지는 방향으로 반경 방향 외향으로 인도되는 것이 중요하다. 이것은, 출구 통로의 중심축이, 자기 고정자 평면 및/또는 자기 회전자 평면과 함께, 회전자의 회전축에 대해 실질적으로 직각인 공간 내의 공통 평면을 정의하며, 구동 코일 및 베어링 코일은 고정자 평면 내에 놓인다. 즉, 구동 코일 및 베어링 코일이 L자형 코일 코어의 기다란 림 주위에서 자기 고정자 평면에 대해 직각으로 권선되는 템플 모터와 다르다.

즉, 구동 고정자 및 베어링 고정자의 자기 중심 평면 및/또는 회전자의 중심 평면은, 구동 코일 및 베어링 코일의 코일 축 및 펌프 하우징의 반경 방향 출구 통로의 중심축과 함께, 반경 방향 출구 통로를 통해 유체의 배수에 의해 회전자에 작용하는 유압력이 회전자의 축 방향 또는 중심 평면에 대해 회전자에 비대칭으로 작용하도록, 실질적으로 동일한 레벨에 놓인다. 따라서, 회전자에 축 방향으로 작용하는 유압력들은, 그러한 축 방향 스러스트 힘을 보상하기 위해 추가적 수단이 필요하지 않도록, 서로 보상한다. 따라서, 본 발명은, 처음으로, 펌프 하우징에서 회전자의 중심 평면에 대해 비대칭으로 출구 또는 원리상 또한 입구의 배치를 가능하게 하며, 서두에서 설명한 베어링 없는 모터는, 템플 모터로서 구성되지 않는 구동기로서 구비된다. 구동기는 종래기술과 다르게 템플 모터로서 구성되지 않기 때문에, 본 발명에 따른 회전 펌프는 공간 절약 컴팩트 구성을 가지며, 구동기는 그 구조가 매우 간단하다.

출구 통로의 수용을 위해, 고정자는 바람직하게 둘레 방향으로 대응 갭을 가지며, 상기 갭 내에 반경 방향 출구 통로가 배치되고, 고정자를 넘어 펌프 하우징으로부터 멀어지는 방향으로 외향 인도된다. 고정자 자체는 이러한 점에서 강자성일 수 있거나, 또한 비강자성 재료로부터 이루어질 수 있으며, 그것은, 아래에서 더 상세히 설명되듯이, 사용되는 코일 코어의 종류에 의해 실질적으로 공통으로 판정된다.

구동 코일 및/또는 베어링 코일 및/또는 구동 베어링 코일은 자체적으로 공지된 방식으로 구비되며, 구동 코일 및 베어링 코일은 각각 하나의 동일한 코일 코어에 구비될 수 있거나, 구동 코일 및 베어링 코일은 각각 그들의 자체 코일 코어에 별개로 구비될 수 있다. 별개의 구동 코일 및 베어링 코일 대신에, 바람직하게, 구동 베어링 코일, 즉 작동 상태에서 구동 전류 및 베어링 전류가 적절한 제어되거나 조절된 전기 에너지 소스로부터 인가되는 단일 코일도 구비될 수 있다. 그러한 구동 베어링 코일은 원리적으로 공지되어 있고, 예를 들면 EP 1 158 648 A1 또는 EP 1 301 979 B1에 기술되어 있다.

코일 코어 자체는 이러한 점에서 여러 가지 구성을 가질 수 있다. 코일 코어는 예를 들면 고정자에 E자형 강자성 코일 코어의 형태로 구비될 수 있다. E자형 코일 코어는 특히 바람직하게, 고정자가 비강자성 재료로 이루어질 때 사용된다. 철과 같은 강자성 재료로 이루어지지 않는 고정자의 사용시에, 자속은 비강자성 고정자를 통해 폐쇄될 수 없다. 그러한 경우에, 3개의 특히 다소 평행한 림으로부터 "E"의 형태로 이루어지는 E자형 코일 코어가 사용될 수 있고, 코일은 바람직하게 3개의 림 중 중간 림에 권선된다. 그러한 배치에 의해, 자속은, 강자성 고정자를 통한 추가적 자기 환류가 허용 가능하게 가능하지만 원리상 필요하지 않도록, E자형 코일 코어 자체 내에서 또는 E자형 코일 코어를 통해 폐쇄된다.

특히 고정자가 강자성 재료로 이루어질 때, 코일 코어는, 바람직하게 강자성 코일 코어와 마찬가지로, 고정자에 예를 들면 고정자의 상부 측 또는 하부 측에서 막대 형태로 구비될 수 있다. 막대형 코일 코어에 의해, 자속은 코일 코어 자체 내에서 또는 코일 코어 자체를 통해 폐쇄될 필요가 없고, 예를 들면 강자성 고정자를 통해 폐쇄되어야 한다.

바람직하게 강자성인 코일 코어는 또한 자연적으로, 마찬가지로 바람직하게 강자성인 고정자 내에 내부 코일 코어의 형태로 구비될 수 있거나, 자기 고정자 평면하게 강자성인 코일 코어는 다른 실시예에서도, 고정자에서 회전자를 향해 연장되는 고정자 치형부 형태로 구성될 수 있다.

예로서 앞에서 설명되었고 구동 코일 및/또는 베어링 코일 및/또는 구동 베어링 코일로 권선되는 코일 코어의 배치 및 구성은 당업자에게 자체적으로 공지되어 있고, 바람직하게 여기에서 더 상세히 설명되지 않는 추가적 실시예 또는 조합에 사용될 수 있으며, 응용에 따라 본 발명에 따른 회전 펌프를 위한 구동기에 사용될 수 있다.

이러한 점에서, 특히, 2개의 다른 코일 코어가 1개의 동일한 고정자에 기하학적으로 서로 상이하게 구성되고, 및/또는 2개의 구동 코일 및/또는 2개의 베어링 코일이 고정자의 둘레 방향에 대해 비대칭으로 배치되는 것이 가능하다.

고정자에서의 베어링 코일 및/또는 구동 코일의 그러한 비대칭 배치는, 출구 통로가 펌프 하우징으로부터 멀어지는 방향으로 반경 방향 외향으로 인도되는 다소 큰 갭을 고정자가 가질 때, 특히 바람직하게 수행되고 심지어는 절대적으로 필요할 수 있다. 특히 그러나 유일하지는 않게, 고정자가 강자성 고정자일 때, 자속의 실질적 비대칭성은 고정자 내의 갭에 의해 발생될 수 있고, 비대칭성은 예를 들면, 구동 코일 및 베어링 코일을 위한 코일 코어의 적절히 선택된 비대칭 구성 및/또는 배치에 의해 다시 보상되어, 회전자의 안전한 능동적 반경 방향 저널링 및 안전한 구동이 확실한 상태로 유지된다.

회전자는 특히 바람직하게, 회전자 평면 및/또는 고정자 평면에 실질적으로 수직으로 서 있는 축 방향 회전축에 대해 펌프 하우징 내로 유입되는 유체에 의해 양쪽에서 작용된다. 이것은 바람직하게, 예를 들면, 회전자 평면에 대해, 2개의 반대로 배치된 입구 통로가 구비되어 실현될 수 있다. 또한 예를 들면, 회전축에 대해 중심에 배치되며 회전자를 통해 연장되는 단지 1개의 축 방향으로 연장되는 입구 채널이 구비되고, 출구 개구는 유체에 의해 양쪽에서 회전자에 작용하기 위해 자기 회전자 평면에 대해 그러한 축 방향 입구 통로에서 양쪽에 구비되는 것도 가능하다. 양쪽에서 동시에 펌핑될 유체에 의해 회전자가 작용될 때, 회전자에 특히 바람직하게 또한 펌핑하기 위한 수단 특히 회전자 베인이 양쪽에 장착되어, 반경 방향 출구 통로를 향한 비대칭적 펌핑이 회전자의 중심 평면에 대해 양쪽에서 발생될 수 있다는 것은 자체적으로 설명된다.

이와 관련하여 다른 관점에서, 특수한 경우에, 자연적으로, 펌핑될 유체가 상승된 압력으로 펌프 하우징으로부터 외향으로 이송될 수 있게 하는 1개 이상의 출구 통로가 또한 펌프 하우징에 구비될 수 있다는 것도 자체적으로 설명된다.

본 발명은 도면을 참조하여 다음에서 더 상세히 설명된다.

도 1a는, E자형 코일 코어를 가진 본 발명에 따른 회전 펌프의 제1 실시예이다.
도 1b는 도 1a에 따른 I-I 선에 따른 단면도이다.
도 2a는, E자형 코일 코어를 가진 본 발명에 따른 회전 펌프의 제2 실시예이다.
도 2b는 막대형 코일 코어를 가진 도 2a에 따른 실시예이다.
도 2c는, 비대칭으로 배치되는 코일 코어를 가진 도 2b에 따른 실시예이다.
도 2d는, 대칭으로 배치되는 코일 코어를 가진 도 2b에 따른 실시예이다.
도 3a, 단일 축 방향 입구 통로를 가진 본 발명에 따른 회전 펌프의 실시예이다.
도 3b는 도 3a에 따른 II-II 선에 따른 단면도이다.
도 4는, 덮인 회전자를 가진 도 3a에 따른 다른 실시예이다.
도 5a는, 덮인 회전자를 가진 도 3a에 따른 또 다른 실시예이다.
도 5b는 도 5a에 따른 III-III 선에 따른 단면도이다.
도 5c는 도 5a에 따른 IV-IV 선에 따른 단면도이다.
도 6a는, 덮인 회전자 및 비대칭 출구 통로를 가진 도 3a에 따른 제4 실시예이다.
도 6b는 도 6a에 따른 V-V 선에 따른 단면도이다.
도 6c는 도 6a에 따른 VI-VI 선에 따른 단면도이다.
도 7은, 고정자 내에 내부 코일 코어를 가진 본 발명에 따른 회전 펌프의 실시예이다.
도 8은, 회전자를 향해 연장되는 고정자 치형부를 가진 실시예이다.
도 9a는, 펌프 하우징을 위한 하우징 셀을 가진 도 8에 따른 제2 실시예이다.
도 9b는 도 9a에 따른 VII-VII 선에 따른 단면도이다.
도 10a는, 자기 갭 폐쇄부로서 철 링을 가진 도 8에 따른 다른 실시예이다.
도 10b는 도 10a에 따른 VIII-VIII 선에 따른 단면도이다.
도 11a는, 기하학적으로 서로 다르게 구성되는 코일 코어를 가진 도 8에 따른 추가적 실시예이다.
도 11b는 도 11a에 따른 IX-IX 선에 따른 단면도이다.

도 1a는, E자형 코일 코어를 가진 본 발명에 따른 회전 펌프의 간단한 제1 실시예의 개략적 사시도를 도시하고 있으며, 도 1b에, 도 1a에 따른 I-I 선을 따른 단면이 더 양호한 이해를 위해 추가로 도시되어 있다.

다음에서 전체로서 도면 부호 1로 표시되어 있는 본 발명에 따른 회전 펌프는 자기 회전자(3)를 포함하며, 회전자(3)는 펌프 하우징(2) 내에 배치되고, 자기 회전자 평면(310)을 가지며, 유체(4)를 이송하기 위한 구동기(5)와 자기 상호작용한다. 구동기(5)는, 베어링 고정자 및 구동 고정자로서 구성되며 자기 고정자 평면(510)을 가지는 고정자(51)를 가진 베어링 없는 모터이며, 고정자(51)는, 동시에 또는 교대로 고정자 평면에 놓이는 복수의 구동 코일(81) 및 베어링 코일(82)을 지지하며, 동시에 또는 교대적으로 다른 코일 코어(800, 801)에 각각 구비될 수 있는 구동 베어링 코일(8182)을 지지할 수 있고, 각각의 경우에 1개의 동일한 코일 코어(800, 801)에 2개 이상이 있다.

도 1a에 따른 특정 실시예에서, 정확히 4개의 코일 코어(800, 801)이 예로서 구비된다. 이러한 경우에, 코어에 권선된 코일은 구동 베어링 코일(8182)이다. 다르게는 회전 펌프(1)의 동일한 형상에 의해, 정확히 4개 이상의 코일 코어가 또한 고정자(51)에 구비될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 그러면, 별개의 구동 코일(81) 및 베어링 코일이 구비되거나, 동시에 또는 교대적으로 구동 베어링 코일(8182)이 사용될 수 있다.

회전자(3)는, 자체적으로 공지된 자기 무접촉 방식으로 고정자(51) 내에 저널링된다. 회전자는, 이러한 점에서, 회전자(3)의 축 방향 높이(H)가 회전자(3)의 직경(D)의 1/2보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 박판형 또는 링형 회전자(3)이다. 박판형 또는 원형 링형 회전자(3)는, 자기 고정자 평면(510)에 대해, 마찬가지로 당업자에게 공지된 방식으로, 평형 위치로부터의 축 방향 변위에 대해 또한 경사에 대해 자기 저항력에 의해 수동적으로 자기식으로 안정화된다.

즉, 축 방향에 대해, 회전자(3)의 위치는 회전축(310)에 대한 경사에 대해 자기 저항력에 의해 수동적으로 자기식으로만 안정화되고, 반경 방향에 대한 회전자(3)의 위치는 구동 코일(81) 및/또는 베어링 코일(82) 및/또는 구동 베어링 코일(8182)을 통해 자기 회전장에 의해 능동적으로 영향을 받을 수 있다. 회전자(3)의 회전 구동은 자연적으로 마찬가지로, 구동 코일(81) 및/또는 베어링 코일(82) 및/또는 구동 베어링 코일(8182)에 의해 발생되는 대응 자기 회전장을 통해 발생된다.

자기 회전 평면(310)의 양쪽에서, 각각의 입구 개구(6)는, 2개의 반대로 배치되는 입구 통로(60)를 통해 펌프 하우징(2)으로 유입되는 유체(4)에 의해 회전축(A)에 대해 양쪽에서 회전자(3)가 작용될 수 있도록, 유체(4)의 입구를 위해 펌프 하우징(2)에 구비된다. 회전자(3)는 따라서 또한 양쪽에 펌핑을 위한 수단(31) 즉 예를 들면 회전 임펠러(31) 또는 회전 베인(31)이 장착되어, 대칭적 펌프 성능이 회전자 평면(310)에 대해 반경 방향 출구 통로(7)까지 발생될 수 있다. 도 1b의 단면도에서, 회전자 임펠러(31)는 간결성을 위해 도시되지 않았다.

회전자(3)는, 펌핑되어 펌프 하우징(2) 내로 유입되어야 할 유체에 의해 자기 회전자 평면(310)에 대해 양쪽에서 동시에 대칭적으로 작용되기 때문에, 작동 상태에서 축 방향으로 회전자(3)를 불안정하게 할 수 있는 펌프 하우징(2) 내로 유입되는 유체(4)에 의해 축 방향으로 실질적으로 유압력이 발생되지 않는다.

본 발명에 따라, 고정자(51)의 영역에서, 반경 방향 출구 통로(7)의 중심축(M)이, 작동에 의해 또는 구조에 의해 유도되는 가능하게 매우 작은 차이를 제외하고는, 자기 회전자 평면(310) 및 자기 고정자 평면(510)과 일치하도록, 출구 채널(7)은 고정자(51) 내의 갭(L)을 통해 펌프 하우징(2)으로부터 멀어지는 방향으로 반경 방향 외향으로 인도된다.

따라서, 자기 회전자 평면(310)은, 본 출원의 구성에서, 회전자(3)에 축 방향으로 작용하는 모든 합성력이 실질적으로 사라질 때, 반경 방향 출구 채널(7)의 중심축(M)과 일치하는 회전자(3)의 평면으로서 표시된다. 대응하여, 자기 고정자 평면(510)은, 회전자(3)에 축 방향으로 작용하는 모든 합성력이 실질적으로 사라질 때, 자기 회전자 평면(310)과 일치하는 고정자(51)의 평면이다.

이것은 특히, 본 출원의 구성에서, 자기 회전자 평면(310) 또는 자기 고정자 평면(510)은, 고정자(51) 또는 회전자(3)의 형상을 통해서가 아니라, 균형되는 모든 축 방향 힘의 보상을 통해, 상술한 방식으로 정의되는 것을 뜻한다. 따라서, 자기 고정자 평면(510)은, 통상적으로 고정자(51)의 기하학적 높이의 1/2을 통해 정의되는 고정자(51)의 기하학적 축 방향 대칭 평면과 반드시 동일할 필요는 없다.

매우 자주, 그러나 결코 필연적은 아니게, 회전자(3)의 자기 회전자 평면(310)은, 회전자(3)의 높이(H)의 1/2을 통해 정의되는 회전자(3)의 기하학적 축 방향 대칭 평면과 동일하다. 이것은, 회전자(3)가 대부분의 실제적 경우에 축 방향에 대해 즉 회전축(A)에 대해 대칭적으로 구성된다는 사실로 인한 것인데, 그것은, 회전자(3)가 작동 상태에서 비교적 약한 자기 저항력을 통해 축 방향으로 신뢰성 있게 안정화될 수 있도록, 모든 축 방향으로 작용하는 힘이 특히 간단한 방식으로 사라지게 될 수 있기 때문이다. 회전자(3)의 코어는 통상적으로, 회전자 베인(31)이 외향으로 구비되는 하우징 예를 들면 플라스틱 하우징에 의해 예를 들면 유체밀폐 방식으로 둘러싸이는 영구 자석 재료로부터 코어에 의해 형성된다. 그러한 회전자(3)는 종래기술로부터 오랫동안 공지되어 있다.

도 1b에서 특히 명백히 알 수 있듯이, 자기 고정자 평면(510)은 모든 경우에, 고정자(51)의 기하학적 높이의 1/2에서 기하학적 대칭 평면과 결코 동일하지 않다. 이것은, 무엇보다도, 도 1a 및 도 1b에 따른 특정 고정자(51)가 중량의 이유로 강자성 재료로부터 이루어지지 않고 매우 가벼운 플라스틱으로부터 이루어진다는 사실로 인한 것이며, 상기 고정자(51)는 E자형 코일 코어(800, 801)를 위한 캐리어로서만 작용한다. 따라서, 본 예에서 고정자(51)는, 코일 코어(800, 801)가 3개의 림(limbs)에 의해 E자형으로 구성되기 때문에, 강자성 고정자로서 구성될 필요가 없고, 코일은, 자속의 환류가 E자형 코일 코어(800, 801)의 림을 통해 발생할 수 있고 고정자(51)를 통해 발생할 필요가 없도록, 각각 중간 림에 권선된다. 이러한 점에서, E자형 코일 코어(800, 801)가 사용될 때 고정자(51)는 자연적으로 강자성 재료로 이루어질 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

코일 코어(800, 801)는 이러한 점에서, 회전자(3)의 신뢰성 있는 구동기 및 확고한 저널링이 모든 작동 상태에서 반경 방향으로 가능하고 구동 코일(81) 및/또는 베어링 코일(82) 및/또는 구동 베어링 코일(8182)을 통해 능동적으로 확보되도록, 고정자(51)에서 주변 방향(U)을 따라 분포된다.

작동 상태에서 회전자(3)를 제어 또는 조절하기 위해, 위치 센서(P)가, 작동 상태에서 회전자(3)의 위치가 항상 판정될 수 있고 회전자(3)를 능동적으로 제어하기 위해 사용될 수 있게 하는 고정자(51)에 구비된다.

E자형 코일 코어를 가진 본 발명에 따른 회전 펌프(1)의 제2 실시예는 도 2a에 도시되어 있다. 도 2a의 예는, 도 2a에 따른 실시예가 축 방향으로 즉 회전 방향(A)에 대해 훨씬 더 컴팩트한 구조를 가지는 것을 제외하고, 도 1a 및 도 1b의 것과 실질적으로 동일하다. 이것은, 펌프 하우징(2)에서 2개의 입구 개구(67)로의 대한 공급이, 2개의 반대로 배치되는 축 방향으로 연장되는 입구 통로(60)에 의해 실현되지 않고, 회전축(A)에 대해 90°에 가까운 각도를 채용하고 단일 유입구(601)에 의해 공급되는 V자형의 2개의 유입 통로(600)에 의해 실현된다. 고정자(51)의 기계적 안정성을 확보하기 위해, 출구 통로(7)가 펌프 하우징(2)으로부터 멀어지는 방향으로 반경 방향 외향으로 안내되게 하는 갭(L)을 기계식으로 폐쇄하는 가벼운 플라스틱으로부터 이루어지는 링형 브리지 부재(52)가 구비된다. 추가적 갭(L1)이 V자형의 유입 통로(600) 또는 유입부(601)를 위해 고정자(51)에 구비된다.

도 2b는, 막대형 코일 코어(802)를 가진 도 2a에 따른 실시예를 도시하고 있다. 코일 코어(802)가 E자형이 아니라 막대형으로 구성되기 때문에, 자속의 환류는 고정자(51)를 통해 발생하여야 한다. 따라서, 도 2b에 따른 회전 펌프(1)의 고정자(51)는 또한, 여기에서 철로 이루어지는 강자성 고정자(51)이다. 한편 고정자(51)의 기계적 안정성을 확보하고 동시에 고정자(51)를 통해 가능한 한 신뢰성 있는 자속을 위한 자기 환류를 확보하기 위해, 각각의 강자성 링형 폐쇄 부재(53)가 갭(L 및 L1)에 구비되고, 상기 폐쇄 부재는 도 2b의 예에서 철로 이루어진다.

도 2c는, 5개의 비대칭으로 배치되는 코일 코어(802)를 가진 도 2b에 따른 제1 다른 실시예를 도시하고 있고, 도 2d는, 6개의 대칭으로 배치되는 코일 코어(802)를 가진 도 2b에 따른 제2 다른 실시예를 도시하고 있다.

다음의 실시예에서, 고정자(51)를 가진 구동기(5)는 도 3b 내지 도 6c에서 간결성의 이유로 도시되지 않았다.

단일 축 방향 입구 채널(61)을 가진 본 발명에 따른 회전 펌프(1)의 추가적 실시예는, 설명을 위해 도 3a에 따른 II-II 선에 따른 단면을 도시하고 있는 도 3a 및 도 3b를 참조하여 개략적으로 설명된다, 도 3a 및 도 3b의 실시예는 각각, 펌프 하우징(2)으로의 유체(4)의 공급이, 축 방향으로 연장되는 2개의 반대로 배치되는 입구 통로(60)를 통해 발생하지 않고 단일 축 방향 입구 통로(61)를 통해 발생한다는 점에서만, 도 1a 및 도 1b의 것과 다르다.

이러한 목적을 위해, 축 방향으로 연장되는 입구 통로(61)가, 회전자 내의 보어를 통해 회전자(3)를 통해 연장되는 회전축(A)에 대해 중심에 구비된다. 출구 개구(610)는, 유체(4)에 의해 양쪽에서 회전자(3)에 작용하도록, 특히 도 3b로부터 용이하게 알 수 있는 자기 회전자 평면(310)에 대해 양쪽에서 축 방향 입구 통로(61)에 구비된다. 도 3a 및 도 3b 각각의 특정 실시예에서, 상술한 모든 도면에서와 같이, 회전자(3), 덮이지 않은 회전자 즉 회전자 베인(31)에 자신의 덮개가 구비되지 않는다. 회전자 베인(31)을 위한 덮개의 기능은 실질적으로 펌프 하우징(2)의 대응 수용 영역에 의해 접수된다. 따라서, 각각의 경우에, 한 그룹의 출구 개구(610)만 회전자 평면(310)으로부터 동일한 간격으로 회전자 평면(310)의 양쪽에 구비되면 원리상 충분하다.

도 4는, 회전자 덮개(30)로 덮이 회전자(3)를 각각 가진 도 3a 및 도 3b에 따른 여러 가지 실시예를 도시하고 있다. 도 3a 및 도 3b에 따른 실시예와 다르게, 출구 개구(610)는, 유체(4)에 의해 양쪽에서 회전자(3)에 작용하기 위해 축 방향 입구 통로(61)에서 자기 회전자 평면(310)으로부터 여러 가지 간격으로 구비된다. 이러한 점에서 출구(610)는 여러 가지 사이즈를 가진다. 자기 회전자 평면(310)으로부터 더 큰 간격을 가진 출구 개구(610)는, 자기 회전자 평면(310)에 대해 더 가까이 배치되는 호스 출구 개구(610)보다 작은 직경을 가진다. 이것은 덮인 회전자(3)의 형상을 고려하여, 회전자의 더욱 안정한 주행 성질이 가능하게 된다.

더욱이, 중심 출구 개구(611)는, 입구 통로(61)가 회전자를 통해 인도되게 하는 보어의 영역에서 유체(4)에 의해 축 방향 및 반경 방향으로 대칭되게 반경 방향으로 회전자(3)가 작용될 수 있도록, 자기 회전자 평면(310)의 레벨에서 입구 통로(61)에 추가적으로 구비된다. 특히, 작동 상태에서 회전자(3)의 더욱 향상된 안정화가 달성된다. 또한, 유체(4)를 위한 축 방향 연통 보어(310)는 회전자(3)에 더 구비되어, 회전자(3)의 유체 동력학적 작용은 당업자에게 자체적으로 공지된 방식으로 능동적으로 영향을 받는다.

회전자 덮개(30)로 덮힌 회전자(3)를 가진 도 3a에 따른 추가적 실시예가 도 5a를 참조하여 개략적으로 도시되어 있고, 도 5b는 더욱 양호한 이해를 위해 도 5a의 III-III 선에 따른 단면을 도시하고 있으며, 도 5c는 IV-IV 선에 따른 단면을 도시하고 있다.

도 5a 내지 도 5c에 따른 실시예는, 한편으로는, 도 5a 내지 도 5c의 회전자(3)가, 입구 통로(61)가 연장되는 매우 큰 보어를 가진 원리상 회전자(3)인 원형 링형 회전자(3)이라는 점에서, 도 4의 것과 다르다. 회전자 베인(31)의 회전자 덮개(30) 및 회전자 베인(31)은 이러한 점에서 회전자(3)의 원형 링형 플레이트를 넘어 입구 통로(61) 근처까지 반경 방향으로 연장된다.

도 4에 대한 추가적 결정적 차이는, 덮인 회전자(3)가 2개의 축 방향으로 외향 연장된 칼라(K)를 가지며, 상기 칼라는 각각 링형 칼라 공간(KR)으로 연장된다는 사실이다. 2개의 칼라(K)는 이러한 점에서 조절 밸브로서 관련 칼라 공간(KR)과 협동한다. 회전자(3)가 그 축 방향 평형 위치로부터 상향 또는 하향으로 얼마나 멀리 이탈하는가에 따라, 축 방향으로 외측에서 보어(610)는 그에 대응하여 대응 칼라(K)에 의해 어느 정도 덮인다. 회전자(3)가 예를 들면 그 평형 위치로부터 축 방향으로 도면에 따라 상향으로 소정의 교란만큼 이동되면, 대응하여 축 방향 외향으로 배치되는 보어(610)는 덜 덮여, 보어(610)에 존재하는 입구 압력은 자연적으로 회전 펌프의 출구에 존재하는 출구 압력보다 항상 작기 때문에, 회전 펌프 내의 압력은 하강한다. 그러나, 출구 압력은 회전자(3)의 덮개 위에 존재하여, 회전자(3)는 압력차에 의해 축 방향 평형 위치로 되돌려 밀린다. 따라서, 칼라(K)는 관련 칼라 공간(KR)과 함께 자동 유압 조절 밸브로서 작용한다.

도면에 따라 덮인 회전자(3)의 상부에 있는 부분, 및 도면에 따라 덮인 회전자(3)의 하부에 있는 부분은 회전자 디스크와 입구 통로(61) 사이에서 서로 개방적으로 연결되기 때문에, 자기 회전자 평면(310)으로부터 다른 간격으로 자기 회전자 평면(310)에 대해 축 방향 입구 통로(61)에서 양쪽에 배치되는 출구 개구(610)는 각각 동일한 사이즈를 가진다. 자기 회전자 평면(310)의 베렐에 추가적으로 구비되는 중심 출구 개구(611)는 또한 유사하게, 나머지 출구 개구(610)와 동일한 사이즈를 가져, 덮인 회전자(3)는, 모든 출구 개구(610) 및 중심 출구 개구(611)를 통해 축 방향 및 반경 방향으로 대칭적으로, 균일하게 즉 동일한 유체 관통 흐름에 의해, 유체(4)에 의해 반경 방향으로 작용될 수 있다. 원형 회전자에서, 통상적으로, 유체(4)를 위한 축 방향 연통 보어(3100)가 회전자(3)에 구비될 필요가 없다는 것이 자체적으로 설명된다.

도 6a는, 덮인 회전자 및 비대칭 출구 통로를 가진 도 3a에 따른 제4 실시예를 도시하고 있으며, 도 6b는 도 6a에 따른 V-V 선을 따른 단면을 도시하고 있고, 도 6c는 도 6a에 따른 VI-VI 선을 따른 단면을 개략적으로 도시하고 있다. 도 6b로부터 특히 명백히 알 수 있듯이, 출구 개구(610)는 입구 통로(61)에 구비되지 않고 중심 출구 개구(611)가 구비되어, 덮인 원형 링형 회전자(3)가 중심 출구 개구(611)만 통해 회전자 평면(310)의 양쪽에서 유체(4)에 의해 작용될 수 있다.

도 6a 내지 도 6c에 따른 회전 펌프(1)의 특수한 형상으로 인해, 특히 자기 회전자 평면(310)에 놓이는 단면이 팽창하면서 펌프 하우징(2)으로부터 멀어지는 방향으로 연장되는 출구 개구(7)의 특수한 실시예로 인해, 상승된 압력은 바람직하게 통상적으로, 그러나 회전 펌프(1)의 감소된 이송 속도를 희생하여 동시에 얻어져야 하는 출구 개구(7)의 좁은 단면으로 인해, 펌프 하우징(2)에서 발생될 수 있다.

도 4 내지 도 6c에 따른 덮인 회전자(3)는 또한, 도 5a의 설명에서 이미 설명된 바와 같이, 예를 들면 유체(4) 내의 압력 변동으로 인하거나, 자기 회전자 평면(310)에 대해 비대칭인 유체(4)에 의해 회전자(3)에 대한 압력 작용의 결과로서, 회전자(3)가 축 방향 이동에 대해 특수한 정도로 자동적으로 유압식으로 안정화되는 이점을 가진다.

예를 들면 대표적으로, 도 5a 또는 도 6b에 따른 회전 펌프(1)를 보면, 회전자(3)가 예를 들면 2개의 축 방향 중 하나로, 예를 들면 도면에 따라 상향으로, 비대칭적으로 이동될 때, 대응 과도압력이 펌프 하우징(2)과 회전자(3)의 회전자 덮개(30) 사이에 상향으로 형성되며, 상기 과도압력이, 다시 자기 회전자 평면(310)과 자기 고정자 평면(510)이 일치하는 평형 위치의 방향으로 하향으로 회전자(3)를 되돌려 가압하는 것을 쉽게 인식할 수 있다. 또한, 평형 위치로부터 회전자(3)의 이동시에, 회전자(3)는, 출구 개구(610) 또는 중심 출구 개구(611)를 통해 축 방향에 대해 비대칭적으로 유체(4)에 의해 작용되며, 그것은 마찬가지로, 회전자(3)를 평형 위치로 다시 되돌려 이동시키고자 하는 대응 복원력이 그에 따라 발생되는 결과를 가진다.

이러한 점에서, 도 6a 또는 도 6b의 실시예에서의 조절 효과는, 도 5a 내지 도 5c의 것보다 훨씬 크다. 외향으로 연장되는 칼라(K)는 또한 도 6a 내지 도 6c의 예에서 2개의 축 방향으로 덮인 회전자(3)에 구비되며, 상기 칼라는 각각의 경우에 링형 칼라 공간(KR) 내로 도달한다. 그러나, 도 5a 내지 도 5c의 예와 대조적으로, 여기에서, 각각의 링형 간격 원형부(Z)는 회전자 하우징(2)에서 내향으로 구비되어, 회전자(3)의 최대 축 방향 편차는 간격 원형부(Z)에 의해 제한되어, 제어 공간(SR)은 회전자(3)의 최대 가능한 축 방향 편차로 회전자(3)의 덮개와 회전자 하우징(2) 사이에 균일하게 형성된다. 또한, 단지 1개의 중심 출구 개구(611)가 중심 입구 개구(61)에 구비되며, 예를 들면 원형 또는 다르게, 또한 무엇보다도 도시된 바와 같이 타원형으로 구성될 수 있다. 따라서, 도 5a 내지 도 5c와는 다르게, 회전자(3)의 내부는 항상 중심 출구 개구(611)를 통해 입구 압력에 의해 균일하게 작용된다.

회전자(3)가 평형 위치로부터 교란에 의해 도면에 따라 예를 들면 상향으로 이동되면, 출구 개구에 인가되는 입구 압력은, 상부 칼라(K)와 상부 칼라 공간(SR)의 협동으로 인해 상부 제어 공간(SR)에 의해 실질적으로 차단되어, 실질적으로 높은 출구 압력은 회전자(3)의 덮개에서 상부 제어 공간(SR)에 인가되어, 회전자(3)는 도면에 따라 하향으로 자동적으로 이동된다.

반대의 경우에, 회전자(3)가 도면에 따라 축 방향으로 하향 편향될 때, 실질적으로 높은 출구 압력만 하부 제어 공간(SR)에 작용하며, 특정한 평균 압력은, 입구 압력과 출구 압력으로부터 형성되는 상부 제어 공간(SR)에 인가되어, 회전자(3)는 또한 이러한 경우에도 축 방향 평형 위치로 되돌려 자동적으로 밀린다.

따라서, 당업자가 어려움 없이 인식하듯이, 특히 덮인 회전자(3)는 펌프 하우징(2)과 상호작용하여 유압 비례 컨트롤러(P 컨트롤러)를 형성하며, 상기 비례 컨트롤러는 자동적으로 회전자(3)의 축 방향 평형 위치를 유압식으로 평형화시킨다.

도 7 내지 도 11b는, 도 6a 내지 도 6c에 따라, 자기 회전자 평면(310)에 놓이는 단면이 넓어지는 방식으로 펌프 하우징(2)으로부터 멀어지는 방향으로 연장되는 출구 통로(7)를 가지는 본 발명에 따른 회전자 펌프(1)의 추가적 실시예를 도시하고 있다. 상기 도면들은 특히, 회전자 펌프(1)가 비대칭 출구 통로(7)에 의해 특히 바람직하게 실현될 수 있게 하는 여러 가지 고정자 배치를 도시하고 있다.

도 7은, 고정자(51) 내에 내부 코일 코어(803)를 가지는 본 발명에 따른 회전자 펌프(1)의 그러한 실시예를 도시하고 있다. 고정자(51) 자체는, 이러한 점에서, 갭(L)이 가능한 작게 유지되도록 출구 통로(7)가 연장되는 갭(L)의 영역에 구성된다. 고정자(51)가 내부 막대형 코일 코어(803)를 가지기 때문에, 고정자(51)는 강자성 고정자(51)이다.

이러한 점에서, 고정자(51)가 추가적으로 또는 대안으로서 내부 E자형 코일 코어(801)를 또한 가질 수 있다는 것을 자체적으로 설명된다. 고정자(51)가 내부 E자형 코일 코어(801)만 가질 때, 예를 들면, 고정자(51)는 절대적으로 강자성일 필요가 없고, 오히려, 예를 들면, 다른 재료 예를 들면 플라스틱으로부터 이루어질 수 있다.

강자성 고정자(51) 내의 자속 또는 자속의 환류의 대칭성은 따라서 갭(L)에 의해 상당히 교란된다. 이것을 균형시키기 위해, 내부 코일 코어(803)는, 강자성 고정자(51)에 걸쳐 전체적으로 자속이 채택되거나 자기 환류가 설정되어 회전자(3)가 작동 상태에서 고정자(51)에 신뢰성 있게 저널링되고 안전하게 구동될 수 있도록, 여러 가지 사이즈를 가지며, 고정자(51)의 주변 방향(U)에 걸쳐 약간 비대칭으로 분포된다.

회전자(3)를 향해 연장되는 고정자 치형부(804)를 가진 다른 실시예가 도 8에 도시되어 있다. 비대칭 출구 통로(7)에 직접 인접하는 고정자 치형부(804)는, 이러한 점에서, 비대칭 출구 통로와 고정자 치형부가 가능한 한 최적한 방식으로 출구 통로(7)의 비대칭 형상에 매칭되고 갭(L)의 사이즈가 가능한 한 최소화되도록, 기하학적으로 배치 및 구성된다. 당업자가 즉각 인식하는 바와 같이, 고정자(51)는 또한 여기에서 자기 환류가 발생하게 하는 강자성 고정자(51)이어야 하기 때문에, 여기에서 또한 도 7의 예와 유사하게 자기 비대칭성은, 고정자 치형부(804)가 여러 가지 사이즈를 가지며 적절히 비대칭으로 구성되고 고정자(51)의 둘레(U)에 걸쳐 적절한 방식으로 배치된다는 점에서, 보상된다.

여기에서 강자성 재료에 의해 폐쇄되지 않는 비교적 큰 갭으로 인해, 고정자(51)는 충분한 폭을 가져야 하는데, 그것은, 자속을 폐쇄시키기 위해, 상기 자속이 고정자(51)의 전체 둘레에 걸쳐 인도되어야 하기 때문이다. 고정자(51)의 폭은 이러한 점에서, 바람직하게 고정자 치형부의 폭과 대략 같거나 크다.

펌프 하우징(2)을 위한 하우징 셀(21)을 가진 도 8에 따른 제2 실시예는 도 9a에 개략적으로 도시되어 있다. 도 9b는 이러한 점에서, 더 양호한 이해를 위해 도 9a에 따른 VII-VII 선에 따른 단면을 도시하고 있다. 이러한 점에서 축 방향 위치 조절은, 도 6b에서 상세히 설명된 바와 완전히 유사한 방식으로 발생한다.

고정자(51)와 회전자(3) 사이의 공기 갭은 매우 자주 가능한 한 얇아야 하며, 즉 고정자(51) 또는 고정자 치형부(804)와 회전자(3) 사이의 간격은 자주 가능한 한 작아야 한다. 그러나, 펌프 하우징(2)이 회전자(3)와 고정자(51) 또는 고정자 치형부(804) 사이에 위치되기 때문에, 펌프 하우징(2)의 벽 두께는 적어도 고정자(51) 또는 고정자 치형부(804)의 영역에서 가능한 한 작아야 한다. 이것은 자연적으로 펌프 하우징(2)의 대응하는 기계적 약화를 발생시키는데, 그것은, 예를 들면 펌프 하우징의 벽 두께가 예를 들면 겨우 1mm 내지 1.5mm인 도 9a 또는 도 9b에 따른 회전 펌프(1)에서와 같이, 회전 펌프(1)에 의해 비교적 높은 압력이 발생될 때, 특히 타당하다.

그러한 경우에, 펌프 하우징(2) 주위에 배치되는 하우징 셀(21)은 펌프 하우징(2)의 기계적 강도를 위해 특히 바람직하게 추가적으로 구비될 수 있다. 도 9b로부터 특히 명백하게 알 수 있듯이, 하우징 셀(21)은, 고정자 치형부(804)가 얇은 펌프 하우징(2)에 직접 도달하여 고정자 치형부(804)와 회전자(3) 사이의 간격이 최소화되도록 고정자 치형부(804)가 구비되는 고정자 치형부(804)의 영역에 절결부(211)를 가진다. 도 9b에 따른 하우징 셀(21)은 특히 바람직하게 2개의 부품으로 구성되며, 2개의 부품은 예를 들면 스크루(210)를 통해 서로 신뢰성 있게 연결될 수 있다.

도 10a는, 자기 갭 폐쇄부로서 철 링(53)을 가진 도 8에 따른 다른 실시예를 도시하고 있다. 코일 코어(800)는 막대형 고정자 치형부(804)이기 때문에, 자속의 환류는, 여기에서 철로 이루어지는 강자성 고정자(51)에 걸쳐 발생하여야 한다. 한편, 고정자(51)의 기계적 안정성을 향상시키고, 무엇보다도 가능한 한 신뢰성 있는 고정자(51)에 걸친 자속을 위한 자기 환류를 확실하게 하기 위해, 강자성 링형 폐쇄 부재(53) 여기에서는 철 링 부재(53)가 갭(L)에 구비된다.

따라서, 한편으로는, 자기 환류는 고정자(51)에 걸쳐 확실하게 되고, 다른 한편으로는, 고정자(51)의 영역 내의 출구 통로(7)가 펌프 하우징(2)으로부터 반경 방향 외향으로 멀어지는 방향으로 인도되어 반경 방향 출구 통로(7)의 중심축(M)이 자기 회전자 평면(310) 또는 자기 고정자 평면(510)과 일치하도록, 갭(L)이 발생된다.

갭(L)은 여기에서 강자성 재료에 의해 폐쇄되기 때문에, 고정자(51)는, 도 7 내지 도 9b의 예와는 대조적으로, 상당히 감소된 폭을 가질 수 있는데, 그것은, 자속의 폐쇄를 위해, 갭(L)이 고정자(51)의 전체 둘레에 걸쳐 인도될 필요가 없고 인접 코일 코어들 사이에서 폐쇄될 수 있기 때문이다. 고정자(51)의 높이는 이러한 점에서, 실제로 바람직하게 고정자 치형부의 폭의 1/2과 대략적으로 같거나 작도록 선택된다.

마지막으로, 도 11a는, 기하학적으로 서로 상이하게 구성되는 코일 코어를 가진 도 8에 따른 추가적 실시예를 도시하고 있으며, 도 11b는 도 11a에 따라 IX-IX 선을 따른 단면을 도시하고 있다. 도 11a 또는 도 11b에 따른 실시예의 특정한 이점은 이러한 점에서 그 모듈식 구조이다. 도시된 4개의 개별적 세그먼트(S)는 각각 회전자 하우징(2)으로부터 반경 방향으로 외향으로 제거 또는 이동될 수 있어, 특히 회전자 펌프(1)의 서비스 또는 수리가 매우 간단하게 되고 덜 비싸게 된다.

이러한 점에서, 도 11a 및 도 11b에 따른 특정 실시예에서 각각의 세그먼트(S)는 3개의 코일을 지지하며, 실제로, 각각의 세그먼트(S)의 중간 코일 코어는 자주 바람직하게 베어링 권선(82)을 지지하고, 2개의 외부 코일 코어는 바람직하게 각각 1개의 구동 코일(81)을 지지한다.

특히 도 11b로부터 알 수 있듯이, 도 11a에 따른 배치는, 펌프 하우징(2)이 비교적 높은 압력에 견뎌야 하고 즉 매우 안정한 기계적 구성을 가져야 하지만, 펌프 하우징(2)을 위한 추가적 하우징 셀(21)이 특정한 이유 예를 들면 공간상의 이유, 중량 상의 이유로 또는 단순히 회전자 펌프(1)의 디자인을 가능한 한 단순하게 유지하기 위해 구비될 수 없을 때, 특히 적절하다.

그러한 경우에, 펌프 하우징(2)은 적어도, 매우 큰 정도로, 유압을 견디기에 충분히 큰 벽 두께를 가져야 하며, 동시에 고정자 치형부(804)와 회전자(3) 사이의 간격은 가능한 한 작게 유지되어야 한다.

서로 방해하기 위해 초기에 나타나는 이들 2개의 상태는, 고정자(51)가, 도 11a에 도시된 바와 같이, 복수의 고정자 세그먼트(511)를 가진 다중 부품 고정자(51)로서 구성됨으로써, 실현될 수 있다. 그러면, 펌프 하우징(2)의 벽 두께는 특히 고정자 세그먼트(511)들 사이의 영역에서 충분히 두껍게 유지될 수 있다. 도 11b에 명백하게 도시되어 있듯이, 펌프 하우징(2)의 벽 두께는, 회전자의 신뢰성 있는 저널링 및 신뢰성 있는 구동이 확실하게 되도록 할 만큼만 고정자 치형부(804)와 회전자 사이의 영역에서 실질적으로 감소된다.

상기와 같이 고정자(51)에서 발생하는 자기 환류의 비대칭성은, 고정자 치형부(804) 및/또는 코일 권선(81, 82)이 적어도 여러 가지 사이즈 및/또는 형상을 가지며 고정자의 둘레 방향(U)으로 적절한 방식으로 배치되어, 보상된다. 또한, 고정자 치형부(804)의 폴 슈(pole shoes)(8041)는 대응하여 여러 가지로 구성되어, 고정자(51)의 자기 비대칭성은 마찬가지로 보상될 수 있다.

본 발명의 상술한 모든 실시예는 예로서만 이해되어야 하고, 본 발명은 특히 그러나 유일하지는 않게 상술한 실시예의 모든 적절한 조합을 포함한다는 것을 이해하여야 한다.

Claims

펌프 하우징(2)에 배치되어 있고 자기 회전자 평면(310)을 가진 자기 회전자(3)를 포함하며,
상기 자기 회전자는 유체(4)를 이송하기 위한 구동기(5)에 작동 가능하게 연결되어 있고,
입구 개구(6)는 상기 펌프 하우징(2) 내로의 유체(4)의 유입을 위해 상기 펌프 하우징(2)에 구비되어 있으며,
반경 방향 출구 통로(7)는 상기 펌프 하우징(2)으로부터 유체(4)를 이송하기 위해 구비되어 있고,
상기 구동기(5)는, 자기 고정자 평면(510)을 가지고 베어링 고정자 및 구동 고정자로서 구성된 고정자(51)를 구비한 베어링 없는 모터이고,
상기 고정자(51)는, 상기 고정자 평면(510)에 놓인 구동 코일(81) 및 베어링 코일(82) 또는 구동 베어링 코일(8182)을 지지하고 있으며,
상기 자기 회전자(3)는 상기 고정자(51) 내에 자기식으로 무접촉식으로 저널링되어 있고,
상기 자기 회전자(3)의 축 방향 높이(H)는, 상기 자기 회전자(3)가 평형 위치로부터의 축 방향 이동 및 경사에 대항하여 상기 자기 고정자 평면(510)과 관련된 자기 저항력에 의해 수동적으로 자기식으로 안정화되도록, 상기 자기 회전자(3)의 직경(D)보다 작거나 같으며,
상기 출구 통로(7)는, 반경 방향 상기 출구 통로(7)의 중심 축(M)이 자기 회전자 평면(310) 또는 상기 자기 고정자 평면(510)과 일치하도록, 상기 고정자(51)의 영역에서 상기 펌프 하우징(2)으로부터 반경 방향 외향으로 멀어지는 방향으로 인도되어 있고,
상기 고정자(51)는, 반경 방향 출구 통로(7)가 배치된 둘레 방향으로 갭(L)을 가지고 있는, 회전 펌프.
삭제
제1항에 있어서,
상기 고정자(51)는 강자성인, 회전 펌프.
제1항에 있어서,
상기 구동 코일(81), 상기 베어링 코일(82), 또는 상기 구동 베어링 코일(8182)은 코일 코어(800, 801, 802, 803, 804)에 구비되어 있는, 회전 펌프.
제4항에 있어서,
상기 코일 코어(800, 801, 802, 803, 804)는 상기 고정자(51)에서 E자형 코일 코어(801)의 형태로 제공되는, 회전 펌프.
제4항에 있어서,
상기 코일 코어(800, 801, 802, 803, 804)는 상기 고정자(51)에서 막대형 코일 코어(802)의 형태로 제공되는, 회전 펌프.
제4항에 있어서,
상기 코일 코어(800, 801, 802, 803, 804)는 상기 고정자(51) 내에 내부 코일 코어(803)의 형태로 제공되는, 회전 펌프.
제4항에 있어서,
상기 코일 코어(800, 801, 802, 803, 804)는, 상기 고정자(51)에서 상기 자기 회전자(3)를 향해 연장된 고정자 치형부(804)의 형태로 구성되는, 회전 펌프.
제1항에 있어서,
2개의 코일 코어(800, 801, 802, 803, 804)는 하나의 동일한 상기 고정자(51)에서 기하학적으로 서로 상이하게 구성되는, 회전 펌프.
제1항에 있어서,
2개의 상기 구동 코일(81)은 상기 고정자(51)의 둘레 방향에 대해 비대칭으로 배열되어 있는, 회전 펌프.
제1항에 있어서,
2개의 상기 베어링 코일(82)은 상기 고정자(51)의 둘레 방향에 대해 비대칭으로 배열되어 있는, 회전 펌프.
제1항에 있어서,
2개의 상기 구동 베어링 코일(8182)은 상기 고정자(51)의 둘레 방향에 대해 비대칭으로 배열되어 있는, 회전 펌프.
제1항에 있어서,
상기 자기 회전자(3)는 회전축(A)에 대해 양쪽에서 상기 펌프 하우징(2)으로 유입되는 유체(4)에 의해 작용될 수 있거나,
상기 자기 회전자 평면(310)에 대해 반대쪽에 배치된 2개의 입구 통로(60)가 구비되어 있는,
회전 펌프.
제13항에 있어서,
상기 회전축(A)에 대해 중심에 배치되어 있고 상기 자기 회전자(3)를 통해 연장된 축 방향으로 연장된 입구 통로(61)가 구비되어 있는, 회전 펌프.
제14항에 있어서,
양쪽에서 유체(4)에 의해 상기 자기 회전자(3)에 작용하기 위한 출구 개구(610)는 축 방향 상기 입구 통로(61)에서 상기 자기 회전자 평면(310)에 대해 양쪽에 구비되어 있는, 회전 펌프.