WO2003098778A1 - Electric motor for use as a pump motor and corresponding pump - Google Patents

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WO2003098778A1
WO2003098778A1 PCT/EP2003/003748 EP0303748W WO03098778A1 WO 2003098778 A1 WO2003098778 A1 WO 2003098778A1 EP 0303748 W EP0303748 W EP 0303748W WO 03098778 A1 WO03098778 A1 WO 03098778A1
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WO
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pump
bearing
electric motor
motor
housing
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PCT/EP2003/003748
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German (de)
French (fr)
Inventor
Hans-Joachim Wysk
Original Assignee
Minebea Co., Ltd.
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • H02K5/173Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings
    • H02K5/1737Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings radially supporting the rotor around a fixed spindle; radially supporting the rotor directly
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00Pumping installations or systems
    • F04D13/02Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D13/0673Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the motor being of the inside-out type
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08Structural association with bearings
    • H02K7/083Structural association with bearings radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans

Definitions

  • Electric motor for use as a pump motor and pump
  • the invention relates to an electric motor, in particular an external rotor motor, for use as a pump motor.
  • Electric motors especially external rotor motors, are used in various technical areas.
  • One application is to drive a pump for conveying fluids, in particular liquids, with an electric motor.
  • the components of the electric motor come into contact with it or that contact between the components of the electric motor and the fluid is to be prevented, for example because it is aggressive, corrosive Fluids that attack individual engine components and can shorten their lifespan, or because contamination of highly sensitive fluids should be avoided.
  • FIG. 11 shows a longitudinal sectional view of a pump with an electric motor according to the prior art, in which the fluid to be pumped cannot come into contact with the electrically active components of the electric motor.
  • the pump according to FIG. 11 is generally designated with the reference symbol 10 'and is designed as a radial pump, ie the fluid to be pumped flows into a pump inlet according to arrow Pi and flows radially out of pump 10' according to arrow P 2 .
  • the pump 10 ' is provided with an impeller wheel 12' which has flow channels directed radially outwards.
  • the impeller wheel 12 ' is mounted on a shaft 14'.
  • the shaft 14 ' is rotatably mounted in a housing 20' via a bearing arrangement with a first ball bearing 16 'and a second ball bearing 18'.
  • the ring 22 'and the rotor magnets 24' form the rotor 26 'mounted on the shaft 14'.
  • a stator 28 ' is arranged around the rotor 26' and comprises a laminated core 30 'and windings 32'.
  • the stator 28 ' is rotationally fixed to the housing 20' and a pot 34 'connected to it.
  • the rotor 26' rotates within the stator 28 'and thus drives the shaft 14' which is rotatably mounted in the housing 20 'via the bearings 16', 18 '.
  • the impeller wheel 12 ' is also driven, so that it presses the fluid located in its delivery channels outwards in accordance with arrow P 3 due to the centrifugal force generated during rotation.
  • a vacuum is created on the suction side at arrow Pi, whereas an overpressure is created on the pressure side at arrow P 2 , which leads to a conveying movement of the fluid.
  • the known pump described with reference to FIG. 1 1 has considerable disadvantages. On the one hand, it is relatively difficult to prevent the fluid to be conveyed from penetrating into the region of the impeller wheel 12 'via the bearings 16', 18 'to the electrically active components of the motor. For this purpose, elaborate precautions have been taken in the motor shown, for example a labyrinth-like design of the impeller wheel 12 'on the side facing the housing 20', such that two ring projections engage in corresponding ring grooves and thus form a labyrinth seal.
  • the bearing 16 ' is provided on its side facing the impeller wheel 12' with a sealing ring 36 '.
  • the large-volume design of the pump 10 ' is due not least to the fact that the electric motor is constructed according to the internal rotor principle, ie with a rotating shaft, which is both a complex bearing with two ball bearings 16' and 18 'and a relatively complicated structure Stator especially with regard to the arrangement of the windings as a pull-in winding requires.
  • a pump similar construction, as described above, is also known from DE 199 43 862.
  • this pump only the electrically active parts of the motor drive are encapsulated by the fluid to be pumped, whereas the fluid to be pumped comes into contact with the rotor designed as an internal rotor.
  • this configuration has the disadvantage that the rotor rotating in the fluid to be conveyed has to perform "flexing work", so that so-called splashing or splashing losses can occur, that is to say losses which arise due to the fluid dynamic resistance caused by the fluid to be conveyed arise.
  • this known pump to prevent contact of the fluid to be delivered with the electrically active parts of the stator, it is necessary to provide a partition between the rotor and the stator.
  • the rotor designed as an internal rotor comes into contact with the fluid to be conveyed, so that the above-mentioned adverse effects, such as splashing losses, reduction in motor efficiency due to an increase in the magnetic gap, and risk of corrosion can occur ,
  • DE 100 24 953 AI shows a pump similar structure, in which the fluid to be pumped can also penetrate into the area of the motor drive.
  • DE 36 35 297 shows a motor variant which is designed as an external rotor motor.
  • a rotor designed as a ring rotates around a stator which is mounted on a fixed shaft in a rotationally fixed manner.
  • a cooling fluid is provided in the area of the rotor and stator for cooling in this external rotor motor.
  • an outer rotor, a hub connected to it and a pump wheel rotate about a shaft the corresponding bearing arrangement being a comprises a first bearing close to the pump wheel and a second bearing remote from the pump wheel.
  • a thin separate sleeve is used to separate the stator space from the rotor space.
  • DE 26 55 317 indicates the use of an external rotor motor with a compressor blade.
  • an electric motor in particular an external rotor motor, for use as a pump motor, with a stator provided with at least one winding, an external rotor encompassing the stator, and a hub connected non-rotatably to the external rotor, which is provided with a pump wheel or a special impeller wheel is, wherein the outer rotor and the hub are rotatably mounted on a shaft or shaft holding the stator by means of a bearing arrangement, the bearing arrangement comprises a first bearing near the pump wheel and a second bearing remote from the pump wheel, and a motor housing is assigned to the motor, which forms part of the hub and which is designed such that it encapsulates the stator and the outer rotor in a sealed manner together with the pump wheel.
  • the motor housing can have a bottle shape, and a radial and axial seal can be provided on the bottle neck.
  • the design of the electric motor as an external rotor motor enables a relatively compact design of the motor.
  • By encapsulating the stator and outer rotor in the motor housing contact of the fluid to be delivered with the electrically active parts of the stator and outer rotor can be effectively prevented, despite the relatively small-volume construction. This makes it possible to use the electric motor in a pump with which aggressive media or highly sensitive media can be pumped.
  • the motor housing forms a first hub part and the pump wheel forms a second hub part.
  • the hub is produced in a shell-like manner from two hub parts, namely from the motor housing and the pump wheel, so that the encapsulation can be achieved effectively using parts that are required anyway, and at the same time a reduction in the size of the motor, a reduction in the number of parts and thus associated cost reductions are possible.
  • the motor housing is flanged to the pump impeller in a sealing manner.
  • corresponding end faces of the motor housing and pump wheel can be connected to one another by gluing or pressing.
  • the motor housing is accommodated in the pump wheel in a sealing manner. For this purpose, it is necessary to provide an annular groove or an annular projection in the pump wheel, which is used to hold the motor housing.
  • the motor housing To produce a magnetic yoke on the outer rotor, it is possible to manufacture the motor housing from a soft magnetic material.
  • the motor housing itself thus acts as a yoke for producing the magnetic yoke, so that no additional component has to be provided between the motor housing and the rotor. This measure contributes to a further reduction in the number of parts and to a reduction in the construction volume of the electric motor.
  • it can alternatively be provided to manufacture the motor housing from a non-magnetic material and a soft magnetic between the outer rotor and the hub Provide yoke.
  • the yoke made of soft magnetic material for producing the magnetic yoke can be arranged in the encapsulated area, so that mutual contact between the yoke and the fluid to be conveyed is excluded.
  • the motor housing can then be made, for example, of aluminum or inert plastic material or the like.
  • first bearings near the pump wheel are designed as plain bearings and are axially secured on the shaft.
  • the use of a plain bearing offers the advantage of a relatively small radial expansion with low weight and thus the possibility of further size reduction.
  • it is also possible to design the first bearing as a roller bearing, in particular as a ball bearing. As a result, improved running properties, in particular less friction, and a longer bearing life can be achieved.
  • the pump wheel is designed as a radial conveying means, to which the fluid to be conveyed flows axially and is conveyed radially outward - that is to say which is also under load in the axial direction - it is necessary to design the bearing arrangement also for absorbing axial forces. For this purpose, this must be braced axially. It makes sense to carry out the axial bracing in particular in the area of the first bearing, because the axial forces act precisely in its vicinity, namely on the pump wheel.
  • a spring element biased in the axial direction in particular an elastomer spring element, and a ball acting on the spring element are arranged.
  • the axial forces occurring on the pump wheel are absorbed by the ball bearing arrangement and are transferred to the fixed shaft without play via the ball acting on the spring element.
  • other measures for axial bracing are also conceivable, such as, for example, the attachment of disc springs to the first bearing or the like, which can also interact with an axial ring seal between the motor and the housing.
  • the second bearing it can be provided that it is designed as a sliding bearing, in particular as a compact sintered bearing, plastic bearing or ceramic bearing.
  • Such a configuration of the second bearing remote from the pump wheel is particularly useful when the first bearing is designed as a roller bearing and in the region of the first bearing the above-mentioned axial bracing via the prestressed spring element and the ball is provided.
  • the second bearing it is provided that it is received in a bearing receptacle formed in the motor housing.
  • the motor housing together with the pump wheel, encapsulates the stator and the outer rotor in a sealed manner.
  • Various seals are provided for this purpose, which will be specified in more detail below.
  • at least one radial seal in particular at least one mechanical seal or at least one O-ring, can be provided between the shaft and the motor housing in the region of the second bearing. Since this area of the motor housing is located relatively far from the pump wheel and there are at most low fluid pressures, the precautions to be taken in this area are less complex for an adequate seal.
  • At least one resiliently preloaded radial / axial seal is arranged between the shaft and the motor housing in the region of the second bearing.
  • at least one return seal in particular return thread seal, is provided between the shaft and the motor housing in the region of the second bearing.
  • the return thread can be formed either on the shaft or on the motor housing or on a sealing ring between the shaft and motor housing.
  • the design of the electric motor as an external rotor motor with a fixed shaft offers the further advantage of guiding the feed lines for the stator over the shaft. This can can be achieved, for example, in that the shaft is provided with a bore for receiving leads to the stator. This measure ensures that the supply lines and the areas to be sealed can be completely separated from one another and thus the supply lines leave the already complex sealing of parts that are moving relative to one another unaffected. This constructive measure also leads to an inexpensive, solid and compact pump motor design.
  • the invention further relates to a pump for conveying fluids, which is designed with an electric motor of the type described above, the pump having a pump housing receiving the electric motor with an inlet and an outlet for supplying and removing the fluid.
  • a pump housing receiving the electric motor with an inlet and an outlet for supplying and removing the fluid.
  • an integrated motor is created without an additional clutch, bearings, seals and installation space.
  • Such a pump is suitable, for example, for use in a cooling circuit of a motor vehicle.
  • the use of a pump designed with a separate motor drive has the advantage that the pump can only be switched on when necessary.
  • the pump is therefore not permanently active like a conventional pump driven by the internal combustion engine of the motor vehicle via a toothed belt, but only when cooling is actually required. This can reduce the overall fuel consumption of the vehicle and extend the service life of the pump. This also enables the engine, catalytic converter or auxiliary heater to be preheated.
  • the pump housing can be designed in such a way that only a thin gap is provided between it and the hub.
  • This thin gap can be filled with fluid to be pumped.
  • this makes it possible to achieve a certain level of noise damping, so that the intensity of the drive noise caused by the electric motor and emerging through the pump housing is reduced due to fluidic noise damping.
  • a thin gap filled with fluid offers the further advantage of improved thermal transmission, so that the heat of dissipation generated in the motor in the drive case is more easily transferred from the motor housing or the hub via the liquid to the pump housing and from there to the environment can.
  • the pump housing can additionally be formed with cooling fins on its surface facing away from the hub. This leads to an increase in surface area and to better heat dissipation from the pump housing.
  • an embodiment variant of the invention can also provide that in a region near the pump wheel on the pump housing and / or on the hub to seal the gap a gap seal, in particular a sealing ring and / or a return thread seal, is arranged.
  • a gap seal in particular a sealing ring and / or a return thread seal, is arranged.
  • the provision of such a gap seal should at least limit the amount of leakage fluid entering the thin gap between the pump housing and the hub and thus avoid an undesirably high loss of the fluid to be delivered due to leakage.
  • a return thread seal it should be noted that in dynamic operation, i.e.
  • a further gap seal is provided to seal the gap.
  • This second gap seal can comprise a labyrinth seal and / or a ring seal, in particular an O-ring, and / or a thread return seal.
  • a thread return seal it can be provided that it has a thread pitch oriented in the axial and / or in the radial direction. forms is.
  • various surfaces of the motor housing can be provided with thread formations at contour stages and can be used to further improve the sealing effect of the return thread seal.
  • the gap with an overflow for removing excess fluid - or also for Return to the fluid circuit - is connected.
  • At least one first sensor component is provided on the hub and at least one second sensor component is provided on the pump housing, the first sensor component and the second sensor component allow detection of a relative rotation of the hub relative to the housing.
  • Such a sensor system consisting of the two sensor components can be accommodated in a region of the pump remote from the pump wheel with relatively little effort.
  • the pump according to the invention is exclusively a radial pump. Rather, the pump according to the invention can either be designed as a radial pump, in which the fluid to be delivered is discharged in the radial direction, or as an axial pump, in which the fluid to be delivered is discharged in the axial direction.
  • FIG. 1 shows a longitudinal sectional view of a first exemplary embodiment of a pump according to the invention
  • FIG. 2 is an exploded view of the pump shown in Figure 1;
  • FIG. 3 shows an exploded view of the pump motor used in the pump according to FIG. 1;
  • FIG. 4 shows a longitudinal sectional view of a second exemplary embodiment of a pump according to the invention
  • Figure 5 is a longitudinal sectional view of a third embodiment of a pump according to the invention.
  • Figure 6 is a longitudinal sectional view of a fourth embodiment of a pump according to the invention.
  • Figure 7 is a longitudinal sectional view of a fifth embodiment of a pump according to the invention.
  • Figure 8 is a longitudinal sectional view of a sixth embodiment of a pump according to the invention.
  • FIG. 9 shows a longitudinal sectional view of a sixth exemplary embodiment of a pump according to the invention.
  • Figure 10 is a cross-sectional view of the pump of Figure 9 and
  • Figure 11 is a longitudinal sectional view of a pump according to the prior art.
  • FIGS. 1 to 3 show a first exemplary embodiment of a pump according to the invention, which is designated by 10.
  • the pump 10 comprises a pump housing 12, which consists of a first housing part 14 and a second housing part 16.
  • a pump motor 18 is accommodated in the pump housing 12, on the left end of which is formed in FIGS. 1 and 2 a pump wheel or special impeller wheel 20.
  • Channels 22 are provided in the impeller wheel 20, which open in a radially inner region at 24 in the direction of a longitudinal axis A and which open in a radially outer region at 26 with respect to the longitudinal axis A in a substantially radial direction.
  • An annular projection 28 is formed on a side of the impeller wheel 20 facing away from the axial opening 24. Furthermore, the impeller wheel 20 has on this side a radially inner ring projection 30, in which a ball bearing 32 is received in a form-fitting manner. A recess 34 with a stepped diameter is formed radially inside the ring projection 30, and an elastomeric spring element 36 is inserted in the deepest region thereof. The recess 34 serves to receive a shaft 38 of the motor 10.
  • a laminated core 40 which is provided with windings 42, is fixed on the shaft 38.
  • the windings 42 can be controlled electrically via supply lines 44, the supply lines 44 being able to be sensed through the shaft 38 via a radial bore and an axial bore 46 communicating therewith.
  • the feed lines 44 are fixed in the axial bore 46, for example, by means of a cast-in and hardened synthetic resin material.
  • a pot-like motor housing 48 is formed on the right-hand side in FIGS. 1 to 3.
  • a magnetic ring 50 serving as an outer rotor with individual magnetic elements which follow one another in the circumferential direction is attached in a rotationally fixed manner.
  • a diameter step 52 which serves as a receptacle for a plain bearing bush 54.
  • the shaft 38 is inserted into the recess 34, so that the impeller wheel 20 is rotatably supported on the shaft 38 about the axis A via the ball bearing 32.
  • the motor housing 48 is placed on the ring projection 28 by passing the leads 44 through the bearing bush 54 and by inserting the right end of the shaft 38 in FIG. 3 into the bearing bush 54, so that the area of the motor housing 48 on the left in FIG engages radially outer region of the ring projection 28.
  • the diameter of the annular projection 28 and the motor housing 48 are coordinated with one another in the interacting regions.
  • a ball 56 is inserted between the left end of the shaft 38 and the elastomeric spring element 36 and engages in a cylindrical recess 58 in the shaft 38.
  • the ball 46 together with the elastomeric spring element 36 ensures that the shaft 38 is prestressed to the right in the direction in FIGS. 1-3 and that axial loads acting on the impeller wheel 20 can thus be transferred to the shaft 38 without play via the bearing 32.
  • a sealing ring 60 and an external threaded ring 62 are then placed on the pump motor 18 assembled in this way in an area near the impeller wheel, as shown in FIG. 2. Furthermore, a sealing bush 64 is placed on the reduced-diameter area 52 of the motor housing 48.
  • the sealing bushing 64 as can be seen in particular from the enlarged illustration according to FIG. 1, is provided with thread formations on its sides facing the second housing part 16. Furthermore, a thread formation is also formed in the surface of the threaded bushing 64 facing the shaft 38. The mode of operation of these thread formations will be discussed in detail later.
  • the first housing part 14 has an axial opening 66 through which fluid can flow. Starting from this axial opening 66, it extends rounded radially outwards, where it forms a trough 68 which runs around the axis A in the circumferential direction and ends in a flange 70.
  • the trough 68 has a round contour with an inner radius r that changes continuously in the circumferential direction.
  • the second housing part 16 is also cup-shaped and has a stepped interior 72.
  • Cooling fins 74 are provided on its outer surface, which increase the surface effective for heat dissipation in the area receiving the electric motor 18.
  • the cooling fins 74 run out in a trough 76 running in the circumferential direction about the axis A, which in turn runs out into a flange 78.
  • the trough 76 also has a round contour with an inner radius p that changes continuously in the circumferential direction on. In the area of the largest inner radius p, an outlet connection 80 is provided on the tub 76.
  • the electric motor with its shaft 38 is inserted into the stepped interior 72 of the second housing part 16, so that the shaft 38 in the smallest diameter part of the cavity 72 and the sealing bush 64 in the area of the cavity 72 engages with the next larger diameter.
  • the first housing part 14 is then applied with its flange 70 to the flange 78 of the housing part 16 and connected to the latter via connecting means, such as screws, rivets, or by gluing.
  • the two troughs 68 and 76 define a channel 82 extending in the circumferential direction about the axis A, the trough diameters r and p being selected such that the cross-sectional area of the channel 82 increases continuously in the direction of rotation of the impeller wheel 20 toward the outlet connection 80. During operation it can thereby be achieved that fluid conveyed through the impeller wheel 20 into the channel 82 is pressed towards the outlet connection 80.
  • This design of the electric motor 18 it is possible to provide a very narrow magnetic gap S between the inner circumferential surface of the magnetic ring 50 and the outer circumferential surface of the laminated core 40, as a result of which the magnetic induction B increases in the gap and ultimately the motor efficiency can be increased.
  • This design of the pump electric motor 18 also offers some advantages over the pump described above according to DE 199 43 862 AI, because due to the elimination of the generally metallic containment shell from the magnetic motor air gap, which are possible due to the invention, very small air gaps can be realized, which one cause high engine efficiency. In addition, the eddy current losses occurring there are minimized. Furthermore, protective armor caps around the magnets, which also require a large amount of space, are unnecessary insofar as the magnetic ring rotates inside the return cup and is therefore less sensitive to the centrifugal forces acting on it. In the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, the motor housing 48 is made of a soft magnetic material, so that it can form the magnetic yoke to the magnetic ring 50.
  • the second housing part 16 receives the pump motor 18 with a likewise relatively thin gap R between the inner surface delimiting the cavity 72 and the outer surface of the motor housing 48.
  • the sealing ring 60 and the external threaded ring 62 are provided.
  • the sealing ring 60 provides a static seal by being in contact with both the motor housing 48 and the inner surface of the second housing part 16.
  • the external threaded ring 62 has only a dynamic sealing effect, namely in such a way that, when the motor housing 48 and thus the external threaded ring 62 rotate, the thread formation formed there creates flow effects in the valleys of the threaded formation, the fluid contained therein from the gap R to the impeller wheel promote.
  • the external threaded ring 62 has hardly any sealing effect, since it does not touch the surface section of the second housing part 16 lying opposite it.
  • leakage fluid when fluid is conveyed via the impeller wheel 20, due to the relatively high fluid pressures in the channel 82 revolving around the axis A, leakage fluid overflowing into the gap R and filling it occurs.
  • This leakage fluid has the advantage that it fluidically dampens engine noise and that it contributes to a rapid thermal transfer of heat generated in the engine 18 to the cooling fins 74.
  • the aim is to prevent the leakage fluid that has penetrated into the gap R from penetrating into the encapsulated interior of the motor housing 48 via the slide bearing 54.
  • the sealing bush 64 with its return thread formations develops a sealing effect.
  • the thread formations on the sealing bushing 64 are designed such that flow effects occur when rotating in the valleys of the thread formations, which promote the leakage fluid located there to a leakage channel 84 running in the circumferential direction, which is then connected to the environment via a drain hole 86 and a ball valve 88 for draining excess leakage fluid. If the leakage should become too large quantitatively, a return (not shown in detail) to the cooling circuit can be provided.
  • the pump described with reference to FIGS. 1 to 3 can thus prevent large leakage fluid quantities when fluid is conveyed from the axial opening 66 through the channels 22 of the impeller wheel 20 to the peripheral channel 82 and out of it via the outlet connection 80 penetrate into the gap R and penetrate into the interior of the pot-like motor housing 48.
  • This is particularly advantageous if, on the one hand, undesired contact between the motor components - magnetic ring 50, laminated core 40 and windings 42 - is to be prevented, for example in a case in which the pump also uses aggressive media that could attack or even damage the motor components , should be promoted.
  • Sensitive media in which contact between motor components and fluid should be avoided to avoid contamination, can also be pumped with such an encapsulated pump.
  • the pump arrangement shown in FIG. 1 can also be used to avoid undesirable “splashing losses” which occur, for example, in pumps in which the rotating motor components are located directly in the fluid to be conveyed and rotate against its fluidic resistance.
  • the pump structure shown in FIG. 1 has the further advantage that the electric motor 18 can be made compact due to its design as an external rotor motor and the overall space occupied by the pump 10 can thus be greatly reduced compared to conventional pumps. This is also due to the fact that the structure shown has a reduced number of parts, in particular because the impeller wheel 20 is also used in combination with the pot-shaped or bottle-shaped motor housing 48 for encapsulation, and also because the ball bearing 32 and the small-sized slide bearing 54 have a small construction Bearing arrangement is used, and also because the cup-shaped motor housing 48 is simultaneously designed as a magnetic yoke (yoke) to provide a magnetic yoke. Further exemplary embodiments of the present invention are described below. It should be pointed out that the same reference numerals are used for components of the same type or having the same effect as in the description of the first exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 3, but supplemented with lower case letters to differentiate the individual exemplary embodiments.
  • FIG. 4 shows a second exemplary embodiment of the pump according to the invention, which is generally designated by reference number 10a.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 4 differs from the exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 3 in particular in the following points: the impeller wheel 20a is provided in its radially outer region with an edge 90a which is elongated in the axial direction. On the end face of the edge 90a, which is orthogonal to the axis A, the latter abuts with a corresponding end face of the motor housing 48a, which is shortened in the axial direction compared to the first exemplary embodiment.
  • the two end faces are glued or welded together, in any case sealed.
  • the motor housing 48a as well as the impeller wheel 20a are made of a lightweight plastic material or aluminum, which are very sensitive to corrosion, are light and easy to machine and have good thermal conductivity properties. As a result, the combination of motor housing 48a and impeller wheel 20a can no longer serve as a magnetic yoke for the magnetic ring 50a, so that an additional ring element 92a is provided between the components of the motor housing 48a and the edge 90a of the impeller wheel 20a and the magnetic ring 50a provides magnetic inference.
  • the impeller wheel 20a has a thread formation 94a on its radially outer region, which acts as a dynamic seal in the manner of a return thread seal and limits the penetration of fluid to be pumped into the gap R between the second housing part 16a and the components motor housing 48a or edge 90a ,
  • threaded formations 96a are provided on the area of the motor housing 48a remote from the impeller, which are oriented analogously to the sealing bush 64 according to the first exemplary embodiment according to FIGS.
  • FIG. 5 shows a third exemplary embodiment of the pump according to the invention, which is generally designated by reference number 10b.
  • This embodiment results from a combination of the first two exemplary embodiments according to FIGS. 1 to 4 of the present invention.
  • a thread formation 94b is again provided on the outer circumference of the impeller wheel 20b, which ensures dynamic sealing of the gap R.
  • the motor housing 48b is produced in accordance with the motor housing 48 from FIG. 1 from soft magnetic material and thus ensures a magnetic yoke to the magnetic ring 50b.
  • the motor housing 48b is encompassed by the impeller wheel 20b and accommodated therein.
  • the structure according to the third exemplary embodiment according to FIG. 5 essentially corresponds to the structure of the first exemplary embodiment according to FIG. 1.
  • FIG. 6 shows a fourth embodiment of the pump according to the invention, which is generally designated by the reference numeral 10c.
  • This fourth exemplary embodiment is explained below with regard to its differences from the second exemplary embodiment described above with reference to FIG. 4.
  • the essential difference between the fourth exemplary embodiment according to FIG. 6 and the second exemplary embodiment according to FIG. 4 is that the ball bearing 32a has been replaced by a slide bearing 100c which is axially secured on the shaft 38c via a ring arrangement 102c and 104c.
  • a ball bearing that is more expensive to buy can be replaced on the one hand, and on the other hand space can be saved in the area of the pump 10c near the impeller wheel.
  • Another difference between the fourth exemplary embodiment according to FIG. 6 and the second exemplary embodiment according to FIG. 4 lies in the fact that a labyrinth seal is formed in the gap R between the pump housing 48c and the second housing part 16c.
  • the labyrinth seal is realized in that ring projections 106c and 108c engage in corresponding ring recesses 110c and 112c.
  • the gap R has a labyrinthine course, which makes it difficult for leakage fluid to pass through.
  • the fourth embodiment according to FIG. reaches the end of the motor housing 48c remote from the impeller, a sealing bushing 64c with thread formations which, as a thread return seal, discharge leakage fluid via the drain hole 86c, as has already been described for the first exemplary embodiment according to FIGS. 1-3.
  • FIG. 7 shows a fifth embodiment of the pump according to the invention, which is generally designated with the reference symbol 10d.
  • the structure of this fifth embodiment in the area near the impeller wheel and in the design of the pump motor 18d is essentially the same as that of the second exemplary embodiment according to FIG. 4.
  • the fifth embodiment has an impeller wheel-free bearing and sealing arrangement which is modified compared to the second embodiment according to FIG.
  • the motor housing 48d is mounted with its shoulder 52d in a slide bearing bush or a sealing bush 114d, this slide bearing bush 114d, in particular a ceramic bushing, being fixed in a rotationally fixed manner via a threaded bolt 116d screwed into the second housing part 16d.
  • a calotte seal 98d can be provided in this area, which is held in the motor housing 48d via a sealing bushing 64d provided with threads.
  • the calotte seal 98d assumes the sealing and bearing function.
  • the sealing bushing 64d is provided with thread formations in order to dynamically convey leakage fluid to the drain hole 86d and via this to the surroundings.
  • FIG. 8 shows a sixth embodiment of the pump according to the invention, which is generally designated 10E.
  • This sixth embodiment of the invention is designed in its area near the impeller wheel 20e essentially like the first exemplary embodiment according to FIG. 1, only one sealing ring 60e being provided to prevent leakage fluid from penetrating into the gap R between the second housing part 16e and the motor housing 48e to counteract.
  • an O-ring 118e is provided on the slide bearing bush 54e, which is intended to prevent leakage fluid from penetrating to the bearing bush 54e.
  • the essential special feature of the sixth embodiment shown in FIG. 8 compared to the previously described embodiments is that it is provided with a sensor system for detecting the engine rotation.
  • This sensor system comprises magnetic elements 120e attached to the motor housing 48e, which rotate with the motor housing 48e in accordance with a motor rotation.
  • sensors 122e are provided on the second housing part 16e of the pump housing 12e. hen.
  • a relative rotation between the motor housing 48e and the pump housing 12e can be detected by means of the magnetic elements 120e and the sensors 122e.
  • the current state of rotation of the pump ie the speed
  • the signals detected by the sensor system are passed via leads 124e to evaluation electronics, not shown.
  • FIGS. 9 and 10 show a seventh exemplary embodiment of the present invention, which is essentially based on the first exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 3 with regard to the design of the motor, the precautions for sealing and with regard to storage.
  • the difference lies in the fact that the fluid flowing axially through the opening 66f also leaves the pump again in the axial direction via an outflow connection 126f, in contrast to the exemplary embodiments described above, in which the fluid essentially flowed out in the radial direction - in FIG. 1 Via the outlet connection 80.
  • the axial discharge of the fluid is achieved in that, as shown in FIG.
  • a plurality of semicylindrical channels 128f are formed radially around the second housing part 16f, which are radially formed by a now also cup-shaped first housing part 14f are sealed on the outside.
  • a closure hood 13 Of is then provided on the right-hand side in FIG. 9.
  • the exemplary embodiments described above show various possibilities of how simple, compact pumps of small construction can be obtained with an encapsulated electric motor with high motor efficiency, which pumps can be used independently of the sensitivity and properties of the fluid to be pumped.

Abstract

The invention relates to a pump comprising an electric motor which is used as a pump motor. The electric motor comprises a stator, provided with at least one winding, an external rotor enclosing the stator, and a hub that is non-rotationally linked with the external rotor and that is provided with an impeller wheel. The external rotor and the hub are rotationally mounted via a bearing unit on a shaft that holds the stator. Said bearing unit comprises an impeller wheel proximal first bearing and an impeller wheel distal second bearing. The electric motor is associated with a motor housing that forms part of the hub and that is configured in such a manner that it encapsulates, together with the impeller wheel, the stator and the external rotor especially in the form of a bottle, thereby sealing them off.

Description

Elektromotor zur Verwendung als Pumpenmotor und Pumpe Electric motor for use as a pump motor and pump
Die Erfindung betrifft einen Elektromotor, insbesondere einen Außenläufenmotor, zur Verwendung als Pumpenmotor.The invention relates to an electric motor, in particular an external rotor motor, for use as a pump motor.
Elektromotoren, insbesondere Außenläufermotoren, werden in verschiedenen technischen Bereichen eingesetzt. Ein Anwendungsfall liegt darin, eine Pumpe zur Förderung von Flui- den, insbesondere Flüssigkeiten, mit einem Elektromotor anzutreiben. Je nach Art und Eigenschaften des zu fördernden Fluids kann dabei vorgesehen sein, dass die Komponenten des Elektromotors mit diesem in Kontakt treten oder dass ein Kontakt zwischen den Komponenten des Elektromotors und dem Fluid verhindert werden soll, beispielsweise deshalb, weil es sich um agressive, korrosive Fluide handelt, die einzelne Motorkomponenten angreifen und deren Lebensdauer verkürzen können, oder deshalb, weil eine Kontamination hochsensibler Fluide unterbleiben soll.Electric motors, especially external rotor motors, are used in various technical areas. One application is to drive a pump for conveying fluids, in particular liquids, with an electric motor. Depending on the type and properties of the fluid to be delivered, it can be provided that the components of the electric motor come into contact with it or that contact between the components of the electric motor and the fluid is to be prevented, for example because it is aggressive, corrosive Fluids that attack individual engine components and can shorten their lifespan, or because contamination of highly sensitive fluids should be avoided.
Figur 11 zeigt eine Längsschnittansicht einer Pumpe mit einem Elektromotor gemäß dem Stand der Technik, bei dem das zu fördernde Fluid nicht mit den elektrisch wirksamen Komponenten des Elektromotors in Kontakt treten kann. Die Pumpe nach Figur 11 ist allgemein mit dem Bezugszeichen 10' bezeichnet und als Radialpumpe ausgeführt, d.h. das zu fördernde Fluid fließt entsprechend dem Pfeil Pi in einen Pumpenzulauf ein und strömt gemäß Pfeil P2 radial aus der Pumpe 10' aus. Die Pumpe 10' ist mit einem Impellerrad 12' versehen, das nach radial außen gerichtete Strömungskanäle aufweist. Das Impellerrad 12' ist auf einer Welle 14' gelagert. Die Welle 14' ist über eine Lageranordnung mit einem ersten Kugellager 16' und einem zweiten Kugellager 18' drehbar in einem Gehäuse 20' gelagert. Auf der Welle 14' ist ferner drehfest ein Ring 22' aus weichmagnetischem Material angebracht, der an seinem Außenumfang Rotormagnete 24' trägt. Der Ring 22' und die Rotormagnete 24' bilden den auf der Welle 14' gelagerten Rotor 26'. Um den Rotor 26' herum ist ein Stator 28' angeordnet, der ein Blechpaket 30' und Wicklungen 32' umfasst. Der Stator 28' ist drehfest mit dem Gehäuse 20' und einem mit diesem verbundenen Topf 34' verbunden. Bei üblicher Erregung der Wicklungen 32' dreht sich der Rotor 26' innerhalb des Stators 28' und treibt somit die über die Lager 16', 18' in dem Gehäuse 20' drehbar gelagerte Welle 14' an. Dabei wird das Impellerrad 12' mit angetrieben, so dass es das in seinen Förderkanälen befindliche Fluid aufgrund der bei der Drehung entstehenden Zentrifugalkraft entsprechend Pfeil P3 nach außen drückt. Auf der Saugseite bei Pfeil Pi entsteht ein Unterdruck, wohingegen auf der Druckseite bei Pfeil P2 ein Überdruck entsteht, was zu einer Förderbewegung des Fluids f hrt.FIG. 11 shows a longitudinal sectional view of a pump with an electric motor according to the prior art, in which the fluid to be pumped cannot come into contact with the electrically active components of the electric motor. The pump according to FIG. 11 is generally designated with the reference symbol 10 'and is designed as a radial pump, ie the fluid to be pumped flows into a pump inlet according to arrow Pi and flows radially out of pump 10' according to arrow P 2 . The pump 10 'is provided with an impeller wheel 12' which has flow channels directed radially outwards. The impeller wheel 12 'is mounted on a shaft 14'. The shaft 14 'is rotatably mounted in a housing 20' via a bearing arrangement with a first ball bearing 16 'and a second ball bearing 18'. A ring 22 'made of soft magnetic material, which carries rotor magnets 24' on its outer circumference, is also attached in a rotationally fixed manner to the shaft 14 '. The ring 22 'and the rotor magnets 24' form the rotor 26 'mounted on the shaft 14'. A stator 28 'is arranged around the rotor 26' and comprises a laminated core 30 'and windings 32'. The stator 28 'is rotationally fixed to the housing 20' and a pot 34 'connected to it. When the windings 32 'are normally excited, the rotor 26' rotates within the stator 28 'and thus drives the shaft 14' which is rotatably mounted in the housing 20 'via the bearings 16', 18 '. In this case, the impeller wheel 12 'is also driven, so that it presses the fluid located in its delivery channels outwards in accordance with arrow P 3 due to the centrifugal force generated during rotation. A vacuum is created on the suction side at arrow Pi, whereas an overpressure is created on the pressure side at arrow P 2 , which leads to a conveying movement of the fluid.
Die mit Bezug auf Figur 1 1 beschriebene, bekannte Pumpe weist erhebliche Nachteile auf. Zum einen ist es verhältnismäßig schwierig, im Bereich des Impellerrads 12' ein Eindringen von zu förderndem Fluid über die Lager 16', 18' zu den elektrisch wirksamen Komponenten des Motors zu verhindern. Hierzu sind bei dem gezeigten Motor aufwendige Vorkehrungen getroffen worden, wie beispielsweise eine labyrinthartige Ausbildung des Impellerrads 12' an der dem Gehäuse 20' zugewandten Seite, derart, dass zwei Ringvorsprünge in entsprechende Ringnuten eingreifen und somit eine Labyrinthdichtung bilden. Zusätzlich ist das Lager 16' an seiner dem Impellerrad 12' zugewandten Seite mit einem Abdichtring 36' versehen. Trotz dieser Vorkehrungen lässt es sich aufgrund des durch das Impellerrad 12' erzeugten hohen Drucks nicht verhindern, dass durch die Labyrinthdichtung und die zwischen der drehenden Welle 14' und dem feststehenden Gehäuse 20' angeordnete Ringdichtung 36' zu förderndes Fluid hindurchdringt und in den Bereich der elektrisch wirksamen Komponenten gelangt. Dies kann insbesondere bei aggressiven zu fördernden Fluiden zu Korrosionsbildung an den Komponenten des elektrischen Antriebs führen und unter Umständen sogar ein Versagen des Elektromotors nach sich ziehen. Darüber hinaus führt die räumliche Trennung der elektrisch wirksamen Komponenten insbesondere Stator 28' und Rotor 26' von den fluidfördernden Komponenten, insbesondere von dem Impellerrad 12', zu einem verhältnismäßig großvolumi- gen Aufbau der Pumpe 10', was für verschiedene Anwendungsfälle, in denen eine kleinvolu- mige leichte Pumpe gefordert ist, nachteilig sein kann. Die großvolumige Bauform der Pumpe 10' rührt nicht zuletzt auch daher, dass der Elektromotor nach dem Innenläuferprinzip, d.h. mit drehender Welle, aufgebaut ist, was sowohl eine aufwendige Lagerung mit zwei Kugella- gern 16' und 18' als auch einen verhältnismäßig komplizierten Aufbau des Stators insbesondere bezüglich der Anordnung der Wicklungen als Einzugswicklung erfordert. Eine Pumpe ähnlichen Aufbaus, wie vorstehend beschrieben, ist auch aus der DE 199 43 862 bekannt. Jedoch werden bei dieser Pumpe lediglich die elektrisch aktiven Teile des motorischen Antriebs von dem zu fordernden Fluid abgekapselt, wohingegen das zu fördernde Fluid mit dem als Innenläufer ausgebildeten Rotor in Kontakt tritt. Diese Ausgestaltung hat zum einen den Nachteil, dass der in dem zu fördernden Fluid rotierende Rotor "Walkarbeit" leisten muss, so dass es zu sogenannten Pansch- oder Planschverlusten kommen kann, d.h. zu Verlusten, die aufgrund des durch das zu fördernde Fluid hervorgerufenen strömungsdynamischen Widerstands entstehen. Darüber hinaus ist es bei dieser bekannten Pumpe zur Verhinderung eines Kontakts des zu fördernden Fluids mit den elektrisch wirksamen Teilen des Stators er- forderlich, zwischen Rotor und Stator eine Trennwand vorzusehen. Dies bedeutet jedoch, dass der magnetische Spalt zwischen Rotor und Stator vergrößert werden muss, was wiederum die magnetische Induktion B erniedrigt und damit den Motorwirkungsgrad herabsetzt. Schließlich kann es in Abhängigkeit von dem zu fordernden Fluid auch zu Korrosionseffekten an dem von dem zu förderndem Fluid umspülten Rotor und damit zu einer Verkürzung der Lebens- dauer des motorischen Antriebs kommen.The known pump described with reference to FIG. 1 1 has considerable disadvantages. On the one hand, it is relatively difficult to prevent the fluid to be conveyed from penetrating into the region of the impeller wheel 12 'via the bearings 16', 18 'to the electrically active components of the motor. For this purpose, elaborate precautions have been taken in the motor shown, for example a labyrinth-like design of the impeller wheel 12 'on the side facing the housing 20', such that two ring projections engage in corresponding ring grooves and thus form a labyrinth seal. In addition, the bearing 16 'is provided on its side facing the impeller wheel 12' with a sealing ring 36 '. Despite these precautions, due to the high pressure generated by the impeller wheel 12 ', it cannot be prevented that fluid to be conveyed penetrates through the labyrinth seal and the ring seal 36' arranged between the rotating shaft 14 'and the fixed housing 20' and into the region of electrically active components. This can lead to corrosion formation on the components of the electric drive, particularly in the case of aggressive fluids to be pumped, and under certain circumstances even result in failure of the electric motor. In addition, the spatial separation of the electrically active components, in particular the stator 28 'and the rotor 26', from the fluid-conveying components, in particular from the impeller wheel 12 ', leads to a relatively large-volume structure of the pump 10', which is suitable for various applications in which one small volume light pump is required, can be disadvantageous. The large-volume design of the pump 10 'is due not least to the fact that the electric motor is constructed according to the internal rotor principle, ie with a rotating shaft, which is both a complex bearing with two ball bearings 16' and 18 'and a relatively complicated structure Stator especially with regard to the arrangement of the windings as a pull-in winding requires. A pump similar construction, as described above, is also known from DE 199 43 862. However, in this pump only the electrically active parts of the motor drive are encapsulated by the fluid to be pumped, whereas the fluid to be pumped comes into contact with the rotor designed as an internal rotor. On the one hand, this configuration has the disadvantage that the rotor rotating in the fluid to be conveyed has to perform "flexing work", so that so-called splashing or splashing losses can occur, that is to say losses which arise due to the fluid dynamic resistance caused by the fluid to be conveyed arise. In addition, in this known pump to prevent contact of the fluid to be delivered with the electrically active parts of the stator, it is necessary to provide a partition between the rotor and the stator. However, this means that the magnetic gap between the rotor and the stator has to be increased, which in turn lowers the magnetic induction B and thus reduces the motor efficiency. Finally, depending on the fluid to be pumped, there may also be corrosion effects on the rotor around which the fluid to be pumped flows and thus a shortening of the service life of the motor drive.
Auch bei der in der DE 100 25 190 AI gezeigten Lösung kommt der als Innenläufer ausgebildete Rotor mit dem zu fördernden Fluid in Kontakt, so dass die vorstehend dargelegten nachteiligen Effekte, wie Panschverluste, Verringerung des Motorwirkungsgrads aufgrund einer Vergrößerung des Magnetspalts, und Korrosionsgefahr auftreten können.Also in the solution shown in DE 100 25 190 AI, the rotor designed as an internal rotor comes into contact with the fluid to be conveyed, so that the above-mentioned adverse effects, such as splashing losses, reduction in motor efficiency due to an increase in the magnetic gap, and risk of corrosion can occur ,
Ferner zeigt die DE 100 24 953 AI eine Pumpe ähnlichen Aufbaus, bei welcher ebenfalls das zu fördernde Fluid in den Bereich des motorischen Antriebs eindringen kann.Furthermore, DE 100 24 953 AI shows a pump similar structure, in which the fluid to be pumped can also penetrate into the area of the motor drive.
Im Gegensatz zu den vorstehend diskutierten Motor- bzw. Pumpenvarianten gemäß dem Stand der Technik zeigt die DE 36 35 297 eine Motorvariante, die als Außenläufermotor ausgebildet ist. Bei dieser Motorvariante rotiert ein als Ring ausgebildeter Rotor um einen auf einer feststehenden Welle drehfest angebrachten Stator. Darüber hinaus ist bei diesem Außenläufermotor ein Kühlfluid im Bereich von Rotor und Stator zur Kühlung vorgesehen.In contrast to the motor or pump variants according to the prior art discussed above, DE 36 35 297 shows a motor variant which is designed as an external rotor motor. In this motor variant, a rotor designed as a ring rotates around a stator which is mounted on a fixed shaft in a rotationally fixed manner. In addition, a cooling fluid is provided in the area of the rotor and stator for cooling in this external rotor motor.
Auch in der Pumpe gemäß DE 199 48 972 AI rotieren ein Außenrotor, eine damit verbundene Nabe sowie ein Pumpenrad um eine Welle, wobei die entsprechende Lageranordnung ein pumpenradnahes erstes Lager und ein pumpenradfernes zweites Lager umfaßt. Um den Statorraum von dem Rotorraum zu trennen, wird eine dünne separate Hülse verwendet.Also in the pump according to DE 199 48 972 AI, an outer rotor, a hub connected to it and a pump wheel rotate about a shaft, the corresponding bearing arrangement being a comprises a first bearing close to the pump wheel and a second bearing remote from the pump wheel. A thin separate sleeve is used to separate the stator space from the rotor space.
Die in DE 44 11 960 C2 und US 2001/0033800 AI beschriebenen Pumpen weisen eine ähnli- ehe Anordnung auf.The pumps described in DE 44 11 960 C2 and US 2001/0033800 AI have a similar arrangement.
Schließlich weist die DE 26 55 317 auf die Verwendung eines Außenläufermotors mit einem Verdichterflügel hin.Finally, DE 26 55 317 indicates the use of an external rotor motor with a compressor blade.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Elektromotor zur Verwendung als Pumpenmotor und eine entsprechende Pumpe bereitzustellen, die bei hohem Motorwirkungsgrad und einfachem kleinvolumigen Aufbau eine Verwendung unabhängig von Einflüssen und Eigenschaften des zu fördernden Fluids ermöglicht.It is an object of the present invention to provide an electric motor for use as a pump motor and a corresponding pump which, with high motor efficiency and a simple, small-volume design, enables use regardless of influences and properties of the fluid to be conveyed.
Diese Aufgabe wird durch einen Elektromotor, insbesondere einen Außenläufermotor, zur Verwendung als Pumpenmotor gelöst, mit einem mit wenigstens einer Wicklung versehenen Stator, einem den Stator umgreifenden Außenrotor und einer drehfest mit dem Außenrotor verbundenen Nabe, die mit einem Pumpenrad, oder speziellem Impellerrad, versehen ist, wobei der Außenrotor und die Nabe über eine Lageranordnung drehbar auf einem den Stator haltenden Schaft oder Welle gelagert sind, die Lageranordnung ein pumpenradnahes erstes Lager und ein pumpenradfernes zweites Lager umfasst sowie dem Motor ein Motorgehäuse zugeordnet ist, das einen Teil der Nabe bildet und das derart ausgebildet ist, dass es zusammen mit dem Pumpenrad den Stator sowie den Außenrotor abgedichtet kapselt. Dabei kann das Motorgehäuse eine Flaschenform aufweisen, wobei eine radiale und axiale Dichtung am Flaschenhals vorgesehen sein kann.This object is achieved by an electric motor, in particular an external rotor motor, for use as a pump motor, with a stator provided with at least one winding, an external rotor encompassing the stator, and a hub connected non-rotatably to the external rotor, which is provided with a pump wheel or a special impeller wheel is, wherein the outer rotor and the hub are rotatably mounted on a shaft or shaft holding the stator by means of a bearing arrangement, the bearing arrangement comprises a first bearing near the pump wheel and a second bearing remote from the pump wheel, and a motor housing is assigned to the motor, which forms part of the hub and which is designed such that it encapsulates the stator and the outer rotor in a sealed manner together with the pump wheel. The motor housing can have a bottle shape, and a radial and axial seal can be provided on the bottle neck.
Die Ausbildung des Elektromotors als Außenläufermotor ermöglicht eine verhältnismäßig kompakte Bauweise des Motors. Durch die Kapselung von Stator und Außenrotor in dem Motorgehäuse kann trotz des verhältnismäßig kleinvolumigen Aufbaus ein Kontakt des zu fördernden Fluids mit den elektrisch wirksamen Teilen Stator und Außenrotor wirksam verhindert werden. Dadurch ist es möglich, den Elektromotor in einer Pumpe einzusetzen, mit welcher aggressive Medien oder hochsensible Medien gefördert werden können. Hinsichtlich der Kapselung von Stator und Außenrotor in der Nabe kann vorgesehen sein, dass das Motorgehäuse einen ersten Nabenteil und das Pumpenrad einen zweiten Nabenteil bilden. Dadurch wird die Nabe schalenartig aus zwei Nabenteilen hergestellt, nämlich aus dem Motorgehäuse und dem Pumpenrad, so dass die Kapselung unter Verwendung von ohne- hin erforderlichen Teilen effektiv erreicht werden kann und gleichzeitig eine Baugrößenredu- zierung des Motors, eine Verringerung seiner Teilezahl und eine damit einhergehende Kostenreduzierung möglich sind. Bei dieser Ausführung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Motorgehäuse dichtend an das Pumpenrad angeflanscht ist. Beispielsweise können korrespondierende Stirnflächen von Motorgehäuse und Pumpenrad durch Verklebung oder Verpreßung miteinander verbunden werden. Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass das Motorgehäuse dichtend in dem Pumpenrad aufgenommen ist. Hierzu ist es erforderlich, in dem Pumpenrad eine Ringnut oder einen Ringvorsprung vorzusehen, welcher zur Aufnahme des Motorgehäuses dient.The design of the electric motor as an external rotor motor enables a relatively compact design of the motor. By encapsulating the stator and outer rotor in the motor housing, contact of the fluid to be delivered with the electrically active parts of the stator and outer rotor can be effectively prevented, despite the relatively small-volume construction. This makes it possible to use the electric motor in a pump with which aggressive media or highly sensitive media can be pumped. With regard to the encapsulation of the stator and outer rotor in the hub, it can be provided that the motor housing forms a first hub part and the pump wheel forms a second hub part. As a result, the hub is produced in a shell-like manner from two hub parts, namely from the motor housing and the pump wheel, so that the encapsulation can be achieved effectively using parts that are required anyway, and at the same time a reduction in the size of the motor, a reduction in the number of parts and thus associated cost reductions are possible. In this embodiment of the invention it can be provided that the motor housing is flanged to the pump impeller in a sealing manner. For example, corresponding end faces of the motor housing and pump wheel can be connected to one another by gluing or pressing. Alternatively, it can be provided that the motor housing is accommodated in the pump wheel in a sealing manner. For this purpose, it is necessary to provide an annular groove or an annular projection in the pump wheel, which is used to hold the motor housing.
Zur Herstellung eines magnetischen Rückschlusses an dem Außenrotor ist es möglich, das Motorgehäuse aus einem weichmagnetischen Material herzustellen. Damit wirkt das Motorgehäuse selbst als Joch zur Herstellung des magnetischen Rückschlusses, so dass kein zusätzliches Bauteil zwischen Motorgehäuse und Rotor vorzusehen ist. Diese Maßnahme trägt zur weiteren Reduzierung der Teilezahl und zur Verringerung des Bauvolumens des Elektromo- tors bei. Sollte jedoch aufgrund von insbesondere korrodierenden Eigenschaften des zu fördernden Fluids oder aus Gründen der Gewichtsersparnis die Ausbildung des Motorgehäuses aus einem weichmagnetischen Material ungünstig sein, so kann alternativ vorgesehen sein, das Motorgehäuse aus einem nicht magnetischen Material herzustellen und zwischen dem Außenrotor und der Nabe ein weichmagnetisches Joch vorzusehen. Bei dieser Ausfuhrungs- Variante der Erfindung kann das Joch aus weichmagnetischem Material zur Herstellung des magnetischen Rückschlusses in dem gekapselten Bereich angeordnet werden, so dass ein gegenseitiger Kontakt von Joch und zu förderndem Fluid ausgeschlossen ist. Das Motorgehäuse kann dann beispielsweise aus Aluminium oder inertem Kunststoffmaterial oder dgl. hergestellt sein.To produce a magnetic yoke on the outer rotor, it is possible to manufacture the motor housing from a soft magnetic material. The motor housing itself thus acts as a yoke for producing the magnetic yoke, so that no additional component has to be provided between the motor housing and the rotor. This measure contributes to a further reduction in the number of parts and to a reduction in the construction volume of the electric motor. However, should the formation of the motor housing from a soft magnetic material be unfavorable due to, in particular, corrosive properties of the fluid to be conveyed or for reasons of weight saving, it can alternatively be provided to manufacture the motor housing from a non-magnetic material and a soft magnetic between the outer rotor and the hub Provide yoke. In this embodiment of the invention, the yoke made of soft magnetic material for producing the magnetic yoke can be arranged in the encapsulated area, so that mutual contact between the yoke and the fluid to be conveyed is excluded. The motor housing can then be made, for example, of aluminum or inert plastic material or the like.
Zusätzlich zu den vorstehend bereits diskutierten erfindungsgemäßen Ansätzen zur Reduzierung der Teilezahl und Baugröße des Elektromotors ist es auch möglich, zu diesem Zwecke entsprechende Vorkehrungen an der Lageranordnung vorzunehmen. Beispielsweise kann das pumpenradnahe erste Lager als Gleitlager ausgebildet und axial auf der Welle gesichert sein. Die Verwendung eines Gleitlagers bietet den Vorteil einer verhältnismäßig geringen radialen Ausdehnung bei geringem Gewicht und somit die Möglichkeit zur weiteren Baugrößenredu- zierung. Alternativ ist es jedoch auch möglich, das erste Lager als Wälzlager, insbesondere als Kugellager, auszubilden. Hierdurch können verbesserte Laufeigenschaften, insbesondere eine geringere Reibung, und eine längere Lagerlebensdauer erreicht werden. Unabhängig von der Wahl des Lagers als Gleitlager oder Wälzlager kann zur weiteren Einsparung von Bauraum vorgesehen sein, das erste Lager in einer in dem Pumpenrad ausgebildeten Lageraufnahme anzuordnen. Dadurch lässt sich axialer Bauraum einsparen, so dass der Elektromotor kom- pakter gestaltet werden kann.In addition to the approaches according to the invention for reducing the number of parts and size of the electric motor already discussed above, it is also possible to take corresponding precautions on the bearing arrangement for this purpose. For example, that first bearings near the pump wheel are designed as plain bearings and are axially secured on the shaft. The use of a plain bearing offers the advantage of a relatively small radial expansion with low weight and thus the possibility of further size reduction. Alternatively, however, it is also possible to design the first bearing as a roller bearing, in particular as a ball bearing. As a result, improved running properties, in particular less friction, and a longer bearing life can be achieved. Regardless of the choice of the bearing as a plain bearing or a rolling bearing, further space can be saved by arranging the first bearing in a bearing receptacle formed in the pump wheel. This saves axial installation space, so that the electric motor can be made more compact.
Bei Ausbildung des Pumpenrads als Radialfördermittel, dem das zu fördernde Fluid axial zufließt und nach radial außen gefördert wird - das also auch in axialer Richtung unter Last steht -, ist es erforderlich, die Lageranordnung auch zur Aufnahme von Axialkräften auszu- bilden. Hierzu ist diese axial zu verspannen. Es bietet sich an, die axiale Verspannung insbesondere im Bereich des ersten Lagers vorzunehmen, weil gerade in dessen Nähe, nämlich am Pumpenrad, die Axialkräfte angreifen. Hierfür kann in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass zur axialen Verspannung der Lageranordnung zwischen der Welle und dem Pumpenrad ein in Achsrichtung vorgespanntes Federelement, insbesondere ein Elasto- merfederelement, und eine an dem Federelement angreifende Kugel angeordnet sind. Die an dem Pumpenrad auftretenden Axialkräfte werden von der Kugellageranordnung aufgenommen und spielfrei über die an dem Federelement angreifende Kugel auf die feststehende Welle abgeleitet. Es sind jedoch auch andere Maßnahmen zur axialen Verspannung denkbar, wie beispielsweise das Anbringen von Tellerfedern an dem ersten Lager oder dergleichen, die auch mit einer axialen Ringdichtung zwischen Motor und Gehäuse zusammenwirken können.If the pump wheel is designed as a radial conveying means, to which the fluid to be conveyed flows axially and is conveyed radially outward - that is to say which is also under load in the axial direction - it is necessary to design the bearing arrangement also for absorbing axial forces. For this purpose, this must be braced axially. It makes sense to carry out the axial bracing in particular in the area of the first bearing, because the axial forces act precisely in its vicinity, namely on the pump wheel. For this purpose, in a further development of the invention it can be provided that for the axial bracing of the bearing arrangement between the shaft and the pump wheel, a spring element biased in the axial direction, in particular an elastomer spring element, and a ball acting on the spring element are arranged. The axial forces occurring on the pump wheel are absorbed by the ball bearing arrangement and are transferred to the fixed shaft without play via the ball acting on the spring element. However, other measures for axial bracing are also conceivable, such as, for example, the attachment of disc springs to the first bearing or the like, which can also interact with an axial ring seal between the motor and the housing.
Hinsichtlich des zweiten Lagers kann vorgesehen sein, dass dieses als Gleitlager, insbesondere als kompaktes Sinterlager, Kunststofflager oder Keramiklager, ausgebildet ist. Eine derartige Ausbildung des pumpenradfernen zweiten Lagers bietet sich insbesondere dann an, wenn das erste Lager als Wälzlager ausgebildet ist und im Bereich des ersten Lagers die vorstehend angesprochene axiale Verspannung über das vorgespannte Federelement und die Kugel vorgesehen ist. Zur montagefreundlichen sowie einfachen Anordnung des zweiten Lagers kann in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass dieses in einer in dem Motorgehäuse ausgebildeten Lageraufnahme aufgenommen ist.With regard to the second bearing, it can be provided that it is designed as a sliding bearing, in particular as a compact sintered bearing, plastic bearing or ceramic bearing. Such a configuration of the second bearing remote from the pump wheel is particularly useful when the first bearing is designed as a roller bearing and in the region of the first bearing the above-mentioned axial bracing via the prestressed spring element and the ball is provided. For easy assembly and simple arrangement of the second bearing can In a further development of the invention, it is provided that it is received in a bearing receptacle formed in the motor housing.
Vorstehend ist mehrfach erwähnt, dass das Motorgehäuse zusammen mit dem Pumpenrad den Stator sowie den Außenrotor abgedichtet kapselt. Hierfür sind verschiedene Dichtungen vorgesehen, die im Folgenden näher spezifiziert werden sollen. So kann in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zwischen der Welle und dem Motorgehäuse im Bereich des zweiten Lagers wenigstens eine Radialdichtung, insbesondere wenigstens eine Gleitringdichtung oder wenigstens ein O-Ring, vorgesehen sein. Da dieser Bereich des Motorgehäuses relativ weit von dem Pumpenrad entfernt liegt und dort allenfalls geringe Fluiddrücke herrschen, sind die in diesem Bereich zu treffenden Vorkehrungen für eine ausreichende Dichtung weniger aufwendig. Alternativ oder zusätzlich zu Gleitringdichtung oder O-Ring kann vorgesehen sein, dass zwischen der Welle und dem Motorgehäuse im Bereich des zweiten Lagers wenigstens eine federnd vorgespannte Radial-/Axialdichtung angeordnet ist. Ferner kann alternativ oder zusätzlich hierzu vorgesehen sein, dass zwischen der Welle und dem Motorgehäuse im Bereich des zweiten Lagers wenigstens eine Rückfuhrdichtung, insbesondere Rückführungsgewindedichtung, vorgesehen ist. Insbesondere das Rückführungsgewinde kann entweder an dem Schaft oder an dem Motorgehäuse oder an einem Dichtungsring zwischen Schaft und Motorgehäuse ausgebildet sein. Die Besonderheit von Rückführungsgewindedichtungen liegt darin, dass diese zwar im Wesentlichen berührungslos und damit reibungsfrei zwischen den zueinander abzudichtenden Teilen angeordnet sind, allerdings bei fehlender Relativdrehung zwischen diesen Teilen nur unzureichend abdichten. Im dynamischen Betrieb, d.h. bei Relativdrehung zwischen den beiden zueinander abzudichtenden Teilen, kommt es unter Vermeidung von Reibungsverlusten und damit verbundenen unerwünschten Verschleiss- sowie Ab- riebeffekten aufgrund des Gewindes der Rückführungsgewindedichtung dazu, dass zwischen den beiden zueinander abzudichtenden Teilen vorhandenes Fluid über die Gewindetäler der Rückführungsgewindedichtung von dem abzudichtenden Bereich weg gefördert wird. Es ist zu beachten, dass die Orientierung des Rückführungsgewindes, d.h. die Ausbildung als Rechts- oder Linksgewinde, auf die Drehrichtung abgestimmt sein muss, um einen Rückfüh- reffekt zu erreichen.It has been mentioned several times above that the motor housing, together with the pump wheel, encapsulates the stator and the outer rotor in a sealed manner. Various seals are provided for this purpose, which will be specified in more detail below. Thus, in an embodiment according to the invention, at least one radial seal, in particular at least one mechanical seal or at least one O-ring, can be provided between the shaft and the motor housing in the region of the second bearing. Since this area of the motor housing is located relatively far from the pump wheel and there are at most low fluid pressures, the precautions to be taken in this area are less complex for an adequate seal. As an alternative or in addition to the mechanical seal or O-ring, it can be provided that at least one resiliently preloaded radial / axial seal is arranged between the shaft and the motor housing in the region of the second bearing. Furthermore, alternatively or additionally, it can be provided that at least one return seal, in particular return thread seal, is provided between the shaft and the motor housing in the region of the second bearing. In particular, the return thread can be formed either on the shaft or on the motor housing or on a sealing ring between the shaft and motor housing. The peculiarity of return thread seals lies in the fact that they are arranged essentially in a contactless and therefore friction-free manner between the parts to be sealed to one another, but only seal inadequately in the absence of relative rotation between these parts. In dynamic operation, i.e. with relative rotation between the two parts to be sealed, while avoiding friction losses and the associated undesirable wear and abrasion effects due to the thread of the return thread seal, there is fluid present between the two parts to be sealed via the thread valleys of the return thread seal from the area to be sealed is promoted away. It should be noted that the orientation of the return thread, i.e. training as a right-hand or left-hand thread, which must be coordinated with the direction of rotation in order to achieve a feedback effect.
Die Ausbildung des Elektromotors als Außenläufermotor mit feststehender Welle bietet den weiteren Vorteil, die Zuleitungen für den Stator über den Schaft zu fuhren. Dies kann bei- spielsweise dadurch erreicht werden, dass die Welle mit einer Bohrung zur Aufnahme von Zuleitungen zu dem Stator versehen ist. Durch diese Maßnahme ist gewährleistet, dass die Zuleitungen und die abzudichtenden Bereiche vollkommen voneinander getrennt werden können und somit die Zuleitungen die ohnehin aufwendige Abdichtung von zueinander be- wegten Teilen unbeeinfiusst lassen. Diese konstruktive Maßnahme fuhrt auch zu einer kostengünstigen soliden und kompakten Pumpenmotorausführung.The design of the electric motor as an external rotor motor with a fixed shaft offers the further advantage of guiding the feed lines for the stator over the shaft. This can can be achieved, for example, in that the shaft is provided with a bore for receiving leads to the stator. This measure ensures that the supply lines and the areas to be sealed can be completely separated from one another and thus the supply lines leave the already complex sealing of parts that are moving relative to one another unaffected. This constructive measure also leads to an inexpensive, solid and compact pump motor design.
Vorstehend wurden die erfindungsgemäßen Maßnahmen hinsichtlich der Ausbildung des Elektromotors analysiert. Wie eingangs bereits angedeutet, betrifft die Erfindung femer eine Pumpe zum Fördern von Fluiden, die mit einem Elektromotor der vorstehend beschriebenen Art ausgeführt ist, wobei die Pumpe ein den Elektromotor aufnehmendes Pumpengehäuse mit einem Zulauf und einem Ablauf zum Zuführen und Abfuhren des Fluids aufweist. Insofern wird ein integrierter Motor ohne zusätzliche Kupplung, Lager, Dichtungen und Bauraum geschaffen.The measures according to the invention with regard to the design of the electric motor were analyzed above. As already indicated at the beginning, the invention further relates to a pump for conveying fluids, which is designed with an electric motor of the type described above, the pump having a pump housing receiving the electric motor with an inlet and an outlet for supplying and removing the fluid. In this respect, an integrated motor is created without an additional clutch, bearings, seals and installation space.
Eine derartige Pumpe eignet sich beispielsweise für den Einsatz in einem Kühlkreislauf eines Kraftfahrzeugs. Die Verwendung einer mit gesondertem motorischen Antrieb ausgebildeten Pumpe hat den Vorteil, dass die Pumpe lediglich im Bedarfsfall zugeschaltet werden kann. Die Pumpe ist also nicht wie eine herkömmliche über einen Zahnriemen von dem Verbren- nungsmotor des Kfz angetriebene Pumpe permanent aktiv, sondern nur dann, wenn eine Kühlung tatsächlich erforderlich ist. Dadurch kann der Gesamtkraftstoffverbrauch des Kfz reduziert und die Lebensdauer der Pumpe verlängert werden. Auch ein Vorheizen des Motors, Katalysators oder auch der Standheizung wird dadurch ermöglicht.Such a pump is suitable, for example, for use in a cooling circuit of a motor vehicle. The use of a pump designed with a separate motor drive has the advantage that the pump can only be switched on when necessary. The pump is therefore not permanently active like a conventional pump driven by the internal combustion engine of the motor vehicle via a toothed belt, but only when cooling is actually required. This can reduce the overall fuel consumption of the vehicle and extend the service life of the pump. This also enables the engine, catalytic converter or auxiliary heater to be preheated.
Bei dieser Pumpe kann das Pumpengehäuse derart ausgebildet sein, dass zwischen diesem und der Nabe lediglich ein dünner Spalt vorgesehen ist. Dieser dünne Spalt kann sich durchaus mit zu förderndem Fluid füllen. Dadurch lässt sich einerseits eine gewisse Geräuschdämpfung erreichen, so dass die von dem Elektromotor verursachten und durch das Pumpengehäuse austretenden Antriebsgeräusche aufgrund fluidischer Schalldämpfung in ihrer Intensität reduziert werden. Femer bietet ein mit Fluid gefüllter dünner Spalt den weiteren Vorteil einer verbesserten thermischen Übertragung, so dass die im Motor im Antriebsfall entstehende Dis- sipationswärme leichter von dem Motorgehäuse bzw. der Nabe über die Flüssigkeit an das Pumpegehäuse übertragen und von diesem an die Umgebung abgegeben werden kann. In die- sem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass bei einer Weiterbildung der Erfindung das Pumpengehäuse an seiner von der Nabe abgewandten Oberfläche zusätzlich mit Kühlrippen ausgebildet sein kann. Dies führt zu einer Oberflächenvergrößerung und zu einer besseren Wärmeabfuhr von dem Pumpengehäuse.In this pump, the pump housing can be designed in such a way that only a thin gap is provided between it and the hub. This thin gap can be filled with fluid to be pumped. On the one hand, this makes it possible to achieve a certain level of noise damping, so that the intensity of the drive noise caused by the electric motor and emerging through the pump housing is reduced due to fluidic noise damping. Furthermore, a thin gap filled with fluid offers the further advantage of improved thermal transmission, so that the heat of dissipation generated in the motor in the drive case is more easily transferred from the motor housing or the hub via the liquid to the pump housing and from there to the environment can. In the- In this context, it should be pointed out that in a further development of the invention, the pump housing can additionally be formed with cooling fins on its surface facing away from the hub. This leads to an increase in surface area and to better heat dissipation from the pump housing.
Obgleich, wie vorstehend dargelegt, ein gewisses Eintreten von Leckagefluid in den dünnen Spalt zwischen Pumpengehäuse und Nabe durchaus erwünscht sein kann, kann eine Ausfuhrungsvariante der Erfindung auch vorsehen, dass in einem pumpenradnahen Bereich an dem Pumpengehäuse oder/und an der Nabe zum Abdichten des Spaltes eine Spaltdichtung, insbe- sondere ein Dichtring oder/und eine Rückführungsgewindedichtung, angeordnet ist. Die Bereitstellung einer derartigen Spaltdichtung soll zumindest die Menge des in den dünnen Spalt zwischen Pumpengehäuse und Nabe eintretenden Leckagefluids beschränken und damit einen unerwünscht hohen Verlust von zu förderndem Fluid durch Leckage vermeiden. Hinsichtlich der Verwendung einer Rückführungsgewindedichtung ist zu beachten, dass sich im dynami- sehen Betrieb, d.h. bei Drehung des Pumpenrads, die Nabe relativ zu dem Pumpengehäuse mit der Drehzahl des Pumpenrads mitdreht, so dass die an diesem vorgesehene Rückführungsgewindedichtung ihre Wirkung gerade dann entfalten kann, wenn hohe Drücke auf der Druckseite der Pumpe auftreten. Es läßt sich also im dynamischen Betrieb eine Ausbreitung dieser hohen Drücke in den dünnen Spalt zwischen Pumpengehäuse und Nabe aufgrund der Fluid-Rückführungswirkung der Rückführungsgewindedichtung wirksam vermeiden. Im statischen Fall, d.h. wenn die Pumpe außer Betrieb ist, ist der Druck des zu fördernden Fluids relativ gering, so dass das in den dünnen Spalt zwischen Pumpengehäuse und Nabe eintretende Leckagefluid nur mit geringem Druck zu dem zweiten Lager vordringen kann und an diesem bereits mit verhältnismäßig einfachen Vorkehrungen ein Eindringen von Leckagefluid zu den Motorkomponenten Außenrotor und Stator verhindert werden kann.Although, as stated above, a certain entry of leakage fluid into the thin gap between the pump housing and the hub may be desirable, an embodiment variant of the invention can also provide that in a region near the pump wheel on the pump housing and / or on the hub to seal the gap a gap seal, in particular a sealing ring and / or a return thread seal, is arranged. The provision of such a gap seal should at least limit the amount of leakage fluid entering the thin gap between the pump housing and the hub and thus avoid an undesirably high loss of the fluid to be delivered due to leakage. With regard to the use of a return thread seal, it should be noted that in dynamic operation, i.e. when the pump wheel rotates, the hub rotates relative to the pump housing at the speed of the pump wheel, so that the return thread seal provided on it can develop its effect precisely when high pressures occur on the pressure side of the pump. In dynamic operation, it is thus possible to effectively prevent these high pressures from spreading into the thin gap between the pump housing and the hub due to the fluid return effect of the return thread seal. In the static case, i.e. When the pump is not in operation, the pressure of the fluid to be pumped is relatively low, so that the leakage fluid entering the thin gap between the pump housing and the hub can penetrate the second bearing only at low pressure and penetrate the second bearing with relatively simple precautions leakage fluid to the motor components outer rotor and stator can be prevented.
Um ein derartiges Vordringen von Leckagefluid zu dem zweiten Lager weiter einzudämmen, kann in einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass in einem pumpenradfer- nen Bereich der Nabe nahe dem zweiten Lager eine weitere Spaltdichtung zum Abdichten des Spaltes vorgesehen ist. Diese zweite Spaltdichtung kann eine Labyrinthdichtung oder/und eine Ringdichtung, insbesondere einen O-Ring, oder/und eine Gewinderückführungsdichtung umfassen. Bei Verwendung einer Gewinderückführungsdichtung kann vorgesehen sein, dass diese mit einer in axialer oder/und in radialer Richtung orientierten Gewindesteigung ausge- bildet ist. Hierzu können bei Konturstufen verschiedene Flächen des Motorgehäuses mit Gewindeformationen versehen und dazu ausgenutzt werden, die Dichtwirkung der Rückführungsgewindedichtung weiter zu verbessern.In order to further curb such penetration of leakage fluid to the second bearing, it can be provided in one embodiment of the invention that in a region of the hub remote from the pump wheel, a further gap seal is provided to seal the gap. This second gap seal can comprise a labyrinth seal and / or a ring seal, in particular an O-ring, and / or a thread return seal. When using a thread return seal, it can be provided that it has a thread pitch oriented in the axial and / or in the radial direction. forms is. For this purpose, various surfaces of the motor housing can be provided with thread formations at contour stages and can be used to further improve the sealing effect of the return thread seal.
Um trotz wenigstens einer der vorstehend beschriebenen Dichtungen in den dünnen Spalt eingedrungenes Leckagefluid an einem weiteren Vordringen zu dem zweiten Lager hin zu hindern, kann in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass der Spalt mit einem Überlauf zum Abführen von überschüssigem Fluid - oder auch zum Rückführen in den Fluid- kreislauf - verbunden ist.In order to prevent leakage fluid which has penetrated into the thin gap despite further at least one of the seals described above, in a further development of the invention it can be provided that the gap with an overflow for removing excess fluid - or also for Return to the fluid circuit - is connected.
Zur elektronischen Überwachung des Pumpenbetriebs sowie zur Ansteuerung des Antriebs des in der Pumpe integrierten Elektromotor kann in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass an der Nabe wenigstens eine erste Sensorkomponente und an dem Pumpengehäuse wenigstens eine zweite Sensorkomponente vorgesehen sind, wobei die erste Sensor- komponente und die zweite Sensorkomponente eine Erfassung einer Relativdrehung der Nabe relativ zum Gehäuse erlauben. Eine derartige aus den beiden Sensorkomponenten bestehende Sensorik lässt sich unter verhältnismäßig geringem Aufwand an einem pumpenradfernen Bereich der Pumpe unterbringen.For electronic monitoring of pump operation and for controlling the drive of the electric motor integrated in the pump, it can be provided in a development of the invention that at least one first sensor component is provided on the hub and at least one second sensor component is provided on the pump housing, the first sensor component and the second sensor component allow detection of a relative rotation of the hub relative to the housing. Such a sensor system consisting of the two sensor components can be accommodated in a region of the pump remote from the pump wheel with relatively little effort.
Obgleich vorstehend in Bezug auf den Stand der Technik Radialpumpen diskutiert wurden, soll dies nicht implizieren, dass es sich bei der erindungsgemäßen Pumpe ausschließlich um eine Radialpumpe handelt. Vielmehr kann die erfindungsgemäße Pumpe entweder als Radialpumpe, bei der das zu fördernde Fluid in radialer Richtung abgeführt wird, oder als Axialpumpe ausgebildet sein, bei der das zu fördernde Fluid in axialer Richtung abgeführt wird.Although radial pumps have been discussed above in relation to the prior art, this is not intended to imply that the pump according to the invention is exclusively a radial pump. Rather, the pump according to the invention can either be designed as a radial pump, in which the fluid to be delivered is discharged in the radial direction, or as an axial pump, in which the fluid to be delivered is discharged in the axial direction.
Im Folgenden wird die Erfindung beispielhaft anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es stellen dar:The invention is explained below by way of example with reference to the accompanying figures. They represent:
Figur 1 eine Längsschnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsge- mäßen Pumpe;FIG. 1 shows a longitudinal sectional view of a first exemplary embodiment of a pump according to the invention;
Figur 2 eine Explosionsdarstellung der in Figur 1 gezeigten Pumpe; Figur 3 eine Explosionsdarstellung des bei der Pumpe gemäß Figur 1 eingesetzten Pumpenmotors;Figure 2 is an exploded view of the pump shown in Figure 1; FIG. 3 shows an exploded view of the pump motor used in the pump according to FIG. 1;
Figur 4 eine Längsschnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsge- mäßen Pumpe;FIG. 4 shows a longitudinal sectional view of a second exemplary embodiment of a pump according to the invention;
Figur 5 eine Längsschnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Pumpe;Figure 5 is a longitudinal sectional view of a third embodiment of a pump according to the invention;
Figur 6 eine Längsschnittansicht eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Pumpe;Figure 6 is a longitudinal sectional view of a fourth embodiment of a pump according to the invention;
Figur 7 eine Längsschnittansicht eines fünften Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Pumpe;Figure 7 is a longitudinal sectional view of a fifth embodiment of a pump according to the invention;
Figur 8 eine Längsschnittansicht eines sechsten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Pumpe;Figure 8 is a longitudinal sectional view of a sixth embodiment of a pump according to the invention;
Figur 9 eine Längsschnittansicht eines sechsten Ausführungsbeispiels einer erfindungs- gemäßen Pumpe;FIG. 9 shows a longitudinal sectional view of a sixth exemplary embodiment of a pump according to the invention;
Figur 10 eine Querschnittansicht der Pumpe gemäß Figur 9 undFigure 10 is a cross-sectional view of the pump of Figure 9 and
Figur 11 eine Längsschnittansicht einer Pumpe gemäß dem Stand der Technik.Figure 11 is a longitudinal sectional view of a pump according to the prior art.
In den Figuren 1 bis 3 ist ein erstes Ausfuhrungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Pumpe gezeigt, die mit 10 bezeichnet ist. Die Pumpe 10 umfasst ein Pumpengehäuse 12, das aus einem ersten Gehäuseteil 14 und einem zweiten Gehäuseteil 16 besteht. In dem Pumpengehäuse 12 ist ein Pumpenmotor 18 aufgenommen, an dessen in Figur 1 und 2 linkem Ende ein Pum- penrad, oder spezielles Impellerrad 20 ausgebildet ist. In dem Impellerrad 20 sind Kanäle 22 vorgesehen, die sich in einem radial inneren Bereich bei 24 in Richtung einer Längsachse A öffnen und die sich in einem radial äußeren Bereich bei 26 bezogen auf die Längsachse A in im Wesentlichen radialer Richtung öffnen.1 to 3 show a first exemplary embodiment of a pump according to the invention, which is designated by 10. The pump 10 comprises a pump housing 12, which consists of a first housing part 14 and a second housing part 16. A pump motor 18 is accommodated in the pump housing 12, on the left end of which is formed in FIGS. 1 and 2 a pump wheel or special impeller wheel 20. Channels 22 are provided in the impeller wheel 20, which open in a radially inner region at 24 in the direction of a longitudinal axis A and which open in a radially outer region at 26 with respect to the longitudinal axis A in a substantially radial direction.
Auf einer von der axialen Öffnung 24 abgewandten Seite des Impellerrads 20 ist ein Ringvorsprung 28 ausgebildet. Femer weist das Impellerrad 20 auf dieser Seite einen radial weiter innen liegenden Ringvorsprung 30 auf, in welchem formschlüssig ein Kugellager 32 aufgenommen ist. Radial innerhalb des Ringvorsprungs 30 ist eine Ausnehmung 34 mit abgestuftem Durchmesser ausgebildet, in deren tiefsten Bereich ein elastomeres Federelement 36 ein- gelegt ist. Die Ausnehmung 34 dient zur Aufnahme einer Welle 38 des Motors 10.An annular projection 28 is formed on a side of the impeller wheel 20 facing away from the axial opening 24. Furthermore, the impeller wheel 20 has on this side a radially inner ring projection 30, in which a ball bearing 32 is received in a form-fitting manner. A recess 34 with a stepped diameter is formed radially inside the ring projection 30, and an elastomeric spring element 36 is inserted in the deepest region thereof. The recess 34 serves to receive a shaft 38 of the motor 10.
Auf der Welle 38 ist ein Blechpaket 40 fixiert, das mit Wicklungen 42 versehen ist. Die Wicklungen 42 können über Zuleitungen 44 elektrisch angesteuert werden, wobei die Zuleitungen 44 über eine Radialbohrung und eine mit dieser kommunizierende Axialbohrung 46 durch die Welle 38 hindurchgefühlt werden können. Die Zuleitungen 44 sind beispielsweise mittels eines eingegossenen und ausgehärteten Kunstharzmaterials in der Axialbohrung 46 fixiert.A laminated core 40, which is provided with windings 42, is fixed on the shaft 38. The windings 42 can be controlled electrically via supply lines 44, the supply lines 44 being able to be sensed through the shaft 38 via a radial bore and an axial bore 46 communicating therewith. The feed lines 44 are fixed in the axial bore 46, for example, by means of a cast-in and hardened synthetic resin material.
Auf der in den Figuren 1 bis 3 rechten Seite ist ein topfartiges Motorgehäuse 48 ausgebildet. Im Inneren des Motorgehäuses 48 ist ein als Außenrotor dienender Magnetring 50 mit einzelnen in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Magnetelementen drehfest angebracht. An dem in den Figuren 1 bis 3 rechten Ende des Motorgehäuses 48 ist dieses mit einer Durchmesserstufe 52 ausgebildet, die als Aufnahme für eine Gleitlagerbuchse 54 dient.A pot-like motor housing 48 is formed on the right-hand side in FIGS. 1 to 3. In the interior of the motor housing 48, a magnetic ring 50 serving as an outer rotor with individual magnetic elements which follow one another in the circumferential direction is attached in a rotationally fixed manner. At the right end in FIGS. 1 to 3 of the motor housing 48, this is formed with a diameter step 52 which serves as a receptacle for a plain bearing bush 54.
Bei einer Montage des in Figur 3 in Explosionsdarstellung gezeigten Pumpenmotors wird die Welle 38 in die Ausnehmung 34 eingesetzt, so dass das Impellerrad 20 über das Kugellager 32 auf der Welle 38 um die Achse A drehbar gelagert ist. Femer wird unter Hindurchführung der Zuleitungen 44 durch die Lagerbuchse 54 und unter Einführen des in Figur 3 rechten Endes der Welle 38 in die Lagerbuchse 54 das Motorgehäuse 48 auf den Ringvorsprung 28 auf- gesetzt, so dass der in Figur 3 linke Bereich des Motorgehäuses 48 den radial äußeren Bereich des Ringvorsprungs 28 umgreift. Der Ringvorsprung 28 und das Motorgehäuse 48 sind in den zusammenwirkenden Bereichen in ihrem Durchmesser aufeinander abgestimmt. Nach dem Aufsetzen werden das Impellerrad 20 an seinem Ringvorsprung 28 mit dem Motorgehäuse 48, beispielsweise durch Verkleben oder dgl., dichtend verbunden.When assembling the pump motor shown in FIG. 3 in an exploded view, the shaft 38 is inserted into the recess 34, so that the impeller wheel 20 is rotatably supported on the shaft 38 about the axis A via the ball bearing 32. Furthermore, the motor housing 48 is placed on the ring projection 28 by passing the leads 44 through the bearing bush 54 and by inserting the right end of the shaft 38 in FIG. 3 into the bearing bush 54, so that the area of the motor housing 48 on the left in FIG engages radially outer region of the ring projection 28. The diameter of the annular projection 28 and the motor housing 48 are coordinated with one another in the interacting regions. After this Put on the impeller wheel 20 on its ring projection 28 with the motor housing 48, for example by gluing or the like. Sealed.
Es sei darauf hingewiesen, dass zur axialen Verspannung des Lagers 32 zwischen dem linken Ende der Welle 38 und dem elastomeren Federelement 36 eine Kugel 56 eingesetzt ist, die in eine zylindrische Ausnehmung 58 in der Welle 38 eingreift. Die Kugel 46 sorgt zusammen mit dem elastomeren Federelement 36 dafür, dass die Welle 38 in Richtung in den Figuren 1 - 3 nach rechts vorgespannt ist und dass somit auf das Impellerrad 20 wirkende Axiallasten über das Lager 32 spielfrei auf die Welle 38 übergeleitet werden können.It should be pointed out that for the axial bracing of the bearing 32, a ball 56 is inserted between the left end of the shaft 38 and the elastomeric spring element 36 and engages in a cylindrical recess 58 in the shaft 38. The ball 46 together with the elastomeric spring element 36 ensures that the shaft 38 is prestressed to the right in the direction in FIGS. 1-3 and that axial loads acting on the impeller wheel 20 can thus be transferred to the shaft 38 without play via the bearing 32.
Auf den derart montierten Pumpenmotor 18 werden dann in einem impellerradnahen Bereich ein Dichtungsring 60 und ein Außengewindering 62 aufgesetzt, wie in Figur 2 gezeigt. Femer wird auf den durchmesserreduzierten Bereich 52 des Motorgehäuses 48 eine Dichtungsbuchse 64 aufgesetzt. Die Dichtungsbuchse 64 ist, wie insbesondere aus der vergrößerten Darstellung gemäß Figur 1 ersichtlich, an ihren dem zweiten Gehäuseteil 16 zugewandten Seiten mit Gewindeformationen versehen. Des Weiteren ist in der der Welle 38 zugewandten Fläche der Gewindebuchse 64 ebenfalls eine Gewindeformation ausgebildet. Auf die Wirkungsweise dieser Gewindeformationen wird später im Detail eingegangen.A sealing ring 60 and an external threaded ring 62 are then placed on the pump motor 18 assembled in this way in an area near the impeller wheel, as shown in FIG. 2. Furthermore, a sealing bush 64 is placed on the reduced-diameter area 52 of the motor housing 48. The sealing bushing 64, as can be seen in particular from the enlarged illustration according to FIG. 1, is provided with thread formations on its sides facing the second housing part 16. Furthermore, a thread formation is also formed in the surface of the threaded bushing 64 facing the shaft 38. The mode of operation of these thread formations will be discussed in detail later.
Wendet man sich dem Gehäuse 12 zu, so erkennt man aus Figur 2, dass das erste Gehäuseteil 14 eine axiale Öffnung 66 aufweist, durch die Fluid zufließen kann. Es erstreckt sich ausgehend von dieser axialen Öffnung 66 abgerundet nach radial außen, wo es eine um die Achse A in Umfangsrichtung herum verlaufende Wanne 68 bildet, die in einem Flansch 70 ausläuft. Die Wanne 68 weist eine Rundkontur mit sich in Umfangsrichtung stetig veränderndem In- nenradius r auf.Turning to the housing 12, it can be seen from FIG. 2 that the first housing part 14 has an axial opening 66 through which fluid can flow. Starting from this axial opening 66, it extends rounded radially outwards, where it forms a trough 68 which runs around the axis A in the circumferential direction and ends in a flange 70. The trough 68 has a round contour with an inner radius r that changes continuously in the circumferential direction.
Das zweite Gehäuseteil 16 ist ebenfalls topfförmig ausgebildet und weist einen abgestuften Innenraum 72 auf. An seiner Außenoberfläche sind Kühlrippen 74 vorgesehen, die die für eine Wärmeabfuhr wirksame Oberfläche in dem den Elektromotor 18 aufnehmenden Bereich vergrößern. Die Kühlrippen 74 laufen in einer in Umfangsrichtung um die Achse A verlaufenden Wanne 76 aus, die ihrerseits wiederum in einen Flansch 78 ausläuft. Auch die Wanne 76 weist eine Rundkontur mit sich in Umfangsrichtung stetig veränderndem Innenradius p auf. Im Bereich des grössten Innenradius p ist ein Auslaufstutzen 80 an der Wanne 76 vorgesehen.The second housing part 16 is also cup-shaped and has a stepped interior 72. Cooling fins 74 are provided on its outer surface, which increase the surface effective for heat dissipation in the area receiving the electric motor 18. The cooling fins 74 run out in a trough 76 running in the circumferential direction about the axis A, which in turn runs out into a flange 78. The trough 76 also has a round contour with an inner radius p that changes continuously in the circumferential direction on. In the area of the largest inner radius p, an outlet connection 80 is provided on the tub 76.
Zur weiteren Montage der Pumpe 10 wird der Elektromotor mit seiner Welle 38, wie in Figur 2 gezeigt, in den abgestuften Innenraum 72 des zweiten Gehäuseteils 16 eingeführt, so dass die Welle 38 in den durchmesserkleinsten Teil des Hohlraums 72 und die Dichtungsbuchse 64 in den Bereich des Hohlraums 72 mit nächstgrößerem Durchmesser eingreift. Impellerradsei- tig wird dann das erste Gehäuseteil 14 mit seinem Flansch 70 an den Flansch 78 des Gehäuseteils 16 angelegt und mit diesem über Verbindungsmittel, wie beispielsweise Schrauben, Nieten, oder durch Verkleben verbunden. Dadurch definieren die beiden Wannen 68 und 76 einen in Umfangsrichtung um die Achse A verlaufenden Kanal 82, wobei die Wannendurchmesser r und p derart gewählt sind, dass sich die Querschnittsfläche des Kanals 82 in Umlauf- richtung des Impellerrads 20 zum Auslaufstutzen 80 hin stetig vergrößert. Dadurch kann im Betrieb erreicht werden, dass durch das Impellerrad 20 in den Kanal 82 gefördertes Fluid zu dem Auslaufstutzen 80 hin gedrückt wird.For further assembly of the pump 10, the electric motor with its shaft 38, as shown in FIG. 2, is inserted into the stepped interior 72 of the second housing part 16, so that the shaft 38 in the smallest diameter part of the cavity 72 and the sealing bush 64 in the area of the cavity 72 engages with the next larger diameter. On the impeller wheel side, the first housing part 14 is then applied with its flange 70 to the flange 78 of the housing part 16 and connected to the latter via connecting means, such as screws, rivets, or by gluing. As a result, the two troughs 68 and 76 define a channel 82 extending in the circumferential direction about the axis A, the trough diameters r and p being selected such that the cross-sectional area of the channel 82 increases continuously in the direction of rotation of the impeller wheel 20 toward the outlet connection 80. During operation it can thereby be achieved that fluid conveyed through the impeller wheel 20 into the channel 82 is pressed towards the outlet connection 80.
Nach einer derartigen Montage der Pumpe 10 hat diese die Gestalt wie in Figur 1 im Längsschnitt gezeigt. Bei diesem Aufbau sind folgende Merkmale besonders hervorzuheben. Die Komponenten des Elektromotors 18, nämlich Magnetring 50 sowie Blechpaket 40 und Wicklungen 42, sind innerhalb des topfartigen Motorgehäuses 48 aufgenommen und durch die dichte Verbindung von Motorgehäuse 48 und Impellerrad 20 gegenüber der Umgebung gekapselt. Mit dieser Gestaltung des Elektromotors 18 ist es möglich, zwischen der Innenum- fangsfläche des Magnetrings 50 und der Außenumfangsfläche des Blechpakets 40 einen sehr schmalen magnetischen Spalt S vorzusehen, wodurch die magnetische Induktion B im Spalt steigt und letztendlich der Motorwirkungsgrad erhöht werden kann. Femer bietet diese Gestaltung des Pumpen-Elektromotors 18 einige Vorteile gegenüber der oben beschriebenen Pumpe gemäß der DE 199 43 862 AI, weil aufgrund des durch die Erfindung möglichen Wegfalls des in der Regel metallischen Spalttopfes aus dem magnetischen Motorluftspalt sehr kleine Luftspalte realisierbar werden, die einen hohen Motorwirkungsgrad bewirken. Zudem werden die dort auftretenden Wirbel Stromverluste minimiert. Femer sind Armierungsschutzkappen um die Magneten, die ebenfalls einen hohen Platzbedarf fordern, insofern unnötig, als der Magnetring innen im Rückschlußtopf umläuft und deswegen weniger empfindlich auf die auf ihn wirkenden Fliehkräfte reagiert. In der in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform ist das Motorgehäuse 48 aus einem weichmagnetischen Material hergestellt, so dass es den magnetischen Rückschluss zu dem Magnetring 50 bilden kann.After such an assembly of the pump 10, it has the shape as shown in FIG. 1 in longitudinal section. The following features are particularly noteworthy in this construction. The components of the electric motor 18, namely the magnetic ring 50 as well as the laminated core 40 and windings 42, are accommodated within the pot-like motor housing 48 and are encapsulated from the environment by the tight connection of the motor housing 48 and impeller wheel 20. With this design of the electric motor 18, it is possible to provide a very narrow magnetic gap S between the inner circumferential surface of the magnetic ring 50 and the outer circumferential surface of the laminated core 40, as a result of which the magnetic induction B increases in the gap and ultimately the motor efficiency can be increased. This design of the pump electric motor 18 also offers some advantages over the pump described above according to DE 199 43 862 AI, because due to the elimination of the generally metallic containment shell from the magnetic motor air gap, which are possible due to the invention, very small air gaps can be realized, which one cause high engine efficiency. In addition, the eddy current losses occurring there are minimized. Furthermore, protective armor caps around the magnets, which also require a large amount of space, are unnecessary insofar as the magnetic ring rotates inside the return cup and is therefore less sensitive to the centrifugal forces acting on it. In the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, the motor housing 48 is made of a soft magnetic material, so that it can form the magnetic yoke to the magnetic ring 50.
Das zweite Gehäuseteil 16 nimmt den Pumpenmotor 18 mit einem ebenfalls verhältnismäßig dünnen Spalt R zwischen der den Hohlraum 72 begrenzenden Innenoberfläche und der Au- ßenoberfläche des Motorgehäuses 48 auf. Um diesen Spalt R gegenüber den für die Fluidför- derung vorgesehenen impellerradnahen Bereichen der Pumpe 10 abzudichten, sind der Dich- tungsring 60 und der Außengewindering 62 vorgesehen. Der Dichtungsring 60 sorgt für eine statische Abdichtung, indem er sowohl an dem Motorgehäuse 48 als auch an der Innenoberfläche des zweiten Gehäuseteils 16 anliegt. Der Außengewindering 62 hat lediglich dynamische Dichtungswirkung, nämlich derart, dass durch die an ihm ausgebildete Gewindeformation bei einer Rotation des Motorgehäuses 48 und damit des Außengewinderings 62 Strö- mungseffekte in den Tälern der Gewindeformation entstehen, die darin enthaltenes Fluid von dem Spalt R weg zum Impellerrad hin fördern. Im statischen Fall, d.h. bei Stillstand des Motorgehäuses 48 relativ zu dem Pumpengehäuse 12 entfaltet der Außengewindering 62 kaum Dichtwirkung, da er den ihm gegenüberliegenden Oberflächenabschnitt des zweiten Gehäuseteils 16 nicht berührt.The second housing part 16 receives the pump motor 18 with a likewise relatively thin gap R between the inner surface delimiting the cavity 72 and the outer surface of the motor housing 48. In order to seal this gap R with respect to the areas of the pump 10 near the impeller wheel intended for the fluid delivery, the sealing ring 60 and the external threaded ring 62 are provided. The sealing ring 60 provides a static seal by being in contact with both the motor housing 48 and the inner surface of the second housing part 16. The external threaded ring 62 has only a dynamic sealing effect, namely in such a way that, when the motor housing 48 and thus the external threaded ring 62 rotate, the thread formation formed there creates flow effects in the valleys of the threaded formation, the fluid contained therein from the gap R to the impeller wheel promote. In the static case, i.e. when the motor housing 48 is at a standstill relative to the pump housing 12, the external threaded ring 62 has hardly any sealing effect, since it does not touch the surface section of the second housing part 16 lying opposite it.
Trotz Dichtungsring 60 und Außengewindering 62 kommt es bei Förderung von Fluid über das Impellerrad 20 aufgrund relativ hoher Fluiddrücke in dem um die Achse A umlaufenden Kanal 82 zu in den Spalt R überströmendem und diesen füllendem Leckagefluid. Dieses Leckagefluid hat zwar den Vorteil, dass es Motorgeräusche fluidisch dämpft und dass es zu einer schnellen thermischen Übertragung von in dem Motor 18 erzeugter Wärme zu den Kühlrippen 74 beiträgt. Es soll jedoch verhindert werden, dass das in den Spalt R vorgedrungene Leckagefluid über das Gleitlager 54 in den gekapselten Innenraum des Motorgehäuses 48 vordringt. Hierzu entfaltet im dynamischen Betrieb, d.h. bei vorhandener Relativdrehung zwischen Motorgehäuse 18 - und damit verbundener Dichtungsbuchse 64 - und zweitem Ge- häuseteil 16, die Dichtungsbuchse 64 mit ihren Rückführungsgewindeformationen Dichtwirkung. Die Gewindeformationen auf der Dichtungsbuchse 64 sind so ausgebildet, dass bei Rotation in den Tälern der Gewindeformationen Strömungseffekte auftreten, die das dort befindliche Leckagefluid zu einem in Umfangsrichtung verlaufenden Leckagekanal 84 fördern, welcher dann über eine Abflussbohrung 86 und ein Kugelventil 88 zur Ableitung von überschüssigem Leckagefluid mit der Umgebung verbunden ist. Falls die Leckage quantitativ zu groß werden sollte, kann eine Rückführung (nicht näher dargestellt) in das Kühlkreislauf vorgesehen sein.Despite the sealing ring 60 and the external threaded ring 62, when fluid is conveyed via the impeller wheel 20, due to the relatively high fluid pressures in the channel 82 revolving around the axis A, leakage fluid overflowing into the gap R and filling it occurs. This leakage fluid has the advantage that it fluidically dampens engine noise and that it contributes to a rapid thermal transfer of heat generated in the engine 18 to the cooling fins 74. However, the aim is to prevent the leakage fluid that has penetrated into the gap R from penetrating into the encapsulated interior of the motor housing 48 via the slide bearing 54. For this purpose, in dynamic operation, ie when there is a relative rotation between the motor housing 18 - and the associated sealing bush 64 - and the second housing part 16, the sealing bush 64 with its return thread formations develops a sealing effect. The thread formations on the sealing bushing 64 are designed such that flow effects occur when rotating in the valleys of the thread formations, which promote the leakage fluid located there to a leakage channel 84 running in the circumferential direction, which is then connected to the environment via a drain hole 86 and a ball valve 88 for draining excess leakage fluid. If the leakage should become too large quantitatively, a return (not shown in detail) to the cooling circuit can be provided.
Die mit Bezug auf Figuren 1 bis 3 beschriebene Pumpe kann also bei einer Förderung von Fluid von der axialen Öffnung 66 durch die Kanäle 22 des Impellerrads 20 zu dem Umfangs- kanal 82 und aus diesem heraus über den Auslaufstutzen 80 verhindern, dass große Leckage- fluidmengen in den Spalt R eindringen und über diesen in den Innenraum des topfartigen Motorgehäuses 48 vordringen. Dies ist gerade dann vorteilhaft, wenn einerseits ein unerwünschter Kontakt zwischen den Motorkomponenten - Magnetring 50, Blechpaket 40 und Wicklungen 42 - verhindert werden soll, beispielsweise in einem Fall, in dem mit der Pumpe auch aggressive Medien, die die Motorkomponenten angreifen oder gar beschädigen könnten, gefördert werden sollen. Auch sensible Medien, bei denen ein Kontakt zwischen Motorkom- ponenten und Fluid zur Vermeidung von Kontaminationen unterbleiben soll, können mit einer derart gekapselten Pumpe gefördert werden.The pump described with reference to FIGS. 1 to 3 can thus prevent large leakage fluid quantities when fluid is conveyed from the axial opening 66 through the channels 22 of the impeller wheel 20 to the peripheral channel 82 and out of it via the outlet connection 80 penetrate into the gap R and penetrate into the interior of the pot-like motor housing 48. This is particularly advantageous if, on the one hand, undesired contact between the motor components - magnetic ring 50, laminated core 40 and windings 42 - is to be prevented, for example in a case in which the pump also uses aggressive media that could attack or even damage the motor components , should be promoted. Sensitive media, in which contact between motor components and fluid should be avoided to avoid contamination, can also be pumped with such an encapsulated pump.
Femer können mit der in Figur 1 gezeigten Pumpenanordnung auch unerwünschte „Panschverluste" vermieden werden, die beispielsweise bei Pumpen auftreten, in denen die rotierenden Motorkomponenten unmittelbar in dem zu fördernden Fluid liegen und gegen dessen fluidischen Widerstand rotieren.In addition, the pump arrangement shown in FIG. 1 can also be used to avoid undesirable “splashing losses” which occur, for example, in pumps in which the rotating motor components are located directly in the fluid to be conveyed and rotate against its fluidic resistance.
Der in Figur 1 gezeigte Pumpenaufbau hat den weiteren Vorteil, dass der Elektromotor 18 aufgrund seiner Gestaltung als Außenläufermotor kompakt ausgeführt werden kann und somit der insgesamt von der Pumpe 10 eingenommene Bauraum gegenüber herkömmlichen Pumpen stark reduziert werden kann. Dies rührt auch daher, dass der gezeigte Aufbau eine reduzierte Teilezahl aufweist, insbesondere deshalb weil das Impellerrad 20 zugleich in Kombination mit dem topfförmigen oder flaschenförmigen Motorgehäuse 48 zur Kapselung verwendet wird, femer deshalb, weil mit dem Kugellager 32 und dem kleindimensionierten Gleitlager 54 eine kleinbauende Lageranordnung eingesetzt wird, und auch deshalb, weil das topfförmige Motorgehäuse 48 gleichzeitig als magnetisches Joch (Yoke) zur Bereitstellung eines magnetischen Rückschlusses ausgebildet ist. Im Folgenden sollen weitere Ausfuhrungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Es ist darauf hinzuweisen, dass für gleichartige oder gleichwirkende Komponenten jeweils dieselben Bezugszeichen verwendet werden, wie bei der Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels gemäß den Figuren 1 bis 3 geschehen, jedoch ergänzt mit Kleinbuch- staben zur Unterscheidung der einzelnen Ausfuhrungsbeispiele.The pump structure shown in FIG. 1 has the further advantage that the electric motor 18 can be made compact due to its design as an external rotor motor and the overall space occupied by the pump 10 can thus be greatly reduced compared to conventional pumps. This is also due to the fact that the structure shown has a reduced number of parts, in particular because the impeller wheel 20 is also used in combination with the pot-shaped or bottle-shaped motor housing 48 for encapsulation, and also because the ball bearing 32 and the small-sized slide bearing 54 have a small construction Bearing arrangement is used, and also because the cup-shaped motor housing 48 is simultaneously designed as a magnetic yoke (yoke) to provide a magnetic yoke. Further exemplary embodiments of the present invention are described below. It should be pointed out that the same reference numerals are used for components of the same type or having the same effect as in the description of the first exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 3, but supplemented with lower case letters to differentiate the individual exemplary embodiments.
In Figur 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Pumpe gezeigt, die allgemein mit dem Bezugszeichen 10a bezeichnet ist. Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 1 bis 3 insbesondere in den folgenden Punkten: Das Impellerrad 20a ist in seinem radial äußeren Bereich mit einem in axialer Richtung langgezogenen Rand 90a versehen. An der zur Achse A orthogonalen Stirnfläche des Randes 90a stößt dieser mit einer korrespondierenden Stirnfläche des in axialer Richtung gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel verkürzten Motorgehäuses 48a zusammen. Die beiden Stirnflächen sind miteinander verklebt oder verschweißt, jedenfalls dichtend verbunden. Das Motorgehäuse 48a ebenso wie das Impellerrad 20a sind aus einem leichtgewichtigen Kunststoffmaterial oder Aluminium hergestellt, die sehr korrosionsumempfindlich, leicht und gut bearbeitbar sind sowie gute Wärmleiteigenschaften aufweisen. Dadurch kann die Kombination aus Motorgehäuse 48a und Impellerrad 20a nicht mehr als magnetischer Rückschluss für den Magnetring 50a dienen, so dass zwischen den Komponenten Motorge- häuse 48a sowie Rand 90a des Impellerrads 20a und dem Magnetring 50a zusätzlich ein Ringelement 92a vorgesehen ist, das für einen magnetischen Rückschluss sorgt.FIG. 4 shows a second exemplary embodiment of the pump according to the invention, which is generally designated by reference number 10a. The exemplary embodiment according to FIG. 4 differs from the exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 3 in particular in the following points: the impeller wheel 20a is provided in its radially outer region with an edge 90a which is elongated in the axial direction. On the end face of the edge 90a, which is orthogonal to the axis A, the latter abuts with a corresponding end face of the motor housing 48a, which is shortened in the axial direction compared to the first exemplary embodiment. The two end faces are glued or welded together, in any case sealed. The motor housing 48a as well as the impeller wheel 20a are made of a lightweight plastic material or aluminum, which are very sensitive to corrosion, are light and easy to machine and have good thermal conductivity properties. As a result, the combination of motor housing 48a and impeller wheel 20a can no longer serve as a magnetic yoke for the magnetic ring 50a, so that an additional ring element 92a is provided between the components of the motor housing 48a and the edge 90a of the impeller wheel 20a and the magnetic ring 50a provides magnetic inference.
Femer weist das Impellerrad 20a an seinem radial äußeren Bereich eine Gewindeformation 94a auf, die als dynamische Dichtung nach Art einer Rückführungsgewindedichtung wirkt und das Eindringen von zu förderndem Fluid in den Spalt R zwischen dem zweiten Gehäuseteil 16a und den Komponenten Motorgehäuse 48a bzw. Rand 90a einschränkt. Durch diese Maßname können im Vergleich zu der ersten Ausführungsform gemäß Figuren 1 bis 3 der Dichtungsring 60 und der Außengewindering 62 weggelassen werden. Gleichermaßen sind an dem impellerradfernen Bereich des Motorgehäuses 48a Gewindeformationen 96a vorgesehen, die analog zu der Dichtungsbuchse 64 gemäß dem ersten Ausfühmngsbeispiel nach Figuren 1 bis 3 orientiert sind und zusammen mit dem Leckagekanal 84a, der Abflussbohrung 86a und dem Kugelventil 88a für eine Abfuhr von Leckagefluid aus dem Spalt R sorgen. Als weiterer Unterschied zum ersten Ausfuhrungsbeispiel ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 die Gleitlagerbuchse 54 durch eine Kalottenringdichtung 98a ersetzt. Der Kalottenring 98a übernimmt zum einen Lagerfunktion, zum anderen aber auch Dichtungsfunktion, so dass ein Eindringen von Leckagefluid zu den Motorkomponenten Magnetring 50a, Bleckpaket 40a und Wicklungen 42a verhindert werden kann.Furthermore, the impeller wheel 20a has a thread formation 94a on its radially outer region, which acts as a dynamic seal in the manner of a return thread seal and limits the penetration of fluid to be pumped into the gap R between the second housing part 16a and the components motor housing 48a or edge 90a , These measures mean that the sealing ring 60 and the external threaded ring 62 can be omitted in comparison to the first embodiment according to FIGS. 1 to 3. Likewise, threaded formations 96a are provided on the area of the motor housing 48a remote from the impeller, which are oriented analogously to the sealing bush 64 according to the first exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 3 and together with the leakage channel 84a, the drain hole 86a and the ball valve 88a for removing leakage fluid the gap R. As a further difference to the first exemplary embodiment, according to the second exemplary embodiment Figure 4 replaced the plain bearing bush 54 by a spherical ring seal 98a. The dome ring 98a assumes a bearing function on the one hand, but also a sealing function on the other hand, so that the ingress of leakage fluid to the motor components magnetic ring 50a, bleck packet 40a and windings 42a can be prevented.
Figur 5 zeigt ein drittes Ausfuhrungsbeispiel der erfindungsgemäßen Pumpe, die allgemein mit dem Bezugszeichen 10b bezeichnet ist. Diese Ausfuhrungsform ergibt sich aus einer Kombination der beiden ersten Ausführungsbeispiele gemäß den Figuren 1 bis 4 der vorliegenden Erfindung. Dabei ist am Außenumfang des Impellerrads 20b wiederum eine Gewinde- formation 94b vorgesehen, die für eine dynamische Abdichtung des Spalts R sorgt. Das Motorgehäuse 48b ist entsprechend dem Motorgehäuse 48 aus Figur 1 aus weichmagnetischem Material hergestellt und sorgt somit für einen magnetischen Rückschluss zu dem Magnetring 50b. Das Motorgehäuse 48b wird von dem Impellerrad 20b umgriffen und in diesem aufgenommen. Im Übrigen entspricht der Aufbau gemäß dem dritten Ausfuhrungsbeispiel nach Figur 5 im Wesentlichen dem Aufbau des ersten Ausführungsbeispiels nach Figur 1.FIG. 5 shows a third exemplary embodiment of the pump according to the invention, which is generally designated by reference number 10b. This embodiment results from a combination of the first two exemplary embodiments according to FIGS. 1 to 4 of the present invention. In this case, a thread formation 94b is again provided on the outer circumference of the impeller wheel 20b, which ensures dynamic sealing of the gap R. The motor housing 48b is produced in accordance with the motor housing 48 from FIG. 1 from soft magnetic material and thus ensures a magnetic yoke to the magnetic ring 50b. The motor housing 48b is encompassed by the impeller wheel 20b and accommodated therein. Otherwise, the structure according to the third exemplary embodiment according to FIG. 5 essentially corresponds to the structure of the first exemplary embodiment according to FIG. 1.
Figur 6 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Pumpe, die allgemein mit dem Bezugszeichen 10c bezeichnet ist. Dieses vierte Ausführungsbei spiel wird im Folgenden hinsichtlich seiner Unterschiede zu dem mit Bezug auf Figur 4 vorstehend beschrie- benen zweiten Ausfühmngsbeispiel erläutert.Figure 6 shows a fourth embodiment of the pump according to the invention, which is generally designated by the reference numeral 10c. This fourth exemplary embodiment is explained below with regard to its differences from the second exemplary embodiment described above with reference to FIG. 4.
Der wesentliche Unterschied des vierten Ausführungsbeispiels gemäß Figur 6 zu dem zweiten Ausfühmngsbeispiel gemäß Figur 4 liegt darin, dass das Kugellager 32a durch ein Gleitlager 100c ersetzt wurde, das über eine Ringanordnung 102c und 104c auf der Welle 38c axial ge- sichert ist. Durch die Verwendung des Gleitlagers 100c kann einerseits ein in der Anschaffung kostenintensiveres Kugellager ersetzt werden, andererseits kann dadurch Bauraum im impellerradnahen Bereich der Pumpe 10c eingespart werden. Ein weiterer Unterschied des vierten Ausführungsbeispiels gemäß Figur 6 zu dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 liegt darin, dass in dem Spalt R zwischen dem Pumpengehäuse 48c und dem zweiten Gehäuseteil 16c eine Labyrinthdichtung ausgebildet ist. Die Labyrinthdichtung ist dadurch realisiert, dass Ringvorsprünge 106c und 108c in korrespondierende Ringausnehmungen 110c und 112c eingreifen. Der Spalt R besitzt dadurch labyrinthartigen Verlauf, was eine Passage von Leckagefluid erschwert. Zudem weist die vierte Ausführungsform gemäß Figur 6 im Be- reich des impellerradfernen Endes des Motorgehäuses 48c eine Dichtungsbuchse 64c mit Gewindeformationen auf, die als Gewinderückführungsdichtung Leckagefluid über die Ab- flussbohrung 86c ableiten, wie dies auch schon für das erste Ausfühmngsbeispiel gemäß Figuren 1 - 3 beschrieben wurde.The essential difference between the fourth exemplary embodiment according to FIG. 6 and the second exemplary embodiment according to FIG. 4 is that the ball bearing 32a has been replaced by a slide bearing 100c which is axially secured on the shaft 38c via a ring arrangement 102c and 104c. By using the plain bearing 100c, a ball bearing that is more expensive to buy can be replaced on the one hand, and on the other hand space can be saved in the area of the pump 10c near the impeller wheel. Another difference between the fourth exemplary embodiment according to FIG. 6 and the second exemplary embodiment according to FIG. 4 lies in the fact that a labyrinth seal is formed in the gap R between the pump housing 48c and the second housing part 16c. The labyrinth seal is realized in that ring projections 106c and 108c engage in corresponding ring recesses 110c and 112c. As a result, the gap R has a labyrinthine course, which makes it difficult for leakage fluid to pass through. In addition, the fourth embodiment according to FIG. reaches the end of the motor housing 48c remote from the impeller, a sealing bushing 64c with thread formations which, as a thread return seal, discharge leakage fluid via the drain hole 86c, as has already been described for the first exemplary embodiment according to FIGS. 1-3.
Figur 7 zeigt eine fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe, die allgemein mit dem Bezugszeichen lOd bezeichnet ist. Diese fünfte Ausführungsform gleicht in ihrem Aufbau im impellerradnahen Bereich sowie bei der Gestaltung des Pumpenmotors 18d im Wesentlichen dem zweiten Ausfühmngsbeispiel gemäß Figur 4. Die fünfte Ausführungsform weist eine gegenüber der zweiten Ausführungsform gemäß Figur 4 abgewandelte impellerrad- feme Lager- und Dichtungsanordnung auf. Das Motorgehäuse 48d ist nämlich mit seinem Ansatz 52d in einer Gleitlagerbuchse oder einer Abdichtbuchse 114d gelagert, wobei diese Gleitlagerbuchse 114d, insbesondere eine Keramikbuchse, über einen in das zweite Gehäuseteil 16d eingeschraubten Gewindebolzen 116d drehfest fixiert ist. Femer kann in diesem Be- reich eine Kalottendichtung 98d vorgesehen sein, die über eine mit Gewinden versehene Dichtungsbuchse 64d in dem Motorgehäuse 48d gehalten wird. Die Kalottendichtung 98d übernimmt Dichtungs- und Lagerfunktion. Die Dichtungsbuchse 64d ist mit Gewindeformationen versehen, um dynamisch Leckagefluid zu der Abflussbohrung 86d und über diese an die Umgebung zu fördern.FIG. 7 shows a fifth embodiment of the pump according to the invention, which is generally designated with the reference symbol 10d. The structure of this fifth embodiment in the area near the impeller wheel and in the design of the pump motor 18d is essentially the same as that of the second exemplary embodiment according to FIG. 4. The fifth embodiment has an impeller wheel-free bearing and sealing arrangement which is modified compared to the second embodiment according to FIG. The motor housing 48d is mounted with its shoulder 52d in a slide bearing bush or a sealing bush 114d, this slide bearing bush 114d, in particular a ceramic bushing, being fixed in a rotationally fixed manner via a threaded bolt 116d screwed into the second housing part 16d. Furthermore, a calotte seal 98d can be provided in this area, which is held in the motor housing 48d via a sealing bushing 64d provided with threads. The calotte seal 98d assumes the sealing and bearing function. The sealing bushing 64d is provided with thread formations in order to dynamically convey leakage fluid to the drain hole 86d and via this to the surroundings.
Figur 8 zeigt eine sechste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe, die allgemein mit lOe bezeichnet ist. Diese sechste Ausführungsform der Erfindung ist in ihrem dem Impellerrad 20e nahen Bereich im Wesentlichen so wie das erste Ausfuhrungsbeispiel gemäß Figur 1 ausgebildet, wobei lediglich ein Dichtungsring 60e vorgesehen ist, um einem Eindringen von Leckagefluid in den Spalt R zwischen dem zweiten Gehäuseteil 16e und dem Motorgehäuse 48e entgegenzuwirken. In dem impellerradfernen Bereich ist an der Gleitlagerbuchse 54e ein O-Ring 118e vorgesehen, der ein Vordringen von Leckagefluid zu der Lagerbuchse 54e verhindern soll. Die wesentliche Besonderheit der in Figur 8 gezeigten sechsten Ausführungsform gegenüber den vorangehend beschriebenen Ausführungsformen liegt darin, dass diese mit einer Sensorik zur Erfassung der Motordrehung versehen ist. Diese Sensorik umfasst an dem Motorgehäuse 48e angebrachte Magnetelemente 120e, die sich mit dem Motorgehäuse 48e entsprechend einer Motordrehung mitdrehen. Korrespondierend zu den Magnetelementen 120e sind Sensoren 122e an dem zweiten Gehäuseteil 16e des Pumpengehäuses 12e vorgese- hen. Mittels der Magnetelemente 120e und der Sensoren 122e lässt sich eine Relativdrehung zwischen Motorgehäuse 48e und Pumpengehäuse 12e erfassen. Mit anderen Worten lässt sich über die Sensorik, umfassend die Magnetelemente 120e und die Sensoren 122e, der aktuelle Drehzustand der Pumpe, d.h. die Drehzahl, ermitteln, so dass die Pumpe lOe leicht in eine Regelung eingebunden werden kann. Die über die Sensorik erfassten Signale werden über Zuleitungen 124e zu einer nicht gezeigten Auswerteelektronik geleitet.FIG. 8 shows a sixth embodiment of the pump according to the invention, which is generally designated 10E. This sixth embodiment of the invention is designed in its area near the impeller wheel 20e essentially like the first exemplary embodiment according to FIG. 1, only one sealing ring 60e being provided to prevent leakage fluid from penetrating into the gap R between the second housing part 16e and the motor housing 48e to counteract. In the area remote from the impeller, an O-ring 118e is provided on the slide bearing bush 54e, which is intended to prevent leakage fluid from penetrating to the bearing bush 54e. The essential special feature of the sixth embodiment shown in FIG. 8 compared to the previously described embodiments is that it is provided with a sensor system for detecting the engine rotation. This sensor system comprises magnetic elements 120e attached to the motor housing 48e, which rotate with the motor housing 48e in accordance with a motor rotation. Corresponding to the magnetic elements 120e, sensors 122e are provided on the second housing part 16e of the pump housing 12e. hen. A relative rotation between the motor housing 48e and the pump housing 12e can be detected by means of the magnetic elements 120e and the sensors 122e. In other words, the current state of rotation of the pump, ie the speed, can be determined via the sensors, including the magnetic elements 120e and the sensors 122e, so that the pump 10e can easily be integrated into a control system. The signals detected by the sensor system are passed via leads 124e to evaluation electronics, not shown.
Figuren 9 und 10 zeigen ein siebtes Ausfühmngsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das sich hinsichtlich der Gestaltung des Motors, der Vorkehrungen zur Abdichtung und hinsichtlich der Lagerung im Wesentlichen am ersten Ausfühmngsbeispiel gemäß Figuren 1 bis 3 orientiert. Der Unterschied liegt jedoch darin, dass das über die Öffnung 66f axial zuströmende Fluid die Pumpe auch wieder in axialer Richtung über einen Ausströmstutzen 126f verlässt, im Gegensatz zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen, in welchen das Fluid im Wesentlichen in radialer Richtung ausströmte - in Figur 1 über den Auslaufstutzen 80. Das axiale Abführen des Fluids wird dadurch erreicht, dass, wie in Figur 10 gezeigt, radial um das zweite Gehäuseteil 16f herum eine Vielzahl von halbzylindrischen Kanälen 128f ausgebildet sind, die durch ein nunmehr ebenfalls topfförmig ausgebildetes erstes Gehäuseteil 14f nach radial außen hin abgedichtet sind. Auf der in Figur 9 rechten Seite ist dann eine Verschlusshaube 13 Of vorgesehen.FIGS. 9 and 10 show a seventh exemplary embodiment of the present invention, which is essentially based on the first exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 3 with regard to the design of the motor, the precautions for sealing and with regard to storage. The difference, however, lies in the fact that the fluid flowing axially through the opening 66f also leaves the pump again in the axial direction via an outflow connection 126f, in contrast to the exemplary embodiments described above, in which the fluid essentially flowed out in the radial direction - in FIG. 1 Via the outlet connection 80. The axial discharge of the fluid is achieved in that, as shown in FIG. 10, a plurality of semicylindrical channels 128f are formed radially around the second housing part 16f, which are radially formed by a now also cup-shaped first housing part 14f are sealed on the outside. A closure hood 13 Of is then provided on the right-hand side in FIG. 9.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele zeigen verschiedene Möglichkeiten auf, wie mit einem gekapselten Elektromotor mit hohem Motorwirkungsgrad einfach aufgebaute Pumpen kleiner Baugröße erhalten werden können, die unabhängig von der Sensibilität und den Eigenschaften des zu fördernden Fluids eingesetzt werden können.The exemplary embodiments described above show various possibilities of how simple, compact pumps of small construction can be obtained with an encapsulated electric motor with high motor efficiency, which pumps can be used independently of the sensitivity and properties of the fluid to be pumped.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein. The features disclosed in the above description, the figures and the claims can be important both individually and in any combination for the implementation of the invention in the various configurations.

Claims

5 Patentansprüche 5 claims
1. Elektromotor (18) zur Verwendung als Pumpenmotor mit: einem mit wenigstens einer Wicklung (42) versehenen Stator (40), einem den Stator (40) umgreifenden Außenrotor (50) und1. Electric motor (18) for use as a pump motor with: a stator (40) provided with at least one winding (42), an outer rotor (50) encompassing the stator (40) and
IÖ - einer drehfest mit dem Außenrotor (50) verbundenen Nabe, die mit einem Pumpenrad (20) versehen ist, wobei der Außenrotor (50) und die Nabe über eine Lageranordnung (32, 54) drehbar auf einem den Stator (40) haltenden Schaft (38) oder Welle gelagert sind, die Lageranordnung (32, 54) ein pumpenradnahes erstes Lager (32) sowie ein pumpenradfernes zweites LagerIÖ - a hub which is connected to the outer rotor (50) in a rotationally fixed manner and is provided with a pump wheel (20), the outer rotor (50) and the hub being rotatable via a bearing arrangement (32, 54) on a shaft holding the stator (40) (38) or shaft are mounted, the bearing arrangement (32, 54) a first bearing (32) close to the pump wheel and a second bearing remote from the pump wheel
15 (54) umfasst, und dem Elektromotor (18) ein Motorgehäuse (48) zugeordnet ist, das einen ersten Nabenteil bildet und das derart ausgebildet ist, dass es zusammen mit dem Pumpenrad (20) den Stator (40) sowie den Außenrotor (50) abgedichtet kapselt, wobei das Pumpenrad (20) einen zweiten Nabenteil bildet.15 (54), and the electric motor (18) is assigned a motor housing (48) which forms a first hub part and which is designed such that it together with the pump wheel (20) the stator (40) and the outer rotor (50 ) encapsulates sealed, the pump wheel (20) forming a second hub part.
20 2. Elektromotor (18a) nach Anspmch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorgehäuse (48a) dichtend an das Pumpenrad (20a) angeflanscht ist.20 2. Electric motor (18a) according to Anspmch 1, characterized in that the motor housing (48a) is flanged to the pump impeller (20a).
3. Elektromotor (18) nach Anspmch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorgehäuse (48) dichtend in dem Pumpenrad (20) aufgenommen ist.3. Electric motor (18) according to Anspmch 1, characterized in that the motor housing (48) is sealingly received in the pump wheel (20).
2525
4. Elektromotor (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorgehäuse (48) aus einem weichmagnetischen Material hergestellt ist.4. Electric motor (18) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the motor housing (48) is made of a soft magnetic material.
5. Elektromotor (18a) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, 0 dass das Motorgehäuse (48a) aus einem nicht magnetischen Material hergestellt ist und dass zwischen dem Außenrotor (50a) und der Nabe (30a, 48a) ein weichmagnetisches Joch (92a) vorgesehen ist. 5. Electric motor (18a) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the motor housing (48a) is made of a non-magnetic material and that between the outer rotor (50a) and the hub (30a, 48a) is a soft magnetic yoke (92a) is provided.
6. Elektromotor (18c) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lager (100c) als Gleitlager ausgebildet ist, das auf dem Schaft (38c) axial gesichert ist.6. Electric motor (18c) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the first bearing (100c) is designed as a slide bearing which is axially secured on the shaft (38c).
7. Elektromotor (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lager (32) als Wälzlager, insbesondere als Kugellager (32), ausgebildet ist.7. Electric motor (18) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the first bearing (32) is designed as a roller bearing, in particular as a ball bearing (32).
8. Elektromotor (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lager (32) in einer in dem Pumpenrad (20) ausgebildeten Lageraufnahme aufgenommen ist.8. Electric motor (18) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the first bearing (32) is received in a bearing receptacle formed in the pump wheel (20).
9. Elektromotor (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageranordnung, insbesondere im Bereich des ersten Lagers (32), axial verspannt ist.9. Electric motor (18) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the bearing arrangement, in particular in the region of the first bearing (32), is axially clamped.
10. Elektromotor (18) nach Anspmch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur axialen Verspannung der Lageranordnung zwischen dem Schaft (38) und dem Pumpenrad (20) ein in Achsrichtung (A) vorgespanntes Federelement (36), insbesondere ein Elastomerfederelement (36), und eine an dem Federelement (36) angreifende Kugel (56) angeordnet sind.10. Electric motor (18) according to Anspmch 10, characterized in that for the axial bracing of the bearing arrangement between the shaft (38) and the pump wheel (20) a spring element (36) pretensioned in the axial direction (A), in particular an elastomer spring element (36), and a ball (56) engaging on the spring element (36) is arranged.
11. Elektromotor (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Lager (54) als Gleitlager, insbesondere als kompaktes Sinterlager, Kunststofflager, Keramiklager oder Kalottenlager, ausgebildet ist.11. Electric motor (18) according to one of claims 1 to 10, characterized in that the second bearing (54) is designed as a plain bearing, in particular as a compact sintered bearing, plastic bearing, ceramic bearing or spherical bearing.
12. Elektromotor (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Lager (54) in einer in dem Motorgehäuse (48) ausgebildeten Lageraufnahme (52) aufgenommen ist.12. Electric motor (18) according to one of claims 1 to 11, characterized in that the second bearing (54) is accommodated in a bearing receptacle (52) formed in the motor housing (48).
13. Elektromotor (18c) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schaft (38e) und dem Motorgehäuse (48e) im Bereich des zweiten Lagers (54e) wenigstens eine Radialdichtung (64e), insbesondere wenigstens eine Gleitringdichtung oder wenigstens ein O-Ring (118e), vorgesehen ist.13. Electric motor (18c) according to one of claims 1 to 12, characterized in that between the shaft (38e) and the motor housing (48e) in the region of the second Bearing (54e) at least one radial seal (64e), in particular at least one mechanical seal or at least one O-ring (118e), is provided.
14. Elektromotor (18a) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, 5 dass zwischen der Welle (38a) und dem Motorgehäuse (48a) im Bereich des zweiten14. Electric motor (18a) according to one of claims 1 to 13, characterized in that between the shaft (38a) and the motor housing (48a) in the region of the second
Lagers wenigstens eine federnde Axialdichtung (98a) vorgesehen ist.Bearing at least one resilient axial seal (98a) is provided.
15. Elektromotor (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Welle (38) und dem Motorgehäuse (48) im Bereich des zweiten Lagers15. Electric motor (18) according to one of claims 1 to 14, characterized in that between the shaft (38) and the motor housing (48) in the region of the second bearing
10 (54) wenigstens eine Rückführungsgewindedichtung (64) vorgesehen ist, wobei das10 (54) at least one return thread seal (64) is provided, the
Rückführungsgewinde entweder an dem Schaft oder an dem Motorgehäuse (48) oder an einer Dichtungsbuchse (64) zwischen Schaft (38) und Motorgehäuse (48) ausgebildet ist.Return thread is formed either on the shaft or on the motor housing (48) or on a sealing bush (64) between the shaft (38) and the motor housing (48).
16. Elektromotor (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, ι5 dass der Schaft (38) mit einer Bohrung (46) zur Aufnahme von Zuleitungen (44) zu dem16. Electric motor (18) according to any one of claims 1 to 15, characterized ι, 5 that the shank (38) having a bore (46) for receiving leads (44) to the
Stator (40) versehen ist.Stator (40) is provided.
17. Pumpe (10) zum Fördern von Fluiden, ausgeführt mit einem Elektromotor (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Pumpe (10) ein den Elektromotor (18) aufnehmendes17. Pump (10) for conveying fluids, carried out with an electric motor (18) according to one of claims 1 to 17, wherein the pump (10) receiving the electric motor (18)
20 Pumpengehäuse (12) mit einem Zulauf (66) und einem Ablauf (80) zum Zuführen und20 pump housing (12) with an inlet (66) and an outlet (80) for feeding and
Abführen des Fluids aufweist.Has drainage of the fluid.
18. Pumpe (10) nach Anspmch 17, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Pumpengehäuse (12) und der Nabe (20, 48) ein dünner Spalt (R) vorgesehen ist. 518. Pump (10) according to Anspmch 17, characterized in that a thin gap (R) is provided between the pump housing (12) and the hub (20, 48). 5
19. Pumpe (10) nach Anspmch 18, dadurch gekennzeichnet, dass in einem pumpenradnahen Bereich an dem Pumpengehäuse (12) oder/und an der Nabe (20, 48) zum Abdichten des Spaltes (R) eine Spaltdichtung (60, 62), insbesondere ein Dichtring (60) oder/und eine Rückführungsgewindedichtung (62), vorgesehen ist.19. Pump (10) according to Anspmch 18, characterized in that in a region near the pump wheel on the pump housing (12) and / or on the hub (20, 48) for sealing the gap (R), a gap seal (60, 62), in particular a sealing ring (60) and / or a return thread seal (62) is provided.
30 30
20. Pumpe (10) nach Anspmch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass in einem pumpenradfernen Bereich der Nabe (20, 48) nahe dem zweiten Lager (54) eine weitere Spaltdichtung (64) zum Abdichten des Spaltes (R) vorgesehen ist.20. Pump (10) according to Anspmch 18 or 19, characterized in that a further gap seal (64) for sealing the gap (R) is provided in a region of the hub (20, 48) remote from the pump wheel near the second bearing (54).
21. Pumpe (10) nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Spaltdichtung (64) eine Labyrinthdichtung (106c, 108c, 110c, 112c) oder/und eine Ringdichtung, insbesondere einen O-Ring, oder/und eine Gewinderückführungsdichtung (64) umfasst.21. Pump (10) according to one of claims 18 to 20, characterized in that the further gap seal (64) is a labyrinth seal (106c, 108c, 110c, 112c) and / or an annular seal, in particular an O-ring, and / or a thread return seal (64).
22. Pumpe (10) nach Anspmch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführungsgewindedichtung (64) mit einer in axialer oder/und in radialer Richtung orientierten Gewindesteigung ausgebildet ist.22. Pump (10) according to Anspmch 21, characterized in that the return thread seal (64) is formed with a thread pitch oriented in the axial and / or in the radial direction.
23. Pumpe (10) nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (R) mit einem Überlauf (84, 86, 88) zum Abführen oder Rückführen von überschüssigem Fluid verbunden ist.23. Pump (10) according to one of claims 18 to 22, characterized in that the gap (R) is connected to an overflow (84, 86, 88) for removing or returning excess fluid.
24. Pumpe (10) nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Axialpumpe ausgebildet ist, bei welcher das zu fördernde Fluid in axialer Richtung abgeführt wird. 24. Pump (10) according to any one of claims 17 to 23, characterized in that it is designed as an axial pump, in which the fluid to be delivered is discharged in the axial direction.
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