Anordnung zur Förderung von Fluiden Arrangement for conveying fluids
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Förderung von Fluiden. Als Fluide können flüssige und/oder gasförmige Medien gefördert werden..The invention relates to an arrangement for conveying fluids. As fluids, liquid and / or gaseous media can be conveyed.
Bei Computern werden heute Bauteile mit hohen Wärmestromdichten verwendet, z.B. 60 W/cm2. Von diesen Bauteilen muss die Wärme zunächst in einen Flüssigkeitskreislauf überführt werden, und von diesem Kreislauf muss die Wärme über einen Flüssigkeits-Luft-Wärmetauscher an die Umgebungsluft abgegeben werden.In computers today components with high heat flux densities are used, for example 60 W / cm 2 . From these components, the heat must first be transferred to a liquid circuit, and from this circuit, the heat must be discharged through a liquid-to-air heat exchanger to the ambient air.
Die Ableitung der Wärme von Bauteilen mit hoher Wärmestromdichte erfolgt mittels sogenannter Wärmeaufnehmer oder CoId Plates. In diesen wird die Wärme zu einer Kühlflüssigkeit übertragen, und diese wird gewöhnlich in einem Kreislauf in Zwangsumlauf versetzt.The dissipation of heat from components with a high heat flux density occurs by means of so-called heat receivers or CoId plates. In these, the heat is transferred to a cooling liquid, and this is usually placed in a circuit in forced circulation.
Dabei durchströmt die Kühlflüssigkeit nicht nur den Wärmeaufnehmer, sondern auch eine Flüssigkeitspumpe, welche den Zwangsumlauf bewirkt und einen adäquaten Druckaufbau und einen adäquaten Volumenstrom durch den Wärmeaufnehmer und einen zugeordneten Wärmetauscher bewirkt, so dass die zu diesen Wärmeübertragern gehörenden Wärmeübertragungs-Koeffizienten groß und die zur Wärmeübertragung notwendigen Temperaturgradienten klein werden.In this case, the cooling liquid flows through not only the heat absorber, but also a liquid pump, which causes the forced circulation and an adequate pressure build-up and an adequate volume flow through the heat exchanger and an associated heat exchanger causes, so that the heat transfer coefficients associated with these heat transfer large and the heat transfer necessary temperature gradient become small.
Beim Wärmetauscher wird gewöhnlich ein Lüfter angeordnet, welcher auf der Luftseite des Wärmetauschers eine erzwungene Konvektion der Kühlluft und gute Übertragungskoeffizienten bewirkt.In the heat exchanger usually a fan is arranged, which causes a forced convection of the cooling air and good transfer coefficients on the air side of the heat exchanger.
Bei derartigen Kühlanordnungen werden Lüfter und Flüssigkeitspumpe separat angetrieben, und diese Bauteile sind häufig auch räumlich voneinander getrennt. Deshalb benötigt man zwei Antriebe, welche meist rotatorisch arbeiten. Diese Antriebe benötigen Energie und auch ziemlich viel Bauraum, was beides unerwünscht ist.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine neue Anordnung zur Förderung von Fluiden bereit zu stellen.In such cooling arrangements fan and liquid pump are driven separately, and these components are often spatially separated. Therefore you need two drives, which usually work rotationally. These drives require energy and also quite a lot of space, both of which are undesirable. It is therefore an object of the invention to provide a new fluid delivery system.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1. Man erhält so eine sehr kompakte Anordnung mit gutem Wirkungsgrad, wobei die weichferromagnetischen Magnetfluss-Leiter den Raum zwischen dem Spalttopf und dem zweiten Dauermagneten überbrücken und dadurch einen größeren Abstand zwischen dem ersten Dauermagneten und dem zweiten Dauermagneten der Magnetkupplung ermöglichen.According to the invention, this object is achieved by the subject matter of claim 1. This gives a very compact arrangement with good efficiency, wherein the soft ferromagnetic magnetic flux conductors bridge the space between the containment shell and the second permanent magnet and thereby a greater distance between the first permanent magnet and enable the second permanent magnet of the magnetic coupling.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen, sowie aus den Unteransprüchen. Es zeigt:Further details and advantageous developments of the invention will become apparent from the following described and illustrated in the drawings, in no way as a limitation of the invention to be understood embodiments, and from the dependent claims. It shows:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, gesehen längs der Linie l-l der Fig. 5,1 shows a longitudinal section through a preferred embodiment of the invention, as seen along the line l-l of Fig. 5,
Fig. 2 und 3 eine Explosionsdarstellung der Anordnung nach Fig. 1 ,2 and 3 is an exploded view of the arrangement of FIG. 1,
Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Erfindung,4 is a schematic representation for explaining the invention,
Fig. 5 einen Schnitt, gesehen längs der Linie V-V der Fig. 1 ,5 is a section taken along the line V-V of Fig. 1,
Fig. 6 eine raumbildliche Darstellung einer Anordnung mit Flussleitblechen, nach einer Variante der Erfindung,6 shows a three-dimensional representation of an arrangement with flux guide plates, according to a variant of the invention,
Fig. 7 eine vergrößerte Ausschnittsdarstellung aus Fig. 6, welche Vorsprünge zeigt, die beim Ultraschallschweißen verformt werden und dabei eine örtliche Schweißverbindung herstellen,FIG. 7 is an enlarged fragmentary view of FIG. 6 showing protrusions that are deformed during ultrasonic welding to produce a local weld; FIG.
Fig. 8 eine Draufsicht von unten auf die Anordnung der Fig. 6, gesehen in Richtung des Pfeiles VIII der Fig. 6,
Fig. 9 eine Draufsicht von oben auf die Anordnung der Fig. 6, gesehen in Richtung des Pfeiles IX der Fig. 6,8 is a bottom plan view of the arrangement of FIG. 6, viewed in the direction of the arrow VIII of FIG. 6, 9 is a top plan view of the arrangement of FIG. 6, seen in the direction of the arrow IX of FIG. 6,
Fig. 10 eine schematische Darstellung der Befestigung der Anordnung gemäß Fig. 6 mittels Aufpressen und Ultraschallschweißen,10 is a schematic representation of the attachment of the arrangement of FIG. 6 by means of pressing and ultrasonic welding,
Fig. 1 1 eine Ausschnittsvergrößerung,1 1 an enlarged detail,
Fig. 12 die Anordnung gemäß Fig. 10 nach ihrer Montage,12 shows the arrangement according to FIG. 10 after its assembly, FIG.
Fig. 13 eine raumbildliche Darstellung einer Anordnung mit Flussleitblechen, gemäß einer weiteren Variante der Erfindung,13 shows a three-dimensional representation of an arrangement with flux guide plates, according to a further variant of the invention,
Fig. 14 eine vergrößerte Ausschnittsdarstellung aus Fig. 13,14 is an enlarged sectional view of FIG. 13,
Fig. 15 einen horizontalen Schnitt durch die Anordnung gemäß Fig. 13,15 is a horizontal section through the arrangement of FIG. 13,
Fig. 16 einen Ausschnitt aus Fig. 15,16 is a detail of FIG. 15,
Fig. 17 einen Schnitt durch ein Flussleitblech der Fig. 13, undFig. 17 is a section through a Flußleitblech of FIG. 13, and
Fig. 18 und 19 zwei schematische Darstellungen zur Erläuterung der Montage des Rotors und seiner Lager bei der Anordnung nach Fig. 1 bis 3.18 and 19 are two schematic diagrams for explaining the mounting of the rotor and its bearings in the arrangement of FIGS. 1 to 3.
In der nachfolgenden Beschreibung beziehen sich die Begriffe links, rechts, oben, unten auf die jeweilige Zeichnungsfigur. Gleiche oder gleich wirkende Teile werden in den verschiedenen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, ggf. mit nachgestellten Apostrophen, z.B. 150 und 150".In the following description, the terms left, right, up, down refer to the respective drawing figure. Identical or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the various figures, possibly with trailing apostrophes, e.g. 150 and 150 ".
Fig. 1 zeigt in vergrößerter Darstellung eine Anordnung mit einem elektronisch kommutierten Außenläufermotor 20. Dieser hat einen Innenstator 22 von
konventioneller Bauweise, wie er beispielhaft in Fig. 2 im Schnitt dargestellt ist, z.B. einen Stator mit ausgeprägten Polen oder einen Klauenpolstator, und dieser ist durch einen im wesentlichen zylindrischen Luftspalt 24 von einem permanentmagnetischen Außenrotor 26 getrennt, dessen Aufbau ebenfalls aus Fig. 2 besonders gut ersichtlich ist. Im Betrieb dreht sich der Außenrotor 26 um den Innenstator 22, weshalb man solche Motoren 20 als Außenläufermotoren bezeichnet.Fig. 1 shows an enlarged view of an arrangement with an electronically commutated external rotor motor 20. This has an inner stator 22 of conventional construction, as shown by way of example in Fig. 2 in section, for example, a stator with salient poles or a claw-pole, and this is separated by a substantially cylindrical air gap 24 from a permanent magnetic outer rotor 26, whose structure also from Fig. 2 particularly is clearly visible. In operation, the outer rotor 26 rotates about the inner stator 22, which is why such motors 20 are referred to as external rotor motors.
Der Innenstator 22 ist auf einem Lagerrohr 30 aus einem geeigneten Kunststoff befestigt, gewöhnlich durch Aufpressen. Die Form des Lagerrohrs 30 ist aus Fig. 2 und 3 besonders klar ersichtlich. Rechts vom Innenstator 22 befindet sich in Fig. 1 eine Leiterplatte 32. Auf dieser befinden sich z.B. (hier nicht dargestellte) elektronische Bauteile, die zur elektronischen Kommutierung des Motors 20 benötigt werden, außerdem ein Rotorstellungssensor 34, der von einem Permanentmagnetring 36 des Außenrotors 26 gesteuert wird. Der Magnetring 36 ist radial magnetisiert und hat bevorzugt vier Rotorpole. Seine Magnetisierung, also die Verteilung seiner magnetischen Flussdichte kann z.B. rechteckförmig oder trapezförmig sein. Der Sensor 34 wird von einem Streufeld des Magnetrings 36 gesteuert, was eine berührungslose Erfassung der Stellung des Rotors 26 ermöglicht.The inner stator 22 is mounted on a bearing tube 30 made of a suitable plastic, usually by pressing. The shape of the bearing tube 30 is particularly clear from Figs. 2 and 3. To the right of the inner stator 22 is located in Fig. 1, a circuit board 32. On this are, for example. (Not shown here) electronic components that are required for electronic commutation of the motor 20, also a rotor position sensor 34 which is controlled by a permanent magnet ring 36 of the outer rotor 26. The magnet ring 36 is radially magnetized and preferably has four rotor poles. Its magnetization, that is, the distribution of its magnetic flux density can be e.g. be rectangular or trapezoidal. The sensor 34 is controlled by a stray field of the magnetic ring 36, which allows a non-contact detection of the position of the rotor 26.
Der Außenrotor 26 hat eine Bauweise mit einer sogenannten Rotorglocke 40, die hier als tiefgezogenes, becherförmiges Blechteil aus weichferromagnetischem Werkstoff ausgebildet ist. Der Magnetring 36 ist in diesem Blechteil 40 befestigt, so dass es einen magnetischen Rückschluss für den Rotormagneten 36 bildet.The outer rotor 26 has a construction with a so-called rotor bell 40, which is designed here as a deep-drawn, cup-shaped sheet metal part made of soft ferromagnetic material. The magnetic ring 36 is fixed in this sheet metal part 40, so that it forms a magnetic yoke for the rotor magnet 36.
Das Blechteil 40 ist an einer Nabe 44 befestigt, in der eine Welle 46 in der dargestellten Weise befestigt ist. Die Welle 46 ist in zwei Kugellagern 48, 50 gelagert, deren Außenringe durch ein Distanzstück 52 im Abstand voneinander gehalten werden, vgl. die schematischen Darstellungen in den Fig. 18 und 19. Diese Kugellager 48, 50 werden, zusammen mit der Welle 46, bei der Montage in Fig. 1 von links in das Lagerrohr 30 eingepresst und durch ein Rastglied 54 dort festgehalten, vgl. Fig. 18 und 19. Zum Einpressen des Rastglieds 54 dient ein axialer Vorsprung 56 des Flanschteils 44. Zwischen letzterem und dem Innenring des Wälzlagers 48 befindet sich eine Druckfeder 58, welche, bezogen auf Fig. 1, nach der Montage den Rotor 26
so weit nach links presst, bis ein am rechten Ende der Welle 46 befestigter Sprengring 59 gegen den Innenring des Wälzlagers 50 anliegt. Die Welle 46 ist also bei dieser Art der Montage in den Innenringen der beiden Wälzlager 48, 50 verschiebbar. Naturgemäß stellt diese Art der Montage nur eine bevorzugte Ausführungsform dar. Viele andere Arten sind möglich.The sheet metal part 40 is fixed to a hub 44 in which a shaft 46 is fixed in the manner shown. The shaft 46 is mounted in two ball bearings 48, 50, the outer rings are held by a spacer 52 at a distance from each other, see. These ball bearings 48, 50 are, together with the shaft 46, pressed in the assembly in Fig. 1 from the left into the bearing tube 30 and held there by a locking member 54, see. For pressing the locking member 54 is an axial projection 56 of the flange 44. Between the latter and the inner ring of the roller bearing 48 is a compression spring 58, which, based on Fig. 1, after assembly, the rotor 26th press so far to the left until a mounted at the right end of the shaft 46 snap ring 59 abuts against the inner ring of the bearing 50. The shaft 46 is thus displaceable in this type of assembly in the inner rings of the two bearings 48, 50. Naturally, this type of assembly is only one preferred embodiment. Many other types are possible.
Diese Art der Montage ermöglicht es bei Fig. 1 , den Rotor 26 samt seinen fertig vormontierten Lagern 48, 50 von links her im Lagerrohr 30 zu montieren, so dass das in Fig. 1 rechte Ende 60 der Innenausnehmung des Lagerrohrs 30 wie dargestellt flüssigkeitsdicht verschlossen sein kann. Anhand der nachfolgenden Fig. 18 und 19 wird diese Art der Montage noch näher erläutert.This type of assembly makes it possible in Fig. 1, the rotor 26 together with its pre-assembled bearings 48, 50 mounted from the left in the bearing tube 30 so that the right in Fig. 1 end 60 of the inner recess of the bearing tube 30 as shown liquid-tight can be. With reference to the following FIGS. 18 and 19, this type of assembly will be explained in more detail.
Die Außenseite des Blechteils 40 ist von einem Kunststoffteil 63 umgeben, in welchem durch Kunststoff-Spritzguss Lüfterflügel 64 in der dargestellten Weise ausgebildet sind. Diese drehen sich im Betrieb in einer Ausnehmung 66 eines Lüftergehäuses 68, vgl. Fig. 3. Das Lüftergehäuse 68 hat bevorzugt die übliche quadratische Grundform eines Gerätelüfters und hat in seinen Ecken jeweils eine Befestigungsbohrung 70. Das Kunststoffteil 63 hat in Fig. 1 rechts ein Fortsetzungsteil 65, in welchem ein Dauermagnet 67 befestigt ist, der Teil einer Magnetkupplung ist.The outside of the sheet metal part 40 is surrounded by a plastic part 63, in which fan blades 64 are formed in the manner shown by plastic injection molding. These rotate during operation in a recess 66 of a fan housing 68, see. Fig. 3. The fan housing 68 preferably has the usual square basic shape of a device fan and has in its corners each have a mounting hole 70. The plastic part 63 has in Fig. 1 right a continuation part 65 in which a permanent magnet 67 is attached, the part of a magnetic coupling is.
Das Lagerrohr 30 geht in Fig. 1 nach rechts über in einen flanschartigen Abschnitt 80, der senkrecht zur Drehachse 81 des Rotors 26 verläuft und an seiner Peripherie übergeht in einen zylindrischen Abschnitt 82, der hier die Funktion eines sogenannten Spaltrohres hat und deshalb im folgenden als Spaltrohr 82 bezeichnet wird. Dieses geht über eine Schulter 84 über in einen zylindrischen Abschnitt 86, dessen freies Ende, wie dargestellt, zur Befestigung eines Deckels 88 dient, z.B. durch Laserschweißen. Am Deckel 88 ist ein Zulaufstutzen 96 für Kühlflüssigkeit vorgesehen. In dem vom Deckel 88 verschlossenen Gehäuseteil ist ein Förderrad 90 drehbar angeordnet. Das Lagerrohr 83 ist wie dargestellt bevorzugt einstückig mit den Teilen 82, 84, 86 aus einem magnetisch transparenten Kunststoff hergestellt.The bearing tube 30 is in Fig. 1 to the right in a flange-like portion 80 which is perpendicular to the axis of rotation 81 of the rotor 26 and merges at its periphery in a cylindrical portion 82 which here has the function of a so-called split tube and therefore in the following Canned 82 is called. This passes over a shoulder 84 into a cylindrical portion 86, the free end of which, as shown, serves to secure a lid 88, e.g. by laser welding. On the lid 88, an inlet nozzle 96 is provided for cooling liquid. In the housing part closed by the cover 88, a delivery wheel 90 is rotatably arranged. The bearing tube 83 is as shown preferably integrally with the parts 82, 84, 86 made of a magnetically transparent plastic.
Das Förderrad 90 ist bevorzugt einstückig mit einem permanentmagnetischen Rotor 92 ausgebildet, der mit dem Dauermagneten 67 eine Magnetkupplung 94 bildet, d.h.
wenn sich der Dauermagnet 67 dreht, dreht sich auch der Dauermagnet 92 und treibt dadurch das Förderrad 90 an, wodurch dieses Flüssigkeit über den Einlass 96 ansaugt und über einen Auslass 98 nach außen pumpt, wie durch Pfeile angedeutet. Selbstverständlich kann anstelle einer Spiralpumpe jede beliebige andere Strömungsmaschine vorgesehen werden, z.B. ein Kompressor für ein Kältemittel.The feed wheel 90 is preferably formed integrally with a permanent magnetic rotor 92 which forms a magnetic coupling 94 with the permanent magnet 67, ie when the permanent magnet 67 rotates, the permanent magnet 92 also rotates, thereby driving the delivery wheel 90, whereby this liquid sucks through the inlet 96 and pumped through an outlet 98 to the outside, as indicated by arrows. Of course, any other turbomachine may be provided instead of a spiral pump, for example a compressor for a refrigerant.
Wie man den Zeichnungen entnimmt, ist der Abstand vom Dauermagneten 67 zum Dauermagneten 92 groß, so dass eine direkte Übertragung des Drehmoments zwischen diesen beiden Magneten nicht möglich wäre. Aus diesem Grund ist zwischen den Magneten 67, 92 eine Mehrzahl von Magnetfluss-Leitern in Form von Flussleitkörpern 150 angeordnet, welche das Magnetfeld des rotierenden Dauermagneten 67 auf das Spaltrohr 82 abbilden und dadurch eine Drehung des Dauermagneten 92 bewirken.As can be seen from the drawings, the distance from the permanent magnet 67 to the permanent magnet 92 is large, so that a direct transmission of the torque between these two magnets would not be possible. For this reason, a plurality of magnetic flux conductors in the form of Flußleitkörpern 150 are disposed between the magnets 67, 92, which image the magnetic field of the rotating permanent magnet 67 on the gap tube 82 and thereby cause a rotation of the permanent magnet 92.
Fig. 2 zeigt etwa die Hälfte der Flussleitkörper 150 in perspektivischer Darstellung, und Fig. 4 erläutert ihre Wirkungsweise. Die Flussleitkörper 150 haben bei Fig. 1 und 2 die Form von fünfeckigen Platten aus Dynamoblech, also aus weichferromagnetischem Material. Sie sind bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 5 mit ihren radial inneren Enden in das Spaltrohr 82 eingebettet, vgl. Fig. 5, und verbreitern sich, von diesem ausgehend, in Richtung radial nach außen. Dabei sind sie sternförmig angeordnet, z.B. in der Form gemäß Fig. 5. Ihre äußeren Enden 1 52 sind durch einen magnetischen Luftspalt 154 vom Dauermagneten 67 getrennt. ("Magnetischer Luftspalt" ist ein Begriff des Elektromaschinenbaus. Auch ein Kunststoff, der magnetisch transparent ist, kann einen solchen "Luftspalt" bilden, d.h. magnetisch wirkt er wie Luft.)Fig. 2 shows approximately half of the flux guide 150 in a perspective view, and Fig. 4 explains its operation. The flux guide 150 have in Figs. 1 and 2 in the form of pentagonal plates made of dynamo plate, so softferromagnetic material. They are embedded in the embodiment of FIGS. 1 to 5 with their radially inner ends in the can 82, cf. Fig. 5, and broaden, starting from this, in the direction radially outward. They are arranged in a star shape, e.g. in the form shown in FIG. 5. Their outer ends 1 52 are separated by a magnetic air gap 154 from the permanent magnet 67. ("Magnetic air gap" is a term used in electrical engineering.) Also, a magnet that is magnetically transparent can form such an "air gap," that is, magnetic like air.)
Fig. 4 zeigt eine augenblickliche Drehstellung des Magneten 67, der vierpolig dargestellt ist, ebenso wie der Magnet 92. Letzterer ist vereinfacht dargestellt. In dieser Stellung befindet sich eine Polgrenze 156 zwischen zwei benachbarten Polen des Magneten 67 etwa in der Stellung 12.30 Uhr, bezogen auf das Zifferblatt einer Uhr. Links von der Grenze 156 liegen die Flussleitkörper 150 Südpolen S gegenüber, rechts von der Grenze 156 dagegen liegen sie Nordpolen N gegenüber. Die Flussleitkörper 1 50 verlaufen hier jeweils in radialen Ebenen und im Abstand
voneinander, wodurch sie magnetisch voneinander isoliert sind. Sie sind bevorzugt gleichmäßig am Umfang verteilt, um die Entstehung von Reluktanzmomenten und magnetischen Vorzugsstellungen zu vermeiden.Fig. 4 shows an instantaneous rotational position of the magnet 67, which is shown in four poles, as well as the magnet 92. The latter is shown in simplified form. In this position, there is a pole boundary 156 between two adjacent poles of the magnet 67 approximately in the position 12.30 clock, based on the dial of a clock. To the left of the boundary 156, the flux guide bodies 150 face south poles S, to the right of the boundary 156, on the other hand, they face north poles N. The Flussleitkörper 1 50 extend here in each case in radial planes and at a distance from each other, whereby they are magnetically isolated from each other. They are preferably distributed uniformly around the circumference in order to avoid the development of reluctance moments and magnetic preferred positions.
Dementsprechend bilden sich auch am radial gesehen inneren Ende der Flussleitkörper 150 links von der Polgrenze 1 56 Südpole S aus, welche den Nordpol N des Dauermagneten 92 anziehen.Correspondingly, at the radially inner end of the flux guide bodies 150, south poles S, which form the north pole N of the permanent magnet 92, form to the left of the pole boundary.
Rechts von der Polgrenze 156 liegen die Flussleitkörper 150 Nordpolen N gegenüber, und dementsprechend befinden sich am radial inneren Ende der dortigen Flussleitkörper 150 Nordpole N, welche einen Südpol des Dauermagneten 92 anziehen.To the right of the pole boundary 156, the flux guide bodies 150 face north poles N, and accordingly north pole N, which attract a south pole of the permanent magnet 92, are located at the radially inner end of the flux guide body 150 there.
Dreht sich der äußere Magnet 67 im Uhrzeigersinn, wie das in Fig. 5 dargestellt ist, so wandern auch die Pole an den inneren Enden der Flussleitkörper 150 mit und bewirken folglich eine Drehung des inneren Dauermagneten 92 mit der gleichen Geschwindigkeit. Die Anordnung gemäß Fig. 4 arbeitet also nach dem Prinzip eines Synchronmotors. (Alternativ ist in Sonderfällen auch ein Betrieb mit Schlupf nicht ausgeschlossen, was die Verwendung besonderer Werkstoffe in der Magnetkupplung 94 voraus setzt, wie dem Fachmann bekannt.)When the outer magnet 67 rotates in a clockwise direction, as shown in FIG. 5, the poles also move along the inner ends of the flux guide bodies 150 and thus cause rotation of the inner permanent magnet 92 at the same speed. The arrangement of FIG. 4 thus operates on the principle of a synchronous motor. (Alternatively, in special cases, operation with slippage is not excluded, which presupposes the use of special materials in the magnetic coupling 94, as known to the person skilled in the art.)
Durch die Flussleitkörper 150 wird also der Abstand zwischen den Magneten 67 und 92 überbrückt, so dass der Magnet 92 einen kleinen Durchmesser haben kann. Dies ist deshalb wichtig, weil sich der Magnet 92 im Kühlfluid dreht und folglich bei einem kleinen Durchmesser des Magneten 92 niedrige Reibungsverluste in diesem Kühlfluid entstehen. Das trägt zu einem guten Wirkungsgrad der Anordnung bei.By the Flußleitkörper 150 so the distance between the magnets 67 and 92 is bridged, so that the magnet 92 may have a small diameter. This is important because the magnet 92 rotates in the cooling fluid, and consequently, with a small diameter of the magnet 92, low friction losses occur in that cooling fluid. This contributes to a good efficiency of the arrangement.
Der Dauermagnet 92 der Fluidpumpe ist mittels eines Gleitlagers 100 auf einer stationären Welle 106 drehbar gelagert, welche in einem nach rechts ragenden Vorsprung 107 des Abschnitts 80 in der dargestellten Weise flüssigkeitsdicht befestigt ist. Am rechten Ende der Welle 106 kann ein (nicht dargestellter) Sprengring vorgesehen werden. Durch die benachbarten Flussleitkörper 150 wird der Magnet 92 angezogen und in der dargestellten axialen Lage festgehalten.
Für die dargestellte Art der Befestigung der Lager 48, 50 benötigt man in Fig. 1 einen freien Raum 109 zwischen dem rechten Ende der Welle 46 und dem Boden der Ausnehmung 60. Die Ausgestaltung mit dem Vorsprung 107 ermöglicht trotz dieses freien Raumes 109 eine axial kompakte Bauweise.The permanent magnet 92 of the fluid pump is rotatably supported by means of a sliding bearing 100 on a stationary shaft 106, which is fixed in a liquid-tight manner in a protruding projection 107 of the portion 80 in the manner shown. At the right end of the shaft 106, a snap ring (not shown) may be provided. By the adjacent Flussleitkörper 150, the magnet 92 is attracted and held in the illustrated axial position. For the illustrated type of mounting of the bearings 48, 50 is required in Fig. 1, a free space 109 between the right end of the shaft 46 and the bottom of the recess 60. The design with the projection 107 allows despite this free space 109 an axially compact construction.
Der zylindrische Abschnitt 86 ist über radial verlaufende Stege 1 14 mit dem Lüftergehäuse 68 verbunden, so dass dieses mit dem Spaltrohr 82, dem Abschnitt 80 und dem Lagerrohr 30 ein einstückiges Kunststoffteil bildet, was die Montage der Anordnung vereinfacht, die Zahl der Teile klein hält, und die verwendeten Aggregate sicher voneinander trennt, so dass Flüssigkeit von der Strömungsmaschine 90 nicht zum Elektromotor 20 gelangen und diesen schädigen kann. Die stationäre Welle 106 bildet ebenfalls einen Bestandteil dieses Spritzgussteils, weil sie in diesem bei der Herstellung verankert wird, und trägt deshalb ebenfalls zur kompakten Bauweise bei.The cylindrical portion 86 is connected via radially extending webs 1 14 with the fan housing 68, so that this with the split tube 82, the portion 80 and the bearing tube 30 forms a one-piece plastic part, which simplifies the assembly of the assembly, the number of parts keeps small , And the aggregates used safely separated from each other, so that liquid from the turbomachine 90 can not get to the electric motor 20 and damage it. The stationary shaft 106 also forms part of this injection-molded part, because it is anchored in this in the manufacture, and therefore also contributes to the compact design.
Arbeitsweiseoperation
Im Betrieb treibt der Außenläufermotor 20 den Außenrotor 26 an, so dass sich die Lüfterflügel 64 im Gehäuse 68 drehen und dadurch in diesem einen Luftstrom erzeugen. Alternativ kann der Lüfter auch als Diagonal- oder Radiallüfter ausgebildet werden. Dargestellt ist ein Axiallüfter.In operation, the external rotor motor 20 drives the outer rotor 26, so that the fan blades 64 rotate in the housing 68 and thereby generate an air flow therein. Alternatively, the fan can also be designed as a diagonal or radial fan. Shown is an axial fan.
Gleichzeitig treibt der Magnetring 67 über die Flussleitkörper 150 und durch das Spaltrohr 82 hindurch den Rotormagneten 92 an und dreht so das Pumpenrad 90, so dass dieses Flüssigkeit durch den Einlass 96 ansaugt und durch den Auslass 98 nach außen pumpt. Eine solche Pumpe kann z.B. verwendet werden, um in einem Springbrunnen Wasser anzusaugen und nach außen zu pumpen, oder um in einer Herz-Lungen-Maschine Blut zu pumpen, oder um Kühlflüssigkeit in einem geschlossenen Kühlkreislauf zu transportieren, wobei das Pumpenrad 90 dann die Funktion einer Umwälzpumpe hat.At the same time, the magnet ring 67 drives the rotor magnet 92 via the flux guide bodies 150 and through the gap tube 82 and thus rotates the impeller 90, so that this liquid sucks through the inlet 96 and pumps out through the outlet 98. Such a pump may e.g. used to aspirate and pump water in a fountain, or to pump blood in a cardiopulmonary bypass, or to transport cooling fluid in a closed cooling circuit, the impeller 90 then having the function of a circulation pump.
Da der Deckel 88 flüssigkeitsdicht mit dem zylindrischen Teil 86 verbunden ist, z.B. durch Laserschweißen, kann aus dem Gehäuse 88 keine Flüssigkeit nach außen entweichen. Dazu trägt bei, dass der Abschnitt 80 und sein Vorsprung 107 frei von Durchbrechungen jeder Art sind. Dies ist deshalb möglich, weil der Rotor 26, z.B. in der nachfolgend bei Fig. 18 und 19 beschriebenen Weise, sehr einfach montiert werden kann und es nicht notwendig ist, während der Montage zum in Fig. 1 rechten Ende der Welle 46 Zugriff zu haben. Ebenso kann das
Pumpenrad 90 der Zentrifugalpumpe mit seinem Gleitlager 100 in Fig. 1 von rechts auf der stationären Welle 106 montiert werden, bevor der Deckel 88 befestigt wird. Durch die Flussleitkörper 150 wird erreicht, dass der Rotor 26 einschließlich seines axialen Fortsatzes 65 und des Dauermagneten 67 bei der Montage sehr einfach über diese Flussleitkörper 150 geschoben werden kann, ohne dass dazu komplizierte Montagearbeiten notwendig werden. Vor der Montage des Rotors 26 kann der gesamte übrige Teil der Anordnung fertig montiert werden, weil es wegen der Flussleitkörper 150 möglich ist, den Außendurchmesser im Bereich dieser Körper 150 größer zu machen als den Außendurchmesser des Innenstators 22 und der Leiterplatte 32.Since the lid 88 is liquid-tightly connected to the cylindrical part 86, for example by laser welding, no liquid can escape from the housing 88 to the outside. This contributes to the fact that the section 80 and its projection 107 are free of openings of any kind. This is possible because the rotor 26, for example in the manner described below in FIGS. 18 and 19, can be mounted very simply and it is not necessary to have access to the right-hand end of the shaft 46 during assembly , Likewise, that can Impeller 90 of the centrifugal pump with its sliding bearing 100 in Fig. 1 are mounted from the right on the stationary shaft 106 before the lid 88 is attached. Through the Flussleitkörper 150 ensures that the rotor 26 can be easily pushed over this Flussleitkörper 150 including its axial extension 65 and the permanent magnet 67 during assembly without this complicated assembly work is necessary. Before assembly of the rotor 26, the entire remaining part of the arrangement can be completely assembled, because it is possible because of the flux guide 150 to make the outer diameter in the region of these bodies 150 larger than the outer diameter of the inner stator 22 and the circuit board 32nd
Alternativ zu Fig. 1 kann man für die Lagerung des Pumpenrads 90 eine rotierende Welle vorsehen, die genauso wie die Welle 46 des Motors 20 in einem (nicht dargestellten) Lagerrohr gelagert wird, das dann - ebenso wie das Lagerrohr 30 - einstückig mit dem Abschnitt 80 ausgebildet wird und von diesem nach rechts ragt, also spiegelbildlich zum Lagerrohr 30.As an alternative to FIG. 1, it is possible to provide for the bearing of the impeller 90 a rotating shaft which, like the shaft 46 of the motor 20, is mounted in a bearing tube (not shown) which then, like the bearing tube 30, is integral with the portion 80 is formed and protrudes from this to the right, so mirror image of the bearing tube 30th
Gemäß Fig. 18, die sich geringfügig von der Darstellung in den Fig. 1 bis 5 unterscheidet, werden auf der Welle 46 vor dem Zusammenbau des Motors 20 verschiedene Bauelemente vormontiert.18, which differs slightly from the illustration in FIGS. 1 to 5, 20 different components are pre-assembled on the shaft 46 prior to assembly of the motor.
Beginnend bei dem Vorsprung 56 ist das zunächst die Druckfeder 58, deren Ende größeren Durchmessers in einer Vertiefung 39 liegt. Auf diese Feder folgt das ringförmige Sicherungsglied in Form der Sicherungsscheibe 54. Die Feder 58 liegt nicht gegen das Sicherungsglied 54 an.Starting at the projection 56, this is first the compression spring 58, whose end of larger diameter is located in a recess 39. This spring is followed by the annular securing member in the form of the securing disk 54. The spring 58 does not bear against the securing member 54.
Auf das Sicherungsglied 54 folgt das Wälzlager 48 mit seinem Außenring 48e und seinem Innenring 48i. Letzterer ist auf der Welle 46 in axialer Richtung verschiebbar. Das untere Ende der Feder 58 liegt gegen das obere Ende des Innenrings 48i an. Auf das Wälzlager 48 folgt das Distanzstück 52, das mittels eines radial nach innen ragenden Vorsprungs 53 auf der Welle 46 verschiebbar geführt ist und dessen oberes Ende, wie dargestellt, gegen das untere Ende des Außenrings 48e anliegt.On the securing member 54, the rolling bearing 48 follows with its outer ring 48e and its inner ring 48i. The latter is displaceable on the shaft 46 in the axial direction. The lower end of the spring 58 abuts against the upper end of the inner ring 48i. The roller bearing 48 is followed by the spacer 52, which is displaceably guided on the shaft 46 by means of a radially inwardly projecting projection 53 and whose upper end abuts, as illustrated, against the lower end of the outer ring 48e.
Auf das Distanzstück 52 folgt das untere Wälzlager 50 mit seinem Außenring 50e, der mit seinem oberen Ende gegen das Distanzstück 52 anliegt und mit seinem Innenring 50i, der auf der Welle 46 axial verschiebbar ist und mit seinem unteren Ende gegen den Sprengring 59
anliegt, wenn der Motor 20 fertig montiert ist.On the spacer 52, the lower roller bearing 50 follows with its outer ring 50 e, which rests with its upper end against the spacer 52 and with its inner ring 50 i, which is axially displaceable on the shaft 46 and with its lower end against the snap ring 59th is applied when the motor 20 is fully assembled.
Wie man ohne weiteres erkennt, kann man, wenn man mit einer Kraft F nach oben auf das untere Wälzlager 50 drückt, die Feder 58 zusammenpressen und dabei die beiden Lager 48, 50, das Distanzstϋck 52 und die Sicherungsscheibe 54 auf der Welle 46 nach oben verschieben, so dass der Innenring 5Oi nicht mehr gegen den Sprengring 59 anliegt, sondern einen Abstand von ihm bekommt. In diesem Fall kommt der Vorsprung 56 des Rotors 22 zur Anlage gegen die Sicherungsscheibe 54 und ermöglicht es, über diese eine axiale Kraft auf die Sicherungsscheibe 54, den Außenring 48e, das Distanzstück 52 und den Außenring 50e zu übertragen, wenn der Rotor 26 durch eine Kraft K bei der Montage nach unten gepresst wird.As can readily be seen, one can, when pushing with a force F up on the lower roller bearing 50, compress the spring 58 while the two bearings 48, 50, the Distanzstϋck 52 and the lock washer 54 on the shaft 46 upwards move, so that the inner ring 5Oi no longer rests against the snap ring 59, but gets a distance from him. In this case, the projection 56 of the rotor 22 comes to rest against the lock washer 54 and allows it to transmit an axial force on the lock washer 54, the outer ring 48e, the spacer 52 and the outer ring 50e via this, when the rotor 26 by a Force K is pressed down during assembly.
Fig. 19 zeigt eine Momentaufnahme bei dem Vorgang der "Verheiratung", bei dem die Welle 46 des Rotors 26 mit den darauf befindlichen Wälzlagern 48, 50 in die Innenausnehmung 77 des Lagerrohres 30 eingeführt wird.Fig. 19 shows a snapshot in the process of "marriage", in which the shaft 46 of the rotor 26 is inserted with the rolling bearings 48, 50 thereon in the inner recess 77 of the bearing tube 30.
Hierbei wird eine Kraft K in axialer Richtung auf den Rotor 26 aufgebracht, und da die Außenringe 48e, 5Oe der Wälzlager 48, 50 mit Presssitz in das Lagerrohr 30 eingepresst werden, wird die Feder 58 durch die Kraft K zusammengepresst, so dass sich die Welle 46 in den Kugellagern 48, 50 verschiebt und der Vorsprung 56 über die Sicherungsscheibe 54 den Außenring 48e des Kugellagers 48 und über das Distanzglied 52 auch den Außenring 5Oe des Kugellagers 50 beaufschlagt und so die beiden Kugellager 48, 50 in das Lagerrohr 30 einpresst.Here, a force K is applied to the rotor 26 in the axial direction, and since the outer rings 48e, 50e of the rolling bearings 48, 50 are press-fitted into the bearing tube 30, the spring 58 is compressed by the force K, so that the shaft 46 in the ball bearings 48, 50 moves and the projection 56 via the lock washer 54, the outer ring 48e of the ball bearing 48 and the spacer member 52 and the outer ring 5Oe of the ball bearing 50 is applied and so presses the two ball bearings 48, 50 in the bearing tube 30.
Das Einpressen setzt sich so lange fort, bis der Außenring 5Oe des unteren Kugellagers 50 gegen das obere Ende von Rippen 83 anliegt, die im Lagerrohr 30 an dessen innerem Ende 60 vorgesehen sind.The press-fitting continues until the outer ring 5Oe of the lower ball bearing 50 abuts against the upper end of ribs 83 provided in the bearing tube 30 at the inner end 60 thereof.
Hierbei verschiebt sich gemäß Fig. 19 das Sicherungsglied 54 im Lagerrohr 30 und gräbt sich dabei in dessen Kunststoff-Material ein, so dass es die gesamte Lageranordnung im Lagerrohr 30 verrastet.Here, according to FIG. 19, the securing member 54 shifts in the bearing tube 30 and thereby digs into its plastic material so that it latches the entire bearing arrangement in the bearing tube 30.
Nach dem vollständigen Einpressen wird die Kraft K weggenommen, und es ergibt sich dann das Bild nach Fig. 1 , d.h. die Feder 58 drückt nun die Welle 46 wieder so weit, bis der Sprengring 59 gegen den Innenring 5Oi des Wälzlagers 50 anliegt. Die Feder 58 verspannt jetzt die beiden Innenringe 48i, 50i gegeneinander, was für einen ruhigen Lauf des Motors 20
förderlich ist.After complete pressing the force K is removed, and then there is the image of FIG. 1, ie the spring 58 now pushes the shaft 46 again so far until the snap ring 59 bears against the inner ring 5Oi of the rolling bearing 50. The spring 58 now braces the two inner rings 48i, 50i against each other, what a smooth running of the engine 20th is beneficial.
Die Fig. 6 bis 12 zeigen eine erste Variante für die Befestigung von Flussleitkörpern 150' an einem Kunststoffring 160. Letzterer hat eine zylindrische Ausnehmung 162, mit der er gemäß Fig. 10 bis 12 auf das Spaltrohr 82 aufgeschoben wird. Auf seiner Außenseite hat er Vorsprünge 164, in denen die Flussleitkörper 150' in der dargestellten Weise verankert sind.6 to 12 show a first variant for the attachment of Flussleitkörpern 150 'on a plastic ring 160. The latter has a cylindrical recess 162, with which it is pushed onto the gap tube 82 as shown in FIG. On its outside, it has projections 164 in which the flux guide bodies 150 'are anchored in the manner shown.
Der Ring 160 ist auf seiner in den Fig. 6, 7 und 10 bis 12 unteren Seite mit Vorsprüngen 168 versehen, welche etwa die Form eines Keils haben. Durch Beaufschlagung mit einem Ultraschallgeber in Richtung der Pfeile 170 der Fig. 10 wird erreicht, dass sich diese Vorsprünge 168 in die Schulter 84 eingraben und mit dieser verschweißen.The ring 160 is provided on its in Figs. 6, 7 and 10 to 12 lower side with projections 168 which have approximately the shape of a wedge. By applying an ultrasound generator in the direction of the arrows 170 of FIG. 10, it is achieved that these projections 168 dig into the shoulder 84 and weld with it.
Das Spaltrohr 82 kann in diesem Fall eine geringere Wandstärke haben. Die Fig. 13 und 14 zeigen eine ähnliche Ausführungsform, wobei aber eine keilartige Schneide 174 vorgesehen ist, die durchgehend verläuft. Die Befestigung ist gleich wie in den Fig. 10 bis 12 dargestellt.The split tube 82 may have a smaller wall thickness in this case. Figures 13 and 14 show a similar embodiment, but with a wedge-like blade 174 being continuous. The attachment is the same as shown in FIGS. 10 to 12.
Fig. 15 zeigt einen Schnitt durch einen Ring 160 und die in diesem verankerten Flussleitkörper 1 50". Fig. 16 zeigt in vergrößerter Darstellung, dass die Flussleitkörper 150" bei dieser Variante am radial inneren Ende keilförmig verdickt sind, um eine sichere Verankerung zu bewirken. Auch hat hier gemäß Fig. 17 der Flussleitkörper 150" am radial inneren Ende eine hakenartige Verbreiterung 180.15 shows a section through a ring 160 and the flux guide body 1 50 "anchored therein. FIG. 16 shows in an enlarged representation that the flux guide bodies 150" are wedge-shaped in this variant at the radially inner end in order to effect secure anchoring , Also, as shown in FIG. 17, the flux guide 150 "has a hook-like widening 180 at the radially inner end.
Wie sich für den Fachmann aus Fig. 1 klar ergibt, wirken die Flussleitkörper 150 auch als Flusskonzentratoren, weil sie an ihrem radial äußeren Bereich etwa die gleiche Länge haben wie der Magnet 67, während sie an ihrem radial inneren Bereich etwa die - kürzere - Länge des Magneten 92 haben, so dass der Fluss des Magneten 67 konzentriert wird. Dies trägt auch dem Umstand Rechnung, dass die Magnete 67 und 92 ungleich lang sind und verbessert das Drehmoment, das von der Magnetkupplung übertragen werden kann.As is clear to the person skilled in the art from FIG. 1, the flux guide bodies 150 also act as flux concentrators because they have approximately the same length at their radially outer region as the magnet 67, while at their radially inner region they are approximately the shorter length of the magnet 92, so that the flow of the magnet 67 is concentrated. This also takes into account the fact that the magnets 67 and 92 are unequal in length and improves the torque that can be transmitted from the magnetic coupling.
Naturgemäß sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfache Abwandlungen und Modifikationen möglich.
Naturally, many modifications and modifications are possible within the scope of the present invention.