Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Außenrotor-Pumpe, insbesondere mit einem
innendurchmesserorientierten ringförmigen Ferromagnet, der den magnetischen Fluß
erhöhen kann, so daß die Leistung der Pumpe gesteigert wird.
Stand der Technik
Zum Befördern eines Fluides wird eine Pumpe verwendet, wie Luftpumpe
für Fischzucht, Ölpumpe für Bearbeitungsmaschine, Kühlwasserpumpe für Fahrzeug und
Computer, und Abwasserpumpe.
Der Außenrotor-Pumpe, die einen bürstenlosen Außenrotor-Gleichstrommotor
aufweist, benötigt keine Wasserdichtung, da er eine magnetische Kopplung verwendet.
Diese Außenrotor-Pumpe hat die Vorteile von einer Wasserdichtigkeit, einer langen
Lebensdauer, einer wartungsfreiheit und einer Beständigkeit gegen die Fremdstoffe
im Wasser und ersetzt immer mehr die Pumpe mit einem Induktionsmotor.
Die Kühlwasserpumpe für Computer (da der Kühlkörper mit Kühlrippen
und das Wärmetauscherrohr nicht mehr die Betriebswärme der Zentraleinheit des Computers
vollständig abführen können, wird ein Wasserkühler für Computer entwickelt) wird
intern oder extern mit dem Computer verbunden. Ein Wasseraustritt kann zu einem
großen Verlust führen. Daher wird eine wasserdichte Außenrotor-Pumpe verwendet.
Bei der Abwasserpumpe für z.B. Autowaschen enthält das Abwasser eine
hohe Menge von Staub und Chemikalien (Waschmittel), die einen Induktionsmotor beschädigen
kann. Die Außenrotor-Pumpe hat jedoch eine Beständigkeit gegen Fremdstoffe im Abwasser.
Der Magnet des Außenrotors ist üblicherweise aus einem Verbundmaterial
von NdFeB hergestellt, das 94% NdFeB und 6% Nylon enthält. Durch Spritzgießen wird
ein ringförmiger Rohling erhalten, dessen Innendurchmesser magnetisiert wird, wodurch
ein ringförmiger anisotroper Multipolmagnet entsteht. Dieser Magnet hat jedoch die
Nachteile von hohen Herstellungskosten (Nd ist ein seltenes Metall) und schwieriger
Herstellung. Daher ist dieser Magnet sehr teuer.
Um die Herstellungskosten zu reduzieren, wird der Magnet aus NdFeB
durch einen gepreßten anisotropen Ferromagnet ersetzt Dieser Magnet kann nur eine
halbmondform haben. Daher sind mindestens drei Magnete erforderlich, um eine Ringform
zu bilden. Dieser ringförmige Dauermagnet weist die folgende Nachteile auf:
- 1. Die Spalte zwischen den Magneten können zu einem Magnetverlust führen, so
daß bei Betrieb des Dauermagnetes ein Hakmoment auftritt.
- 2. Die Montage des ringförmigen Dauermagnetes aus mehreren halbmondförmigen
Magneten ist kraftaufwendig. Zudem ist die Rundheit schlechter.
- 3. Die Flußdichte des Magnetes aus NdFeB liegt in einem Bereich von 2100 bis
2300 Gauss und die Flußdichte des Ferromagnetes liegt in einem Bereich von 1650
bis 1950 Gauss. Daher ist der magnetischer Fluß des Ferromagnetes unzureichend.
- 4. Die Sintertemperatur des Ferromagnetes beträgt ca. 1240°C. Um einen Bruch
zu vermeiden, soll die Dicke des Magnetes nicht zu klein sein, wodurch der Magnet
einen größeren Außendurchmesser besitzt, so daß der Motor ein größeres Volumen hat.
- 5. Wegen der obengenannten Nachteile ist der ringförmige Dauermagnet aus mehreren
halbmondförmigen Ferromagneten bislang noch nicht genormt.
Sowohl der Magnet aus NdFeB als auch der halbmondförmige Ferromagnet
wird von einem Drehkörper aus Eisenblech umschlossen, um mit dem Stator Magnetkreise
zu bilden. Diese Magnetkreise sind sehr groß, so daß der Verlust der Magnetkraftlinien
sehr hoch ist. Daher wird die Leitung der Pumpe reduziert.
Der ringförmige Dauermagnet aus mehreren halbmondförmigen Ferromagneten
hat neben den niedrigeren Herstellungkosten noch andere Vorteile im Vergleich mit
dem Magnet aus NdFeB. Die physikalischen Eigenschaften des ringförmigen Dauermagnetes
aus mehreren halbmondförmigen Ferromagneten sind besser als der Magnet aus NdFeB.
Daher ist der ringförmige Dauermagnet aus mehreren halbmondförmigen Ferromagneten
für den Anwendungsbereich geeignet, der eine höhere Temperatur-, Feuchtigkeits-
und Chemikalienbeständigkeit fordert. Zudem ist der Ferromagnet umweltfreudlicher,
da er durch die Wiederverwendung von. Metallschlämmen hergestellt ist.
Wenn der magnetische Fluß erhöht, der Magnetverlust verringert, die
Flußdichte gesteigert und die Magnetfeldstärke vergrößert wird, kann der Ferromagnet
optimal auf die Außenrotor-Pumpe angewendet werden. Dies ist das Ziel der Erfindung.
Aufgabe der Erfindung
Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Außenrotor-Pumpe mit einem innendurchmesserorientierten
ringförmigen Ferromagnet zu schaffen, der den magnetischen Fluß
erhöhen kann, so daß die Leistung der Pumpe gesteigert wird.
Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Außenrotor-Pumpe mit
einem innendurchmesserorientierten ringförmigen Ferromagnet gelöst, die aus einem
Gehäuse, einem Schaufelrad, einem Stator und einem Außenrotor, der den Stator umgibt,
besteht, wobei das Schaufelrad im Flussigkeitskanal des Gehäuse angeordnet ist und
mit dem Außenrotor synchron gedreht werden kann, wobei nach Bestromung des Stators
ein rotierendes Magnetfeld erzeugt wird, wodurch der Außenrotor in Drehung versetzt
wird, so daß das Schaufelrad synchron gedreht wird und eine Flüssigkeit befördern
kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenrotor einen Drehkörper und einen innendurchmesserorientierten
ringförmigen Ferromagnet, der an der Innenwand des Drehkörpers anliegt, umfaßt,
wobei der innendurchmesserorientierte ringförmige Ferromagnet ein anisotroper Multipoldauermagnet
ist, der einen nichtmagnetischen Außenbereich und einen magnetischen Innenbereich
aufweist, wodurch die Magnetkraftlinien des magnetischen Innenbereiches durch den
nichtmagnetischen Außenbereich behindert werden, so daß die Magnetkreise verkleinert
werden und der magnetische Fluß somit erhöht wird. Daher wird die Leistung der Pumpe
gesteigert.
Beim herkömmlichen halbmondförmigen Ferromagnet aus einem Verbundmaterial
von NdFeB sind die Magnetkreise größer, wodurch der Verlust der Magnetraftlinien
sehr groß ist, so daß die Leistung des Motors reduziert wird.
Bei der erfindungsgemäßen Pumpe wird eine magnetische Kopplung verwendet,
wodurch eine Wasserdichtung nicht erforderlich ist. Diese Pumpe hat die Vorteile
von einer Wasserdichtigkeit, einer langen Lebensdauer, einer Wartungsfreiheit und
einer Beständigkeit gegen die Fremdstoffe im Wasser.
Bei der Erfindung weist der Außenrotor zwei Anordnungen auf:
1. Der Drehkörper und der innendurchmesserorientierte ringförmige Ferromagnet sind
im Flussigkeitskanal des Gehäuses angeordnet, wobei das Schaufelrad auf dem Drehkörper
und der Stator in einer Isolierzone des Gehäuses angeordnet ist. Nach Bestromung
erzeugt der Stator ein rotierendes Magnetfeld, wodurch der Außenrotor und somit
das Schaufelrad in Drehung versetzt werden, so daß das Schaufelrad die Flüssigkeit
befördern kann.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der Drehkörper und der innendurchmesserorientierte
ringförmige Ferromagnet im Flussigkeitskanal angeordnet. Dabei ist es nicht erforderlich,
an der Außenseite des innendurchmesserorientierten ringförmigen Ferromagnetes einen
metallischen Magnetleiter (wie Eisenblech) vorzusehen, um Magnetkreise zu bilden,
da der innendurchmesserorientierte ringförmige Ferromagnet einen nichtmagnetischen
Außenbereich und einen magnetischen Innenbereich aufweist. D.h. Der Drehkörper muß
nicht ein metallischer Magnetleiter sein. Daher kann das Schaufelrad mit dem Drehkörper
einteilig aus Kunststoff spritzgegossen werden, wodurch bei der Beförderung von
manchen Flüssigkeiten eine Oxidation und eine Verrostung vermieden werden können.
Zudem besitzt der innendurchmesserorientierte ringförmige Ferromagnet die Vorteile
von einer besseren Temperatur-, Feuchtigkeits- und Chemikalienbeständigkeit. Daher
weist die Erfindung einen größeren Anwendungsbereich auf.
2. Der Drehkörper und der innendurchmesserorientierte ringförmige
Ferromagnet sind in der von dem Flussigkeitskanal isolierten Isolierzone des Gehäuses
angeordnet, wobei die Drehachse des Drehkörpers aus der Isolierzone herausragt und
mit dem Schaufelrad in dem Flüssigkeitskanal verbunden ist. Nach Bestromung erzeugt
der Stator ein rotierendes Magnetfeld, wodurch der Außenrotor in Drehung versetzt
wird, der über die Drehachse das Schaufelrad in dem Flüssigkeitskanal mitführt,
so daß das Schaufelrad die Flüssigkeit befördern kann.
Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel
nur dadurch, daß der Drehkörper und der innendurchmesserorientierte ringförmige
Ferromagnet in der isolierten Zone angeordnet sind und mit der Flüssigkeit nicht
in Kontakt stehen. Dabei ist zwischen dem innendurchmesserorientierten ringförmigen
Ferromagnet und dem Stator keine Trennplatte vorhanden, so daß die magnetische Kopplung
besser ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels
und der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 eine Schnittdarstellung des ersten
Ausführungsbeispiels der Erfindung,
2 eine Schnittdarstellung des zweiten
Ausführungsbeispiels der Erfindung,
3 eine perspektivische Darstellung des
innendurchmesserorientierten ringförmigen Ferromagnetes.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Die 1 und 2
zeigen das erste und zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung, das aus einem Gehäuse
10, einem Schaufelrad 20, einem Stator 30 und einem Außenrotor
40, der den Stator 30 umgibt, besteht. Das Schaufelrad
20 ist im Flussigkeitskanal 11 des Gehäuse 10 angeordnet
und kann mit dem Außenrotor 40 synchron gedreht werden. Nach Bestromung
des Stators 30 wird ein rotierendes Magnetfeld erzeugt, wodurch der Außenrotor
40 in Drehung versetzt wird, so daß das Schaufelrad 20 synchron
gedreht wird. Der Flussigkeitskanal 11 weist einen Einlauf 12
und einen Auslauf 13 auf. Durch Drehen des Schaufelrades 20, das
im Flussigkeitskanal 11 angeordnet ist, tritt das Wasser durch den Einlauf
12 in den Flussigkeitskanal 11 ein und verläßt durch den Auslauf
13 den Flussigkeitskanal 11, wodurch das Wasser befördert werden
kann.
Wie aus 3 ersichtlich ist, ist die Erfindung
dadurch gekennzeichnet, daß der Außenrotor 40 einen Drehkörper
41 und einen innendurchmesserorientierten ringförmigen Ferromagnet
50, der an der Innenwand des Drehkörpers 41 anliegt, umfaßt, wobei
der innendurchmesserorientierte ringförmige Ferromagnet 50 ein anisotroper
Multipoldauermagnet ist, der einen nichtmagnetischen Außenbereich 51 und
einen magnetischen Innenbereich 52 aufweist, wodurch die Magnetkraftlinien
des magnetischen Innenbereiches 52 durch den nichtmagnetischen Außenbereich
51 behindert werden, so daß die Magnetkreise verkleinert werden und der
magnetische Fluß somit erhöht wird. Daher wird die Leistung der Pumpe gesteigert.
Wie weiterhin aus den 1 und
2 erstichlich ist, umfaßt der Stator
30 einen Joch 31 und eine Erregerspule 32, die durch
Bestromung ein rotierendes Magnetfeld erzeugen kann, wodurch der Außenrotor
40 in Drehung versetzt wird. Da der Stator 30 nicht mit der Flüssigkeit
in Kontakt treten kann, muß er von dem Flussigkeitskanal 11 isoliert werden.
In der Praxis kann eine von dem Flussigkeitskanal 11 isolierte Isolierzone
14 vorgesehen sein, in der der Stator 30 angeordnet ist. Der Stator
30 kann mit einem Hallelement 33 versehen sein, das den magnetischen
Zustand erfassen und ein entsprechendes Signal erzeugen kann, um die Arbeit der
Pumpe zu steuern.
Die Kupplung des Außenrotors 40 und des Schaufelrades
20 wird anhand des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels in den
1 und 2 beschrieben:
Beim ersten Ausführungsbeispiel in 1 sind der Drehkörper
41 und der innendurchmesserorientierte ringförmige Ferromagnet 50 im Flussigkeitskanal
11 des Gehäuses 10 angeordnet. Der Drehkörper 41 weist
eine Drehachse 42 auf, wodurch der Drehkörper 41 und somit der
innendurchmesserorientierte ringförmige Ferromagnet 50 im Flussigkeitskanal
11 gedreht werden können. Das Schaufelrad 20 ist auf dem Drehkörper
41 angeordnet. Nach Bestromung des Stators 30 in der isolierten
Zone 14 wird ein rotierendes Magnetfeld erzeugt, wodurch der Außenrotor
40 und somit das Schaufelrad 20 in Drehung versetzt werden. Durch
das Schaufelrad 20 kann die Pumpe die Flüssigkeit befördern.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der Drehkörper
41 und der innendurchmesserorientierte ringförmige Ferromagnet
50 im Flussigkeitskanal 11 angeordnet. Dabei ist es nicht erforderlich,
an der Außenseite des innendurchmesserorientierten ringförmigen Ferromagnetes
50 einen metallischen Magnetleiter vorzusehen, um Magnetkreise zu bilden,
da der innendurchmesserorientierte ringförmige Ferromagnet 50 einen nichtmagnetischen
Außenbereich 51 und einen magnetischen Innenbereich 52 aufweist.
D.h. Der Drehkörper 41 muß nicht ein metallischer Magnetleiter sein. In
der Praxis kann das Schaufelrad 20 direkt auf dem Drehkörper
41 befestigt werden, Das Schauferrad 20 kann auch mit dem Drehkörper
41 einteilig aus Kunststoff spritzgegossen werden, wodurch bei der Beförderung
von manchen Flüssigkeiten eine Oxidation und eine Verrostung vermieden werden können.
Zudem besitzt der innendurchmesserorientierte ringförmige Ferromagnet
50 die Vorteile von einer besseren Temperatur-, Feuchtigkeits- und Chemikalienbeständigkeit.
Daher weist die Erfindung einen größeren Anwendungsbereich auf.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel in 2
sind der Drehkörper 41 und der innendurchmesserorientierte ringförmige
Ferromagnet 50 in der von dem Flussigkeitskanal 11 isolierten
Isolierzone 14 des Gehäuses 10 angeordnet. Der Drehkörper
41 weist eine Drehachse 42 auf, die aus der Isolierzone
14 herausragt und mit dem Schaufelrad 20 in dem Flüssigkeitskanal
11 verbunden ist. Nach Bestromung des Stators 30 wird ein rotierendes
Magnetfeld erzeugt, wodurch der Außenrotor 40 in Drehung versetzt wird,
der über die Drehachse 42 das Schaufelrad 20 in dem Flüssigkeitskanal
11 mitführt. Durch das Schaufelrad 20 kann die Pumpe die Flüssigkeit
befördern.
Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel
nur dadurch, daß der Drehkörper 41 und der innendurchmesserorientierte
ringförmige Ferromagnet 50 in der isolierten Zone 14 angeordnet
sind und mit der Flüssigkeit nicht in Kontakt stehen. Dabei ist zwischen dem innendurchmesserorientierten
ringförmigen Ferromagnet 50 und dem Stator 30 keine Trennplatte
vorhanden (mit einem geeignten Spalt), so daß die magnetische Kopplung besser ist.
Die vorstehende Beschreibung stellt nur die bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung dar und soll nicht als Definition der Grenzen und des Bereiches der
Erfindung dienen. Alle gleichwertige Änderungen und Modifikationen gehören zum Schutzbereich
dieser Erfindung.
Die Erfindung betrifft eine Außenrotor Pumpe mit einem innendurchmesserorientierten
ringförmigen Ferromagnet, die aus einem Gehäuse (10), einem Schaufelrad
(20), einem Stator (30) und einem Außenrotor (40), der
den Stator (30) umgibt, besteht, wobei das Schaufelrad (20) im
Flussigkeitskanal (11) des Gehäuse (10) angeordnet ist, der einen
Einlauf (12) und einen Auslauf (13) auf, und mit dem Außenrotor
(40) synchron gedreht werden kann, wobei nach Bestromung des Stators (30)
ein rotierendes Magnetfeld erzeugt wird, wodurch der Außenrotor (40) in
Drehung versetzt wird, so daß das Schaufelrad (20) synchron gedreht wird
und eine Flüssigkeit befördern kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenrotor
(40) einen Drehkörper (41) und einen innendurchmesserorientierten
ringförmigen Ferromagnet (50), der an der Innenwand des Drehkörpers (41)
anliegt, umfaßt, wobei der innendurchmesserorientierte ringförmige Ferromagnet (50)
ein anisotroper Multipoldauermagnet ist, der einen nichtmagnetischen Außenbereich
(51) und einen magnetischen Innenbereich (52) aufweist, wodurch
die Magnetkraftlinien des magnetischen Innenbereiches (52) durch den nichtmagnetischen
Außenbereich (51) behindert werden, so daß die Magnetkreise verkleinert
werden und der magnetische Fluß somit erhöht wird. Daher wird die Leistung der Pumpe
gesteigert.