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Dokumentenidentifikation DE202005019163U1 01.06.2006
Titel Außenrotor-Pumpe mit einem innendurchmesserorientierten ringförmigen Ferromagnet
Anmelder Super Electronics Co., Ltd., Taipeh/T'ai-pei, TW
Vertreter Zeitler, Volpert, Kandlbinder, 80539 München
DE-Aktenzeichen 202005019163
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 01.06.2006
Registration date 27.04.2006
Application date from patent application 07.12.2005
IPC-Hauptklasse F04D 13/06(2006.01)A, F, I, 20051207, B, H, DE

Beschreibung[de]
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.


Anspruch[de]
  1. 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) aufweist, 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.
  2. Außenrotor-Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (30) einen Joch (31) und eine Erregerspule (32) umfaßt, wobei die Erregerspule (32) durch Bestromung ein rotierendes Magnetfeld erzeugen kann, wodurch der Außenrotor (40) in Drehung versetzt wird.
  3. Außenrotor-Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehkörper (41) und der innendurchmesserorientierte ringförmige Ferromagnet (50) im Flussigkeitskanal (11) des Gehäuses (10) angeordnet sind, wobei der Drehkörper (41) eine Drehachse (42) aufweist, wodurch der Drehkörper (41) und somit der innendurchmesserorientierte ringförmige Ferromagnet (50) im Flussigkeitskanal (11) gedreht werden können.
  4. Außenrotor-Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaufelrad auf dem Drehkörper (41) angeordnet ist.
  5. Außenrotor-Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaufelrad (20) mit dem Drehkörper (41) einteilig aus Kunststoff spritzgegossen wird.
  6. Außenrotor-Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) eine von dem Flussigkeitskanal (11) isolierte Isolierzone (14) aufweist, in der der Stator (30) angeordnet ist.
  7. Außenrotor-Pumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehkörper (41) und der innendurchmesserorientierte ringförmige Ferromagnet (50) in der von dem Flussigkeitskanal (11) isolierten Isolierzone (14) des Gehäuses (10) angeordnet sind, wobei der Drehkörper (41) eine Drehachse (42) aufweist, die aus der Isolierzone (14) herausragt und mit dem Schaufelrad (20) in dem Flüssigkeitskanal (11) verbunden ist.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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