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Dokumentenidentifikation DE29924974U1 29.11.2007
Titel Einheit zum Bewegungsübertragen zwischen dem Rotor eines Dauermagnetsynchronmotors und einem Arbeitsteil, mit erhöhtem freien Umdrehungswinkel
Anmelder Askoll Holding S.r.l., Povolaro di Dueville, Vicenza, IT
Vertreter Huber & Schüssler, 81825 München
DE-Aktenzeichen 29924974
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 29.11.2007
Registration date 25.10.2007
Application date from patent application 16.03.1999
File number of patent application claimed EP 03 01 7761.2
IPC-Hauptklasse F04D 13/06(2006.01)A, F, I, 20070403, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F04D 13/02(2006.01)A, L, I, 20070403, B, H, DE   

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung von Bewegung zwischen dem Läufer eines Synchronmotors mit Permanentmagneten und der Arbeitspartie, die einen vergrößerten freien Drehwinkel besitzt.

Stand der Technik

Es ist bekannt, dass elektrische Motoren mit einem permanentmagnetischen Läufer einen strukturellen Aufbau aufweisen, der einen Ständer mit einem Elektromagneten, der aus einem Blechpaket und aus zugehörigen Windungen zusammengesetzt ist, und einen Läufer beinhaltet, der zwischen zwei Polen angeordnet ist, die durch den Ständer gebildet werden, und der von einer Welle durchquert wird, die drehbar mit einer Tragstruktur verbunden ist.

Es ist wohlbekannt, dass es umso schwerer ist, den Motor zu starten, je höher die Trägheit der an einen Synchronmotor angelegten Last ist.

Das Starten findet tatsächlich als ein vorübergehender Vorgang statt, bei dem sich die Richtung der Drehung, die Geschwindigkeit und der Strom verändern, bis der Synchronbetrieb erreicht ist.

Während dieses vorübergehenden Vorgangs oszilliert der Läufer infolge des sich periodisch verändernden magnetischen Feldes, das vom Ständer erzeugt wird, welches beim Zuführen eines Drehmoments an den permanentmagnetischen Läufer dazu neigt, den Läufer in eine Position zu bewegen, in der das magnetische Feld des Läufers mit dem Feld des Ständers ausgerichtet ist.

Wenn während dieses Pendelns der Läufer genügend kinetische Energie gewinnt, um sich geringfügig aus seiner ausgerichteten Position zu bewegen, erfährt er eine weitere Beschleunigung, die bewirkt, dass er sich geringfügig weiter dreht, und so weiter, bis der Synchronbetrieb erreicht wird.

Für einen gleichen Leistungspegel nimmt das Ausmaß der im Läufer erzeugten Oszillationen zu, sowie die Trägheit der angelegten Last abnimmt; demgemäß ist der Läufer in der Lage, zu beschleunigen, wodurch er eine Geschwindigkeit erreicht, die es ihm erlaubt sich mit dem periodisch verändernden Feld des Ständers zu synchronisieren.

Wenn stattdessen die Trägheit der Last beträchtlich ist, ist das Ausmaß der Oszillation eingeschränkt und es kann kein Synchronbetrieb erreicht werden.

Sowie die Trägheit der Last zunimmt, tritt die extreme Situation auf, bei der, nachdem ein Strom an den Ständer angelegt worden ist, der Läufer gar nicht beginnen kann, zu oszillieren, d. h., er verbleibt bewegungslos in seiner Gleichgewichtsposition.

Wenn die Trägheit der Last in Bezug auf die Leistung des Motors nicht zu groß ist (beispielsweise das Pumpenrad einer Kreiselpumpe), werden derzeit häufig Kupplungen vom mechanischen Typ verwendet: diese Kupplungen werden zwischen die Last und den Läufer eingesetzt und erlauben es dem Läufer, sich während des Startens frei um einen bestimmten Drehwinkel zu oszillieren.

Das ist der Fall der so genannten verzahnten Kupplung, bei der ein erster antreibender Zinken bzw. Zahn in Bezug auf die Drehachse exzentrisch ist und starr an den Läufer gekoppelt ist, während ein zweiter, angetriebener Zahn ebenfalls in Bezug auf die Drehachse exzentrisch ist und starr mit der Last gekoppelt ist.

Auf diese Art und Weise wird der Läufer während des Anlaufausgleichsvorgangs vorübergehend von der Trägheit der Last gelöst und das macht es einfacher, den Synchronbetrieb zu erreichen.

Demgemäss gibt es eine freie Drehung um einen bestimmten Winkel (gewöhnlich 180 Sexagesimalgrad), gefolgt von einem Treffmoment, wenn die Last erfasst wird, was eine direkte Verbindung zwischen der Last und dem Läufer liefert, die während des Betriebs praktisch starr miteinander gekoppelt sind.

Deshalb erlaubt es die freie Drehung dem Motor vorübergehend, den Synchronzustand zu erreichen und ein Drehmoment zu entwickeln, das es ihm erlaubt, das Trägheitsmoment der Last beim Starten zu überwinden.

Nach diesem Anlaufausgleichvorgang ist das Trägheitsmoment, und deshalb die im Dauerzustand erforderliche Leistung, sehr häufig kleiner als das statische Drehmoment.

Es gibt jedoch Anwendungen, bei denen das Trägheitsmoment der Last so groß ist (beispielsweise das Pumpenrad einer Kreiselpumpe, die als eine Spülpumpe in Geschirrspülern verwendet wird), dass sogar die oben erwähnten Kupplungen nicht in der Lage sind, zu starten, es sei denn, der Motor wird übergroß gemacht, bis zu dem Punkt, an dem er außerordentlich teuer herzustellen und zu verwenden ist und deshalb für den Anwender nicht von Interesse ist.

Sowie die Trägheit und die widerstrebenden Drehmomente zunehmen, muss das erzeugte statische Drehmoment natürlich auch zunehmen, mit offensichtlichen Schranken, die sich durch den maximalen Ständerfluß, der von den Permanentmagneten erlaubt wird, bei Buße, diese zu entmagnetisieren, und durch die Fähigkeit der aktiven Komponenten (Eisen und Kupfer) ergeben, die Temperaturen zu verteilen, die infolge der zirkulierenden hohen Ströme erzeugt werden, die auftreten, auch wenn der vorübergehende Schritt des Startens geendet hat.

Eine weitere Folge ist der hohe Vibrationspegel infolge der Oszillationen des Winkeldrehmoments, verursacht durch eine unverhältnismäßige Wahl der Motorgröße, um in der Lage zu sein, die für ein Starten erforderliches Drehmoment zu erzeugen.

Die Wirkung dieser Oszillationen, die bei jeder Umdrehung des Läufers erzeugt werden, ist, eine sofortige Trennung der zwei Zähne der Kupplung herbeizuführen, was folglich Lärm erzeugt.

Das große statische Drehmoment macht es wegen der starken Belastungen, die während des Treffmoments erzeugt werden, schwierig, passende Dimensionen für die Kupplung bereitzustellen, und führt zur Erzeugung von übermäßigem Lärm.

In solchen Fällen ist daran gedacht worden, dass eine Lösung für den anfänglichen Antrieb der Last, neben dem Fertigen des Motors in Übergröße, sein könnte, den Winkel der freien Drehung des Läufers in Bezug auf die Last zu vergrößern, d. h. während des Anlaufausgleichsvorgangs ein größeres Entkoppeln des Motors von der Last vorzusehen.

Dies wird derzeit durch die für die Teile der Kupplung verwendeten Materialien, die für gewöhnlich aus Kunststoff gefertigt sind, genauso wie durch die radialen Dimensionen des Läufers gehemmt, die notwendigerweise bescheiden sind (in der Größenordnung von einigen wenigen Zehn Millimetern), dabei im Auge behaltend, dass das Auftreffmoment eines Zahns gegen einen anderen beim Anlaufen beträchtlich ist.

Die Anordnung eines Stöße dämpfenden Mittels dazwischen, das manchmal vorgesehen ist, verschlimmert die Situation, weil das Mittel zudem seine eigene Winkelausdehnung benötigt und demgemäß seine Anwesenheit den verfügbaren freien Drehwinkel weiter reduziert.

Es ist zudem bekannt, dass Synchronmotoren mit Permanentmagneten bidirektional sind; d. h. beim Einschalten kann der Läufer gleichermaßen im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn anlaufen.

Während dies im Fall des Antriebs von Kreiselpumpen mit radialen Schaufeln kein Problem ist, ist dies eine beträchtliche Einschränkung für Kreiselpumpen, die eine besondere Schaufelkonfiguration und demgemäss eine einzige Drehrichtung für das Pumpenrad aufweisen.

Offenbarung der Erfindung

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Übertragung von Bewegung zwischen dem Läufer eines Synchronmotors mit Permanentmagneten und der Arbeitspartie bereitzustellen, die den Freiheitswinkel vergrößert, der derzeit zur Verfügung gestellt werden kann.

Innerhalb des Umfangs dieses Ziels ist es folglich eine primäre Aufgabe, den Leistungspegel zu vermindern, der derzeit bei einem Motor mit Permanentmagneten wegen der oben erwähnten Probleme zum Starten benötigt wird, so dass er näher an den Leistungspegel herangebracht wird, der im stationären Betrieb aufgenommen wird, wodurch das Fertigen in Übergröße vermindert wird, das beispielsweise erforderlich ist, um Lasten zu starten, die eine besonders hohe Trägheit aufweisen.

Eine andere wichtige Aufgabe ist es, sicherzustellen, dass die von der Last in einer Drehrichtung aufgenommenen Leistung höher ist als die Leistung, die vom Motor erzeugt werden kann, und dass die Leistung, die in entgegengesetzter Drehrichtung aufgenommen wird, kleiner ist als die Leistung, die erzeugt werden kann, wobei ein Verlust der Synchronisation oder der Drehzahl erreicht wird, die erste der Drehrichtungen blockiert und automatisch umgekehrt wird und einen Antrieb in der entgegengesetzten Drehrichtung erreicht wird, wobei auf diese Weise eine einzige Drehrichtung festgelegt wird.

Eine andere Aufgabe ist es, eine Vorrichtung zur Übertragung von Bewegung bereitzustellen, die konstruktiv einfach und kompakt ist.

Eine andere Aufgabe ist es, eine Vorrichtung zur Übertragung von Bewegung bereitzustellen, die beim Anlaufen und während des Betriebs leise ist.

Eine andere Aufgabe ist es, einen Motor bereitzustellen, der als ganzes einen geringen Verbrauch und geringe Kosten aufweist.

Dieses Ziel, diese und andere Aufgaben, die im folgenden ersichtlich werden, werden durch eine Vorrichtung zur Übertragung von Bewegung zwischen dem Läufer eines Synchronmotors mit Permanentmagneten und der Arbeitspartie erreicht, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie mindestens zwei Bewegung übertragende Kupplungen aufweist, die gemeinsam in einer kinematischen Serie zusammenwirken, wobei jede Kupplung aus mindestens einem Antriebselement aufgebaut ist, das in Bezug auf die Drehachse exzentrisch ist und starr mit einer Komponente des Bewegung übertragenden Systems gekoppelt ist, sowie aus mindestens einem angetriebenen Element, das ebenso in Bezug auf die Drehachse exzentrisch ist und starr mit der Komponente gekoppelt ist, und zwar kinematisch nach dem vorhergehenden angeordnet, wobei der Winkel, der von den Elementen einer jeden Kupplung abgedeckt wird, insgesamt kleiner als ein Vollwinkel ist, wobei die Zwischenkomponenten der kinematischen Übertragung sowohl ein Antriebselement als auch ein angetriebenes Element zum Empfangen der Bewegung von einem vorhergehenden zu einem folgenden aufweisen.

Vorteilhafterweise sind diese Bewegung übertragenden Kupplungen mit Zähnen versehen, wobei jede Kupplung durch wenigstens einen Antriebszahn, der in Bezug auf die Drehachse exzentrisch ist und der starr an eine Komponente des Bewegung übertragenden Systems gekoppelt ist, und durch wenigstens einen angetriebenen Zähnen aufgebaut ist, der ebenso in Bezug auf die Drehachse exzentrisch ist und der starr an die Komponente gekoppelt ist, die kinematisch nach der vorhin genannten angeordnet ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung; eines Ausführungsbeispiels davon ersichtlich werden, welches mittels eines nicht einschränkenden Beispiels in der beigefügten Zeichnung dargestellt ist, wobei:

1 eine Schnittansicht eines Motors mit Permanentmagneten ist, der bei einem ersten Ausführungsbeispiel mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Kreiselpumpe gekoppelt ist;

2 eine axiale Schnittansicht des Läufers, der Vorrichtung und des Pumpenrades von 1 ist;

3 eine Explosionsansicht der Vorrichtung der voran stehenden Figuren ist;

4 eine Querschnittansicht der Vorrichtung der voran stehenden Figuren ist;

5 eine axiale Schnittansicht der Vorrichtung in vergrößertem Maßstab ist, genommen entlang einer Ebene, die senkrecht zur Ebene der Schnittansicht von 2 ist;

6 eine axiale Schnittansicht eines Läufers eines Motors der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem zweiten Ausführungsbeispiel und eines Pumpenrads einer Kreiselpumpe ist;

7 eine perspektivische Explosionsansicht der Vorrichtung von 6 ist;

8 eine Querschnittansicht der Vorrichtung von 6 ist;

9 eine axiale Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem dritten Ausführungsbeispiel und eines Pumpenrads einer Kreiselpumpe ist;

10 eine perspektivische Explosionsansicht der Vorrichtung von 9 ist;

11 eine Querschnittansicht der Vorrichtung von 9 ist;

Ausführungsarten der Erfindung

Bezug nehmend auf die obigen 1 bis 5, veranschaulichen diese Figuren einen Elektromotor mit Permanentmagneten, allgemein durch die Bezugsnummer 10 bezeichnet, der einen Ständer 11, mit einem Blechpaket 12 und (nicht gezeigten) Wicklungen, und einen Läufer 14 umfasst, der zwischen zwei Polen angeordnet ist, die vom Blechpaket 12 gebildet werden.

Der Läufer 14 wird aus einem ringförmigen, zylindrischen Permanentmagneten 16 aufgebaut, worauf ein Kunststoffelement 17 übergeformt ist, das einen inneren Schaft 17a und Endflansche 17b bildet.

Der Läufer 14 weist demgemäß als ganzes eine zylindrische Form mit einem axialen Loch 18 auf, in dem eine Welle 19 starr eingesetzt ist.

Die Welle 19 wird andererseits von einem becherförmigen Element 20 (die Kammer, die den Läufer 14 enthält) getragen, das einer Struktur 21 zum Tragen des gesamten Motors 10 angehört.

Das becherförmige Element 20 enthält den Läufer 14, ihn vom Ständer 11 trennend.

Die Welle 19 ist in der Nähe des geformten Bodens 22 des becherförmigen Elements 20 mit einer Buchse 25 drehbar verbunden.

Zwischen der Buchse 25 und einer ähnlichen Hülse 24, die im Boden 22 untergebracht ist, ist die Einpassung für einen elastomeren Ring 26 ausgebildet.

Gleicherweise sind Buchsen 27 und 28 zwischen einem Schließelement 23 angeordnet, das am entgegen gelegenen Ende angeordnet ist, an der Tragstruktur 21 befestigt ist und von der Welle 19 durchquert wird; diese Buchsen bilden zwischen ihnen die Einpassung bzw. den Sitz für einen elastomeren Ring 29.

Die Buchse 28 wird axial von einer Welle 19 durchquert, die sich darin drehen kann.

Zwischen der Buchse 28 und dem entsprechenden Flansch 17b ist ein Längslager angeordnet, das allgemein mit der Bezugsnummer 30 bezeichnet wird.

Erfindungsgemäß befindet sich zwischen dem Läufer 14, und demgemäss zwischen der daran starrgekoppelten Welle 19, und der Arbeitspartie, die in diesem Fall von einem Pumpenrad 32 einer allgemein mit der Bezugsnummer 33 bezeichneten Kreiselpumpe aufgebaut wird und mit dem Elektromotor 10 gekoppelt ist, eine Bewegung übertragende Vorrichtung, die in diesem Fall zwei Bewegung übertragende Kupplungen umfasst, die wechselseitig in einer kinematischen Serie zusammenwirken.

Vorteilhafterweise sind die Bewegung übertragenden Kupplungen vom mit Zähnen versehenen Typ und umfassen in einem hohlen Körper 34, der vom Pumpenrad 32 zum Läufer 14 hin absteht und von einem Deckel 35 verschlossen wird (vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, ist darin ein hermetischer Verschluss, beispielsweise durch Kleben, Dichtungen, Presspassung, Ultraschallschweißen etc., an der Außenkante und einem elastomeren lippenförmigen Ring 36 in dem Bereich vorgesehen, an dem die Welle 19 hindurch läuft), einen ersten Zahn bzw. ersten Zahn 37, der von einer Angel 38 absteht, die am Ende der Welle 19 befestigt ist.

Tatsächlich weist die Welle 19 an seinem Ende zwei diametral gegenüber befindliche flache Bereiche 19a auf, mittels derer sie mit einem komplementär geformten Loch 38a der Angel 38 gekoppelt ist.

Die axiale Befestigung wird mittels elastischer Haken 38b der Angel 38 erreicht, die in eine ringförmige Nut 19b der Welle 19 eingreifen.

Der erste Zahn 37 ist in Bezug auf die Welle 19 exzentrisch angeordnet, weist eine beschränkte radiale Ausdehnung auf und baut einen Antriebszahn für einen zweiten Zahn 39 auf, der axial von einem ringförmigen Element 40 absteht, das sich in dem hohlen Körper 34 in Bezug auf die Welle 19 und den hohlen Körper 34 frei drehen kann.

Der zweite Zahn 39 wird von einem inneren Trägerteil 39a, das aus einem stabilen Kunststoff gefertigt ist, und von zwei sich wechselseitig gegenüber befindlichen äußeren Teilen 39b aufgebaut, die auf der vorhin genannten übergeformt sind, aus einem Elastomer gefertigt sind und die Kontaktflächen bilden.

Der zweite Zahn 39 könnte natürlich auch einstöckig ohne Überformen vorgesehen sein, unter Verwendung beispielsweise eines harten elastomeren Materials.

Die radiale Ausdehnung des zweiten Zahns 39 nimmt den ganzen Bereich zwischen der Angel 38 und der Außenwand des hohlen Körpers 34 in Anspruch, wobei natürlich ein Spielraum vorgesehen ist, der eine freie Bewegung erlaubt, oder ein leichter Zusammenstoß vorgesehen ist (wodurch ein Reibungseingriff erreicht wird), beispielsweise mit einem nicht gezeigten, elastomeren Umfangselement.

Der zweite Zahn 39 weist eine axiale Ausdehnung auf, die es ihm erlaubt, mit dem ersten Zahn 37 und mit einem dritten Zahn 41, der radial von der Innenwand des Hohlkörpers 34 zur Umgebung des Außenprofils des ersten Zahns 37 hin absteht, in Kontakt zu kommen.

Der zweite Zahn 39 ist deshalb ein Zahn, der durch den ersten Zahn 37 angetrieben wird und den dritten Zahn 41 antreibt, damit über die elastomeren Teile 39b wechselwirkend.

Der Winkel, der von der durch den ersten Zahn 37 und durch den zweiten Zahn 39 aufgebauten Vorrichtung abgedeckt wird, ist kleiner als ein Vollwinkel und ebenso ist der Winkel, der von der durch den zweiten Zahn 39 und durch den dritten Zahn 41 aufgebauten Vorrichtung abgedeckt wird.

Wenn der Elektromotor 10 ausgelöst wird und der Läufer 14 beginnt, sich zu drehen, beginnt sich der erste Zahn 37, d. h. der Zahn, der starr daran gekoppelt ist, zu drehen; während seiner Drehung trifft er auf den zweiten Zahn 39 und bewegt ihn.

Dieser zweite Zahn, der bewegt wird, trifft dann den dritten Zahn 41 und deshalb wird an diesem Punkt das Pumpenrad 32 gedreht, das damit einstöckig ist.

Einfacherweise ist es möglich, in den hohlen Körper 34 eine Flüssigkeit einzufügen, die eine adäquate Viskosität aufweist, mit schmierenden, den Aufprall dämpfenden und Geräusch abschwächenden Funktionen.

Die Bewegung übertragende Vorrichtung wird demgemäss aus zwei Kupplungen aufgebaut, die wechselseitig in einer kinematischen Serie zusammenwirken; eine erste dieser Kupplungen wird durch ein Antriebselement, das in Bezug auf die Drehachse exzentrisch ist (der erste Zahn 37) und starr an eine Komponente des Bewegung übertragenden Systems (den Läufer 14) gekoppelt ist, und durch ein angetriebenes, Element (der zweite Zahn 39 mit dem entsprechenden Teil 39b) aufgebaut, das ebenso in Bezug auf die Drehachse exzentrisch ist und starr an die Komponente gekoppelt ist, die kinematisch nach der vorherigen angeordnet ist (das ringförmige Element 40).

Eine zweite der Kupplungen wird aus einem Antriebselement (der zweite Zahn 39 mit einem seiner Teile 39b), das starr an eine Komponente des Bewegung übertragenden Systems (das ringförmige Element 40) gekoppelt ist, und aus einem angetriebenen Element (den dritten Zahn 41) aufgebaut, das starr an die Komponente des Bewegung übertragenden Systems gekoppelt ist, das kinematisch folgend angeordnet ist (das Pumpenrad 32).

In der Praxis ist beobachtet worden, dass bei der Kopplung zweier mit Zähnen versehenen Bewegung übertragenden Kupplungen in einer kinematischen Serie den Winkel der Freiheit zwischen dem Läufer und der Arbeitspartie (in diesem Fall das Pumpenrad) vergrößert, der derzeit zur Verfügung gestellt werden kann, und das hat den vorteilhaften Effekt, dass die Leistung verringert wird, die derzeit zum Anlaufen eines Motors mit Permanentmagneten benötigt wird.

Dieser Vorteil erlaubt es demgemäß, das Fertigen in Übergröße zu vermindern, das derzeit notwendig ist, um Lasten zu starten, die eine besonders hohe Trägheit aufweisen, wie im beschriebenen Fall einer Kreiselpumpe.

Durch Entwerfen der Schaufeln des Pumpenrads mit einer Konfiguration, die nicht radial ist, sondern eine adäquate Krümmung aufweist, ist die Leistung, die durch die Last (das Pumpenrad und die Arbeitsflüssigkeit) in einer Drehrichtung (der Richtung, in der das Pumpenrad die geringste Wirksamkeit aufweist) aufgenommen wird, höher als die verfügbare Last des Motors und ist in der entgegengesetzten Drehrichtung kleiner (der Richtung, in der das Pumpenrad die höchste Wirksamkeit aufweist).

Im ersten Fall verliert das Pumpenrad 32 seine Synchronisierung oder Drehzahl in Bezug auf den Läufer 14, blockiert und kehrt seine Bewegung automatisch um, während im zweiten Fall ein normaler Antrieb stattfindet.

Demgemäß ist auf diese Weise ohne irgendeine elektrische/elektronische oder mechanische Vorrichtung ein unidirektionaler Motor erhalten worden.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der Bewegung übertragenden Vorrichtung, hier wird nun auf die obigen 6 bis 8 Bezug genommen, weist wiederum zwischen dem Läufer 214, und folglich zwischen der Welle 219 starr daran gekoppelt, und der Arbeitspartie, die in diesem Fall ebenso durch ein Pumpenrad 232 einer Kreiselpumpe aufgebaut wird, das an den Elektromotor gekoppelt ist, zwei mit Zähnen versehene Bewegung übertragende Kupplungen auf, die in einem hohlen Körper 234, der mit dem Pumpenrad 232 einstückig ist und in diesem Fall durch einem Deckel 235 mit einer lippenförmigen Dichtung 236 hermetisch verschlossen ist, zwei erste Zähne 237 umfasst, die in diametral entgegengesetzten Positionen von einem ersten ringförmigen Element 238 abstehen, das an der Welle 219 befestigt ist.

Die ersten Zähne 237 sind in Bezug auf die Welle 219 exzentrisch angeordnet, weisen eine beschränkte radiale Ausdehnung auf und bauen Antriebszahn für zwei Zähne 239 auf, die axial von einem zweiten ringförmigen Element 240 abstehen, das sich im hohlen Körper 234 in Bezug auf die Welle 219 und auf den hohlen Körper 234 frei drehen kann.

Die zweiten Zähne 239 sind ebenso wechselseitig diametral entgegengesetzt.

Die ersten Zähne 237 sind axial in versetzten Positionen angeordnet und die zweiten Zähne 239 sind so geformt, dass sie Teile 239a aufweisen, die radial abstehen, so dass der ganze Bereich zwischen der Angel 238 und der Außenwand des hohlen Körpers 234 eingenommen wird, wobei natürlich Spielräume vorgesehen sind, die eine freie Bewegung erlauben, oder ein leichter Zusammenstoß vorgesehen ist, der einen Reibungseingriff erzeugt, beispielsweise mit einem nicht gezeigten elastomeren Umfangselement.

Die zweiten Zähne 239 weisen eine axiale Ausdehnung auf, die es ihnen erlaubt, ebenso in Kontakt mit zwei dritten Zähnen 241 zu kommen, die sich ebenso diametral entgegengesetzt befinden und in axial versetzten Positionen radial von der Innenwand des hohlen Körpers 234 abstehen.

Die zweiten Zähne 239 sind deshalb Zähne, die durch die ersten Zähne 237 angetrieben werden und die die dritten Zähne 241 antreiben.

In diesem Fall sind die Teile und deshalb die Massen, die sich drehen, in Bezug auf die Welle 219 symmetrisch angeordnet und deshalb ist die Drehung ausbalanciert.

Ein drittes Ausführungsbeispiel der Bewegung übertragenden Vorrichtung weist, hier wird nun auf die 9, 10 und 11 Bezug genommen, zwischen der Welle 419 und der Arbeitspartie, die in diesem Fall ebenfalls durch das Pumpenrad 432 einer Kreiselpumpe aufgebaut wird, zwei Bewegung übertragende Kupplungen auf, die miteinander in einer kinematischen Serie zusammenwirken.

In diesem Fall sind die Kupplungen in einem axial hohlen Körper 434 angeordnet, der vom Pumpenrad 432 zum Läufer, der in den obigen Figuren aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist, hin absteht und und von einem Deckel 435 verschlossen ist.

Vorzugsweise verschliesst der Deckel 435 den hohlen Körper 434 durch Kleben, Ultraschallverschweissen oder andere Verfahren, so dass innerhalb dessen ein hermetischer Verschluss sichergestellt wird.

Im Bereich, wo die Welle 319 durch den Deckel 435 hindurch läuft, ist ein lippenförmiger Ring 436 vorhanden, der aus einem elastomeren Material hergestellt ist.

Im hohlen Körper 414 befindet sich deshalb ein erster Zahn 437, der von einer Angel 438 absteht, die am Ende der Welle 419 befestigt ist.

Das Ende weist tatsächlich zwei sich diametral gegenüberliegende Bereiche 419a auf, mit denen ein komplementär geformtes Loch 438a der Angel 438 ineinander greift.

Der erste Zahn 437 ist in Bezug auf die Welle 419 exzentrisch angeordnet und weist eine beschränkte radiale Ausdehnung auf; er baut einen Antriebszahn für einen zweiten Zahn 439 auf, der axial von einem ringförmigen Element 440 absteht, das sich im hohlen Körper 434 in Bezug auf die Welle 419 frei drehen kann.

Der zweite Zahn 439 weist ein inneres Trägerteil 439a auf, das aus stabilem Kunststoff gefertigt ist, welches mit dem ringförmigen Element 440 einstückig ausgeführt ist, das in diesem Fall eine im wesentlichen zylindrische Struktur aufweist, und das in dem aus einem elastomeren Material gefertigten übrigen Teil 439b eingebettet ist, welches auf dem vorhergehenden überformt ist und die Kontaktflächen bilden.

In diesem Fall ist es zudem möglich, dass der zweite Zahn 439 einstückig vorgesehen ist.

Die radiale Ausdehnung des zweiten Zahn 439 nimmt den ganzen Bereich zwischen der Angel 438 und der Außenwand des hohlen Körpers 434 ein.

Natürlich sind Spielräume vorgesehen, die eine freie Bewegung erlauben, oder es ist – als eine Alternative – ein leichter Zusammenstoß vorgesehen, der einen Reibungseingriff erzeugt, beispielsweise mit einem aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigten Umfangselement, das aus einem elastomeren Material gefertigt ist.

Der zweite Zahn 439 weist eine radiale Ausdehnung auf, die es ihm erlaubt, mit dem ersten Zahn 437 und mit einem dritten Zahn, nun durch die Bezugsziffer 441 bezeichnet, in Kontakt zu kommen, der axial vom Deckel 435 von einer Position aus absteht, die das Außenprofil der Fläche annähert, die in Richtung des Inneren des hohlen Körpers 434 gerichtet ist.

Insbesondere ist die radiale Ausdehnung des dritten Zahns 441 dergestalt, dass sie nur in Kontakt mit den elastomeren äußeren Teilen 439b des zweiten Zahns 439 treten kann, aber nicht in Kontakt mit dem ersten Zahn 437 treten kann.

Der zweite Zahn 439 wird deshalb durch den ersten Zahn 437 angetrieben, der wiederum den dritten Zahn 441 mittels der elastomeren Teile 439b antreibt.

Der Winkel, der durch die Vorrichtung abgedeckt wird, die durch den ersten Zahn 437 und den zweiten Zahn 439 aufgebaut wird, ist kleiner als ein Vollwinkel, und ebenso ist der Winkel, der durch den zweiten Zahn 439 und den dritten Zahn 441 abgedeckt wird.

Wenn der Motor angelassen wird, beginnt sich daher der erste Zahn 437 starr mit dem Läufer zu drehen, bis er während seiner Drehung auf den zweiten Zahn 439 trifft, welchen er dreht.

Der zweite Zahn beginnt sich daher übereinstimmend mit dem Läufer zu drehen, bis er auf den dritten Zahn 441 trifft, der mit dem hohlen Körper 434 starr gekoppelt ist und dem gemäß mit dem Pumpenrad 332, das sich daher dreht.

In der Praxis wurde beobachtet, dass die Erfindung in allen ihren Ausführungsbeispielen die gedachten Ziele und Aufgaben erreicht.

Die so erdachte Erfindung ist daher für zahlreiche Änderungen und Variationen offen, die alle innerhalb des Umfangs des Erfindungsgedankens liegen.

All diese Details können auch durch technisch äquivalente Elemente ersetzt werden.

In der Praxis können die verwendeten Materialien gemäß der Anforderungen beliebig sein, solange sie mit der eventuellen Verwendung als auch den Ausmaßen kompatibel sind.

Die Offenbarungen aus der Italienischen Patentanmeldung Nr. PD98A000058, deren Priorität diese Anmeldung beansprucht, werden hiermit durch Referenz einbezogen.


Anspruch[de]
Pumpe (33), die von einem Synchronmotor (10) angetrieben wird, umfassend:

– einen Läufer (14) mit einem Permanentmagneten (16) mit einer Drehachse,

– eine Arbeitspartie (32, 432),

– eine Vorrichtung zur Übertragung von Bewegung zwischen dem Läufer (14) und der Arbeitspartie (32, 432),

– wobei die Vorrichtung zur Übertragung von Bewegung umfasst:

wenigstens ein Antriebselement (37, 437), das bezüglich der Drehachse des Läufers exzentrisch angeordnet und starr an den Läufer (14) gekoppelt ist,

und

wenigstens ein angetriebenes Element (41, 441), welches auch bezüglich der Drehachse exzentrisch angeordnet und starr an die Arbeitspartie (32, 432) gekoppelt ist,

dadurch gekennzeichnet,

– dass wenigstens das eine Antriebselement (37, 437) und das wenigstens eine angetriebene Element (41, 441) sich entweder nicht radial oder nicht axial überschneiden, und

– dass die Vorrichtung zur Übertragung von Bewegung wenigstens ein Zwischenelement (40, 440) aufweist, das bezüglich der Drehachse frei drehbar ist und einen Zahn (39, 439) aufweist, der eine axiale Ausdehnung aufweist, die es ihm erlaubt, mit dem wenigstens einen Antriebselement (37, 437) und mit dem wenigstens einem angetriebenen Element (41, 441) in Kontakt zu kommen, so dass zumindest zwei bewegungsübertagende Kupplungen ausgebildet sind, die gemeinsam in einer kinematischen Serie zusammen wirken.
Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Antriebselement (37, 437) ein starr an den Läufer (14) oder die Motorwelle (19) gekoppelter Zahn ist. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine angetriebene Element (41, 441) ein starr mit der Arbeitspartie (32, 432) gekoppelter Zahn ist. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Zwischenelement (40, 440) zumindest einen angetriebenen Zahn (39, 439), der auch exzentrisch in Bezug zur Drehachse angeordnet ist und von dem wenigstens einem Antriebselement (37, 437) angetrieben wird, und wenigstens einen antreibenden Zahn (39, 439) aufweist, der bezüglich der Drehachse exzentrisch angeordnet ist und das wenigstens eine angetriebene Element (41, 441) antreibt. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der von den antreibenden Elementen und Antriebselementen abgedeckte Winkel einer jeden Bewegung übertragenden Kupplung zusammen kleiner als ein Vollwinkel ist, aber der Freiheitswinkel zwischen dem Läufer (14) und der Arbeitspartie (32, 432) auf mehr als einen Vollwinkel erhöht ist. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitspartie (32, 432) gekrümmte Radschaufeln zum Erzielen einer monodirektionalen Drehrichtung des Pumpenmotors aufweist. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe eine Kreiselpumpe ist. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement ein ringförmiges Element (40, 140) ist, das bezüglich des Läufer (14, 114) frei drehbar ist. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens das eine Antriebselement (37, 437) und das wenigstens eine angetriebene Element (41, 441) sich nicht radial überschneiden. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens das eine Antriebselement (37, 437) und das wenigstens eine angetriebene Element (41, 441) sich nicht radial überschneiden.






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