DE202017006981U1

DE202017006981U1 - Verbesserter Elektromotor für einen Fluidzirkulator

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Publication number: DE202017006981U1
Application number: DE202017006981.4U
Authority: DE
Original assignee: Taco Italia SRL
Current assignee: Taco Italia SRL
Priority date: 2016-08-10
Filing date: 2017-08-07
Publication date: 2019-01-25
Anticipated expiration: 2027-08-08
Also published as: US20180045208A1; IT201600084440A1; CN107733150A; EP3282128A1

Abstract

Elektromotor für einen Zirkulator mit einem Permanentmagnetrotor (2), einem Stator (3), in dem ein tragender und enthaltener Hohlkörper (4) für den Rotor (2) untergebracht ist, einem Laufrad (5), einer Welle (6) des Elektromotors, die kinematisch mit dem Rotor (2) und dem Laufrad (5) gekoppelt ist, um das Laufrad (5) zur Drehung zu aktivieren, wobei der Rotor (2) ein Axialdrucklagerelement (7; 10) aus Gleitwerkstoff umfasst und zum Tragen von Axiallasten angepasst ist, die während der Fluidzirkulation in dem Zirkulator erzeugt werden, wobei das Drucklagerelement in den Rotor selbst integriert ist, so dass sich das Drucklagerelement während einer Motordemontage nicht vom Rotor löst, dadurch gekennzeichnet, dass das Drucklagerelement durch einen Einsatz (7, 10) gebildet ist, wobei eine Drehung des Einsatzes (7, 10) in Bezug auf den Rotor (2) blockiert wird, wobei der Einsatz (7, 10) eine Öffnung (14) zum genauen Einpassen in die Motorwelle (6) umfasst, und wobei der Einsatz (7, 10) direkt in Kontakt mit einer Lagerbuchse (20) gebracht wird, die zwischen dem Rotor (2) und dem Laufrad (5) angeordnet ist.

Description

ANWENDUNGSBEREICH
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Synchron-Permanentmagnetmotor, der vorzugsweise in Pumpen mit Fluidantrieb eingesetzt wird, insbesondere auf Zirkulatoren für Fluidheiz- und/oder Kühlanlagen.
STAND DER TECHNIK
Elektrische Kreiselpumpen, allgemein bekannt unter dem Namen Zirkulatoren, werden für die Zirkulation des Vektorfluids im Zusammenhang mit Heizungsanlagen eingesetzt.
Wie im technischen Bereich bekannt, umfasst ein Zirkulator im Allgemeinen einen elektrischen Synchronmotor, dessen Rotor auf eine Welle gespannt ist, deren Ende kinematisch mit einem durch den Elektromotor selbst aktivierten Laufrad gekoppelt ist.
Die Zirkulatoren können Laufräder verschiedener Formen und Antriebszwecke für das behandelte Fluid aufweisen; bei Laufrädern mit gekrümmten Schaufeln vom Zentrifugaltyp erzeugt der dem Fluid gegebene Impuls einen Axialschub aufgrund des Druckgradienten, der zwischen dem Saug- und dem Druckbereich in der Spirale erzeugt wird, in der sich das Laufrad dreht. Bei Kreiselpumpen werden die oben genannten Bereiche immer mit dem zum Laufrad gehörenden Saugbereich in Achse mit der Drehachse und der Förderung in einem ringförmigen Bereich außerhalb des Laufraddurchmessers und koplanar dazu angeordnet.
Diese Anordnung erzeugt einen auf das Laufrad wirkenden Axialschub, der sich aus der Axialkomponente der Differenz zwischen dem Druckbereich stromaufwärtig und stromabwärtig des Laufrads ergibt; der Schub ist so ausgelegt, dass die Saugmündung des Laufrads nahe an den Kanal heranreicht, der das Fluid antreibt.
Bei der Art von Elektropumpen für Flüssigkeiten, die von der vorliegenden Erfindung betroffen sind, sind Elektropumpen bekannt, bei denen der Elektromotor vom Synchrontyp ist und der Permanentmagnetrotor in einem Hohlkörper, dem sogenannten Rohr, innerhalb des Statorpakets und der Wicklungen untergebracht ist. Das Paket mit den Wicklungen ist getrennt und vom Hohlkörper isoliert, um eine elektrische Isolierung zu gewährleisten, aber der Rotor ist im Inneren des Statorpakets abnehmbar untergebracht, um eine einfache Montage und mögliche Entnahme für Wartungszwecke zu ermöglichen.
Nach dem Stand der Technik ist bekannt, dass der Rotor mit Lagerbuchsen aus Gleitwerkstoff gelagert wird: die Buchse auf der Seite des Laufrades trägt auch den vom Laufrad auf den Motor über die Motorwelle übertragenen Axialschub. Der Kontakt zwischen dem axialen Anschlag der Lagerbuchse und dem Rotor erfolgt über eine Drucklagerscheibe aus einem harten und abriebfesten Material, die zwischen dem axialen Anschlag und der Seite des Rotors eingesetzt wird. Diese Scheibe wird im Allgemeinen mit Hilfe einer Ringnut platziert, die vertieft und mit der Motorwelle fest verbunden ist: der Sitz und die Scheibe sind axial auf der Welle in einer geeigneten Position blockiert, um den Rotor zentral auf dem Stator zu platzieren.
Eine bekannte Lösung wird beispielsweise in der europäischen Patentanmeldung Nr. EP 1 612 427 A1 offenbart, wobei die Lagerscheibe entfernt wurde, so dass der Axialschub direkt von einer Seite des Rotors getragen wird. Diese Lösung hat jedoch Widerstandsprobleme gezeigt und die Lebensdauer dieser Art von Motoren wird reduziert.
Daher ist die axiale Druckunterstützung nach dem Stand der Technik durch das Einfügen eines geeigneten Elements, eben dieser der Drucklagerscheibe, und zusätzlicher Zubehörteile, wie etwa der enthaltenen Ringnut aus elastischem Material, bekannt.
Das technische Problem, das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, ist die Konzeption eines Elektromotors für einen Fluidzirkulator mit einem Drucklagerelement vereinfachter Konstruktion, die Reduzierung der Axialabmessungen, die praktischere Gestaltung der Anordnung und die Vereinfachung der Wartung des Axialdrucklagers auf der Laufradseite, all dies aus der Perspektive einer einfachen und zweckmäßigen konstruktiven Lösung.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, dem oben genannten Bedarf gerecht zu werden und gleichzeitig die oben genannten Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Dieses Ziel wird durch einen Elektromotor für einen Fluidzirkulator nach Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung erreicht.
Die abhängigen Ansprüche beschreiben bevorzugte und besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Verbindungseinheit gemäß der Erfindung.
Weitere Merkmale und Vorteile werden aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten, aber nicht ausschließlichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die exemplarisch und nicht einschränkend dargestellten beigefügten Figuren ersichtlich.
Figurenliste

1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Zirkulators, der einen Elektromotor gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst;
2 zeigt eine Schnittansicht des Zirkulators von 1 mit einem Elektromotor, der gemäß einer ersten Ausführungsform hergestellt wurde;
3 zeigt eine Schnittansicht des Zirkulators von 1 mit einem Elektromotor, der gemäß einer zweiten Ausführungsform hergestellt wurde;
4 zeigt einen Magneten mit einem Axialdrucklagerelement gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
5 zeigt einen Magneten mit einem Axialdrucklagerelement gemäß 4;
6 zeigt einen Magneten mit einem Axialdrucklagerelement gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die beigefügten 1-3 bezeichnet 100 einen Zirkulator, nämlich eine gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Elektropumpe. Der Zirkulator umfasst und wird durch einen Synchron-Permanentmagnet-Elektromotor 1 aktiviert und ist zum Antreiben von Fluiden und insbesondere in Heiz- und/oder Kühlanlagen vorgesehen.
Im Allgemeinen wird der Zirkulator 100 durch das Kuppeln einer Pumpe 90 und des Elektromotors 1 hergestellt.
Der Elektromotor 1 umfasst einen Permanentmagnetrotor 2, einen Stator 3, in dem eine Muffe 21 zum Tragen und Halten des Rotors 2 untergebracht ist, ein Laufrad 5 und eine Welle 6 des Elektromotors, die mit dem Rotor fest verbunden und kinematisch mit dem Laufrad 5 gekoppelt ist, um das Laufrad 5 zur Drehung zu aktivieren.
Der Rotor 2 und die Welle 6 sind in der Trennmuffe 21 untergebracht, die sie vom Stator 3 trennt. Die Muffe 21 weist einen Rohrkörper 22 aus Kunststoff auf, der an einem Ende 18 konisch zuläuft und das gegenüberliegende offene Ende ist integral mit einem Flansch 24 verbunden.
Im Inneren des Rohrkörpers 22 ist der Rotor 2 mit der jeweiligen Welle 6 untergebracht, die zum inneren Teil des Endes 18 vorsteht, wo in der Regel ein Lagerträger zum Lagern der Motorwelle 6 vorgesehen ist.
Das Ende 18 der Muffe 21 wird durch einen abnehmbaren Verschluss 25 verschlossen, der mit einer abgesenkten Nut 27 zum Einsetzen eines Manövrierwerkzeugs versehen ist, die unter Zwischenschaltung einer Dichtung am Ende 18 montiert ist.
Der Flansch 24 wird durch einen Verschluss 30 geschlossen, der wiederum aus Kunststoff besteht, der eine Trennwand zwischen der Muffe 21 und dem Pumpenkörper 90 der Pumpe 1 darstellt. Das Kunststoffmaterial, aus dem der Flansch 24 besteht, ist das gleiche wie dasjenige, aus dem der Verschluss 30 besteht.
Im Wesentlichen ist der Verschluss 30 eine Scheibe aus Kunststoff, die eine Trennwand zwischen der Muffe zum Aufnehmen des Rotors 2 und der Spirale 4 bildet, in der sich das Laufrad 5 dreht, nämlich die Spirale 4 des Pumpenkörpers 90. Die Motorwelle 6 kreuzt axial den Verschluss 30 und ist durch eine Interferenzklemmung an einem mit dem Laufrad selbst geformten Messingeinsatz mit dem Laufrad 5 kematisch verbunden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst der Rotor 2 ein Axialdrucklagerelement 7 aus einem Gleitwerkstoff, das zum Aufnehmen von Axialkräften geeignet ist, die während der Fluidzirkulation in dem Zirkulator entstehen.
Das Drucklagerelement ist direkt mit einer Lagerbuchse 20 in Kontakt gebracht, das auf der Motorwelle eingespannt und zwischen Rotor 2 und Laufrad 5 angeordnet ist.
Vorteilhafterweise ist das Drucklagerelement gemäß der vorliegenden Erfindung im Rotor 2 selbst integriert, so dass sich das Drucklagerelement bei der Demontage des Elektromotors 1 nicht vom Rotor 2 löst.
Gemäß einer ersten Ausführungsform, die in den 2, 4 und 5 dargestellt ist, besteht das Drucklagerelement aus einem Einsatz 7, der so geformt ist, dass er in eine Schiene 8 mit einer Form passt, die die Drehung des Einsatzes relativ zum Rotor 2 blockiert. Insbesondere besteht dieser Einsatz 7 aus einer mittig platzierten Öffnung 14 für einen präzisen Sitz in der Motorwelle.
Vorzugsweise weist der Einsatz 7 eine Kante mit einem polygonalen Profil auf; im dargestellten Beispiel ist sie achteckig.
Um den Einsatz 7 innerhalb der Schiene 8 zu blockieren, ist der Rotor 2 mit einer mit einer Mehrzahl von Facetten versehenen Seitenfläche 9 versehen.
Insbesondere gibt es einen achteckigen Einsatz 7, dessen Seitenwände auf die mit einer Mehrzahl von Facetten versehenen Seite 9 der auf dem Rotor 2 enthaltenen Schiene 8 passen.
Die Seite 9 hat eine kreisförmige Konfiguration mit einer Achse, die der Achse der Motorwelle 6 entspricht. Darüber hinaus erstreckt sich diese Seite 9 um eine Höhe, so dass der Einsatz 7 nach der Montage nicht aus der Schiene 8 herauskommt.
Auf diese Weise wird der Einsatz 7 nach dem Einbau in die Schiene 8 integraler Bestandteil des Rotors 2, da er durch die vielfältigen Seiten der Schiene blockiert wird.
Diese Konfiguration ermöglicht es, einen Rotor mit einer axialen Ausdehnung zu haben, die nicht durch das Vorhandensein des Einsatzes 7 erhöht wird, der die Axialdrucklagerfunktion übernimmt.
Die Schiene wird eindeutig direkt auf der Seite des Rotors 2, die den Einsatz 7 aufnimmt, erhalten, insbesondere auf der dem Laufrad 5 zugewandten Seite.
Um eine hohe Lebensdauer zu gewährleisten, kann der Einsatz 7 aus einem keramischen Material auf Basis von Aluminiumoxid hergestellt werden. Alternativ kann Graphit oder ein Techno-Polymer verwendet werden.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform, die in den 3 und 6 dargestellt ist, besteht das Drucklagerelement aus einem integrierten Einsatz 10 und ist als Block mit dem Material hergestellt, das den Magneten des Rotors 2 bedeckt.
In der Praxis gibt es anstelle eines separaten Einsatzes, der in eine Schiene passt (wie in der ersten Ausführungsform), einen integrierten Einsatz, der direkt bei der Bildung der Magnetabdeckung des Rotors 2 hergestellt wird.
Im dargestellten Beispiel ist dieser integrierte Einsatz 10 mittig platziert, um die Welle 6 auf einer Seite des Rotors zu umgeben. Außerhalb des integrierten Einsatzes 10 befindet sich eine Ringnut 11, die wiederum von einem ringförmigen Teil 12 umgeben ist, der den äußersten Teil des Rotors 2 selbst bildet.
Dieser integrierte Einsatz 10 besteht vorzugsweise aus dem gleichen Kunststoffmaterial wie die Abdeckung des Rotormagneten.
Um die Schmierung zu verbessern, weist das Drucklagerelement in seinen beiden Ausführungsformen einen gebilligten Abschnitt auf der dem Laufrad 5 zugewandten Fläche auf.
In dem Beispiel ist eine diametrale Nut 13 vorhanden, die im mittleren Durchgangsbereich der Welle 6 unterbrochen ist und auf der Fläche des Drucklagerelements angeordnet ist, das mit der Buchse 20 in Kontakt kommt, wobei die Welle 6 auf die Motorwelle geklemmt und zwischen Rotor 2 und Laufrad 5 eingefügt ist.
Selbstverständlich können Fachleute, um bedingten und spezifischen Anforderungen gerecht zu werden, zahlreiche Änderungen und Variationen am Elektromotor für einen der vorstehend offenbarten Fluidzirkulatoren vornehmen, und zwar alle im Rahmen des Schutzumfangs der Erfindung, wie in den folgenden Ansprüchen beschrieben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1612427 A1 [0008]

Claims

Elektromotor für einen Zirkulator mit einem Permanentmagnetrotor (2), einem Stator (3), in dem ein tragender und enthaltener Hohlkörper (4) für den Rotor (2) untergebracht ist, einem Laufrad (5), einer Welle (6) des Elektromotors, die kinematisch mit dem Rotor (2) und dem Laufrad (5) gekoppelt ist, um das Laufrad (5) zur Drehung zu aktivieren, wobei der Rotor (2) ein Axialdrucklagerelement (7; 10) aus Gleitwerkstoff umfasst und zum Tragen von Axiallasten angepasst ist, die während der Fluidzirkulation in dem Zirkulator erzeugt werden, wobei das Drucklagerelement in den Rotor selbst integriert ist, so dass sich das Drucklagerelement während einer Motordemontage nicht vom Rotor löst, dadurch gekennzeichnet, dass das Drucklagerelement durch einen Einsatz (7, 10) gebildet ist, wobei eine Drehung des Einsatzes (7, 10) in Bezug auf den Rotor (2) blockiert wird, wobei der Einsatz (7, 10) eine Öffnung (14) zum genauen Einpassen in die Motorwelle (6) umfasst, und wobei der Einsatz (7, 10) direkt in Kontakt mit einer Lagerbuchse (20) gebracht wird, die zwischen dem Rotor (2) und dem Laufrad (5) angeordnet ist.
Elektromotor nach Anspruch 1, wobei der Einsatz (7) so geformt ist, dass er sicher in eine Schiene (8) mit einer Form passt, die die Drehung des Einsatzes (7, 10) in Bezug auf den Rotor (2) blockiert.
Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Einsatz (7) eine Kante mit einem polygonalen Profil, vorzugsweise achteckig, umfasst.
Elektromotor nach Anspruch 3, wobei die Schiene (8) eine Seite (9) umfasst, die die Einsatzkante (7) umschließt, wobei die Seite (9) mit einer Mehrzahl von Facetten versehen ist.
Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Einsatz (7) aus einem keramischen Material auf Aluminiumoxidbasis hergestellt ist.
Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Einsatz (7) aus Graphit oder einem anderen Techno-Polymer hergestellt ist.
Elektromotor nach Anspruch 1, wobei der Einsatz (10) integral mit dem den Motormagneten (2) bedeckenden Material ausgebildet ist.
Elektromotor nach Anspruch 7, wobei der Einsatz (10) aus Kunststoff hergestellt ist.
Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Lagerbuchse (20) auf der Motorwelle (6) eingespannt ist.
Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Drucklagerelement einen hohlen Abschnitt (13) aufweist, der dem Laufrad (5) zugewandt ist.
Zirkulatorpumpe umfassend einen Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche.