• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1987000362A1
    申请号:PCT/DE1986/000274
    申请日:1986-06-30
    公开日:1987-01-15
    发明作者:Heinz Turbanisch
    申请人:Heinz Turbanisch；
    IPC主号:H02K29-00
    专利说明:
    [0001] ELEKTRISCHE PUMPE
    [0002] Technisches Gebiet
    [0003] Die Erfindung betrifft eine elektrische Pumpe, die sich insbesondere für Aquarien eignet.
    [0004] Stand der Technik
    [0005] Aquarienpumpen gibt es in den verschiedensten Ausführungen mit 220 V Wechsel Spannung, ausgelegt als Tauch-, bzw. Überwasserpumpen. Diese Modelle sind zum größten Teil mit einem Spaltmotor ausgerüstet. Der Nachteil zeigt sich in lauten Lüftergeräuschen, da diese Art Antrieb stets luftgekühlt werden muß. Der Wirkungsgrad eines solchen Motors liegt bei ca. 30%.
    [0006] Neuere Pumpen haben einen Permanentmagneten, der ebenfalls mit 220 V Wechsel Spannung angetrieben wird. Hierdurch ergibt sich eine gewisse Laufruhe, jedoch ist der Einsatz von 220 V Wechsel Spannung im und am Aquariumbecken problematisch.
    [0007] Gleichstrommotoren sind für den Dauerbetrieb infolge der Kurzlebigkeit des Kollektors und der Kollektorbürsten nicht geeignet.
    [0008] Außerdem kann sich z.B. beim Spaltmotor aufgrund der erforderlichen Schmierung des Lagers und des Lüfterflügels auf der Wasseroberfläche ein Ölfilm ausbilden, der den Sauerstoffaustausch behindert.
    [0009] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe vorzuschlagen, die mit einer Niederspannung betrieben werden kann und eine hohe Lebensdauer bei Dauerbetrieb aufweist.
    [0010] Darstellung der Erfindung
    [0011] Die Erfindung schlägt eine Pumpe vor, die mit einem Elektromotor, einem vom Elektromotor angetriebenen Kreisel sowie mit einem Wassereinlaßstutzen und einem Wasserauslaßstutzen, die mit dem Kreisel in Verbindung stehen, ausgestattet ist und die dadurch gekennzeichnet ist daß der Elektromotor einen diametrisch gepolten Magneten sowie dem Magneten gegenüberliegend im gleichen Winkel abstand angeordnete Wicklungen aufweist, daß jede Wicklung über einen zugeordneten Verstärker an eine einen Gleichstrom abgebende Niederspannungsquelle angeschlossen ist und daß jeder Verstärkereingang über einen ersten Phasenschieber mit dem Verstärkerausgang des nachfolgenden Verstärkers und über einen zweiten Phasenschieber mit dem Verstärkerausgang des vorhergehenden Verstärkers verbunden ist.
    [0012] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
    [0013] Die erfindungsgemäße Pumpe kann mit einer Niederspannung, z.B. mit 12 V Gleichspannung, betrieben werden und eignet sich für den Dauerbetrieb bei hoher Laufruhe.
    [0014] Da beim Stromausfall über das Netzgerät ein Akku gepuffert werden kann, der automatisch die Stromversorgung für einige Stunden übernimmt, wird der Fischbestand in Salz- und Süßwasser mit Sicherheit überleben. Ein Stromausfall und die damit verbundene fehlende Wasserumwälzung führt nach neuesten Erkenntnissen innerhalb einer Stunde zum Absterben des Fischbesatzes. Dies gilt im besonderen Maße, wenn Seewasser auf 30°C aufgeheizt wurde, und die Sauerstoffzufuhr über die Oberfläche vermindert oder unterbunden wird.
    [0015] Die Verwendung der erfindungsgemäßen Pumpe im oder am Wasser ist unproblematisch, da 12 V Gleichspannung in Verbindung mit einem kurzschlußfesten Netzteil absolut ungefährlich ist.
    [0016] Ferner kann der Stromverbrauch infolge eines Wirkungsgrades von 80% bei 12 V-Geräten niedrig gehalten werden.
    [0017] Da es keine beweglichen Teile mehr gibt, alle Teile aus Kunststoff bestehen und selbst die Wicklungen in Harz eingegossen sind, ist eine Korrosion ganz ausgeschlossen. Über eine Spannungssteuerung kann die Drehzahl eingestellt werden. Dadurch kann die Pumpe an jede Beckengröße angepaßt werden.
    [0018] Kurze Beschreibung der Zeichnungen
    [0019] Es zeigen:
    [0020] Fig. 1 den. Aufbau eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Pumpe im Längsschnitt; Fig. 2 einen Querschnitt gemäß Linie II-II in Fig. 1; Fig. 3 den Aufbau eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Pumpe im Längsschnitt; Fig. 4 die erfindungsgemäße Ansteuerschaltung im
    [0021] Blockschaltbild; Fig. 5 die Ansteuerschaltung gemäß Fig. 6 im Detail; Fig. 6 eine Variante der Anordnung des Wasserauslasses und Fig. 7 eine weitere Variante der Anordnung des
    [0022] Was.serausl asses.
    [0023] Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
    [0024] In Fig.1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Pumpe dargestellt. Das Hauptgehäuse 1 ist becherförmig und doppelwandig ausgeführt. In dem Hohlraum des becherförmigen Gehäuses 1 ist ein diametrisch gepolter, zylinderförmiger Magnet 4 aufgenommen, der einerseits mit Hilfe eines am Gehäuseboden befestigten ersten Lagers 2 und andererseits mit Hilfe eines zweiten Lagers 8, das an einem den Hohlraum des becherförmigen Hauptgehäuses abdeckenden Kreiselgehäuses 12 angebracht ist, drehbar befestigt. Zwischen dem zylindrischen Magneten 4 und dem Hohlraum sowie zwischen dem Hauptgehäuse und dem Krei sei gehäuse 12 ist ein Spalt vorgesehen, der einen Wasserdurchfluß zu Kühlungszwecken ermöglicht. Der Längsseite des Magneten 4 gegenüberliegend sind Wicklungen 3 vorgesehen, die in dem doppel wandigen Gehäuse 1 abgeschlossen aufgenommen sind. Die um den zylindrischen Magneten herum angeordneten Wicklungen 3 weisen im wesentlichen einen gleichen Winkelabstand zueinander auf, wobei deren flache Eisenkerne über die gesamte Länge des zylindrischen Magneten reichen. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind drei Wicklungen mit einem Wi nkel abstand von 120° vorgesehen (vgl. Fig.2). Zur Erhöhung des Drehmoments können jedoch auch 6 oder 12 Wicklungen in dem Hauptgehäuse 1 untergebracht werden. Die gesamten Wicklungen 3 werden vorzugsweise von einem Ringkernblech 5 umgeben, welches den Magnetfluß bei Belastungen wesentlich verbessert.
    [0025] Die Wicklungen 3 sind in Harz 10 eingegossen. Das Kreiselgehäuse 12 schließt einen Kreisel 6 ein, der auf der Welle 13 des zylinderförmigen Magneten 4 befestigt ist, und sich somit mit dem Magneten 4 dreht. An dem Kreiselgehäuse 12 sind ferner ein Wassereinzugsstutzen 9 sowie ein Wasserauslaßstutzen 7 ausgebildet.
    [0026] An der äußeren Bodenwand la des Hauptgehäuses 1 befindet sich eine Durchführung 15 für ein Kabel 14, das der Verbindung der Wicklungen 3 mit der später beschriebenen Ansteuerschaltung dient. Diese Ansteuerschaltung kann jedoch auch in das Hauptgehäuse 1 oberhalb der Wicklungen 3 integriert und in Harz 10 eingegossen werden.
    [0027] In Fig.3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Pumpe dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich im wesentlichen vom vorhergehenden dadurch, daß der Magnet 4' scheibenförmig ausgebildet ist und daß eine der Stirnseiten des Magneten 4' den Wicklungen 3 gegenüberliegt. Der die Wicklungen 3 aufweisende Gehäuseteil ist wasserdicht in Kunststoff vergossen.
    [0028] Fig.4 zeigt den schemattschen Aufbau des Pumpenmotors mit zugehöriger Ansteuerschaltung. Der kollektorlose Gleichstrommotor weist dabei im Stator z.B. die vorstehend erwähnten drei Wicklungen 3 auf (nachstehend als W1, W2, W3 bezeichnet), die einer Drehstromwicklung entsprechend um jeweils 120° gegeneinander versetzt über den Umfang der Pumpe verteilt sind und in Sternschaltung betrieben werden.
    [0029] Der Rotor besteht aus dem zylindrischen Dauermagneten 4 bzw 4', der zweipolig diametral magnetisiert ist und dessen magnetischer Fluß die Wicklungen in radialer Richtung durchsetzt. Jede Wicklung W1, W2, W3 wird über einen zugeordneten Verstärker V1 , V2, V3 an die Gleichstromquelle geschaltet. Jeder Verstärkereingang ist über einen ersten Phasenschieber Φ32 , Φ 2 1 , Φ13 mit dem Verstärkerausgang der nachfolgenden Stufe und über einen zweiten Phasenschieber Φ12, Φ23, Φ31 mit dem Verstärkerausgang der vorhergehenden Stufe verbunden. Die Schaltung stellt also einen dreistufigen Mul ti vibrator dar, dessen Kippfrequenz durch den Phasenschieber bestimmt wird. Durch entsprechende
    [0030] Auslegung der Schaltung wird erreicht, daß jeweils nur eine Stufe eingeschaltet wird und das im Motor erzeugte Drehfeld immer in der vorbestimmten Richtung rotiert.
    [0031] Beim Einschalten des Stromes schaltet zunächst irgendeine Verstärkerstufe die zugehörige Wicklung ein. Der Rotor hat zu diesem Zeitpunkt eine beliebige Winkelstellung und wird von der eingeschalteten Wicklung auf den kürzesten Weg, mit oder gegen die vorgesehene Drehrichtung, ausgerichtet. Bei den folgenden Kippvorgängen wird der Anker synchron in der vorbestimmten Richtung mit dem Drehfeld mitgezogen, wie dies beispielsweise bei einem Schrittmotor der Fall ist.
    [0032] Durch die Drehschritte oder Drehimpulse induziert der Rotor in dem der Winkelstellung entsprechenden Wicklung einen
    [0033] Spannungsimpuls, der sowohl der vorhergehenden als auch der folgenden Verstärkerstufe zugeführt wird. Die Phasenschieber sind dabei so bemessen, daß die folgende Stufe zuerst eingeschaltet wird und die vorhergehende Stufe von der folgenden Stufe über den jeweiligen Phasenschieber gesperrt wird. Dieser Vorgang wiederholt sich pro volle Ankerumdrehung 3 mal, so daß der Anker einem dauernden Drehmoment ausgesetzt ist und in bekannter Weise hochläuft.
    [0034] Fig.5 zeigt das der Fig.4 zugehörige detaillierte
    [0035] Schaltbild. Die Leistungstransistoren T4, T5, T6 bilden zusammen mit ihren Vortransistoren T1, T2, bzw. T3 die den Wicklungen W1, W2, W3 zugeordneten Verstärker. Die erste Phasenschiebergruppe ist durch die RC-Glieder R7, C4; R8, C5; R9, C6 dargestellt, die zweite Phasenschiebergruppe durch die RC-Glieder R4, C4; R5, C 5. , C6; usw. In Fig. 5 ist ferner ein Relais 50 vorgesehen, das der Umschaltung der Drehrichtung des Motors dient. Die Umschaltung wird lediglich durch das Vertauschen von z.B. W1 und W2 erreicht; d.h. es werden zwei der drei Wicklungen abgetrennt und vertauscht. Der Motor bleibt dann kurzzeitig je nach Belastung stehen und beginnt, wie im Zusammenhang mit Fig.4 beschrieben, durch die Phasendrehung von 360° in entgegengesetzter Richtung zu drehen.
    [0036] In der Fig.6 weist die Pumpe 2 auf gleicher Achse liegende Wasserauslaßstutzen 7 auf, die in entgegengesetzten Richtungen das Wasser abgeben. Durch diese Ausgestaltung der Wasserauslaßstutzen und die Möglichkeit die Drehrichtung des Kreisels umzuschalten kann ein Meeresbrandungs- bzw.
    [0037] Strömungsänderungseffekt erzielt werden, der insbesondere bei niedrigen Meereswassertieren unerläßlich ist. Weiterhin ist es möglich, daß der erste Wasserauslaßstutzen als Strömung eingesetzt und der zweite als Abschäumer betrieben wird. Gleichzeitig wird der Wassereinzugsstutzen mit einem Filter bestückt und übernimmt die Wasserreinigung.
    [0038] Fig.7 zeigt ein der Fig.6 ähnliches Ausführungsbeispiel, bei dem die Wasserauslaßstutzen rechtwinklig zueinander angeordnet sind. Hier wird bei Drehrichtungsänderung des Kreisels die Wasserströmung entsprechend in fixierter Richtung geleitet.
    权利要求:
    ClaimsPatentansprüche
    1. Pumpe, insbesondere für Aquarien, mit einem Elektromotor, einem vom Elektromotor angetriebenen Kreisel sowie einem Wassereinlaßstutzen und einem Wasserauslaßstutzen, die mit dem Kreisel in Verbindung stehen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , - daß der Elektromotor einen diametrisch gepolten
    Magneten (4, 4') sowie dem Magneten gegenüberliegend im gleichen Wi nkel abstand angeordnete Wicklungen (W1, W2,
    W3) aufwei.st,
    - daß jede Wicklung (W1, W2, W3) über einen zugeordneten Verstärker (V1, V2, V3) an eine einen Gleichstrom abgebende Niederspannungsquelle angeschlossen ist und
    - daß jeder Verstärkereingang über einen ersten Phasenschieber (Φ32, Φ21, Φ13 ) mi t dem Verstärkerausgang des nachfolgenden Verstärkers und über einen zweiten Phasenschieber (Φ12, Φ23 , Φ31) mit dem Verstärkerausgang des vorhergehenden Verstärkers verbunden ist.
    2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (4) zylindrisch ausgebildet ist und daß die Wicklungen (W1, W2, W3) der Längsseite des Magneten gegenüberliegen.
    3. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (4') scheibenförmig ausgebildet ist und daß die Wicklungen (W1, W2, W3 ) der Stirnseite des Magneten (4') gegenüberliegen.
    4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehrichtungsumkehr des Motors ein Relais (50) zum Vertauschen der Anschlüsse der Wicklungen (W1, W2,) vorgesehen ist.
    5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Wasserauslaßstutzen 7 vorgesehen sind, die das Wasser in bestimmte Richtungen abgeben.
    6. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserauslaßstutzen (7) auf gleicher Achse liegen.
    7. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserauslaßstutzen (7) einen rechten Winkel biIden.
    8. Elektrischer Pumpenantrieb, gekennzeichnet durch einen Elektromotor, der einen diametrisch gepolten Magneten (4, 4') sowie dem Magneten gegenüberliegend im gleichen Winkel abstand angeordnete Wicklungen (W1, W2, W3) aufweist, wobei jede Wicklung über einen zugeordneten Verstärker (V1, V2, V3) an eine einen Gleichstrom abgebende Niederspannungsquelle angeschlossen ist und daß jeder Verstärkereingang über einen ersten Phasenschieber
    (Φ32, Φ21, Φ13) mit dem Verstärkerausgang des nachfolgenden Verstärkers und über einen zweiten
    Phasenschieber (Φ 12, Φ23, Φ31) mit dem Verstärkerausgang des vorhergehenden Verstärkers verbunden ist.
    9. Elektrischer Pumpenantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (4) zylindrisch ausgebildet ist und daß die Wicklungen (W1, W2, W3) der Längsseite des Magneten gegenüberliegen.
    10. Elektri scher Pumpenantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (4') scheibenförmig ausgebildet ist und daß die Wicklungen (W1, W 2, W3) der Stirnseite des Magneten (4') gegenüberliegen.
    11. Elektrischer Pumpenantrieb nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehrichtungsumkehr des Motors ein Relais (50) zum Vertauschen der Anschlüsse der Wicklungen (W1, W2, W3) vorgesehen ist.
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    US5758709A|1998-06-02|Method of fabricating a rotor for an electric motor
    DK172233B1|1998-01-26|Reluktansmotor af kommuteringstypen
    US5659217A|1997-08-19|Permanent magnet d.c. motor having a radially-disposed working flux gap
    CA2005530C|1999-04-06|Integrated electronically commutated motor and control circuit assembly
    US3572982A|1971-03-30|Pump with gap-tube motor
    US7078826B2|2006-07-18|Hybrid gas turbine engine starter-generator
    US4162435A|1979-07-24|Method and apparatus for electronically commutating a direct current motor without position sensors
    EP0482063B1|1997-06-18|Implantierbare zentrifugalpumpe zur herzunterstützung mit radialantrieb
    AU652822B2|1994-09-08|Synchronous motor with two permanent magnet rotor portions
    US4728833A|1988-03-01|1-phase self-starting brushless motor
    US7791242B2|2010-09-07|DC induction electric motor-generator
    CA2339818C|2007-10-23|Fluid pump
    US4758132A|1988-07-19|Rotary machine with motor embedded in the rotor
    TWI301010B|2008-09-11|Fan motor
    US7348703B2|2008-03-25|Monopole field electric motor-generator with switchable coil configuration
    KR100824709B1|2008-04-24|경제적인 비마모성 전기 구동 장치
    US7402932B2|2008-07-22|Apparatus and system for driving a fan using a linear induction motor
    DE3632509C2|1990-12-13|
    US5267842A|1993-12-07|Miniaturized direct current fan
    JP3400924B2|2003-04-28|電動ポンプ
    US9362784B2|2016-06-07|Pump unit
    US5079467A|1992-01-07|Radial drive for fluid pump
    US4563622A|1986-01-07|Simple brushless DC fan motor
    EP0223093B1|1990-05-16|Bürstenloser Motor
    EP0111443A1|1984-06-20|Ventilator mit elektronisch kommutiertem Gleichstrommotor
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    EP0226626A1|1987-07-01|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1987-01-15| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): JP US |
    1987-01-15| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    [返回顶部]