CN103189655B - 旋转泵 - Google Patents

Abstract

一种旋转泵，其包括布置在泵壳体（2）中的、具有磁性转子平面（310）的磁性转子（3），所述转子（3）与驱动装置（5）处于有效连接以输送流体（4）。在泵壳体（2）上设置有用于使流体（4）进入到所述泵壳体（2）中的流入开口（6）以及用于将流体（4）从所述泵壳体（2）中输送出来的径向排出通道（7）。所述驱动装置（5）是无支承的马达，其带有设计为支承定子和驱动定子的、具有磁性定子平面（510）的定子（51）。所述定子（51）支撑位于定子平面（510）中的驱动线圈（81）和支承线圈（82）和/或驱动支承线圈（8182）。所述转子（3）磁性地不接触地支承在所述定子（51）的内部。根据本发明，所述排出通道（7）在所述定子（51）的区域中如此径向地从泵壳体（2）向外导出，从而所述径向排出通道（7）的中轴线（M）与所述磁性转子平面（310）或者与所述磁性定子平面（510）重合。

Description

旋转泵

技术领域

本发明涉及一种根据独立的权利要求1的前序部分所述的旋转泵，所述旋转泵具有无支承的马达。

背景技术

为了专门应用在技术上实现了磁性支承的旋转泵，在所述旋转泵中通过磁力将叶轮浮动地支承在优选完全封闭的泵壳体的内部并且由旋转磁场驱动，所述旋转磁场由布置在泵壳体外部的定子产生。这种泵特别有利于如下应用，即在该应用中所述有待输送的流体不允许被污染，例如用于输送如血液那样的生物液体或者如高纯水那样的高纯度液体。

此外，这种旋转泵适合输送会在短时间内损害机械支承件的、腐蚀性的液体。因此这样的旋转泵特别优选使用在半导体工业中、例如在加工半导体晶片（Halbleiterwafer）的表面时用于输送机械腐蚀性的流体。这里提及化学机械抛光过程（CMP，化学机械抛光）作为一个重要的实施例。在这种过程中，将通常表述为泥浆（Slurry）的、由典型的非常精细的固体颗粒和液体构成的悬浮液（Suspension）涂覆到旋转的晶片上，并且用于抛光或者说研磨非常精细的半导体结构。另一种实施例是将光致抗蚀剂（Fotolack）涂覆到晶片上，或者使电脑硬盘的表面粗糙化，以便避免通过粘附力、即例如通过范德华力造成写入头/读取头（Schreib/Lesekopf）的粘附。

在此，在无支承的马达中所述转子经常构造为圆盘状或者环状，其中在很多情况下转子的高度小于转子的直径的一半。

这样一种无支承的马达例如在文献WO-A-96/31934中或者也在文献EP-A-0 900572中以另一种变形方案公开。无支承的马达在本专利申请的范围内理解为转子完全磁性地支承，其中不设置单独的机械支承件。为此，所述定子设计为支承定子和驱动定子，即所述定子不仅是电驱动装置的定子而且是磁性支承部的定子。为此所述定子的线圈包括极对数为p的驱动线圈以及极对数为p±1的控制线圈。以这两种线圈产生磁性的旋转磁场，所述旋转磁场一方面将引起转子旋转的转矩施加到转子上，并且另一方面将能够任意调节的横向力施加到转子上，从而转子的径向位置能够主动地控制或者说调节。

因此能够主动地调节转子的三个自由度。关于另外三个自由度、即转子在旋转轴线方向上的轴向偏移以及关于垂直于旋转轴线的平面的倾斜（两个自由度），所述转子被动磁性地稳定，也就是说不可触发地、而是通过磁阻力磁性地稳定。

特别当转子构造为圆盘状的或者环状的转子时，所述被动磁性地支承对轴向稳定性或者说对针对倾斜的稳定性提出较高的要求，因为所述在轴向上并且针对倾斜仅被动地通过磁阻力（Reluktanzkraft）磁性地支承的转子仅具有较低的轴向刚性。

因此，所述主要通过在泵的入口和出口之间产生的压力差引起而出现的轴向偏移不必完全由轴向支承件承担，在离心泵（Zentrifugalpump）中已知完全不同的方法，以便关于轴向方向平衡所述转子。

因此，在具有磁性地支承的转子的泵中、特别是当在完全没有机械的支承件而通过磁阻力实现轴向支承时，所述轴向偏移补偿的问题特别地严重。除了磁性的磁阻力之外仅提供结构设计的措施以平衡这样一种无支承的马达的转子，所述方法通过流体动态补偿力影响轴向位置。

特别是在这种根据无支承的马达的原理工作的离心泵中，目前已知的、用于轴向平衡用于较高的泵功率或者在较高粘度、例如像光致抗蚀剂或者泥浆那样的能够具有高达超过100厘泊的粘度的流体中的转子的方法经常也是不够的。

在这种作为离心泵的旋转泵的设计方案中，问题在于定子的线圈头（Wickelkopf）和泵壳体的出口或者也有可能泵壳体的入口在空间上受到阻碍。

为了解决该问题，在文献WO-A-96/31934中提供了一种具有所谓的旋转磁力柱马达（Tempelmotor）的泵，在所述旋转磁力柱马达中定子的线圈芯分别具有“L”的形状，其中较长的支腿（Schenkel）分别平行于旋转轴线分布，而较短的支腿径向向内指向旋转轴线。设计为支承定子和驱动定子的定子具有两种线圈，即驱动线圈和控制线圈，所述两种线圈制成分立的线圈并且围绕L形状的线圈芯的较长的支腿缠绕。这样一种旋转磁力柱马达没有线圈头的情况下也是可行的，从而泵壳体的出口能够在空间上不受阻碍地、以径向排出通道的形式布置在叶轮的高度上。也就是说，在旋转磁力柱马达中能够在泵壳体上如此布置径向流出通道，从而所述驱动装置、更确切地说所述马达的定子的磁性定子平面和转子的中心面与径向流出通道的中轴线重合。

也就是说，不仅所述驱动定子和支承定子的磁性的中心面而且所述转子的中心面与泵壳体的径向排出通道的中轴线位于相同的高度，从而所述通过流体的导出经由径向排出通道作用到转子上的液压力关于轴向方向或者说关于转子的中心面对称地作用到转子上。由此所述在轴向上作用到转子上的液压力得到补偿，从而不需要附加的措施以补偿这样的轴向推力。简而言之，所述旋转磁力柱马达实现了所述出口也或者所述入口在泵壳体上的、关于转子的中心面对称的布置。

但是例如根据文献WO 96/31934的图12设计为旋转磁力柱马达的设计方案受到以下限制，即所述设计方案由于较高的结构形式而具有相对大的空间需求并且在制造中较昂贵。此外，所谓的背靠背（back-to-back）式的转子布置（见下文）虽然根据结构形式在原理上可行，但是根据具体的泵壳体的实施方式经常很难实现或者根本不能够实现，特别是因为必须通过旋转磁力柱马达的旋转磁力柱（Tempel）将供给装置其中之一引导到泵壳体处。

所提及的背靠背式布置正如在实施例中提到的那样同样在文献WO 96/31934中示出。这里所述转子关于与转子的旋转轴线相同的轴向方向、在两侧上配备有例如像输送叶片那样的输入器件，从而通过两个轴向对置的进入通道在两侧上、并且基本上均匀地以流入到泵壳体中的流体的压力加载转子，从而由此基本上避免了引起的轴向偏移。但是所述驱动装置这里仅能够借助旋转磁力柱马达实现，因为否则所述泵壳体的排出通道关于转子圆盘的中心面必须非对称地布置，这将导致通过排出通道再次将强大的液压轴向力作用到转子上。

在文献EP 0 900 572 A1中示出了具有无支承的马达的另一种旋转泵，所述旋转泵虽然放弃了在构造上非常庞大并且昂贵的旋转磁力柱马达，但是这是通过泵壳体的入口和出口的显著的非对称的布置换来的，从而相应地出现相对较大的轴向液压力，所述轴向液压力仅能够以专门的构造上的措施从总体上看被补偿到一定程度，并且不是在所有期望的运行状态下都能被补偿。对于这种类型的泵的使用范围因此受到相应的限制。

除了以上描述的旋转磁力柱马达以外，所述无支承的马达还存在一个基本的问题，即无支承的马达在轴向上仅通过磁阻力被动地磁性地支承，概括来说，所述驱动装置、即马达的定子与转子的中心面重合。也就是说，驱动定子的和支承定子的中心面与转子的中心面位于相同的高度，从而至少泵壳体的排出通道关于定子的或者说转子的中心面必须显著非对称地布置，这相应地导致相对较大的轴向液压力，所述轴向液压力必须昂贵地利于其他器件进行补偿。

简而言之，所述定子阻碍了所述出口的或者所述入口关于转子的中心面的对称的布置。

发明内容

因此，本发明的任务在于提供一种新的、完全磁性支承的旋转泵，所述旋转泵避免了由现有技术已知的缺点，并且具有紧凑的结构形式，并且在所述旋转泵中基本上避免了轴向推力的出现。

本发明所要解决的任务的主题通过独立的权利要求1的特征表明。

从属的权利要求涉及本发明的特别有利的实施方式。

因此，本发明涉及一种旋转泵，其包括布置在泵壳体中的、具有磁性转子平面的磁性转子，所述转子与驱动装置处于有效连接以输送流体。在所述泵壳体上设置有用于使流体进入到所述泵壳体中的流入开口，以及用于将流体从所述泵壳体中输送出来的径向排出通道。在此所述驱动装置是无支承的马达，其带有设计为支承定子和驱动定子的、具有磁性定子平面的定子，其中所述定子支撑位于所述定子平面中的驱动线圈和支承线圈和/或驱动支承线圈。所述转子磁性地不接触地支承在所述定子的内部，其中所述转子的轴向高度小于或者等于所述转子的直径的一半，从而所述转子关于所述磁性定子平面不仅相对于轴向偏移而且相对于从平衡位置的倾斜被动地通过磁阻力磁性地保持稳定。根据本发明，所述排出通道在所述定子的区域中如此径向地从所述泵壳体向外导出，从而所述径向排出通道的中轴线与所述磁性转子平面或者与所述磁性定子平面重合。

因此，对于本发明重要的是，排出通道在定子的区域中如此径向地从泵壳体向外导出，从而使得径向排出通道的中轴线与磁性转子平面和/或与磁性定子平面重合。也就是说，排出通道的中轴线的延长部与磁性定子平面一起和/或与磁性转子平面一起在空间上限定了共同的平面，所述平面基本上垂直于转子的旋转轴线，其中驱动线圈和支承线圈位于定子平面中。也就是说不同于在旋转磁力柱马达中，在本发明的实施例中驱动线圈和支承线圈垂直于磁性定子平面地、围绕L形状的线圈芯的较长的支腿缠绕。

也就是说，所述驱动定子的和支承定子的磁性中心面和/或所述转子的中心面共同地与驱动线圈的和支承线圈的线圈轴线位于基本上相同的高度，并且共同地与所述泵壳体的径向排出通道的中轴线位于基本上相同的高度，从而所述通过流体的导出经由径向排出通道作用到转子上的液压力关于轴向方向或者说关于转子的中心面对称地作用到转子上。由此所述在轴向上作用到转子上的液压力得到补偿，从而不需要附加的措施以补偿这样的轴向推力。因此，本发明首次实现了出口、或者在原理上也可以是入口的、在泵壳体上关于转子的中心面对称的布置，其中设置在开始时描述的无支承的、未设计为旋转磁力柱马达的马达作为驱动装置。由于驱动装置不同于在现有技术中、未设计成旋转磁力柱马达，所以按照本发明的旋转泵具有节省空间的紧凑的结构形式，并且所述驱动装置在其结构上非常简单。

为了容纳所述排出通道，定子在圆周方向上优选具有相应的缺口，所述径向排出通道布置在所述缺口中并且从泵壳体处通过定子向外导出。在此所述定子本身能够是铁磁的或者也能够由非铁磁材料制成，这基本上通过使用的线圈芯的类型共同确定，正如以下还要进一步更加详细地阐述的那样。

所述驱动线圈和/或支承线圈和/或驱动支承线圈以熟知的方式设置在线圈芯上，其中驱动线圈和支承线圈能够分别设置到同一个线圈芯上，或者驱动线圈和支承线圈也能够分别分开地设置到单独的线圈芯上。优选也能够将驱动支承线圈设置在分开的驱动线圈和支承线圈的位置上，也就是说在运行状态中适当地控制的或者适当地调节的电力能源的驱动电流和支承电流是所述线圈的特征。这种驱动支承线圈在原理上已熟知并且例如已经在文献EP 1 158 648 A1中或者在文献EP 1 301 979 B1中说明。

在此，所述线圈芯本身能够不同地构造。例如线圈芯能够以E形的铁磁线圈芯的形式设置在定子上。于是，当定子由非铁磁材料组成时，特别有利地使用E形线圈芯。在使用不是由例如像铁那样的铁磁材料构成的定子时，磁通量不能够通过非铁磁的定子闭合。在这样一种情况下，E形线圈芯能够以“E”的形状由三个、特别地由更多或者更少的平行的支腿组成，其中线圈优选缠绕到三个支腿的中间的支腿上。在这样一种布置中，磁通量自身在E形线圈芯中或者说通过E形线圈芯而闭合，从而虽说能够实现通过铁磁的定子的附加的磁性回路，但是在实质上是不需要的。

于是，特别当定子由铁磁材料组成时，所述线圈芯能够以棒状的、优选同样是铁磁线圈芯的形式设置在定子上、例如设置在定子的上侧面或者底面上。在棒状线圈芯中，磁通量自身不能够在线圈芯中或者通过线圈芯闭合，而是必须例如通过铁磁的定子闭合。

当然，所述优选铁磁的线圈芯也能够以内部线圈芯的形式设置在同样优选铁磁的定子的内部，或者所述优选铁磁的线圈芯在另一种实施例中也能够以朝向转子延伸的定子齿的形式构造在定子上。

所述以驱动线圈和/或支承线圈和/或驱动支承线圈缠绕的线圈芯的、之前示例性地给出的并且除此之外仍然可能的布置和实施方式为本领域技术人员所熟知并且也能够根据应用、以其他在这里未详细地说明的实施方式或者组合有利地使用在用于按照本发明的旋转泵的驱动装置中。

在此特别能够将两个不同的线圈芯几何形状不同地构造在同一个定子上和/或能够将两个驱动线圈和/或两个支承线圈关于定子的圆周方向非对称地排列。

于是，当定子具有或大或小的缺口时，排出通道穿过所述缺口从泵壳体处径向向外导出，所述支承线圈的和/或驱动线圈在定子上的这样一种非对称的布置能够特别优选地实施或者甚至是强制必须实施的。于是，特别地但不仅仅当定子是铁磁的定子时，通过在定子中的缺口能够在磁通量中引起明显的非对称性，所述非对称性例如通过用于驱动线圈和支承线圈的线圈芯的适当选择的、非对称的设计方案和/或布置如此重新得到补偿，从而尽管如此仍然保证转子的可靠的主动的径向支承以及转子的可靠的驱动。

特别优选所述转子关于基本上垂直于转子平面和/或定子平面的轴向的旋转轴线在两侧上加载流入到泵壳体中的流体。这能够有利地例如由以下方法实现，即关于转子平面设置两个对置的进入通道。例如也能够仅仅设置一个围绕旋转轴线中心布置的、轴向分布的进入通道，所述进入通道延伸穿过转子，其中在这样一种轴向进入通道上、关于磁性转子平面在两侧上设置流出开口以在两侧上为转子加载流体。于是显而易见，当转子在两侧上同时加载有待泵吸的流体时，转子特别优选也在两侧上配备有器件、特别配备有转子叶轮以进行泵吸，从而关于转子的中心面能够在两侧上相对于径向排出通道产生对称的泵吸功率。

此外在这方面显而易见，在特殊情况下当然也能够在泵壳体上设置多于一个排出通道，由待泵吸的流体能够在升高的压力下通过所述排出通道从泵壳体向外输送。

附图说明

以下根据图示详细地解释本发明。附图以示意图示出：

图1a是按照本发明的具有E形线圈芯的旋转泵的第一种实施例；

图1b是沿着根据图1a的切割线I-I的截面图；

图2a是按照本发明的具有E形线圈芯的旋转泵的第二种实施例；

图2b是根据图2a的具有棒状线圈芯的实施例；

图2c是根据图2b的具有非对称地布置的线圈芯的实施例；

图2d是根据图2b的具有对称地布置的线圈芯的实施例；

图3a是按照本发明的具有唯一的轴向进入通道的旋转泵的实施例；

图3b是沿着根据图3a的切割线II-II的截面图；

图4是根据图3a的具有被遮盖的转子的另一种实施例；

图5a是根据图3a的具有被遮盖的转子的另一种实施例；

图5b是沿着根据图5a的切割线III-III的截面图；

图5c是沿着根据图5a的切割线IV-IV的截面图；

图6a是根据图3a的具有被遮盖的转子和非对称的排出通道的第四种实施例；

图6b是沿着根据图6a的切割线V-V的截面图；

图6c是沿着根据图6a的切割线VI-VI的截面图；

图7是按照本发明的具有在定子内部的内部线圈芯的旋转泵的实施例；

图8是具有朝向转子延伸的定子齿的实施例；

图9a是根据图8的具有用于泵壳体的壳体外壳的第二种实施例；

图9b是沿着根据图9a的切割线VII-VII的截面图；

图10a是根据图8的具有作为磁性缺口连接部的铁环的另一种实施例；

图10b是沿着根据图10a的切割线VIII-VIII的截面图；

图11a是根据图8的具有几何形状不同地构造的线圈芯的另一种实施例；

图11b是沿着根据图11a的切割线IX-IX的截面图。

具体实施方式

图1a以示意性的方式示出了按照本发明的具有E形线圈芯的旋转泵的简单的第一种实施例的略微透视的示图，其中为了更好地理解，此外根据图1b示意性地示出了沿着根据图1a的切割线l-l的截面。

按照本发明的、以下全部利用附图标记1表示的旋转泵包括布置在泵壳体2中的、具有磁性转子平面310的磁性转子3，所述转子3与驱动装置5磁性地相互作用以输送流体4。驱动装置5是无支承的马达，其带有设计为支承定子和驱动定子的、具有磁性定子平面510的定子51，其中定子51具有多个位于定子平面510中的驱动线圈81和支承线圈82，或者也能够同时或者替代地具有驱动支承线圈8182，所述线圈或者分别设置在不同的线圈芯800、801上，或者也能够同时或者替代地分别以两个或者多个地设置到同一个线圈芯800、801上。

在特殊的实施例中，根据图1a例如设置恰好四个线圈芯800、801。在这种情况下在其上缠绕的线圈是驱动支承线圈8182。可以理解，在旋转泵1的其他相同的几何形状时也能够在定子51上设置多于恰好四个的线圈芯。于是或者能够设置分开的驱动线圈81和支承线圈82，或者也能够同时或者替代地使用驱动支承线圈8182。

转子3以已知的方式磁性地、不接触地支承在定子51的内部。所述转子在此是薄的圆盘状的或者环状的转子3，由此其特征在于，转子3的轴向高度H小于或者等于转子3的直径D的一半。所述薄的圆盘状的或者圆环状的转子3以本领域技术人员同样已知的方式关于磁性定子平面510不仅相对于轴向偏移也相对于由平衡位置的倾斜而被动地通过磁阻力磁性地保持稳定。

也就是说，转子3的支承关于轴向方向相对于关于转子平面310的倾斜或者说相对于沿着旋转轴线A的偏移仅仅被动地通过磁阻力磁性地保持稳定，而关于径向方向通过驱动线圈81和/或支承线圈82和/或驱动支承线圈8182主动地借助磁性旋转磁场能够影响转子3的支承。转子3的旋转驱动当然同样通过相应的磁性旋转磁场实现，所述旋转磁场通过驱动线圈81和/或支承线圈82和/或驱动支承线圈8182产生。

在磁性转子平面310的两侧分别如此在泵壳体2上设置用于流体4进入的流入开口6，从而转子3能够关于旋转轴线A在两侧通过两个对置的进入通道60加载流入到泵壳体2中的流体4。因此转子3也在两侧设计具有器件31、即例如具有转子叶轮31或者转子叶片31用于泵吸，从而关于转子平面310能够在两侧上对于径向排出通道7产生对称的泵吸功率。为简明起见未在图1b的截面图中示出转子叶片31。

由此转子3关于磁性转子平面310在两侧上同时并且对称地加载所述流入泵壳体2中的、待泵吸的流体4，通过流入到泵壳体2中的流体4引起的在轴向方向上的、能够使转子3在运行状态中在轴向方向上失去稳定的液压力基本上不会出现。

按照本发明，排出通道7在定子51的区域中如此通过在定子51中的缺口L从泵壳体2径向向外地引出，从而径向排出通道7的中轴线M与磁性转子平面310以及与磁性定子平面510重合，除了可能有非常小的、取决于运行条件的或者说取决于结构样式的偏差。

因此，磁性转子平面310在所述应用的范围内描述为转子3的这样的平面，当所有产生到转子上的、在轴向方向上作用到转子3上的力基本上消失时，该平面与径向排出通道7的中轴线M重合。相应地，磁性定子平面510是定子5的这样的平面，当所有产生的、在轴向方向上作用到转子3上的力基本上消失时，该平面与磁性转子平面310重合。

也就是说，特别地在现有应用的范围内，磁性转子平面310或者说磁性定子平面510以前面提到的方式通过所有轴向力的补偿、而不是通过定子51的或者转子3的几何形状定义平衡。于是磁性定子平面510不需要强制地与定子51的几何轴向对称平面相同，所述对称平面通常通过定子51的一半的几何高度确定。

非常常见地、但绝对不是必须地，所述转子3的磁性转子平面310与转子3的几何轴向对称平面相同，所述对称平面通过转子3的高度H的一半确定。这是因为转子3在大多数实际的情况下关于轴向方向、即关于旋转轴线A对称地构造，因为这样能够以特别简单的方式使所有产生的轴向作用的力消失，从而转子3在运行状态中能够通过相对弱的磁性磁阻力可靠地在轴向上保持稳定。在此转子3的铁芯通常通过由永磁铁材料构成的铁芯形成，所述铁芯例如由壳体、例如塑料壳体不透液地包围，于是在所述壳体上在外部设置转子叶片31。这种转子3基本上早已由现有技术熟知。

正如特别在图1b中明确得知的那样，磁性定子平面510在任何情况下决不与位于定子51的一半的几何高度上的几何对称平面相同。此外，这是因为根据图1a或者说图1b的特殊的定子51由于重量原因不是由铁磁材料、而是由非常轻的塑料构成，所述定子51仅仅用作用于E形线圈芯800、801的载体。因此，在现有示例中定子51不需要构造为铁磁定子，因为线圈芯800、801以三只脚柱E形地构造，其中所述线圈分别缠绕到中间的脚柱上，从而磁通量的回路（Rueckschluss）能够通过所述E形线圈芯800、801的脚柱实现，而不必通过定子51实现。在此可以理解的是，尽管如此定子51当然也能够由铁磁材料构成，即使是在使用了E形线圈芯800、801时。

在此线圈芯800、801如此沿着圆周方向U分布在定子51上，从而通过驱动线圈81和/或支承线圈82和/或驱动支承线圈8182保证在径向方向上在每个运行状态中转子3的可靠的驱动和安全的支承的可能性和有效性。

优选在定子51上设置位置传感器P用于控制或者说调节在运行状态中的转子3，借助位置传感器确定在运行状态中在任何时刻的转子3的位置，并且能够用于转子3的主动调节。

在图2a中示出了按照本发明的、具有E形线圈芯的旋转泵1的第二种实施例。图2a的所述示例与图1a的或者说图1b的示例基本上相同，但是以下除外，即根据图2a的实施例在轴向方向上、即关于旋转方向A具有明显紧凑的结构形式。所述情况由此实现，即通向在泵壳体2上的两个流入开口6的输入管路不是通过两个对置的、轴向分布的进入通道60实现，而是通过两个呈V形状分布的注入通道600实现，所述注入通道关于旋转轴线A几乎成90°角并且由唯一的注入流601供给。为了保证定子51的机械稳定性，设置由轻质塑料构成的环形桥式元件52，所述桥式元件机械地连接缺口，排出通道7通过所述缺口从泵壳体2径向向外地引出。为了V形状分布的注入通道600或者说为了注入流601将附加的缺口L1设置在定子51中。

图2b示出了根据图2a、具有棒状线圈芯802的实施例。因为线圈芯802构造为棒状而不是E形，磁通量的回路必须通过定子51实现。因此这里根据图2b的旋转泵1的定子51也是由铁构成的铁磁定子51。为了一方面保证定子51的机械稳定性，并且通过定子51同时保证对于磁通量的尽可能可靠的磁性回路，在缺口L和L1上分别设置铁磁的环形连接元件53，所述连接元件在图2b的示例中同样由铁构成。

图2c示出了根据图2b、具有五个不对称布置的线圈芯802的第一种不同的实施例，图2d示出了根据图2b、具有六个对称布置的线圈芯802的第二种不同的实施例。

在以下的实施例中，为简明起见未在图3b至图6c中示出具有定子51的驱动装置5。

根据为了解释说明而示出了沿着根据图3a的切割线II-II的截面的图3a或者说图3b，图示地说明了按照本发明的、具有唯一的轴向进入通道61的旋转泵1的另一种实施例。图3a的或者说图3b的实施例与图1a的或者说图1b的实施例的不同之处仅在于，将流体4向泵壳体2中的输入不是通过两个对置的、在轴向上分布的进入通道60实现，而是通过唯一的轴向进入通道61实现。

为此设置围绕旋转轴线A为中心的、轴向分布的进入通道61，所述进入通道通过在转子3中的孔延伸穿过所述转子。为了在两侧对转子3加载流体4，在轴向进入通道61上关于磁性转子平面310在两侧设置流出开口610，正如能够特别在图3b中得知的那样。在图3a或者说图3b的特殊的实施例中，正如在所有到目前为止说明的附图中那样，转子3是一个裸露的转子，也就是说转子叶片31未设有特有的罩盖。对于转子叶片的罩盖的功能基本上由泵壳体2的相应的壳体区域承担。因此，在转子平面310的两侧上分别仅设置一组、分别与转子平面310有相同的间距的流出开口610基本上也足够。

图4示出了根据图3a或者说图3b的、具有以转子盖30遮盖的转子3的另一种实施例。与根据图3a或者说图3b的实施例不同的是，为了在两侧对转子3加载流体4，在轴向进入通道61上关于磁性转子平面310在两侧上、以距磁性转子平面310不同的间距设置流出开口610。在此流出开口610具有不同的大小。具有与磁性转子平面310最大的间距的流出开口610具有比更邻近磁性转子平面310的流出开口610较小的直径。这考虑了被遮盖的转子3的几何形状，由此实现转子更加稳定的运转特性。

此外，在进入通道61上、在磁性转子平面310的高度上附加设置一个中心流出开口611，从而转子3在进入通道61通过孔引导穿过转子3的所述孔区域中，能够在径向上不仅轴向对称地、而且径向对称地加载流体4。由此特别地实现了转子3在运行状态下的进一步改进的稳定性。此外，在转子3中附加地设置对于流体4的轴向连接孔3100，由此以本领域技术人员熟知的方式进一步对转子3的流体动力学特性产生有利影响。

根据图5a示意性地示出了根据图3a的、具有以转子盖30遮盖的转子3的另一种实施例，其中为了更好地理解，图5b示出了沿着根据图5a的切割线III-III的截面图，并且图5c示出了沿着根据图5a的切割线IV-IV的截面图。

根据图5a至图5c的实施例与图4的实施例的不同之处一方面在于，图5a至图5c的转子3是一个圆环状的转子3，即基本上转子3具有一个非常大的孔，进入通道61延伸穿过该孔。在此，转子叶片31的转子盖30和转子叶片31本身在径向上通过转子3的圆环状的圆盘延伸出去直到接近进入通道61。

与图4的另一个重要的不同在于，被遮盖的转子3在两个轴向方向上具有向外拉伸的凸缘K，所述凸缘分别伸入到环形的凸缘腔KR中。在此两个凸缘K与其配属的凸缘腔KR作为调节阀共同作用。根据转子3从其轴向平衡位置向上或者向下偏移多远，所述在轴向上的外部孔610相应地、或多或少地被相应的凸缘K遮盖。如果转子3在轴向上通过扰动从其平衡位置例如根据图示向上移动，因此相应的位于轴向外部的孔610较少地被遮盖，由此在旋转泵1中的压力下降，因为所述靠近孔610的上方的入口压力自然始终小于所述位于旋转泵的出口上的出口压力。但是出口压力存在于转子3的罩盖的上方，从而转子3通过压力差再次被推回到轴向平衡位置中。因此具有配属的凸缘腔KR的凸缘K作为自动液压调节阀起作用。

因为所述被遮盖的转子3的根据图示的上部和所述被遮盖的转子3的根据图示的下部在转子圆盘和进入通道61之间彼此敞开地连接，所述在轴向进入通道61上、关于磁性转子平面310、在两侧上以距离磁性转子平面310不同的间距布置的流出开口610分别具有相同的大小。此外，所述附加地设置在磁性转子平面310的高度上的中心流出开口611同样具有与其余的流出开口610相同的大小，从而被遮盖的转子3能够在径向上、不仅轴向对称地而且径向对称地、通过所有流出开口610和中心流出开口611均匀地、也就是说以相同的流体流量加载流体4。这本身可以理解为，对于圆环状的转子通常不必在转子3中为流体4设有轴向连接孔3100。

图6a示出了根据图3a具有被遮盖的转子和非对称的排出通道的第四种实施例，其中图6b示意性地示出了根据图6a的、沿着切割线V-V的截面图，并且图6c示意性地示出了根据图6a的、沿着切割线VI-VI的截面图。正如特别在图6b中明确得知的那样，在进入通道61上未设置流出开口610，而是仅设置了具有大大地放大的横截面的中心流出开口611，从而被遮盖的圆环状的转子3能够仅通过中心流出开口611、在转子平面310的两侧上加载流体4。

由于根据图6a至图6c的旋转泵1的特别的几何形状，特别因为排出通道7的特别的设计，即排出通道的位于磁性转子平面310中的横截面从泵壳体2处扩大地向外伸出，因为排出通道7在泵壳体2上的窄小的横截面，能够优选产生提高的压力，但是所述压力的获得通常必须同时伴以旋转泵1的减小的输送率。

此外，所述被遮盖的转子3根据图4至图6c具有正如已经在图5a的说明中阐述的那样的优点，即转子3相对于轴向偏移、例如由于在流体4中的压力波动或者由于转子3通过流体4的、关于磁性转子平面310非对称地加压，特别地自动地保持液压稳定。

例如代表地（stellvertretend）观察根据图5a或者图6b的旋转泵1，于是这样可以容易地看出，当转子3例如非对称地向两个轴向的其中一个方向偏移、例如根据图示向上偏移时，在泵壳体2和转子3的转子盖30之间的上方构成相应的过压，所述过压迫使转子3向下向着平衡位置的方向重新回到平衡位置，在所述平衡位置中磁性转子平面310和磁性定子平面510重合。此外，在转子3从其平衡位置偏移时，转子3通过流出开口610或者说通过中心流出开口611关于轴向非对称地加载流体4，这同样导致由此产生相应的复位力，所述复位力试图将转子3重新带回到平衡位置中。

在此在图6a的或者说图6b的实施例中的调节效果比在图5的实施例中的调节效果显示出明显地增强。在图6的示例中也在被遮盖的转子3上、在两个轴向方向上分别设置向外拉伸的凸缘K，所述凸缘分别伸入到环形的凸缘腔KR中。但是这里例如不同于图5，如此在转子壳体2上、在内部分别设置环形的间距环Z（Abstandskranz），从而通过间距环Z如此限制转子3的最大的轴向偏移，使得在转子3的最大的可能的轴向偏移时在转子3的罩盖和转子壳体2之间也形成控制腔SR。此外，在中心进入通道61上仅设置一个中心流出开口611，所述中心流出开口能够例如设计为圆环状或者也能够设计为其他的、此外正如示出的那样的椭圆形状。因此与图5不同，转子3的内部总是均匀地以进液压力通过中心流出开口611加载。

如果转子3在轴向上通过扰动从其平衡位置例如根据图示地向上偏移，因此位于流出开口处的入口压力通过上凸缘K与上凸缘腔KR的共同作用基本上与上控制腔SR隔开，从而更高的出口压力基本上紧邻在上控制腔SR中、在转子3的罩盖上，由此转子3根据图示自动地向下移动。

在相反的情况下，当转子3根据图示地在轴向上向下偏移时，基本上仅有较高的出口压力作用在下控制腔SR中，而由入口压力形成的、紧邻出口压力的确定的中间压力作用在上控制腔SR中，从而在这种情况下转子3也重新自动地移回到其轴向平衡位置中。

正如本领域技术人员容易地认识到的那样，所述被遮盖的转子3在与泵壳体2的相互作用中因此特别地形成液压的比例调节器（P-调节器），所述调节器自动地保持转子3的轴向平衡位置的液压稳定。

图7至图11b示出了按照本发明的旋转泵1的其他的实施例，所述旋转泵根据图6a至图6c具有排出通道7，所述排出通道的位于磁性转子平面310中的横截面从泵壳体2处扩大地向外伸出。上面提到的附图特别说明了不同的定子布置，以所述不同的定子布置能够特别有利地实现具有非对称的排出通道7的旋转泵1。

图7示出了具有在定子51内部的内部线圈芯803的、按照本发明的旋转泵1的这样一种实施例。在此定子51本身在缺口L的区域中如此设计，从而缺口L保持尽可能地小，其中排出通道7穿过所述缺口L延伸。因为定子51具有内部的、棒状线圈芯803，定子51是铁磁的定子51。

在此显而易见，定子51也能够附加地或者替代地具有内部E形线圈芯801。当定子51例如仅仅具有内部的E形线圈芯801时，定子51当然不需要必须是铁磁的，而是能够例如由其他材料、例如由塑料构成。

因此，通过缺口L明显破坏了在铁磁的定子51中的磁通量的对称性或者说磁通量的回路。为了补偿上述情况，所述内部线圈芯803具有不同的大小并且略微地非对称地分布在定子51的整个圆周方向U上，从而总体产生磁通量或者说如此通过铁磁的转子51产生磁性的回路，从而转子3在运行状态下可靠地支承在定子51中并且能够被安全地驱动。

在图8中示出了具有朝向转子3延伸的定子齿804的另一种实施例。在此所述与非对称的排出通道7直接相邻的定子齿804在几何形状上如此布置和设计，从而所述定子齿尽可能最优地匹配排出通道7的非对称的形式，并且尽可能地使缺口L的大小最小。正如本领域技术人员很快就认识到的那样，因为这里定子51也必须是铁磁的定子51，通过所述铁磁定子实现磁性回路，这里也相似于图7的示例而出现的磁性的非对称性由下述方法补偿，即定子齿804是不同的大小，并且适当地非对称地构造并且在定子51的整个圆周U上适当地布置。

由于这里未用铁磁的材料连接的、相对大的缺口L，定子51必须具有足够的宽度，因为为了闭合磁通量，在定子51的整个圆周上都必须具有所述磁通量。在此定子51的宽度在实际中优选选择大致等于或者大于定子齿的宽度。

在图9a中示意性地示出了根据图8的、具有用于泵壳体2的壳体外壳21的第二种实施例。在此为了更好地理解，图9b示出了沿着根据图9a的切割线VII-VII的截面图。在此所述轴向的位置调节完全与在图6b中已经详细地说明的那样相同地实现。

非常常见地，在定子51和转子3之间的空气隙必须尽可能地薄，也就是说在定子51或者定子齿804与转子3之间的间距常见地应该尽可能地小。但是因为所述泵壳体2位于转子3和定子51或者说定子齿804之间，至少在定子51的或者说定子齿804的区域中所述泵壳体2的壁厚必须尽可能地小。这当然导致泵壳体2的相应的机械强度的减弱，于是这在下述情况、例如像在根据图9a或者说图9b的旋转泵1中时特别重要，其中泵壳体的壁厚例如仅位于1mm至1.5mm之间且通过旋转泵1产生相对高的压力。

在这样一种情况下，为了机械地加强泵壳体2能够特别有利地设置围绕泵壳体2布置的、附加的壳体外壳21。正如特别在图9b中得知的那样，所述壳体外壳21在定子齿804的区域中具有空隙211，在所述空隙中设置定子齿804，从而定子齿804直接通到较薄的泵壳体2上，由此在定子齿804和转子3之间的间距达到最小。根据图9b的壳体外壳21特别优选设计为两部分，其中所述两部分例如能够通过螺栓210彼此可靠地连接。

图10a示出了根据图8的、利于铁环53作为磁性的缺口连接部的另一种实施例。因为线圈芯800是棒状的定子齿804，所述磁通量的回路必须通过这里由铁构成的、铁磁性的定子51实现。为了一方面改善定子51的机械稳定性，但是主要为了通过定子51保证对于磁通量的尽可能可靠的磁性回路，在缺口L上设置铁磁的环形连接元件53、这里为铁环元件53。

由此一方面通过定子51保证了磁性回路，并且另一方面建立了缺口L，从而排出通道7在定子51的区域中如此径向地从泵壳体2向外导出，从而使得径向排出通道7的中轴线M与磁性转子平面310或者与磁性定子平面510重合。

由此，这里缺口L以铁磁材料闭合，与在图7至图9的示例中不同，定子51能够具有明显减小的宽度，因为为了闭合磁通量，不必在定子51的整个圆周上都具有所述磁通量，而是能够在相邻的线圈芯之间闭合磁通量。在此定子51的宽度在实际中优选选择大致等于或者小于定子齿的宽度的一半。

图11a最后示出了根据图8的、具有几何形状不同地构造的线圈芯的另一种实施例，其中图11b示出了根据图11a沿切割线IX-IX的截面图。在此根据图11a或者说图11b的实施例的特别的优点在于其模块化的结构。所述示出的四个独立的部段S能够分别独立地从转子壳体2在径向上向外分离或者说被更换，由此特别地旋转泵1的维护或者修理变得非常简便和价格低廉。

在根据图11的特殊的实施例中，在此每个部段S具有三个线圈，其中在实际中每个部段S的中间的线圈芯经常优选具有支承线圈82，并且所述两个外部的线圈芯优选分别具有驱动线圈81。

正如特别在图11b中得知的那样，当泵壳体2必须承受相对高的压力、即必须设计得机械地非常稳定时，于是根据图11a的布置特别合适，但是出于特定的原因，例如出于空间的、重量的原因或者简单地为了保持旋转泵1的结构尽可能地简单，对于泵壳体2不能够设置附加的壳体外壳21。

在这样一种情况下，泵壳体2必须至少大部分具有足够大的壁厚，以便承受液压压力，其中同时在定子齿804和转子3之间的间距必须保持尽可能小。

这两个最初看上去彼此排斥的条件能够由下述方法实现，即定子51正如在图11a中示出的那样制造为具有多个定子段511的、由多个部分组成的定子51。于是泵壳体2的壁厚能够大部分地、特别在位于定子段511之间的区域中保持足够的厚度。正如在图11b中明确示出的那样，基本上仅在位于定子齿804和转子3之间的区域中减小泵壳体2的壁厚，从而保证转子3的安全的支承和可靠的驱动。

所述由此在定子51中、在磁性回路中产生的非对称性由以下方法补偿，即定子齿804和/或线圈绕组81、82至少部分地具有不同的大小和/或样式，并且以合适的方式布置在定子的圆周方向U上。此外，定子齿804的极靴8041相应地构造为不同的样式，由此同样能够补偿在定子51中的磁性的非对称性。

可以理解，以上描述的所有按照本发明的实施例仅仅理解为示例性的或者说示范性的，并且本发明特别地、但不仅仅包括所说明的实施例的所有合适的组合。

Claims (15)

1.一种旋转泵，其包括布置在泵壳体（2）中的、具有磁性转子平面（310）的磁性转子（3），所述转子（3）与驱动装置（5）处于有效连接以输送流体（4），其中在所述泵壳体（2）上设置有用于使流体（4）进入到所述泵壳体（2）中的流入开口（6），以及用于将流体（4）从所述泵壳体（2）中输送出来的径向排出通道（7），并且所述驱动装置（5）是无支承的马达，其带有设计为支承定子和驱动定子的、具有磁性定子平面（510）的定子（51），其中所述定子（51）支撑位于所述定子平面（510）中的驱动线圈（81）和支承线圈（82）和/或驱动支承线圈（8182），其中所述转子（3）磁性地不接触地支承在所述定子（51）的内部，并且所述转子（3）的轴向高度（H）小于或者等于所述转子（3）的直径（D）的一半，从而所述转子（3）关于所述磁性定子平面（510）不仅相对于轴向偏移而且相对于从平衡位置的倾斜被动地通过磁阻力磁性地保持稳定，其特征在于，所述排出通道（7）在所述定子（51）的区域中如此径向地从所述泵壳体（2）向外导出，从而所述径向排出通道（7）的中轴线（M）与所述磁性转子平面（310）或者与所述磁性定子平面（510）重合，其中，所述磁性转子平面（310）是所述转子（3）的这样的平面，当所有产生到所述转子（3）上的、在轴向方向上作用到所述转子（3）上的力基本上消失时，所述磁性转子平面（310）与所述径向排出通道（7）的中轴线（M）重合，并且所述磁性定子平面（510）是所述定子（51）的这样的平面，当所有产生的、在轴向方向上作用到所述转子（3）上的力基本上消失时，所述磁性定子平面（510）与所述磁性转子平面（310）重合。

2.按权利要求1所述的旋转泵，其中所述定子（51）在圆周方向上具有缺口（L），所述径向排出通道（7）布置在所述缺口中。

3.按权利要求1或2所述的旋转泵，其中所述定子（51）是铁磁性的。

4.按权利要求1所述的旋转泵，其中驱动线圈（81）和/或支承线圈（82）和/或驱动支承线圈（8182）设置在线圈芯（800、801、802、803、804）上。

5.按权利要求4所述的旋转泵，其中所述线圈芯（800、801、802、803、804）以E形线圈芯（801）的形式设置在所述定子（51）上。

6.按权利要求4所述的旋转泵，其中所述线圈芯（800、801、802、803、804）以棒状线圈芯（802）的形式设置在所述定子（51）上。

7.按权利要求4所述的旋转泵，其中所述线圈芯（800、801、802、803、804）以内部线圈芯（803）的形式设置在所述定子（51）内部。

8.按权利要求4所述的旋转泵，其中所述线圈芯（800、801、802、803、804）以朝向所述转子（3）延伸的定子齿（804）的形式构造在所述定子（51）上。

9.按权利要求1所述的旋转泵，其中两个线圈芯（800、801、802、803、804）几何形状不同地构造到一个并且是同一个定子（51）上。

10.按权利要求1所述的旋转泵，其中两个驱动线圈（81）关于所述定子（51）的圆周方向非对称地排列。

11.按权利要求1所述的旋转泵，其中两个支承线圈（82）关于所述定子（51）的圆周方向非对称地排列。

12.按权利要求1所述的旋转泵，其中两个驱动支承线圈（8182）关于所述定子（51）的圆周方向非对称地排列。

13.按权利要求1所述的旋转泵，其中所述转子（3）能够关于轴向旋转轴线（A）在两侧上加载流入到所述泵壳体（2）中的流体（4），和/或其中关于所述转子平面（310）设置两个对置的进入通道（60）。

14.按权利要求13所述的旋转泵，其中设置有在中心围绕所述旋转轴线（A）布置的、轴向分布的进入通道（61），所述进入通道延伸穿过所述转子（3）。

15.按权利要求14所述的旋转泵，其中在所述轴向进入通道（61）处关于所述磁性转子平面（310）在两侧上设置流出开口（610），以在两侧上为所述转子（3）加载流体（4）。