Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Rotoreinheit eines Elektromotors sowie eine Pumpe mit einem Elektromotor, insbesondere Spaltrohrmotor oder dergleichen, zum Antrieb eines Pumpenrades der Pumpe, wobei die Rotoreinheit aus einem Rotor, einer Welle, einer Anlaufscheibe und Gleitlagern ausgebildet wird, wobei der Rotor von einem Dauermagnet oder einer Kurzschlusswicklung ausgebildet wird, wobei der Rotor und die Anlaufscheibe an der Welle angebracht werden, wobei die Welle an einem Ende der Welle und an der Anlaufscheibe j eweils mittels eines Gleitlagers drehbar gelagert wird, wobei die Anlaufscheibe an einer axialen Seitenfläche eines der Gleitlager anliegt.

Spaltrohrmotoren sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt und werden regelmäßig zum Antrieb von Umwälzpumpen, beispielsweise in Heizkreisläufen, eingesetzt. Insbesondere ist bei derartigen Pumpen ein Rotor und ein Stator des Elektromotors durch ein Spaltrohr getrennt, welches in einem Luftspalt zwischen dem Stator und dem Rotor angeordnet ist. Dadurch wird es möglich den Rotor gegenüber den unbewegten Bauteilen der Pumpe ohne eine Verwendung von Dichtungen hermetisch dicht abzutrennen. Ein Antrieb des Rotors erfolgt bürstenlo s, das heißt mit einem permanentmagnetischen oder fremderregten Anker des Rotors . Der Rotor und die Gleitlager werden in der Pumpe von dem zu fördern- den Medium umspült, wobei an einem Ende der Welle dann ein Pumpenrad angeordnet ist. Um eine lange Lebensdauer der Pumpe zu gewährleisten, werden besondere Anforderungen an eine Gleitpaarung der Welle und der Gleitlager gestellt. Um eine axiale Lagerung des Rotors zu gewährleisten, ist auf die Welle eine Anlaufscheibe aufgesteckt, die Axialkräfte des Pumpenrades aufnimmt. Regelmäßig wird die Welle aus einem korrosionsbeständigen Stahl oder einem keramischen Werkstoff, wie beispielsweise Aluminiumoxid hergestellt. Auch die Anlaufscheibe kann aus diesen Materialien ausgebildet sein.

Insbesondere Pumpen für Heizkreisläufe sind im Heizungswasser enthal- tenen Schmutz oder Korrosionsprodukten ausgesetzt. Auch kommt es zu einer elektrochemischen Korrosion metallischer Werkstoffe in Heizkreisläufen. So können Schmutzpartikel in einem Lagerspalt der Welle oder eine Aufrauhung einer Lagerfläche der Welle in Fo lge von Korrosion zu einem erhöhten Verschleiß der Welle beziehungsweise der Gleitlager führen. Vorteilhafter sind hier aus Aluminiumoxid ausgebildete Wellen, da sie nicht korrodieren können, dagegen j edoch sehr spröde und bruchempfindlich sind. Eventuell vorhandene Haarrisse können während eines Betriebs zu einem schnellen Versagen der Welle führen. Darüber hinaus ist eine Herstellung einer derartigen Rotoreinheit verhältnismäßig aufwendig. Insbesondere auch aufgrund der langen Prozesszeiten zur Herstellung der keramischen Bauteile.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Rotoreinheit eines Elektromotors sowie eine Pumpe mit einem Elektromotor vorzuschlagen, das eine einfache Herstellung ermöglicht beziehungsweise die eine verlängerte Lebensdauer aufweist. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , eine Pumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 17 und eine Verwendung eines mit Fasern verstärkten polymeren Werkstoffs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 8 gelö st. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Rotoreinheit eines Elektromotors, insbesondere Spaltrohrmotors oder dergleichen, zum Antrieb eines Pumpenrades oder einer Pumpe, wird die Rotoreinheit aus einem Rotor, einer Welle, einer Anlaufscheibe und Gleitlagern ausgebildet, wobei der Rotor von einem Dauermagnet oder einer Kurzschlusswicklung ausgebildet wird, wobei der Rotor und die Anlaufscheibe an der Welle angebracht werden, wobei die Welle an einem Ende der Welle und an der Anlaufscheibe j eweils mittels eines Gleitlagers drehbar gelagert wird, wobei die Anlaufscheibe an einer axialen Seitenfläche eines der Gleitlager anliegt, wobei die Welle aus einem mit Fasern verstärkten polymeren Werkstoff ausgebildet wird.

Demnach ist die Welle an dem zumindest einem Ende mittels des Gleitlagers radial gelagert, wobei ein weiteres, zumindest zweites Gleitlager ebenfalls zur radialen Lagerung der Welle dient. Zumindest eines der beiden Gleitlager bildet die axiale Seitenfläche aus, an der die Anlauf- scheibe anliegt. Dieses Gleitlager bildet demnach auch ein Axiallager aus . Die Anlaufscheibe ist fest mit der Welle verbunden, sodass eine auf die Welle wirkende Axialkraft, beispielsweise von einem Pumpenrad, über die Anlaufscheibe auf das Gleitlager beziehungsweise dessen axiale Seitenfläche übertragen werden kann. Dadurch, dass die Welle aus einem mit Fasern verstärkten polymeren Werkstoff ausgebildet wird, wird die Welle wesentlich einfacher herstellbar, da eine Reihe von Prozessschritten, wie sie bei einer Herstellung von keramischen Bauteilen erforderlich sind, wie beispielsweise Formgebung, Trocknung, Sintern, Bearbeiten etc. , entfallen können. Darüber hinaus kann es kaum zu einem unvorher- gesehenen Versagen der Welle in Folge von Haarrissen bei einem mit Fasern verstärkten polymeren Werkstoff kommen. Auch kann die Welle nicht korrodieren, weshalb eine Lebensdauer der Welle und damit der Rotoreinheit bei gleichzeitig geringeren Kosten für eine Herstellung verlängert ist.

Die Anlaufscheibe kann aus einem mit Fasern verstärkten polymeren Werkstoff ausgebildet werden. Dann ist es auch möglich die Anlaufscheibe einfacher und kostengünstiger in Art der Welle herzustellen. Beispielsweise kann vorgesehen sein die Anlaufscheibe getrennt von der Welle herzustellen, sodass die Anlaufscheibe bei einer Montage der Rotoreinheit mit der Welle gefügt wird, beispielsweise durch Aufstecken oder Aufpressen der Anlaufscheibe auf die Welle. So ist es dann auch möglich für die Anlaufscheibe und für die Welle j eweils gleiche oder unterschiedliche Materialien zur Herstellung zu verwenden.

Die Anlaufscheibe kann auch an der Welle angeformt werden. Demnach bildet die Welle dann die Anlaufscheibe aus . Die Herstellung der Welle mit der daran angeformten Anlaufscheibe kann insbesondere dadurch ermöglicht werden, dass als Material zur Herstellung der mit Fasern verstärkte polymere Werkstoff verwendet wird, der eine Formgebung einer derartigen Welle im Vergleich zu einem keramischen Werkstoff wesentlich vereinfacht. Insbesondere kann die Ausbildung aus dem mit Fasern verstärkten polymeren Werkstoff mittels eines Spritzpressverfahrens oder eines Spritzgießverfahrens erfolgen. Zur Ausführung eines derartigen Verfahrens kann eine Form beziehungsweise Negativform der Welle, der Anlaufscheibe beziehungsweise der Welle mit der Anlaufscheibe verwendet werden. Mit einem derartigen Verfahren ist es darüber hinaus möglich eine große Anzahl von Bauteilen innerhalb kurzer Zeit herzustellen.

Weiter kann der Dauermagnet oder die Kurzschlusswicklung in eine Form eingelegt und mittels des Spritzpressverfahrens oder des Spritzgießverfahrens in der Form mit der Welle gefügt werden. Ein Aufpressen oder Verkleben des Dauermagneten oder der Kurzschlusswicklung mit der Welle im Rahmen einer Montage ist dann nicht mehr erforderlich. Der Dauermagnet oder die Kurzschlusswicklung kann stoffschlüssig und/oder formschlüssig mit der Welle unlösbar auf diese Weise verbunden werden. Auch kann der Dauermagnet oder die Kurzschlusswicklung mit dem polymeren Werkstoff eingefasst, vorzugsweise vollständig umgeben werden. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt Dauermagnete oder Kurzschlusswicklungen an der betreffenden Welle ergänzend zu vergießen, um diese vor einem zu fördernden Medium zu schützen. Auch dieser zusätzliche Prozessschritt kann dann entfallen, da beim Ausbilden der Welle innerhalb der Form bereits der Dauermagnet oder die Kurzschlusswicklung von dem polymeren Werkstoff umspritzt beziehungsweise umgeben werden kann, so dass der Dauermagnet oder die Kurzschlusswicklung vollständig im Werkstoff der Welle eingebettet sein kann. Alternativ ist es auch möglich eine Aufnahme an der Welle auszubilden, in die der Dauermagnet oder die Kurzschlusswicklung einfach eingesetzt wird, wobei die Aufnahme dann eine Einfassung ausbildet.

Alternativ kann die Welle in eine Form eingelegt und mittels eines Spritzpressverfahrens oder eines Spritzgießverfahrens in der Form mit dem Dauermagneten gefügt werden, wobei der Dauermagnet aus einer thermoplastischen oder duroplastischen Magnetmasse ausgebildet werden kann. Fo lglich wird dann die fertig ausgebildete Welle in die Form eingelegt und der Dauermagnet mittels des Spritzpressverfahrens oder des Spritzgießverfahrens um die Welle herum aus der thermoplastischen oder duroplastischen Magnetmasse ausgebildet. Auch so kann die Welle besonders einfach mit dem Dauermagneten gefügt werden.

Weiter kann dann auch eine Magnetisierung des Dauermagneten in der Form erfo lgen. Alternativ kann eine Magnetisierung des derart hergestellten Dauermagneten nach einer Entnahme aus der Form erfo lgen. Alternativ ist es auch möglich die Welle und den Dauermagneten in der Form mittels eines Zweikomponenten-Spritzgussverfahrens zeitgleich auszubilden. Dies kann durch das Zweikomponenten-Spritzgussverfahren mit einer faserverstärkten Formmasse für die Welle und einem polymer- gebundenem Magnetwerkstoff erfolgen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Fasern beim Spritzpressen oder Spritzgießen an einer Oberfläche der Welle parallel und/oder in einem flachen Winkel relativ zu der Oberfläche der Welle orientiert werden. Diese Orientierung der Fasern kann sich beim Spritzpressen oder Spritz- gießen durch eine Fließrichtung des polymeren Werkstoffs in einer Form entlang der Oberfläche der auszubildenden Welle einstellen. Faserenden sind dann lediglich mit einem flachen Winkel beziehungsweise spitzen Winkel an der Oberfläche angeordnet, sodass es aufgrund der Faserenden an der Oberfläche nicht zu einer unerwünschten Erhöhung eines Reib- werts kommen kann. Dies könnte hingegen der Fall sein, wenn die Faserenden überwiegend in einem rechten beziehungsweise steilen Winkel >45 ° relativ zur Oberfläche orientiert sind.

Die Gleitlager können als Lagerbuchsen aus Kohlenstoff, vorzugsweise aus Graphit, Graphit mit Phenolharzimprägnierung, karbonisierte gra- phitgefüllte Phenolharzmasse, faserverstärktem Polymer oder Keramik, ausgebildet werden.

Radial- bzw. ko mbiniertes Axial/Radiallager

ko mbiniert mit Welle un d Anlauf¬

Lagerwerkstoff

scheibe aus

Kohlenstoff-Graphit mit Phenolharzimprägnierung

c arbonisierte graphitgefüllte Phenolfaserverstärktem Polymer mit oder ohne harzmas se tribologis cher Optimierung

tribologisch optimiertes, faserverstärktes

Polymer

faserverstärktes Polymer (nicht tribologisch optimiert) faserverstärktem Polymer (tribologis ch optimiert)

Keramik (z. B . Aluminiumoxid) Tabelle 1

In der Tabelle 1 sind hier beispielhaft mö gliche Materialpaarungen mit vorteilhaften Eigenschaften aufgeführt. Unter tribo logisch optimierten Werkstoffen werden hier Werkstoffe verstanden, die mit niedrigen Reibungskoeffizienten und Verschleißraten aufgrund von geeigneten Additiven, wie zum Beispiel Graphit, Molybdänsulfid, Wo lframdisulfid oder PTFE, ausgebildet sind. Weiter können die Spaltmaße zwischen der Welle und einem durch das Gleitlager und die Anlaufscheibe ausgebildeten Axiallager an thermische Ausdehnungskoeffizienten sowie eine Wasseraufnahme beziehungsweise ein Quellverhalten der Werkstoffe unter Anwendungsbedingungen angepasst werden. Auch können zur Reduzierung einer Wasseraufnahme und eines Quellverhaltens hydropho- bierende Additive oder Nachbehandlungen der Reibpartner, beispielsweise mittels Silikonen, eingesetzt werden. Als Fasern können Kohlenstofffasern oder Glasfasern, vorzugsweise als Kurzfasern, verwendet werden. Kurzfasern können eine Länge von wenigen Millimetern bis zu 2 cm aufweisen. Alternativ können auch Langfasern verwendet werden, beispielsweise wenn Formmassen zum Einsatz kommen, die teilweise vorgeformt sind. Neben der verstärkenden Wirkung des polymeren Werkstoffs beziehungsweise des Matrixwerkstoffs durch die Fasern kann durch die Kohlenstofffasern ein verbesserter Reibwert erzielt werden.

Als polymerer Werkstoff kann ein Duromer, vorzugsweise Phenolharz, Epoxidharz, Polyesterharz oder Polycyclopentadienharz, oder ein Ther- moplast, vorzugsweise Polypropylen, Polyphenylensulfid oder Polyether- etherketon, verwendet werden.

Welle und roto rseitige axiale Anlaufscheibe aus faserverstärkten Polymeren

Füllstoffe polymeres Bindemittel

F asern weitere Füllstoffe D uromer Thermoplast Glasfasern Glaskugeln Phenolharz Polypropylen (PP) mineralische Polyphenylensulfid

Kohlenstoff fasern Expoxidharz

Additive (PPS)

Polyetheretherketon

Graphit Polyesterharz

(PEEK)

Molybdänsulfid Polycyclopentadienharz

Wol fr amdi sulfid Polytetrafluorethylen

Tabelle 2

Tabelle 2 zeigt beispielhaft polymere Werkstoffe als ein Matrixmaterial beziehungsweise Bindemittel, die mit Fasern als Füllstoff beziehungsweise weiteren, ergänzenden Füllstoffen vorteilhaft kombiniert werden können.

Dem polymeren Werkstoff kann daher ein weiterer Füllstoff, vorzugsweise Graphit, Molybdänsulfid, Wo lframdisulfid, Polytetrafluorethylen, Glaskugeln und/oder mineralische Additive zugegeben werden. Insbesondere kann durch die Zugabe des weiteren Füllstoffs ein Reibwert noch weiter verbessert werden. Auch bei einem längeren Stillstand einer

Pumpe ist dann gegebenenfalls ein Anlaufwiderstand der Welle mit dem Rotor gering.

Um besonders gute Gleiteigenschaften und eine gewünschte Spielpassung von Welle und Gleitlagern zu erzielen, kann es vorgesehen sein, die

Welle nach deren Ausbildung aus dem mit Fasern verstärkten polymeren Werkstoff an Lagerflächen spanend zu bearbeiten. Unter einer spanenden Bearbeitung wird hier ein Materialabtrag j eglicher Art, beispielsweise auch durch Schleifen oder Polieren, verstanden. Eine Rauheit der Welle an den Lagerflächen kann durch eine derartige Bearbeitung wesentlich vermindert werden, sodass sich verbesserte Gleiteigenschaften ergeben können. Zwischen Lagerflächen der Welle und Gleitlagern kann ein Reibwert von 0, 15 μ bis 0,05 μ, vorzugsweise 0, 1 μ bis 0,07 μ, ausgebildet werden. Wie sich überraschenderweise herausgestellt hat, können diese Reibwerte bereits dadurch erzielt werden, dass die Welle aus dem mit Fasern verstärkten polymeren Werkstoff ausgebildet wird. Auch kann die Welle dann längere Zeit trockenlaufen ohne Schaden zu nehmen.

Bei der erfindungsgemäßen Pumpe mit einem Elektromotor, insbesondere Spaltrohrmotor oder dergleichen, zum Antrieb eines Pumpenrades der Pumpe, ist der Elektromotor aus einem Stator, einem Rotor, einer Welle, einer Anlaufscheibe und Gleitlagern ausgebildet, wobei der Rotor aus einem Dauermagnet oder einer Kurzschlusswicklung ausgebildet ist, wobei der Rotor, die Anlaufscheibe und das Pumpenrad an der Welle angebracht sind, wobei die Welle an einem Ende der Welle und an der Anlaufscheibe j eweils mittels eines Gleitlagers drehbar gelagert ist, wobei die Anlaufscheibe an einer axialen Seitenfläche eines der Gleitlager anliegt, wobei die Welle aus einem mit Fasern verstärkten, polymeren Werkstoff ausgebildet ist. Hinsichtlich der Vorteile der erfindungsgemäßen Pumpe wird auf die Vorteilsbeschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwiesen. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen einer Pumpe ergeben sich aus den Merkmalen der auf den Anspruch 1 rückbezogenen Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß wird ein mit Fasern verstärkter, polymerer Werkstoff zur Ausbildung einer Welle eines Spaltrohrmotors einer Pumpe, insbesondere Umwälzpumpe oder dergleichen, verwendet. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen einer Verwendung des mit Fasern verstärkten polymeren Werkstoffs ergeben sich aus den Merkmalen der auf den Anspruch 1 rückbezogenen Unteransprüchen sowie dem Anspruch 16.

Nachfo lgend wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figur erläutert. Die Figu r zeigt eine Längsschnittansicht einer Rotoreinheit 1 0 eines hier nicht näher dargestellten Spaltrohrmotors einer Pumpe . Die Rotoreinheit 10 ist aus einem Rotor 1 1 , einer Welle 12, einer Anlaufscheibe 13 und Gleitlagern 14, 15 ausgebildet. Die Anlaufscheibe 1 3 ist an der Welle 12 angeformt, sodass die Welle 12 die Anlaufscheibe 13 ausbildet. Die Welle 12, und damit auch die Anlaufscheibe 13 , besteht aus einem mit Fasern verstärkten polymeren Werkstoff, wobei die Welle 12 mittels eines Spritzpressverfahrens beziehungsweise eines Spritzgießverfahrens in einer Form hergestellt wurde. Das Gleitlager 1 5 ist an einem Ende 16 der Welle 12 angeordnet, wobei das Gleitlager 14 an einem Abschnitt 17 der Welle 12 angeordnet ist. Zwischen den Gleitlagern 14 und 15 und der Welle 12 sind j eweils hier nicht dargestellte Lagerspalte ausgebildet, die eine Rotation des Rotors 1 1 um eine Längsachse 1 8 der Rotoreinheit 1 0 erlauben. Die Gleitlager 14 und 15 bestehen hier überwiegend aus einem kohlenstoffhaltigen Werkstoff. Das Gleitlager 14 dient gleichzeitig zur axialen Lagerung der Welle 12 , da die Anlaufscheibe 13 mit einer Anlagefläche 20 an einer Seitenfläche 2 1 des Gleitlagers 14 anliegt. An einem vorderen Ende 19 der Welle 12 wird ein hier nicht dargestelltes Pumpenrad angebracht. Der Rotor 1 1 wird von einem Dauermagnet 22 ausgebildet, der aus einer ausgehärteten, duroplastischen Magnetmasse beziehungsweise aus einer Masse mit magnetisierbaren Partikeln, ausgebildet wurde. Alternativ kann der Dauermagnet 22 aus einem gesinterten Magnet, Hartferrit oder Seltenerdmagnet ausgebildet sein. Die Welle 12 ist mit dem Dauermag- net 22 stoffschlüssig gefügt, wobei der Dauermagnet 22 in eine hier nicht dargestellte Form eingelegt wurde, wobei nachfolgend mittels des Spritzpressverfahrens oder des Spritzgießverfahrens die Welle 12 zusammen mit der Anlaufscheibe 13 in der Form ausgebildet wurde . Weiter erfo lgte eine Nachbearbeitung von Lagerflächen 23 , 24 und 25 der Welle 12 und eine Montage mit den Gleitlagern 14 und 15 durch Einstecken.