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WO2019219874A1 - Permanentmagnetische radialdrehkupplung sowie mikropumpe mit einer solchen radialdrehkupplung - Google Patents

Permanentmagnetische radialdrehkupplung sowie mikropumpe mit einer solchen radialdrehkupplung Download PDF

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Publication number
WO2019219874A1
WO2019219874A1 PCT/EP2019/062731 EP2019062731W WO2019219874A1 WO 2019219874 A1 WO2019219874 A1 WO 2019219874A1 EP 2019062731 W EP2019062731 W EP 2019062731W WO 2019219874 A1 WO2019219874 A1 WO 2019219874A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
permanent magnet
permanent
magnetic
rotary coupling
micropump
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2019/062731
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ralf Strasswiemer
Uwe Vollmer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kardion GmbH
Original Assignee
Kardion GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kardion GmbH filed Critical Kardion GmbH
Priority to DE112019002442.6T priority Critical patent/DE112019002442A5/de
Priority to US17/055,059 priority patent/US20210313869A1/en
Publication of WO2019219874A1 publication Critical patent/WO2019219874A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K49/00—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes
    • H02K49/10—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the permanent-magnet type
    • H02K49/104—Magnetic couplings consisting of only two coaxial rotary elements, i.e. the driving element and the driven element
    • H02K49/106—Magnetic couplings consisting of only two coaxial rotary elements, i.e. the driving element and the driven element with a radial air gap
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/021—Units comprising pumps and their driving means containing a coupling
    • F04D13/024—Units comprising pumps and their driving means containing a coupling a magnetic coupling

Definitions

  • the present invention relates to a permanent magnetic radial rotary coupling and a micropump with a permanent magnetic radial rotary coupling
  • Magnetic couplings are known in the prior art in which concentrically arranged magnets or magnet pairs are used to transmit torques without contact. Furthermore, it is known to use a bypass element or a special magnet arrangement in order to guide the magnetic flux, in order thereby to increase the transferable torque and to increase the efficiency. Depending on the applied torque, the two coupling parts rotate by a few degrees against each other, whereby statically creates a counter-torque in the fleas of the externally applied torque.
  • a Flalbach arrangement can almost eliminate the magnetic flux on one side of the arrangement and amplify it on the other side can be illustrated by a special embodiment of a Flalbach arrangement.
  • an arrangement of areas of different magnetization can be imagined along the surface.
  • the arrangement has a downwardly directed magnetization, further to the right at a third position, the magnetization is directed upward and even further to the right at a fifth position, the magnetization is again directed downward.
  • the magnetic field of this arrangement goes up from the third position along each arc to the first and fifth positions. From the first and fifth points, the magnetic field goes down along one arc to the third. It can thus be seen that the magnetic field describes two circles, with the left circle running counterclockwise and the right circle clockwise.
  • the arrangement has further magnetizations at a second location, which lies between the first and third locations, and at a fourth location, which lies between the third and fifth locations.
  • the magnetization In the second position the magnetization is directed to the right, ie it points from the first to the third position and at the fourth position the magnetization is directed from right to left, ie it shows from the fifth to the third position.
  • the magnetic field of the arrangement of the second and fourth positions can also be described by two circles, wherein in the left circle the field lines extend from the third position up to the first position and also down to the first position. In the right circle, the field lines run from the third place up to the fifth place and also down to the fifth place.
  • the circles are thus not run through in a clockwise or counterclockwise direction. Rather, the left circle is traversed from the 3 o'clock position, ie from the third position, through the 12 o'clock position to the 9 o'clock position counterclockwise and from the 3 o'clock position to the 6 o'clock Go through the position to the 9 o'clock position in a clockwise direction.
  • the right circle is from the 9 o'clock position, d. H. from the third position, clockwise through the 12 o'clock position to the 3 o'clock position, and from the 9 o'clock position through the 6 o'clock position to the 3 o'clock position in the counterclockwise direction run through.
  • the effective field of all five digits is a superposition of one of the first, third, and fifth digits, and second and fourth digits.
  • the effective field results as a superimposition of the two above-described circles of the first, third and fifth places and of the two circles of the second and fourth places described above.
  • the field lines are amplified and below the arrangement, ie between the two 9 o'clock position above the 6 o'clock position until the 3 o'clock position, almost extinguishing the field lines.
  • the object of the invention is to further improve the couplings known from the prior art and the micro-pumps provided therewith in the sense of an efficient torque transmission or compact design.
  • the permanent magnetic radial rotary coupling serves for the contactless transmission of torques.
  • magnets arranged concentrically in one another are used.
  • the radial rotary coupling can alternatively be called a central rotary coupling.
  • the permanent magnetic radial rotational coupling has a first cylindrical permanent magnet and a second hollow cylindrical permanent magnet.
  • the inner diameter of the second permanent magnet is greater than the outer diameter of the first permanent magnet. Furthermore, the first permanent magnet and the second permanent magnet are arranged coaxially so that the first permanent magnet is arranged in the interior of the second permanent magnet. Furthermore, both the first permanent magnet and the second permanent magnet are rotatably mounted about the common axis.
  • both the first permanent magnet and the second permanent magnet at least one pole pair, wherein the first permanent magnet has the same number of pole pairs as the second permanent magnet.
  • the first permanent magnet has a radial or a parallel magnetization and the second permanent magnet has a Halbach arrangement, the strong side of which is the inner side of the second Pemnanentmag- neten.
  • parallel magnetization is also called diametral magnetization, in which the magnetization runs parallel to the diameter.
  • radial magnetization the magnet is along the radius, i. H. radially magnetized.
  • an outer diameter of the second permanent magnet is smaller than 6 mm. This allows Heart pumps or heart support systems (English: VAD, Ventricular Assist Device) are advantageously made with extremely small dimensions.
  • the Haibach arrangement of the second permanent magnet has segments.
  • the Halbach arrangement of the second permanent magnet consists of segments or is formed in segments.
  • the first permanent magnet is hollow cylindrical.
  • a shaft is arranged in the interior of the first permanent magnet.
  • a driving shaft is coupled to the first permanent magnet and that the torque of the driving shaft can be transmitted to the second permanent magnet.
  • a torque from the second permanent magnet can be transmitted to the first permanent magnet.
  • a further shaft is connected or coupled to the second permanent magnet.
  • an axial length of the first permanent magnet is the same size as an axial length of the second permanent magnet.
  • an axial length of the first permanent magnet is not the same size as an axial length of the second permanent magnet. This can advantageously be achieved that the design of the permanent magnetic Radialfilkupp- development is free.
  • a driving shaft may be connected to a first magnet and a driven shaft may be connected to the second permanent magnet, wherein both permanent magnets have an axial offset, which causes an axial force between the two permanent magnets.
  • the first permanent magnet and the second permanent magnet have an axial offset. This can advantageously be achieved that an axial force is adjustable.
  • a device for magnetic return is arranged on the outer side of the second permanent magnet.
  • the magnetic yoke is preferably mounted concentrically on the outside of the Halbach arrangement.
  • the micropump has a permanent magnet radial rotary joint as described above. This advantageously provides a micro-pump which has the advantages of the above-mentioned radial rotary coupling.
  • the permanent magnetic radial rotary joint can be used in a variety of miniature pumps, z.
  • miniature pumps z.
  • ventricular cardiac assistive pumps in miniature axial pumps in general and especially in the medical field, also in drives or tools of all kinds, especially in metering or micropumps for driving impeller-shaped wheels.
  • an outer diameter of the micropump is less than 10 mm, more preferably less than 8 mm, and even more preferably less than 6 mm. As a result, a micropump of extremely small dimensions is advantageously provided.
  • Fig. 1 shows a radial section of a permanent magnetic
  • FIG. 4A shows a radial sectional view of an embodiment of a permanent magnetic radial rotational coupling according to one exemplary embodiment of the invention.
  • Fig. 4B shows a side view according to the embodiment of Fig. 4A.
  • FIG. 1 shows a sectional view of the permanent magnetic radial rotary coupling transversely to the axis of rotation according to an exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a permanent-magnetic radial rotary coupling 100 which has a first permanent magnet 102 and a second permanent magnet 104. Both the first permanent magnet 102 and the second permanent magnet 104 are hollow cylindrical. Inside the first permanent magnet 102, a driving shaft may be arranged.
  • the inner diameter of the second permanent magnet 104 is larger than the outer diameter of the first permanent magnet 102. Further, the first permanent magnet 102 and the second permanent magnet 104 are coaxially arranged. Both the first permanent magnet 102 and the second permanent magnet 104 are rotatably mounted about the common axis 106.
  • the first permanent magnet 102 is magnetized in parallel and has a pole pair. In the case of a cylinder or flotation cylinder, as in the case of the first permanent magnet 102, it is also possible to speak of diametric magnetization.
  • the second permanent magnet 104 also has a pole pair. Furthermore, the second permanent magnet 104 is implemented as a Flalbach arrangement whose strong side is the inside of the second permanent magnet 104.
  • the second permanent magnet 104 has eight 45 ° segments in the outer ring, while the first permanent magnet 102 of only one consists of a single component. This is one reason why the first permanent magnet 102 can be made so small.
  • FIG. 2 shows a side view of the permanent magnet radial rotary coupling 100 of the embodiment of FIG. 1. It can be seen here that the axial extent of the first permanent magnet 102 is greater than the axial extent of the second permanent magnet 104. Furthermore, it can be seen that the first permanent magnet 102 is connected on one side to a driving shaft 108.
  • FIG. 3 shows a side view of a permanent magnetic radial-rotation clutch 100 according to a further embodiment. It can be seen here that the axial extent of the first permanent magnet 102 is smaller than the axial extent of the second permanent magnet 104, wherein both axial ends of the first permanent magnet 102 lie within the second permanent magnet 104. Furthermore, it can be seen that the first permanent magnet 102 is connected on both sides to a driving shaft 108.
  • FIG. 4A shows a sectional view of an embodiment of a permanent magnetic radial rotary coupling according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 4A shows a permanent magnetic radial rotary coupling 100, which likewise has a first permanent magnet 102 and a second permanent magnet 104, as in the embodiment of FIG.
  • both the first permanent magnet 102 and the second permanent magnet 104 each have two pole pairs.
  • the inner first permanent magnet 102 has four 90 ° Segments in radial magnetization, while the outer second permanent magnet 104 has eight 45 ° segments as Halbach arrangement.
  • Fig. 4B shows a side view of the embodiment of Fig.4A. It can be seen here that the inner first permanent magnet 102 is connected on one side to a driving shaft 108, while the outer second permanent magnet 104 on the other side is connected by means of an axial connecting ring 112 to a driven shaft 110. Furthermore, the inner first permanent magnet 102 is in this case axially offset from the outer second permanent magnet 104 in order to generate an axial force.
  • the first permanent magnet has the following dimensions, for example for a clutch in a blood pump: an inner diameter of 1 mm, an outer diameter of 3 mm and a magnetic thickness of 1 mm.
  • the second permanent magnet has the following dimensions for the same example of a coupling in a blood pump: an inner diameter of 4 mm, an outer diameter of 5 mm and a magnetic thickness of 0.5 mm.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dynamo-Electric Clutches, Dynamo-Electric Brakes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine permanentmagnetische Radialdrehkupplung (100). Diese weist einen ersten zylinderförmigen Permanentmagneten (102) und einen zweiten hohlzylinderförmigen Permanentmagneten (104) auf, wobei der Innendurchmesser des zweiten Permanentmagneten (104) größer als der Außendurchmesser des ersten Permanentmagneten (102) ist. Der erste Permanentmagnet (102) und der zweite Permanentmagnet (104) sind koaxial angeordnet und um die gemeinsame Achse (106) drehbar gelagert. Sowohl der erste Permanentmagnet (102) als auch der zweite Permanentmagnet (104) weist mindestens ein Polpaar auf. Der erste Permanentmagnet (102) weist dieselbe Anzahl an Polpaaren auf wie der zweite Permanentmagnet (104). Der erste Permanentmagnet (102) weist eine radiale oder eine parallele Magnetisierung auf und der zweite Permanentmagnet (104) weist eine Halbach-Anordnung auf, deren starke Seite die Innenseite des zweiten Permanentmagneten (104) ist.

Description

Permanentmagnetische Radialdrehkupplung sowie Mikropumpe mit einer solchen Radialdrehkupplung
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine permanentmagnetische Radial- drehkupplung sowie eine Mikropumpe mit einer permanentmagnetischen Radialdrehkupplung
Im Stand der Technik sind Magnetkupplungen bekannt, bei denen kon- zentrisch ineinander angeordnete Magnete bzw. Magnetpaare genutzt werden, um Drehmomente berührungslos zu übertragen. Ferner ist es bekannt, ein Umleitelement bzw. eine spezielle Magnetanordnung zu nutzen, um den magnetischen Fluss zu führen, um damit das übertrag- bare Drehmoment zu steigern und die Effizienz zu erhöhen. Je nach an- liegendem Drehmoment verdrehen sich die beiden Kupplungsteile um einige Winkelgrade gegeneinander, wodurch statisch ein Gegenmoment in der Flöhe des von außen anliegenden Moments entsteht.
Im Stand der Technik ist es ebenfalls bekannt, zur Erhöhung des über- tragbaren Moments die magnetische Polzahl zu erhöhen. Hierbei sind jedoch vor allem bei kleinen Abmessungen durch Fertigbarkeit und Mag- netisierung Grenzen gegeben. Eine aktive Magnetflussführung durch Zu- satzelemente kann ebenfalls zur Erhöhung des Drehmoments beitragen.
Bei sehr kleinen Abmessungen oder stark beschränktem Bauraum be- steht jedoch die Schwierigkeit darin, das notwendige Drehmoment zu er- reichen bzw. die Anordnung anzufertigen und den zur Verfügung stehen- den Bauraum einzuhalten. Eine Anordnung als Flalbach-Anordnung kon- zentriert den Magnetfluss ohne zusätzliche magnetische Rückschlüsse und erhöht somit das Drehmoment, lässt sich aber fertigungstechnisch als Ganzes oder segmentweise bei kleinen Abmessungen nur schwer hersteilen. Die Flalbach-Anordnung ermöglicht, dass sich der magnetische Fluss an der einen Seite der Anordnung nahezu aufhebt, auf der anderen Seite jedoch verstärkt wird (starke Seite). Zur Schirmung des Magnetfeldes werden dann entweder die zur Führung des Magnet- flusses angeordneten Bauteile oder gegebenenfalls weitere passive Bau- elemente hinzugefügt, die ebenfalls Bauraum beanspruchen und kon- struktiv Probleme bereiten können.
Die Tatsache, dass eine Flalbach-Anordnung den magnetischen Fluss auf einer Seite der Anordnung nahezu verschwinden lassen kann und auf der anderen Seite verstärkt kann, kann man an einer speziellen Aus- führungsform einer Flalbach-Anordnung verdeutlichen. Flierzu stellt man sich entlang der Oberfläche zum Beispiel von links nach rechts eine An- ordnung von Bereichen unterschiedlicher Magnetisierung vor. Ganz links in einer ersten Stelle weist die Anordnung eine nach unten gerichtete Magnetisierung auf, weiter rechts an einer dritten Stelle ist die Magneti- sierung nach oben gerichtet und noch weiter rechts an einer fünften Stelle ist die Magnetisierung abermals nach unten gerichtet. Das Mag- netfeld dieser Anordnung geht von der dritten Stelle aus nach oben ent- lang jeweils eines Kreisbogens zur ersten und fünften Stelle. Von der ersten und fünften Stelle geht das Magnetfeld nach unten entlang jeweils eines Kreisbogens zur dritten Stelle. Man sieht also, dass das Magnetfeld zwei Kreise beschreibt, wobei der linke Kreis entgegen dem Uhrzeiger- sinn und der rechte Kreis im Uhrzeigersinn durchlaufen wird.
Die Anordnung weist jedoch an einer zweiten Stelle, welche zwischen der ersten und dritten Stelle liegt, und an einer vierten Stelle, welche zwi- schen der dritten und fünften Stelle liegt, weitere Magnetisierungen auf. An der zweiten Stelle ist die Magnetisierung nach rechts gerichtet, d. h. sie zeigt von der ersten zur dritten Stelle und an der vierten Stelle ist die Magnetisierung von rechts nach links gerichtet, d. h. sie zeigt von der fünften zur dritten Stelle. Das Magnetfeld der Anordnung der zweiten und vierten Stelle kann ebenfalls durch zwei Kreise beschrieben werden, wobei bei dem linken Kreis die Feldlinien von der dritten Stelle nach oben zur ersten Stelle und auch nach unten zur ersten Stelle verlaufen. Bei dem rechten Kreis verlaufen die Feldlinien von der dritten Stelle nach oben zur fünften Stelle und auch nach unten zur fünften Stelle. Bei den beiden Kreisen der Anordnung der zweiten und vierten Stelle werden die Kreise also nicht im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn durchlaufen. Vielmehr wird der linke Kreis von der 3-Uhr-Stellung, d. h. von der dritten Stelle aus, über die 12-Uhr-Stellung zur 9-Uhr-Stellung gegen den Uhrzeigersinn durchlaufen und von der 3-Uhr-Stellung über die 6-Uhr-Stellung zur 9-Uhr-Stellung im Uhrzeigersinn durchlaufen.
Der rechte Kreis wird von der 9-Uhr-Stellung, d. h. von der dritten Stelle aus, über die 12-Uhr-Stellung zur 3-Uhr-Stellung im Uhrzeigersinn durch- laufen und von der 9-Uhr-Stellung über die 6-Uhr-Stellung zur 3-Uhr-Stel- lung entgegen dem Uhrzeigersinn durchlaufen.
Das effektive Feld von allen fünf Stellen ist eine Überlagerung von einer- seits der ersten, dritten und fünften Stelle und andererseits der zweiten und vierten Stelle. Somit ergibt sich das effektive Feld als eine Überlage- rung der beiden oben beschriebenen Kreise der ersten, dritten und fünf- ten Stelle und der beiden oben beschriebenen Kreise der zweiten und vierten Stelle. Hierbei erkennt man, dass sich auf der Oberseite der An- ordnung, d. h. zwischen der 9-Uhr-Stellung über die 12-Uhr-Stellung bis zur 3-Uhr-Stellung, die Feldlinien verstärken und unterhalb der Anord- nung, d. h. zwischen der 9-Uhr-Stellung über die 6-Uhr-Stellung bis zur 3-Uhr-Stellung, die Feldlinien nahezu auslöschen. Dies liegt daran, da die Feldlinien, welche von der ersten, dritten und fünften Stelle stammen und die Feldlinien, welche von der zweiten und vierten Stelle stammen, oberhalb der Anordnung parallel sind unterhalb der Anordnung antiparal- lel verlaufen. Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die im Stand der Technik bekannten Kupplungen und damit versehenen Mikro- pumpen im Sinne einer effizienten Drehmomentübertragung bzw. kom- pakter Bauform weiter zu verbessern.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird die in den unabhängigen Patentansprü- chen angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die permanentmagnetische Radialdrehkupplung dient der berührungslo- sen Übertragung von Drehmomenten. Hierzu werden konzentrisch inei nander angeordnete Magnete verwendet. Die Radialdrehkupplung kann alternativ auch Zentraldrehkupplung genannt werden.
Die permanentmagnetische Radialdrehkupplung weist einen ersten zy- linderförmigen Permanentmagneten und einen zweiten hohlzylinderför- migen Permanentmagneten auf.
Hierbei ist der Innendurchmesser des zweiten Permanentmagneten grö- ßer als der Außendurchmesser des ersten Permanentmagneten. Ferner sind der erste Permanentmagnet und der zweite Permanentmagnet ko- axial angeordnet, so dass der erste Permanentmagnet im Inneren des zweiten Permanentmagneten angeordnet ist. Weiterhin sind sowohl der erste Permanentmagnet als auch der zweite Permanentmagnet um die gemeinsame Achse drehbar gelagert.
Darüber hinaus weist sowohl der erste Permanentmagnet als auch der zweite Permanentmagnet mindestens ein Polpaar auf, wobei der erste Permanentmagnet dieselbe Anzahl an Polpaaren wie der zweite Perma- nentmagnet aufweist. Ferner weist der erste Permanentmagnet eine radiale oder eine parallele Magnetisierung und der zweite Permanentmagnet eine Halbach-Anord- nung auf, deren starke Seite die Innenseite des zweiten Pemnanentmag- neten ist. Hierdurch lässt sich das Drehmoment erhöhen, da aufgrund der Anordnung und Magnetisierung der beiden Permanentmagneten der magnetische Fluss effektiver angeführt wird. Dies führt zu einer Reduk- tion des benötigten Gesamtvolumens und somit zu einer Reduktion des Magnetvolumens oder ermöglicht bei gleichbleibendem Magnetvolumen denselben Magnetfluss ohne zusätzliche konstruktive Maßnahmen, wel- che gemäß dem Stand der Technik notwendig wären, zum Beispiel die Anbringung einer Vorrichtung zum magnetischen Rückschluss. Durch diese spezielle Anordnung lassen sich sehr kleine Maße erreichen, die mit herkömmlichen Anordnungen nur bei geringerem Drehmoment erzie- len lassen. Zum Beispiel können bei ventrikulären Herzunterstützungs- pumpen sehr kleine Abmessungen von beispielsweise 6 mm Kupplungs- außendurchmesser bei 5 mm Gesamtlänge realisiert werden. Gleichzei- tig lassen sich so die fertigungstechnischen Nachteile einer mit zwei kon- zentrischen Halbach-Anordnungen ausgeführten Kupplung vermeiden. Magnetteile mit Außendurchmesser des inneren Magnetrings von bei spielsweise 3 mm und einer Segmentierung von jeweils 45° sind kaum realisierbar. Durch die oben genannte Anordnung können sehr kleine Maße für Miniaturaxialpumpen im Allgemeinen und speziell im medizini- schen Bereich erreicht werden, die trotz der kleinen Maße hohe Drehmo- mente übertragen können.
Der Begriff„parallele Magnetisierung“ wird auch diametrale Magnetisie- rung genannt, bei der die Magnetisierung parallel zum Durchmesser ver- läuft. Bei der radialen Magnetisierung ist der Magnet entlang des Radius, d. h. radial magnetisiert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Außendurchmesser des zweiten Permanentmagneten kleiner als 6 mm. Hierdurch können Herzpumpen bzw. Herzunterstützungssysteme (engl.: VAD, Ventricular Assist Device) vorteilhafterweise mit äußerst kleinen Abmessungen ge- fertigt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Haibach- Anordnung des zweiten Permanentmagneten Segmente auf. Insbeson- dere besteht die Halbach-Anordnung des zweiten Permanentmagneten aus Segmenten oder ist segmentweise ausgebildet. Hierdurch wird vor- teilhafterweise erreicht, dass eine Halbach-Anordnung durch einfaches Zusammensetzen der Segmente gebildet werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der erste Permanent- magnet hohlzylinderförmig. Hierbei ist es weiter bevorzugt, dass im Inne- ren des ersten Permanentmagneten eine Welle angeordnet ist. Hier- durch kann vorteilhafterweise erreicht werden, dass eine antreibende Welle mit dem ersten Permanentmagneten gekoppelt ist und dass das Drehmoment der antreibenden Welle auf dem zweiten Permanentmag- neten übertragen werden kann. Alternativ kann auch ein Drehmoment vom zweiten Permanentmagneten auf den ersten Permanentmagneten übertragen werden. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungs- form ist eine weitere Welle mit dem zweiten Permanentmagneten ver- bunden bzw. gekoppelt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine axiale Länge des ersten Permanentmagneten gleich groß wie eine axiale Länge des zwei- ten Permanentmagneten. Hierdurch kann vorteilhafterweise erreicht wer- den, dass die beiden Permanentmagneten eine kompakte Einheit bilden. Ferner kann im Falle eines bündigen Abschließens der beiden Perma- nentmagneten vorteilhafterweise erreicht werden, dass keine axialen Kräfte auf die beiden Permanentmagneten wirken. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine axiale Länge des ersten Permanentmagneten nicht gleich groß wie eine axiale Länge des zweiten Permanentmagneten. Hierdurch kann vorteilhafterweise erreicht werden, dass das Design der permanentmagnetischen Radialdrehkupp- lung freier ist. So kann zum Beispiel eine antreibende Welle mit einem ersten Magneten verbunden sein und eine abtreibende Welle mit dem zweiten Permanentmagneten verbunden sein, wobei beide Permanent- magneten einen axialen Versatz aufweisen, welcher eine Axialkraft zwi- schen beiden Permanentmagneten bewirkt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen der erste Perma- nentmagnet und der zweite Permanentmagnet einen axialen Versatz auf. Hierdurch kann vorteilhafterweise erreicht werden, dass eine Axialkraft einstellbar ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist auf der Außenseite des zweiten Permanentmagneten eine Vorrichtung zum magnetischen Rück- schluss angeordnet. Bevorzugt wird zur Abschirmung der Streuflüsse der magnetische Rückschluss konzentrisch außen auf der Halbach-Anord- nung angebracht. Neben fertigungstechnischen Vorteilen wird dadurch vorteilhafterweise erreicht, dass das Drehmoment der Kupplung erhöht wird, da weniger Streufelder verloren gehen.
Auch für Blutpumpen mit kleinem Durchmesser, d. h. ca. 6 bis 8 mm, können höhere Polpaarzahlen realisiert werden. Aufgrund der kleinen Größe der Magnetsegmente ist jedoch eine maximale Polzahl von vier, d. h. eine Polpaarzahl von zwei, bei axialen Blutpumpen realistisch. So- wohl bei Tauchpumpen als auch bei radialen Blutpumpen ist der Kupp- lungsdurchmesser im Allgemeinen größer, weshalb hier auch höhere Polzahlen erreicht werden können. Die Mikropumpe weist eine oben beschriebene permanentmagnetische Radialdrehkupplung auf. Hierdurch wird vorteilhafterweise eine Mikro- pumpe bereitgestellt, welche die Vorzüge der oben genannten Radial- drehkupplung aufweist.
Die permanentmagnetische Radialdrehkupplung kann in einer Vielzahl von Miniaturpumpen eingesetzt werden, z. B. Blutpumpen, ventrikulären Herzunterstützungspumpen, bei Miniaturaxialpumpen im Allgemeinen und speziell im medizinischen Bereich, ferner bei Antrieben oder Werk- zeugen aller Art, vor allem bei Dosier- bzw. Mikropumpen zum Antrieb von impellerförmigen Laufrädern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Außendurchmesser der Mikropumpe kleiner als 10 mm, besonders bevorzugt kleiner als 8 mm und noch weiter bevorzugt kleiner als 6 mm. Hierdurch wird vor- teilhafterweise eine Mikropumpe mit äußerst kleinen Abmessungen be- reitgestellt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Radialschnitt einer permanentmagnetischen
Radialdrehkupplung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 2 und 3 zeigen Seitenansichten gemäß zweier Ausführungsbei- spiele der Erfindung.
Fig. 4A zeigt einen Radialschnittansicht einer Ausführungsform einer permanentmagnetischen Radialdrehkupplung ge- mäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 4B zeigt eine Seitenansicht gemäß der Ausführungsform der Fig. 4A.
Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht der permanentmagnetischen Radialdreh- kupplung quer zur Drehachse gemäß einem Ausführungsbeispiel der Er- findung. In Fig. 1 sieht man eine permanentmagnetische Radialdreh- kupplung 100, welche einen ersten Permanentmagneten 102 und einen zweiten Permanentmagnet 104 aufweist. Sowohl der erste Permanent- magnet 102 als auch der zweite Permanentmagnet 104 ist hohlzylinder- förmig. Im Inneren des ersten Permanentmagneten 102 kann eine an- treibende Welle angeordnet sein.
Der Innendurchmesser des zweiten Permanentmagneten 104 ist größer als der Außendurchmesser des ersten Permanentmagneten 102. Ferner sind der erste Permanentmagnet 102 und der zweite Permanentmagnet 104 koaxial angeordnet. Sowohl der erste Permanentmagnet 102 als auch der zweite Permanentmagnet 104 sind um die gemeinsame Achse 106 drehbar gelagert.
Der erste Permanentmagnet 102 ist parallel magnetisiert und weist ein Polpaar auf. Im Falle eines Zylinders oder Flohlzylinders, wie vorliegend beim ersten Permanentmagneten 102 kann auch von diametraler Mag- netisierung gesprochen werden.
Der zweite Permanentmagnet 104 weist ebenfalls ein Polpaar auf. Fer- ner ist der zweite Permanentmagnet 104 als Flalbach-Anordnung reali siert, dessen starke Seite die Innenseite des zweiten Permanentmagne- ten 104 ist.
Der zweite Permanentmagnet 104 weist acht 45°-Segmente im Außen- ring auf, während der erste Permanentmagnet 102 aus lediglich einem einzigen Bauteil besteht. Dies ist ein Grund, warum der erste Permanent- magnet 102 so klein gefertigt werden kann.
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht der permanentmagnetischen Radialdreh- kupplung 100 der Ausführungsform der Fig. 1 . Hierbei sieht man, dass die axiale Ausdehnung des ersten Permanentmagneten 102 größer als die axiale Ausdehnung des zweiten Permanentmagneten 104 ist. Ferner erkennt man, dass der erste Permanentmagnet 102 einseitig mit einer antreibenden Welle 108 verbunden ist.
Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht einer permanentmagnetischen Radial- drehkupplung 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Hierbei sieht man, dass die axiale Ausdehnung des ersten Permanentmagneten 102 kleiner als die axiale Ausdehnung des zweiten Permanentmagneten 104 ist, wobei beide axiale Enden des ersten Permanentmagneten 102 inner- halb des zweiten Permanentmagneten 104 liegen. Ferner erkennt man, dass der erste Permanentmagnet 102 beidseitig mit einer antreibenden Welle 108 verbunden ist.
Fig. 4A zeigt eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer perma- nentmagnetischen Radialdrehkupplung gemäß einem Ausführungsbei- spiel der Erfindung.
In Fig. 4A sieht man eine permanentmagnetische Radialdrehkupplung 100, welche ebenfalls wie in der Ausführungsform der Fig. 1 einen ersten Permanentmagneten 102 und einen zweiten Permanentmagnet 104 auf- weist.
Im Unterschied zur Ausführungsform der Fig. 1 weist jedoch gemäß der Ausführungsform der Fig. 4A sowohl der erste Permanentmagneten 102 als auch der zweite Permanentmagnet 104 jeweils zwei Polpaare auf. Hierbei weist der innenliegende erste Permanentmagnet 102 vier 90°- Segmenten in radialer Magnetisierung auf, während der außenliegende zweite Permanentmagnet 104 acht 45°-Segmente als Halbach-Anord- nung aufweist. Fig. 4B zeigt eine Seitenansicht der Ausführungsform der Fig.4A. Hierbei sieht man, dass der innenliegende erste Permanentmagnet 102 einseitig mit einer antreibenden Welle 108 verbunden ist, während der außenlie- gende zweite Permanentmagnet 104 auf der anderen Seite mittels einem axialen Anschlussring 112 mit einer abtreibenden Welle 110 verbunden ist. Ferner ist der innenliegende erste Permanentmagnet 102 hierbei zur Erzeugung einer Axialkraft axial versetzt zum außenliegenden zweiten Permanentmagneten 104.
Der erste Permanentmagnet weist beispielsweise für eine Kupplung in einer Blutpumpe folgende Maße auf: einen Innendurchmesser von 1 mm, einen Außendurchmesser von 3 mm und eine Magnetdicke von 1 mm. Der zweite Permanentmagnet weist für dasselbe Beispiel einer Kupplung in einer Blutpumpe folgende Maße auf: einen Innendurchmesser von 4 mm, einen Außendurchmesser von 5 mm und eine Magnetdicke von 0,5 mm.

Claims

Patentansprüche
1. Permanentmagnetische Radialdrehkupplung (100) aufweisend: einen ersten zylinderförmigen Permanentmagneten (102) und ei- nen zweiten hohlzylinderförmigen Permanentmagneten (104), wobei der Innendurchmesser des zweiten Permanentmagneten (104) größer als der Außendurchmesser des ersten Permanent- magneten (102) ist;
der erste Permanentmagnet (102) und der zweite Pemnanentmag- net (104) koaxial angeordnet sind;
sowohl der erste Permanentmagnet (102) als auch der zweite Per- manentmagnet (104) um die gemeinsame Achse (106) drehbar ge- lagert sind;
sowohl der erste Permanentmagnet (102) als auch der zweite Per- manentmagnet (104) mindestens ein Polpaar aufweist;
der erste Permanentmagnet (102) dieselbe Anzahl an Polpaaren wie der zweite Permanentmagnet (104) aufweist;
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Permanentmagnet (102) eine radiale oder eine parallele Magnetisierung aufweist; und
der zweite Permanentmagnet (104) eine Halbach-Anordnung auf- weist, deren starke Seite die Innenseite des zweiten Permanent- magneten (104) ist.
2. Permanentmagnetische Radialdrehkupplung (100) nach Anspruch
1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Außendurchmesser des zweiten Permanentmagneten (104) kleiner als 10 mm ist.
3. Permanentmagnetische Radialdrehkupplung (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbach-Anordnung des zweiten Permanentmagneten (104) Segmente aufweist.
4. Permanentmagnetische Radialdrehkupplung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Permanentmagnet (102) hohlzylinderförmig ist.
5. Permanentmagnetische Radialdrehkupplung (100) nach dem vo- rangegangenen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass im In- neren des ersten Permanentmagneten (102) eine Welle (108) an- geordnet ist.
6. Permanentmagnetische Radialdrehkupplung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine axiale Länge des ersten Permanentmagneten (102) gleich groß ist wie eine axiale Länge des zweiten Permanentmagneten (104).
7. Permanentmagnetische Radialdrehkupplung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Außenseite des zweiten Permanentmagneten (104) eine Vor- richtung zum magnetischen Rückschluss angeordnet ist.
8. Mikropumpe mit einer permanentmagnetischen Radialdrehkupp- lung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche.
9. Mikropumpe nach dem vorangegangenen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außendurchmesser der Mikropumpe klei ner als 10 mm ist.
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