DE102018211541A1

DE102018211541A1 - Wasserpumpe

Info

Publication number: DE102018211541A1
Application number: DE102018211541.9A
Authority: DE
Inventors: Ernesto Giovanni ARNOLDI; Paolo Lincoln Maurino
Original assignee: Magna Powertrain Bad Homburg GmbH
Current assignee: Hanon Systems EFP Deutschland GmbH
Priority date: 2018-07-11
Filing date: 2018-07-11
Publication date: 2020-01-16
Also published as: KR102483079B1; CN112469901A; WO2020011316A1; KR20210013593A; US11506216B2; US20210270272A1; CN112469901B

Abstract

Wasserpumpe mit einem Pumpenrad, das von einer elektrischen Maschine angetrieben wird, die einen Gehäusedeckel und eine Spirale mit einem Einlass und einem Auslass und eine Kappe, in der ein Stator und ein Rotor der elektrischen Maschine untergebracht sind, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor auf einer fixierten Welle in der Wasserpumpe befestigt ist, die eine Buchse aufweist, die drehbar auf der Welle befestigt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wasserpumpe mit einem Pumpenrad, das von einer elektrischen Maschine angetrieben wird, die einen Gehäusedeckel und eine Spirale mit einem Einlass und einem Auslass und eine Kappe, in der ein Stator und ein auf einer Welle befestigter Rotor der elektrischen Maschine untergebracht sind, umfasst.
Stand der Technik
Wasserpumpen umfassen allgemein einen Stator und einen Rotor. Der Rotor steht mit einem Pumpenrad zu Bewegung eines Fluids in Verbindung. Das Fluid tritt durch einen Einlass in einer Spirale in die Pumpe ein, wird mit einem Pumpenrad in Kontakt gebracht und durch einen Auslass in der Spirale hindurch bewegt. Der Rotor und der Stator sind in einem Gehäuse enthalten, das mit der Spirale verbunden ist. Allgemein sind der Rotor und der Stator durch einen magnetischen Luftspalt getrennt, und der Rotor und der Stator enthalten Seltenerdmetalle, so dass der magnetische Luftspalt zwischen dem Rotor und dem Stator überbrückt werden kann, so dass der Rotor während der Verwendung gedreht wird und so dass der Rotor, der Stator oder beide während der Verwendung gegen die Fluide isoliert sind und weiter arbeiten. Die Verwendung von Seltenerdmetallen kann jedoch durch das Fluid beeinträchtigt werden, so dass die Seltenerdmetalle möglicherweise eine zusätzliche Kapselung benötigen, um eine Beschädigung zu verhindern.
Die US 9360015 B1 offenbart eine elektrische Wasserpumpe und insbesondere eine elektrische Wasserpumpe mit einer verbesserten Nassbüchse, so dass die Wasserpumpe kein Gehäuse aufweist. Die elektrische Wasserpumpe umfasst einen Pumpenrotor mit einer Welle. Eine Nassbüchse umgibt den Rotor und weist einen Deckel, eine Büchse, in der der Rotor untergebracht ist, und einen Sitz, der mit der Welle des Rotors in Verbindung steht, so dass der Sitz das Stützen der Welle auf einem Stator unterstützt, auf. Eine Spirale, die die Nassbüchse und den Rotor umgibt, bedeckt einen oberen Abschnitt des Rotors, der Nassbüchse und des Stators. Die elektrische Wasserpumpe umfasst ferner eine Gummikappe, die einen unteren Abschnitt des Rotors, der Nassbüchse und des Stators abdeckt und mit der Spirale unter Bildung einer Abdeckung in Verbindung steht.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Wasserpumpe mit einer optimierten Konstruktion, durch die Verschleiß reduziert wird, bereitzustellen.
Die bereitgestellte Lösung ist eine Wasserpumpe mit einem Pumpenrad, das von einer elektrischen Maschine angetrieben wird, die einen Gehäusedeckel und eine Spirale mit einem Einlass und einem Auslass und eine Kappe, in der ein Stator und ein Rotor der elektrischen Maschine untergebracht sind, umfasst, wobei der Rotor auf einer fixierten Welle in der Wasserpumpe befestigt ist, die eine Buchse aufweist, die drehbar auf der Welle befestigt ist.
Die Vorteile der Verwendung einer Buchse sind eine daraus resultierende lange Lebensdauer der Komponenten und der Pumpe.
Es ist von Vorteil, dass die Buchse eine erste Länge, die die Welle in dem Bereich des Rotors abdeckt, und eine zweite Länge, die die Welle in der Erstreckung in die Spirale abdeckt, aufweist.
Mit der Buchsengesamtlänge wird eine gute Lagerfläche für den Rotor erzielt.
Die Buchse wird aus Stahl maschinell ausgearbeitet oder gesintert oder aus Polymermaterial geformt oder aus Carbonmaterial erzeugt.
Diese Materialien und Prozesse führen zu einer Hochpräzisionsbuchse mit reduziertem Spiel mit sich daraus ergebenden Vorteilen hinsichtlich Geräuschen und Schwingungen.
Ein Vorteil besteht darin, dass die Buchse und/oder die Welle eine „selbstschmierende“ Oberfläche, d. h. eine Oberfläche mit einem reduzierten Reibungskoeffizienten zur Reduzierung der Reibung, aufweist bzw. aufweisen. Die selbstschmierende Oberfläche ist eine Beschichtung oder eine Buchsenmaterialfunktion, so dass der Rotor unter Trockenbedingungen für mehr als eine Stunde ohne Beschädigung laufen kann.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Buchse bei einer Konstruktion verwendet, bei der das Statorpaket mit einem ersten Kunststoffmaterial umspritzt ist und mindestens das Statorpaket, die Drähte und die Stecker mit einem zweiten Kunststoffmaterial zur Ausbildung einer zylindrischen Ringkappe umspritzt sind.
Dies ermöglicht eine Vorrichtungsanordnung mit reduzierten Teilen und reduziertem Aufwand. Aufgrund der Tatsache, dass Teile komplett umspritzt sind, ist die Wärmeübertragung besser. Dies liegt auch darin begründet, dass im Vergleich zu standardmäßigen Druckgusspumpen die Abmessungen reduziert sein können und das Gewicht der Wasserpumpe geringer ist. Die Pumpe weist eine hohe Schwingungsfestigkeit auf.
Es ist von Vorteil, dass die elektronische Platine bei einem Verfahren zur Herstellung der Wasserpumpe zusammen mit dem Stator umspritzt wird. Das Volumen der in der Kammer der elektronischen Platine eingeschlossenen Luft wird zum Erhöhen der Wärmeübertragung und Reduzieren des Gesamtvolumens reduziert.
Figurenliste
Die Erfindung wird in den Figuren und der folgenden Beschreibung beschrieben.

1 zeigt eine Wasserpumpe gemäß der Erfindung,
2 zeigt einen Querschnitt der Wasserpumpe.

Die Wasserpumpe 2 umfasst eine Spirale 10, eine Kappe 20 und eine Befestigungsschelle 22, die die Kappe 20 und die Spirale 10 befestigt. Die Spirale 10 umfasst einen Einlass 12 und einen Auslass 14. Die Spirale umfasst einen Stromversorgungsanschluss.
Die Spirale 10 ist über die Befestigungsschelle oder irgendeinen anderen Verbinder unter Bildung einer Abdeckung 4, die die inneren Komponenten umgibt und einen Stromversorgungsanschluss 16 zur Unterbringung einer Versorgungsleitung 46 umfasst, mit einer Kappe 20 verbunden. Die inneren Komponenten der Wasserpumpe 2 umfassen einen Stator 24, der bei einer Ausführungsform in die Kappe 20 pressgepasst ist. Der Stator 24 umgibt einen Rotor 26. Der Rotor 26 und der Stator 24 werden durch einen magnetischen Luftspalt abgetrennt. Der Rotor 26 umfasst ein Pumpenrad 28 zum Bewegen eines Fluids, wenn das Fluid in den Einlass 12 eintritt. Das Pumpenrad 28 bewegt das Fluid durch den Auslass 14 zur Verwendung.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Wasserpumpe ist mit reduzierten Teilen konstruiert.
Die Pumpe 2 weist eine Kappe 20 auf, die verschiedene Funktionen kombiniert: die Kappe definiert den Außenumfang der Pumpe, deckt den Stator 24 ab und eine Nassbüchsenfunktion und bringt den Rotor 26 unter. Ein Kühlkörper 5 ist in der Kappe 20 befestigt, in der eine Rotorwelle 38 sitzt. Eine Dichtung 6 in Form eines O-Rings dichtet den Kühlkörper 5 gegenüber dem Innenumfang der Kappe 20 in einer Öffnung 50 ab.
Die Kappe 20 weist die Form eines zylindrischen Rings mit der zylindrischen Öffnung 50 darin auf. In dem Ring sind die Vorrichtungen des Stators in der Öffnung positioniert, der Rotor 26 ist um die Welle 38 befestigt.
Die Pumpenkappe wird durch Umspritzen des Stators 24 erzeugt, wodurch Luftspalte zwischen den verschiedenen Komponenten, wie z. B. dem Statorpaket 7, den Versorgungssteckern 9 und den Kupferdrähten 8, beseitigt werden. Durch das Umspritzen wird die Wärmeabfuhr des Stators erhöht.
Das Statorpaket 7 wird während des Prozesses umspritzt.
Die Welle 38 wird in dem Gehäuse entweder durch einen Sicherungsring 60 in der Spirale 10 und/oder durch Umspritzen in dem Kappenbereich 61 fixiert.
Die fixierte Welle 38 ist von einer Buchse 62 umgeben, die mit hoher Präzision maschinell ausgearbeitet oder gesintert ist. Die Buchse 62 bedeckt die zylindrische Fläche 63 der Welle 38 zumindest in der ersten Länge 11, die zu dem Stator weist, und einer zweiten Länge 12, die sich in die Spirale 10 hinein erstreckt.
Die Gesamtlänge aus I1 + I2 gestattet eine gute Lagerung und eine optimierte Drehung. Die Buchse 62 dreht sich um die Welle 38 und wird durch eine Oberflächenbeschichtung oder ein auf der Welle 38 und/oder der Buchse 62 aufgebrachtes selbstschmierendes Material geschmiert. Der Rotor 26 ist an der Buchse 62 fixiert und dieses Drehmodul, das aus dem Rotor 26 und der Buchse 62 besteht, wird an der fixierten Welle 38 zusammengebaut.
Dadurch, dass die Buchse 62 mit engen Toleranzen hergestellt wird, läuft die Wasserpumpe 2 mit weniger Geräuschen und Schwingungen.
Alternativ dazu wird die Buchse aus Polymer- oder Carbonmaterialien, die Selbstschmierungseigenschaften und reduzierten Verschleiß aufweisen, hergestellt.
Bezugszeichenliste

2: Wasserpumpe
4: Abdeckung
5: Kühlkörper
6: Dichtung
7: Statorpaket
8: Drähte
9: Stecker
10: Spirale
11: axialer Haken
12: Einlass
14: Auslass
16: Stromversorgungsanschluss
20: Kappe
24: Stator
26: Rotor
38: Welle
28: Pumpenrad
46: Versorgung
60: Sicherungsring
61: Umspritzungsbereich
62: Buchse
63: Fläche
I1 I2: Buchsenlängen

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

US 9360015 B1 [0003]

Claims

Wasserpumpe (2) mit einem Pumpenrad (28), das von einer elektrischen Maschine angetrieben wird, die einen Gehäusedeckel (4) und eine Spirale (10) mit einem Einlass (12) und einem Auslass (14) und eine Kappe (20), in der ein Stator (24) und ein Rotor (26) der elektrischen Maschine untergebracht sind, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (26) auf einer fixierten Welle (38) in der Wasserpumpe (2) befestigt ist, die eine Buchse (62) aufweist, die drehbar auf der Welle (38) befestigt ist.
Wasserpumpe (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (62) eine erste Länge (11), die die Welle (38) in dem Bereich des Rotors (26) abdeckt, aufweist.
Wasserpumpe (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (62) eine zweite Länge (12), die die Welle (38) in der Erstreckung in die Spirale (28) abdeckt, aufweist.
Wasserpumpe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (62) maschinell ausgearbeitet oder gesintert oder aus Polymermaterial geformt oder aus Carbonmaterial erzeugt wird.
Wasserpumpe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (62) und/oder die Welle eine Oberfläche mit einem reduzierten Reibungskoeffizienten aufweist bzw. aufweisen.
Wasserpumpe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche mit einem reduzierten Reibungskoeffizienten eine Beschichtung oder eine Buchsenmaterialfunktion ist.
Wasserpumpe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorpaket (7) mit einem ersten Kunststoffmaterial (M1) umspritzt ist und mindestens das Statorpaket (7), die Drähte (8) und die Stecker mit einem zweiten Kunststoffmaterial (M2) zur Ausbildung einer zylindrischen Ringkappe (20) umspritzt sind.
Wasserpumpe (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Platine zusammen mit dem Stator (24) umspritzt wird.