DE69818392T2

DE69818392T2 - Pumpenmotor mit Tauchstator und Tauchrotor

Info

Publication number: DE69818392T2
Application number: DE69818392T
Authority: DE
Inventors: Jerzy London Muszynski; Marek London Horski; Peter London Kershaw
Original assignee: Siemens VDO Automotive Inc
Current assignee: Continental Tire Canada Inc
Priority date: 1997-10-31
Filing date: 1998-10-08
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2018-10-09
Also published as: EP0913582A1; DE69818392D1; EP0913582B1; US6174143B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen bürstenlosen Elektromotor.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Wasserpumpenmotoren umfassen normalerweise eine Läuferbaugruppe, die in einer Läuferkammer angebracht ist, und eine Ständerbaugruppe, welche Blechlamellen und einen Wicklungssatz aufweist und auf eine funktionsfähige Weise mit der Läuferbaugruppe verbunden ist. Die Läuferbaugruppe und ein Pumpenrad der Pumpe verfügen gemeinsam über eine durch Lager gestützte Welle. Wasserpumpenmotoren weisen im Allgemeinen irgendeine Art von Kühlung auf, um ihre Einsatzmöglichkeiten zu erweitern. Im Allgemeinen ist es wünschenswert, die Temperatur solcher Vorrichtungen unter einem vorgegebenen Grenzwert zu halten, um eine Beschädigung der Vorrichtung infolge eines Wärmedurchschlages oder einer Verwindung aufgrund der Wärmeausdehnung von Elementen der Vorrichtung zu verhindern. In bestimmten Pumpenmotoren können die Ständerbaugruppe und die Läuferbaugruppe mit einem Fluid in Kontakt sein, um dieselben zu kühlen, und die Lager können mit dem Fluid so in Verbindung stehen, dass ein Wärmeaustausch erfolgen kann.
Wasserpumpenmotoren, die für die Verwendung in modernen Automobilen bestimmt sind, sind elektronisch gesteuert und weisen im Allgemeinen eine elektronische Steuereinheit auf, die mit dem Wicklungssatz des Motors gekoppelt ist. Die elektronische Steuereinheit erzeugt Wärme, welche die Betriebstemperatur des Pumpenmotors begrenzen kann. Daher besteht die Notwendigkeit, nicht nur eine Kühlung der Lager, Läuferbaugruppe und Ständerbaugruppe der Vorrichtung vorzusehen, sondern auch eine Kühlung der elektronischen Steuereinheit derselben.
In US 4.644.202 wird ein bürstenloser Elektromotor beschrieben, in welchem eine kleine Menge eines Fluids durch eine Dichtung hindurchsickert und bewirkt, dass der Motor gekühlt wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, der oben erwähnten Notwendigkeit Rechnung zu tragen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein bürstenloser Elektromotor bereitgestellt, welcher umfasst: eine Ständerbaugruppe, die eine Innenkammer definiert, wobei die besagte Ständerbaugruppe einen Ständerkern und Wicklungen beinhaltet, wobei die besagten Wicklungen und wenigstens ein Teil des besagten Ständerkerns sich in offener Kommunikation mit der besagten Innenkammer befinden, eine Läuferbaugruppe in der besagten Innenkammer, eine Welle, auf welcher die besagte Läuferbaugruppe angebracht ist, wobei die besagte Welle einen hohlen Abschnitt aufweist, der sich in offener Kommunikation mit der besagten Innenkammer befindet, eine Lagerkonstruktion, die auf eine funktionsfähige Weise mit dem hohlen Abschnitt der besagten Welle verbunden ist, um die besagte Welle bei einer Drehbewegung abzustützen, eine elektronische Steuereinheit, die mit der besagten Ständerbaugruppe gekoppelt ist und eine obere Fläche aufweist, die sich in Kontakt mit der besagten Innenkammer befindet, eine Fluidströmungsweg-Konstruktion, die so konstruiert und angeordnet ist, dass sie es ermöglicht, dass Fluid von einem Einlass in der besagten Ständerbaugruppe einströmt und in die besagte Innenkammer gelangt, so dass die besagte Läuferbaugruppe, die besagten Wicklungen und der besagte Teil des besagten Ständerkerns in das Fluid eingetaucht werden können, um gekühlt zu werden, und so dass Fluid mit der besagten oberen Fläche der besagten elektronischen Steuereinheit in Kontakt kommen kann, um die elektronische Steuereinheit zu kühlen, und so dass Fluid in den besagten hohlen Abschnitt der besagten Welle einströmen kann, um die besagte Lagerkonstruktion zu kühlen, und eine Fluidrücklaufkonstruktion, welche es ermöglicht, dass Fluid in der besagten Innenkammer aus der besagten Ständerbaugruppe ausströmt.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung sowie die Arbeitsweisen und die Funktionen der zugehörigen Elemente der Konstruktion, die Kombination von Teilen und wirtschaftliche Aspekte der Herstellung werden beim Studium der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und der beigefügten Ansprüche unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, wobei alle diese Elemente Bestandteile der vorliegenden Patentbeschreibung sind, noch klarer ersichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine Schnittansicht eines Wasserpumpenmotors, welcher die vorliegende Erfindung zum Ausdruck bringt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER GEGENWÄRTIG BEVORZUGTEN, BEISPIELE DARSTELLENDEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es wird auf 1 Bezug genommen; sie zeigt einen allgemein mit 10 bezeichneten bürstenlosen Gleichstrom-Wasserpumpenmotor, welcher die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpert.
Der Wasserpumpenmotor 10 umfasst ein Pumpengehäuse 12, welches eine Pumpenradkammer 14 definiert. Ein Pumpenrad 16 ist in der Pumpenradkammer 14 angeordnet. Das Pumpengehäuse und das Pumpenrad können von einem beliebigen herkömmlichen Typ sein, welcher einen Auslass 18 an einem äußeren oder Hochdruckteil 20 der Pumpenradkammer 14 und einen Einlass 22 an einem Niederdruckteil 24 der Pumpenradkammer 14 aufweist.
Eine allgemein mit 26 bezeichnete Motorbaugruppe ist mittels einer Verschraubung 30 am Pumpengehäuse 12 befestigt. Die Motorbaugruppe 26 umfasst eine allgemein mit 32 bezeichnete Ständerbaugruppe, welche die herkömmlichen Blechlamellen oder den Ständerkern 34 und Wicklungen 36 aufweist. Die Ständerbaugruppe 32 definiert eine im Allgemeinen zylindrische Innenkammer 38, und eine Läuferbaugruppe 42 ist in der Innenkammer 38 angeordnet. Wie in der Abbildung dargestellt, befinden sich die Wicklungen 36 und ein Teil 44 der Blechlamellen 34 oder des Ständerkerns in offener Fluid-Kommunikation mit der Innenkammer 38. Die Läuferbaugruppe 42 weist die herkömmlichen Magnete 45 auf, die am äußeren Umfangsteil derselben angebracht sind.
Es ist eine Welle 46 vorgesehen, auf welcher die Läuferbaugruppe 42 und das Pumpenrad 16 montiert sind. Die Welle 46 ist hohl und ermöglicht daher über den durch sie hindurchführenden Durchgang 47 das Strömen von Fluid zwischen der Innenkammer 38 und der Pumpenradkammer 14. Die Welle 46 ist mit Hilfe einer Lager 49 umfassenden Lagerkonstruktion 48 drehbar gelagert, welche auf eine funktionsfähige Weise mit der Welle 46 verbunden ist, um die Hohlwelle 46 bei der Ausführung einer Drehbewegung zu stützen. Die Lager 49 sind in einem allgemein mit 50 bezeichneten Lagergehäuse angeordnet, welches einen Nabenteil 52 und einen im Großen und Ganzen scheibenförmigen Teil 54, der mit der Ständerbaugruppe 32 gekoppelt ist, umfasst.
Eine elektronische Steuereinheit 60, welche die Schaltungsanordnung für den Betrieb des Wasserpumpenmotors 10 enthält, ist mit der Motorbaugruppe 26 (insbesondere mit der Ständerbaugruppe 32) gekoppelt und weist eine obere Fläche 62 auf, die mit der Innenkammer 38 in Verbindung steht. Die Fläche 62 kann Bestandteil einer Wärmesenke der elektronischen Steuereinheit 60 sein.
Es ist eine allgemein mit 64 bezeichnete Fluidströmungsweg-Konstruktion vorgesehen, um zu ermöglichen, dass Fluid vom Hochdruckteil 20 der Pumpenradkammer 14 zu einem Einlass 66 der Motorbaugruppe 26 strömt und in die Innenkammer 38 einströmt, so dass die Läuferbaugruppe 42, die Wicklungen 36 und der Teil 44 des Ständerkerns in Fluid eingetaucht werden und Fluid mit der oberen Fläche 62 der elektronischen Steuereinheit 60 in Kontakt kommt, um die elektronische Steuereinheit zu kühlen. Ferner kann das Fluid in die Hohlwelle 46 einströmen und in eine Beziehung des Wärmeaustausches mit dieser eintreten, um die Lagerkonstruktion 48 zu kühlen.
Bei der Ausführungsform von 1 umfasst die Fluidströmungsweg-Konstruktion eine Vielzahl von Durchgängen 70 durch die Ständerbaugruppe 32 und insbesondere durch die Blechlamellen 34, so dass sie sich in Fluid-Kommunikation mit der Innenkammer 38 befinden. Wie dargestellt, kommunizieren die Durchgänge 70 auch mit der oberen Fläche 62 der elektronischen Steuereinheit 60. Es wird auf die Pfeile in 1 Bezug genommen; Fluid kann vom Hochdruckteil 20 der Pumpenradkammer 14 durch den Einlass 66 der Motorbaugruppe 26 und durch die Durchgänge 70 in der Ständerbaugruppe 32 hindurch- und in die Innenkammer 38 hineinströmen. Infolgedessen werden die Läuferbaugruppe 42, die Wicklungen 36 und der Teil 44 des Ständerkerns 34 in das Fluid eingetaucht, und Fluid kommt mit der oberen Fläche 62 der elektronischen Steuereinheit 60 in Berührung, um dieselbe zu kühlen. Die Blechlamellen 34 werden ebenfalls durch das Fluid gekühlt, welches durch Durchgänge 70 in der Ständerbaugruppe 32 fließt. Fluid kann durch den Durchgang 47 (Fluidrücklaufkonstruktion) in der Hohlwelle 46 hindurchströmen, so dass Fluid zum Niederdruckteil 24 der Pumpenradkammer 14 zurückgeführt wird.
Wie in der Abbildung dargestellt, sorgt ein O-Dichtring 72 für eine Abdichtung zwischen dem Pumpengehäuse 12 und der Motorbaugruppe 26, und ein O-Dichtring 74 sorgt für eine Abdichtung zwischen der Ständerbaugruppe 32 und der elektronischen Steuereinheit 60.
Somit ist ersichtlich, dass die Läuferbaugruppe, die Wicklungen, die Lagerkonstruktion und die elektronische Steuereinheit durch das zirkulierende Fluid wirksam gekühlt werden.
Damit ist klar, dass die Aufgaben dieser Erfindung vollständig und effizient gelöst wurden. Es ist jedoch zu beachten, dass die obigen bevorzugten Ausführungsformen für die Zwecke der Veranschaulichung der Konstruktions- und Funktionsprinzipien der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, sowie um die Verfahren der Anwendung der bevorzugten Ausführungsformen darzustellen, und dass sie geändert werden können, ohne dass von diesen Prinzipien abgewichen wird. Deshalb schließt diese Erfindung alle Modifikationen ein, die im Rahmen der nachfolgenden Ansprüche enthalten sind.

Claims

Bürstenloser Elektromotor, welcher umfasst: eine Ständerbaugruppe (32), die eine Innenkammer (38) definiert, wobei die besagte Ständerbaugruppe (32) einen Ständerkern (34) und Wicklungen (36) beinhaltet, wobei die besagten Wicklungen (36) und wenigstens ein Teil des besagten Ständerkerns (34) sich in offener Kommunikation mit der besagten Innenkammer (38) befinden, eine Läuferbaugruppe (42) in der besagten Innenkammer (38), eine Welle (46), auf welcher die besagte Läuferbaugruppe (42) angebracht ist, wobei die besagte Welle (46) einen hohlen Abschnitt aufweist, der sich in offener Kommunikation mit der besagten Innenkammer (38) befindet, eine Lagerkonstruktion (48), die auf eine funktionsfähige Weise mit dem hohlen Abschnitt der besagten Welle (46) verbunden ist, um die besagte Welle bei einer Drehbewegung abzustützen, eine elektronische Steuereinheit (60), die mit der besagten Ständerbaugruppe (32) gekoppelt ist und eine obere Fläche aufweist, die sich in Kontakt mit der besagten Innenkammer (38) befindet, eine Fluidströmungsweg-Konstruktion (64), die so konstruiert und angeordnet ist, dass sie es ermöglicht, dass Fluid von einem Einlass (66) in der besagten Ständerbaugruppe (32) einströmt und in die besagte Innenkammer (38) gelangt, so dass die besagte Läuferbaugruppe (42), die besagten Wicklungen (36) und der besagte Teil des besagten Ständerkerns in das Fluid eingetaucht werden können, um gekühlt zu werden, und so dass Fluid mit der besagten oberen Fläche der besagten elektronischen Steuereinheit (60) in Kontakt kommen kann, um die elektronische Steuereinheit (60) zu kühlen, und so dass Fluid in den besagten hohlen Abschnitt der besagten Welle (46) einströmen kann, um die besagte Lagerkonstruktion (48) zu kühlen, und eine Fluidrücklaufkonstruktion (47), welche es ermöglicht, dass Fluid in der besagten Innenkammer (38) aus der besagten Ständerbaugruppe (32) ausströmt.
Bürstenloser Motor nach Anspruch 1, welcher ferner ein Pumpengehäuse (12), das eine Pumpenradkammer (14) aufweist, und ein Pumpenrad (16) in der besagten Pumpenradkammer (14) umfasst, wobei sich der besagte hohle Abschnitt der besagten Welle (46) in offener Kommunikation mit einem Niederdruckteil der besagten Pumpenradkammer (14) befindet und dadurch die besagte Fluidrücklaufkonstruktion (47) definiert.
Bürstenloser Motor nach Anspruch 2, wobei die besagte Fluidströmungsweg-Konstruktion (64) wenigstens einen Durchgang durch die besagte Ständerbaugruppe (32) umfasst, welcher mit der besagten oberen Fläche der besagten elektronischen Steuereinheit (60) und mit der besagten Innenkammer (38) kommuniziert, wodurch Fluid von einem Hochdruckteil der Pumpenradkammer (14) durch den besagten Durchgang zu einer Stelle des Kontakts mit der oberen Fläche der besagten elektronischen Steuereinheit (60) und in die besagte Innenkammer (38) hinein strömen kann, und wodurch Fluid durch den besagten hohlen Abschnitt der besagten Welle (46) zu dem besagten Niederdruckteil der besagten Pumpenradkammer (14) strömen kann.
Bürstenloser Motor nach Anspruch 3, wobei der besagte wenigstens eine Durchgang durch die besagte Ständerbaugruppe (32) durch Blechlamellen (34) der besagten Ständerbaugruppe (32) hindurch verläuft.
Bürstenloser Motor nach Anspruch 1 in Kombination mit einer Pumpe, wobei die besagte Pumpe ein Pumpengehäuse aufweist, das mit der besagten Ständerbaugruppe (32) gekoppelt ist und eine Pumpenradkammer (14) definiert, wobei ein Pumpenrad (16) in der besagten Pumpenradkammer (14) angeordnet ist, wobei das besagte Pumpenrad (16) mit der besagten Welle (46) gekoppelt ist, wobei sich ein Hochdruckteil der besagten Pumpenradkammer (14) in Fluid-Kommunikation mit dem besagte Fluid-Einlass befindet und wobei sich ein Niederdruckteil der besagten Pumpenradkammer (14) in Fluid-Kommunikation mit der besagten Fluidrücklaufkonstruktion (47) befindet.
Bürstenloser Pumpenmotor nach Anspruch 1, wobei die besagte Innenkammer (38) im Großen und Ganzen zylindrisch ist.
Bürstenloser Motor nach Anspruch 2, welcher ferner einen ersten und einen zweiten O-Dichtring umfasst, wobei der besagte erste O-Dichtring eine Verbindung der besagten Ständerbaugruppe (32) und des besagten Gehäuses (12) abdichtet und der besagte zweite O-Dichtring eine Verbindung der besagten Ständerbaugruppe (32) und der besagten elektronischen Steuereinheit (60) abdichtet.