EP0977949A1 - Förderaggregat für kraftstoff - Google Patents
Förderaggregat für kraftstoffInfo
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- EP0977949A1 EP0977949A1 EP98956788A EP98956788A EP0977949A1 EP 0977949 A1 EP0977949 A1 EP 0977949A1 EP 98956788 A EP98956788 A EP 98956788A EP 98956788 A EP98956788 A EP 98956788A EP 0977949 A1 EP0977949 A1 EP 0977949A1
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- stator
- channel
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
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-
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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- F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
- F04D13/0646—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the hollow pump or motor shaft being the conduit for the working fluid
-
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- H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
Definitions
- the invention relates to a fuel delivery unit of the type defined in the preamble of claim 1.
- the delivery pump and the electric motor for driving it are arranged in a housing next to one another.
- the pump or impeller which is equipped with vanes or impeller blades on its circumference, is non-rotatably seated on the shaft of the rotor or rotor, which carries a rotor or armature winding lying in slots and rotates in a stator or stator covered with permanent magnet segments.
- the current is supplied to the armature winding via a commutator or commutator located on the rotor shaft and two current brushes which rest radially on the commutator under spring pressure.
- the fuel delivery unit according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that by combining the rotating parts of the delivery unit, i.e. the impeller of the feed pump and the rotor of the electric motor, a very simple and compact structure is achieved in a single part, which can be produced with little manufacturing effort.
- the conveyor unit can be made very flat, that is to say with an extremely small axial dimension.
- the increasing outside diameter of the conveyor unit in connection with the usual design of the conveyor unit is not only not a disadvantage, but also opens up the possibility for additional measures to improve the efficiency of the conveyor unit.
- Dispensing with the commutator and current brushes means that brush wear is eliminated, so that the service life of the conveyor unit is increased.
- the electric motor is designed as a DC motor, the necessary commutation of the current in the stator winding is carried out electronically.
- the cylindrical pump chamber is delimited by two radially extending, axially spaced side walls and a peripheral wall connecting the two side walls along their circular periphery.
- the impeller is opposite the side walls with a gap distance, and the inner surface of the stator formed by a grooved laminated core forms the peripheral wall of the pump chamber.
- the impeller has a plurality of radial impeller blades spaced apart from one another in the circumferential direction and delimiting between axially open blade chambers, which are connected to one another by an outer ring.
- the permanent magnets are on attached to the outer ring and are preferably made of plastic ferrites when the conveyor unit is made of plastic.
- a groove-like side channel open to the pump chamber is formed concentrically to the impeller axis with an interrupter web remaining between the end of the side channel and the beginning of the side channel, based on the direction of flow.
- the side channel start of at least one side channel is connected to a suction opening and the side channel end is connected to a pressure outlet, the axes of the inlet and outlet channels from the suction opening and to the pressure outlet being either axially or preferably radially aligned.
- the radial inflow and outflow is easily possible due to the enlarged outer diameter of the delivery unit due to the construction according to the invention, since this provides sufficient installation space in the radial direction for accommodating corresponding inflow and outflow channels.
- Fig. 1 shows a longitudinal or meridial section of the delivery unit, the section in the upper half of the representation through the flow area and in the lower half of the Is led through the suction area of the conveyor unit,
- FIG. 2 shows a section of the same representation as in FIG. 1 of a modified conveying unit
- FIG. 3 shows a first variant of the conveyor unit according to FIG. 1 with armature winding running in the circumferential direction
- FIG. 4 shows a second variant of the conveyor unit according to FIG. 1 with armature winding running in the radial direction
- Fig. 5 shows a longitudinal section along a line V-V through the first
- Fig. 6 shows a longitudinal section along a line VI-VI through the second
- FIG. 9 shows an embodiment of the conveyor unit according to FIG. 3,
- FIG. 10 shows an embodiment of the conveyor unit according to FIG. 4,
- Fig. 11 shows a stator with a jacket and 12 shows the stator according to FIG. 11 with a longitudinal section through a
- the delivery unit shown schematically in FIG. 1 serves to deliver fuel from a reservoir to the internal combustion engine of a motor vehicle.
- the delivery unit is usually arranged in connection with a filter bowl as a so-called tank installation unit in the fuel tank or fuel tank of the motor vehicle.
- the delivery unit has a delivery pump 11 designed as a flow or side channel pump and an electric motor 12 driving the delivery pump 11.
- Feed pump 11 and electric motor 12 are accommodated in a common housing 13.
- the structure and operation of the feed pump 11 is known and described for example in DE 40 20 521 AI.
- a pump chamber 14 is formed in the housing 13 and is delimited in the axial direction by two radially extending, axially spaced side walls 141, 142 and in the circumferential direction by a peripheral wall 143 connecting the two side walls 141, 142 along their circular periphery.
- a pump or impeller 16 is arranged in the pump chamber 14 and sits on a shaft 17 in a rotationally fixed manner.
- the shaft 17 is received with two shaft ends in two bearings 18, 19 which are formed in the two side walls 141, 142.
- the axis of the shaft 17 is colinear with the impeller axis 161 and the axis of the pump chamber 14.
- the impeller 16 has a plurality of radial impeller blades 20 spaced apart from one another in the circumferential direction, of which only two can be seen in the drawing.
- the impeller blades 20 are connected to one another by an outer ring 21.
- Two impeller blades 20 delimit between them a blade chamber 22 which is axially open.
- the impeller 16 lies opposite the side walls 141, 142 at a gap distance, and the outer ring 21 includes a radial gap with the peripheral wall 143 of the pump chamber 14.
- a groove-like side channel 23 or 24, which is open towards the pump chamber 14, is formed, which is arranged concentrically to the impeller axis 161 and extends in the circumferential direction almost over 330 ° from a side channel start to a side channel end, between which A break bar remains at the end of the side channel and the beginning of the side channel.
- the side channel start 231 and 241 of the side channels 23, 24 can be seen in the lower sectional view.
- the end of the side channel is offset by a circumferential angle of approximately 330 °.
- Each side channel 23, 24 is connected via a radially oriented inflow channel 25 or 26 to a suction opening 27 of the delivery unit.
- the side channel ends of the two side channels 23, 24, which cannot be seen here, are each connected to a pressure port of the delivery unit via an outlet channel.
- only the side channel beginning 231 of the side channel 23 is connected to an inflow channel 25 and only the side channel end of the side channel 24 is connected to an outflow channel.
- the inflow channel 26 is omitted on the right in the sectional image, and the side channel 24 shows a cross section in this area, as is indicated by the broken lines in the drawing.
- the inflow channels 25, 26 can be arranged axially, but the radial orientation has the advantage of lower flow losses and can be easily realized because of the relatively large outer diameter of the conveyor unit.
- the electric motor 12 which is designed with a so-called inner pole rotor, has a known design
- stator 28 has a stator 28 and a rotor 29 which is integrated into the impeller 16 of the feed pump 11 in order to achieve an extremely flat construction of the delivery unit.
- magnetic poles are elements 30 formed, which are attached to the outer ring 21 of the impeller 16.
- the stator 28 is arranged as a grooved laminated core 31 coaxially to the impeller 161 in the housing 13 so that the inner ring surface of the laminated core 31 forms the peripheral wall 143 of the pump chamber 14.
- An armature winding 32 is usually arranged in the grooves of the laminated core 31, of which only the two end winding ends 321 and 32 and the two connecting lines 323 and 324 can be seen in the schematic drawing.
- the electric motor 12 is commutated electronically.
- the impeller 16 of the feed pump 11 is made of plastic, there is a manufacturing advantage if the permanent magnet segments 30 are made of plastoferrites.
- the further exemplary embodiment of the conveyor unit shown in section in FIG. 2 is modified only with regard to the mounting of the impeller 16 in the housing 13 and otherwise corresponds to the exemplary embodiment described above, so that the same components are identified with the same reference numerals.
- the side walls 141 and 142 of the pump chamber 14 are formed here on the one hand by a cover 131 which closes the housing 13 at the end and by a radial flange 132 arranged in the housing 13.
- a stub shaft 33 protruding at right angles into the pump chamber 14 is formed in one piece, on which the impeller 16 is freely rotating.
- the cover 131 is placed tightly on the housing 13 and firmly connected to it.
- FIG. 3 shows a first variant in which a first winding 34 of the armature winding 32 is arranged to run approximately in the circumferential direction about the impeller axis 161. "Approximately” means that the first winding 34 can form a quasi-tangent, which can also cut an imaginary circle around the impeller 161 by a slight inclination. The inclination depends on the manufacture of the armature winding 32.
- the rotor 29, which is also the pump impeller, has permanent magnets 35 on the circumference As shown, the preferred number of poles is 8, but can deviate upwards or downwards depending on the excitation and generation of a torque to be achieved.
- the stator 28 in turn has grooves 36.
- the number of strands of winding 32 is preferably three. This is usually sufficient to generate a sufficient electronic rotating field in the stator 28.
- a first strand 38, a second strand 39 and a third strand 40 are advantageously arranged directly next to one another in grooves 36.
- the strands 38, 39, 40 run alternately around the circumference of the stator 28 and form the respective wraps around the webs 37. Only three wraps of the webs 37 are shown in FIG. 3, one wrapping from each strand 38, 39, 40 .
- the strands 38, 39, 40 can also be separated from one another by the grooves 36 at greater distances.
- the number of grooves is between 12 and 24. In this way, a sufficient number of grooves 36 and webs 37 can be made available in order to be able to subdivide the generation of the rotating electrical field more finely.
- FIG. 4 shows a second variant, in which a second winding 41 of the armature winding 32 extends approximately in the radial direction around the impeller 161. “Approximately” means that the second winding 41 can also have a slight inclination to the radial direction, for example due to the production.
- the second winding 41 uses a slot 36, whereby it runs partially around the stator 28 analogously to a toroidal transformer. The rest of the structure corresponds to that already known from FIG. 3. While the first variant from FIG. 3 requires a wide web 37 for generating the rotating electrical field, in one arrangement - the second development 41 according to the second alternative from FIG. 4, the width and height of the material of the second winding 41 that is enclosed Stand 28 crucial. Therefore, there may be deviations in the dimensions of both alternatives.
- FIG. 5 and 6 show the two variants from FIG. 3 and FIG. 4 in each case in longitudinal section along the lines V-V and VI-VI. 5 and 6 show, similar to FIG. 1, that the electric motor 12 is completely integrated in the housing 13.
- the torque is transmitted on the outer rotor diameter L A with the aid of the electric motor 12 as a brushless DC servo motor.
- this has dimensions with preferred gasoline delivery, which are characterized by a winding height S B , a laminated core thickness B D , an outer stator diameter S A , an impeller width L B , a diameter to the center of the blade chambers D M and the outer rotor knife L A to let.
- the stator 28 can consist of layers of sheet metal but also of one piece and is advantageously integrated into the housing 13 via a suitable connection 42.
- Fig. 7 shows an embodiment of the delivery unit with a radial inflow and outflow.
- the impeller 16 with its radial impeller blades 20 receives the fluid via a first 44 and a second 45 inflow channel. In the embodiment shown, these are guided around the stator 28, so that the fluid flowing into the impeller blades 20 has a radial as well as an axial flow component.
- FIG. 8 shows a further embodiment of an inflow into the side channel 23.
- the fluid indicated by the arrows, has a purely radial direction in the region of the beginning of the side channel 231 as well as in the region of the side channel outlet 46. This has the particular advantage of a low-loss inflow and outflow from the side channel 23. An implementation of this inflow and outflow principle is explained in more detail in the following two drawings with reference to the first and second variant from FIGS. 3 and 4.
- FIGS. 9 and 10 show advantageous configurations of embodiments of the conveyor unit according to FIGS. 3 and 4 using gaps 47 between the individual strands 38, 39, 40.
- the first variant, realized in FIG. 9, has an inlet E as an inflow channel and an outlet A as an outflow channel for the side channel, not shown, both of which are arranged radially over grooves and extending radially. 10, in turn, inlet E and outlet A can be guided over webs 37 of the laminated cores.
- the laminated core thickness B D is made smaller than the impeller width L B.
- stator 28 with its armature winding 32 and laminated core 31 being provided with a sheath 48.
- the sheathing 48 is, for example, a casting or spray resin, as a result of which the stator is completely potted or molded. This makes it possible to achieve a smooth surface of the stator, so that on the one hand leakages are minimized and on the other hand a high surface smoothness with low roughness can be achieved.
- the distance between permanent magnet segments 30 of the impeller 16 and the peripheral wall 143 can then be kept small.
- the laminated core 31 is also encased in the vicinity of the peripheral wall 143, the peripheral wall 143 also has a completely smooth surface in this area.
- the laminated core 31 is also protected in this area, at least in this region, against the fluid passing through the double-flow side channel pump.
- FIG. 12 shows the stator according to FIG. 11 with a longitudinal section through a feed according to the lines XII-XII and XIII-XIII from FIG. 10.
- a double-flow inflow into the impeller 16 is through an upper E 0 and a lower E ⁇ inlet realized as an inflow channel.
- the laminated core 43 has a casing 48, as a result of which a first surface 49 and a second surface 50 of the casing 48 can simultaneously serve as part of the upper and lower inlet E 0 and E ⁇ .
- Both inlets E 0 , E ⁇ extend in the radial direction towards the impeller 161 alone. Turbulence losses due to axial flow guidance over the length of the inlets E 0 , E ⁇ are thereby eliminated.
Landscapes
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Abstract
Bei einem Förderaggregat für Kraftstoff mit einer als Strömungs- oder Seitenkanalpumpe ausgebildeten Förderpumpe (11), die eine in einem Gehäuse (13) ausgebildete Pumpenkammer (14) und ein in dieser angeordnetes Laufrad (16) aufweist, sowie mit einem das Laufrad (16) antreibenden Elektromotor (12) ist zur Erzielung einer extrem flachen Bauweise in Achsrichtung der Elektromotor (13) bürstenlos ausgebildet und sein Rotor vom Laufrad (16) der Förderpumpe (11) gebildet. Zusätzlich kann eine Zuströmung in eine Beschaufelung des Laufrades (16) radial ausgelegt werden.
Description
Förderaggregat für Kraftstoff
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Förderaggregat für Kraftstoff der im Oberbegriff des Anspruch 1 definierten Gattung.
Bei einem bekannten Förderaggregat dieser Art zum Fördern von Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter zu einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges (WO 95/25885) sind die Förderpumpe und der Elektromotor zu deren Antrieb in einem Gehäuse nebeneinander angeordnet. Das Pumpen- oder Laufrad, das an seinem Umfang mit Flügeln oder Laufradschaufeln besetzt ist, sitzt drehfest auf der Welle des Rotors oder Läufers, der eine in Nuten einliegende Rotor- oder Ankerwicklung trägt und in einem mit Permanentmagnetsegmenten belegten Ständer oder Stator umläuft. Die Stromzuführung zur Ankerwicklung erfolgt über einen auf der Rotorwelle sitzenden Kommutator oder Stromwender und zwei auf den Kommutator unter Federdruck radial aufliegenden Strombürsten.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Förderaggregat für Kraftstoff mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß durch Zusammenfassung der drehenden Teile des Förderaggregats, also des Laufrads der Förderpumpe und des Rotors des Elektromotors, zu einem einzigen Teil ein sehr einfacher und kompakter Aufbau erzielt wird, der mit geringem Fertigungsaufwand darstellbar ist. Insbesondere kann das Förderaggregat sehr flach, also mit extrem geringer axialer Abmessung, ausgeführt werden. Der dabei sich vergrößernde Außendurchmesser des Förderaggregats stellt im Zusammenhang mit der üblichen Ausbildung des Förderaggregats nicht nur keinen Nachteil dar, sondern eröffnet die Möglichkeit für zusätzliche Maßnahmen zur Verbesserung des Wirkungsgrads des Förderaggregats. Durch den Verzicht auf Kommutator und Strombürsten entfällt der Bürstenverschleiß, so daß sich die Lebensdauer des Förderaggregats erhöht. Bei der Ausbildung des Elektromotors als Gleichstrommotor wird die notwendige Kommutierung des Stroms in der Statorwicklung elektronisch vorgenommen.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Förderaggregats möglich.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die zylinderför- mige Pumpenkammer von zwei sich radial erstreckenden, voneinander axial beabstandeten Seitenwänden und einer die beiden Seitenwände längs deren kreisförmigen Peripherie miteinander verbindenden Peripherwand begrenzt. Das Laufrad liegt jeweils mit Spaltabstand den Seitenwänden gegenüber, und die Innenfläche des von einem genuteten Blechpaket gebildeten Stators bildet die Pheripherwand der Pumpenkammer. Das Laufrad weist eine Vielzahl von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten, zwischen sich axial offene Schaufelkammern begrenzenden radialen Laufradschaufeln auf, die durch einen Außenring miteinander verbunden sind. Die Permanentmagnete sind auf
dem Außenring befestigt und werden bei Ausführung des Förderaggregats in Kunststoff bevorzugt aus Plastoferriten hergestellt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist in jeder Seitenwand der Pumpenkammer ein zum Pumpenraum hin offener, nutartiger Seitenkanal konzentrisch zur Laufradachse mit einem zwischen Seitenkanalen- de und Seitenkanalanfang, bezogen auf die Strömungsrichtung, verbleibenden Unterbrechersteg ausgebildet. Der Seitenkanalanfang mindestens eines Seitenkanals steht mit einer Ansaugöffnung und das Seitenkanalende mit einem Druckauslaß in Verbindung, wobei die Achsen der Zu- und Abströmkanäle von der Ansaugöffnung und zu dem Druckauslaß entweder axial oder vorzugsweise radial ausgerichtet sind. Durch die besonders vorteilhafte radiale Zu- und Abströmung des Kraftstoffs in die bzw. aus der Pumpenkammer wird eine wesentliche Reduzierung der Strömungsverluste erreicht und damit der Wirkungsgrad der Pumpe verbessert. Die radiale An- und Abströmung wird im Gegensatz zu den herkömmlichen Seitenkanalpumpen problemlos durch den aufgrund der erfindungsgemäßen Bauweise vergrößerten Außendurchmesser des Förderaggregats möglich, da dadurch in radialer Richtung genügend Bauraum für die Unterbringung entsprechender Zu- und Abströmkanäle vorhanden ist.
Zeichnung
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungs- beispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:
Fig. 1 einen Längs- oder Meridialschnitt des Förderaggregats, wobei der Schnitt in der oberen Hälfte der Darstellung durch das ausgebildete Strömungsgebiet und in der unteren Hälfte der
Darstellung durch den Ansaugbereich des Förderaggregats geführt ist,
Fig. 2 ausschnittweise eine gleiche Darstellung wie in Fig. 1 eines modifizierten Förderaggregats,
Fig. 3 eine erste Variante des Förderaggregates entsprechend Fig. 1 mit in Umfangsrichtung verlaufender Ankerwicklung,
Fig. 4 eine zweite Variante des Förderaggregates entsprechend Fig. 1 mit in Radialrichtung verlaufender Ankerwicklung,
Fig. 5 einen Längsschnitt entlang einer Linie V-V durch die erste
Variante gemäß Fig. 3,
Fig. 6 einen Längsschnitt entlang einer Linie VI-VI durch die zweite
Variante gemäß Fig. 4,
Fig. 7 eine radiale Zuströmung und Abströmung bei einem Förder- aggregat,
Fig. 8 eine weitere Ausführung einer Zuströmung,
Fig. 9 eine Ausgestaltung des Förderaggregates nach Fig. 3,
Fig. 10 eine Ausgestaltung des Förderaggregates nach Fig. 4,
Fig. 11 einen Stator mit einer Ummantelung und
Fig. 12 den Stator nach Fig.11 mit einem Längsschnitt durch eine
Zuführung gemäß der Linien XII-XII und XIII-XIII aus -Fig. 10.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Das in Fig. 1 schematisch dargestellte Förderaggregat dient zum Fördern von Kraftstoff aus einem Vorratsbehälter zur Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Üblicherweise wird das Förderaggregat in Verbindung mit einem Filtertopf als sog. Tankeinbaueinheit in dem Kraftstoffbehälter oder Kraftstofftank des Kraftfahrzeugs angeordnet. Das Förderaggregat weist eine als Strömungs- oder Seitenkanalpumpe ausgebildete Förderpumpe 11 und einen die Förderpumpe 11 antreibenden Elektromotor 12 auf. Förderpumpe 11 und Elektromotor 12 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 13 aufgenom- men. Der Aufbau und die Wirkungsweise der Förderpumpe 11 ist bekannt und beispielsweise in der DE 40 20 521 AI beschrieben. Im Gehäuse 13 ist eine Pumpenkammer 14 ausgebildet, die in Achsrichtung von zwei sich radial erstreckenden, voneinander axial beabstandeten Seitenwänden 141 , 142 und in Umfangsrichtung von einer die beiden Seitenwände 141 , 142 längs deren kreisförmigen Peripherie miteinander verbindende Peripherwand 143 begrenzt ist. In der Pumpenkammer 14 ist ein Pumpen- oder Laufrad 16 angeordnet, das drehfest auf einer Welle 17 sitzt. Die Welle 17 ist mit beiden Wellenenden in zwei Lagern 18, 19 aufgenommen, die in den beiden Seitenwänden 141 , 142 ausgebildet sind. Die Achse der Welle 17 ist koline- ar mit der Laufradachse 161 und der Achse der Pumpenkammer 14. Das Laufrad 16 weist eine Vielzahl von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten, radialen Laufradschaufeln 20 auf, von denen in der Zeichnung nur zwei zu sehen sind. Die Laufradschaufeln 20 sind durch einen Außenring 21 miteinander verbunden. Jeweils zwei Laufradschaufeln 20 begrenzen zwischen sich eine Schaufelkammer 22, die axial offen ist. Das Laufrad 16
liegt mit Spaltabstand den Seitenwänden 141, 142 gegenüber, und der Außenring 21 schließt mit der Peripherwand 143 der Pumpenkammer- 14 einen radialen Spalt ein. In jeder Seitenwand 141 , 142 der Pumpenkammer 14 ist ein zur Pumpenkammer 14 hin offener, nutartiger Seitenkanal 23 bzw. 24 ausgebildet, der konzentrisch zur Laufradachse 161 angeordnet ist und in Umfangsrichtung nahezu über 330° von einem Seitenkanalanfang zu einem Seitenkanalende verläuft, wobei zwischen dem Seitenkanalende und dem Seitenkanalanfang ein Unterbrechersteg verbleibt. In der Zeichnung sind im unteren Schnittbild lediglich der Seitenkanalanfang 231 und 241 der Seitenkanäle 23, 24 zu sehen. Das Seitenkanalende ist demgegenüber um etwa 330° Umfangswinkel versetzt angeordnet. Jeder Seitenkanal 23, 24 steht über einen radial ausgerichteten Zuströmkanal 25 bzw. 26 mit einer Ansaugöffnung 27 des Förderaggregats in Verbindung. Die hier nicht zu sehenden Seitenkanalenden der beiden Seitenkanäle 23, 24 stehen über je einen Ablaufkanal mit einem Druckstutzen des Förderaggregats in Verbindung. In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist nur der Seitenkanalanfang 231 des Seitenkanals 23 mit einem Zuströmkanal 25 und lediglich das Seitenkanalende des Seitenkanals 24 mit einem Abströmkanal verbunden. In diesem Fall entfällt der Zuströmkanal 26 rechts im Schnitt- bild, und der Seitenkanal 24 zeigt in diesem Bereich einen Querschnitt, wie er in der Zeichnung strichliniert angedeutet ist. Darüber hinaus können die Zuströmt näle 25, 26 axial angeordnet werden, jedoch hat die radiale Ausrichtung den Vorteil der geringeren Strömungsverluste und läßt sich wegen des relativ großen Außendurchmessers des Förderaggregats leicht realisieren.
Der mit sog. Innenpolläufer ausgebildete Elektromotor 12 weist in bekannter
Weise einen Stator 28 und einen Rotor 29 auf, der zur Erzielung einer extrem flachen Bauweise des Förderaggregats in das Laufrad 16 der Förder- pumpe 11 integriert ist. Seine Magnetpole werden von Permanentmagnetseg-
menten 30 gebildet, die auf dem Außenring 21 des Laufrads 16 befestigt sind. Der Stator 28 ist als genutetes Blechpaket 31 koaxial zur Laufradaehse 161 im Gehäuse 13 so angeordnet, daß die Innenringfläche des Blechpakets 31 die Peripherwand 143 der Pumpenkammer 14 bildet. In den Nuten des Blechpakets 31 ist üblicherweise eine Ankerwicklung 32 angeordnet, von der in der schematischen Zeichnung nur die beiden stirnseitigen Wickelköpfe 321 und 32 und die beiden Anschlußleitungen 323 und 324 zu sehen sind. Im Falle eines Gleichstromantriebs wird der Elektromotor 12 elektronisch kommutiert.
Wird das Laufrad 16 der Förderpumpe 11 aus Kunststoff hergestellt, so ergibt sich ein Fertigungsvorteil, wenn die Permanentmagnetsegmente 30 aus Plastoferriten hergestellt werden.
Das in Fig. 2 ausschnittweise im Schnitt dargestellte weitere Ausführungsbeispiel des Förderaggregats ist lediglich hinsichtlich der Lagerung des Laufrads 16 im Gehäuse 13 modifiziert und stimmt im übrigen mit dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel überein, so daß gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Die Seitenwände 141 und 142 der Pumpenkammer 14 sind hier einerseits von einem das Gehäuse 13 stirnseitig abschließenden Deckel 131 und von einem im Gehäuse 13 angeordneten, radialen Flansch 132 gebildet. Am Gehäuseflansch 132 ist ein rechtwinklig in die Pumpenkammer 14 hineinragender Wellenstumpf 33 einstückig ausgebildet, auf dem das Laufrad 16 freidrehend gelagert ist. Nach Einsetzen des Laufrads 16 wird der Deckel 131 dicht auf das Gehäuse 13 aufgesetzt und mit diesem fest verbunden.
Fig. 3 zeigt eine erste Variante, bei der eine erste Wicklung 34 der Ankerwicklung 32 in etwa in Umfangsrichtung verlaufend, um die Laufradachse 161 angeordnet ist. "In etwa" bedeutet dabei, daß die erste Wicklung 34
eine Quasitangente ausbilden kann, die auch durch eine geringe Neigung einen imaginären Kreis um die Laufradaehse 161 schneiden kann.. Die Neigung ist abhängig von der Herstellung der Ankerwicklung 32. Der Rotor 29, der gleichzeitig das Pumpenlaufrad ist, hat am Umfang Permanentmagne- ten 35. Deren bevorzugte Polzahl beträgt wie dargestellt 8, kann jedoch in Abhängigkeit von der zu erzielenden Anregung und Erzeugung eines Drehmoments nach oben bzw. unten abweichen. Der Stator 28 wiederrum weist Nuten 36 auf. Diese werden so ausgenutzt, daß ein zwischen zwei Nuten 36 liegender Steg 37 mit der Wicklung 32 umgeben ist. Die Anzahl von Strängen der Wicklung 32 beträgt bevorzugt drei. Dieses genügt in der Regel, um ein ausreichendes elektronisches Drehfeld im Stator 28 zu erzeugen. So wie dargestellt, sind vorteilhafterweise ein erster Strang 38, ein zweiter Strang 39 und ein dritter Strang 40 direkt nebeneinander in Nuten 36 angeordnet. Die Stränge 38, 39, 40 verlaufen einander abwechselnd um den Umfang des Stators 28 und bilden die jeweiligen Umwicklungen um die Stege 37. In der Fig.3 sind nur drei Umwicklungen der Stege 37 gezeigt, von jedem Strang 38, 39, 40 eine Umwicklung. Neben einer derartigen Nebeneinanderanordnung können die Stränge 38, 39, 40 auch mit größeren Abständen voneinander durch die Nuten 36 getrennt sein. Die Anzahl der Nuten beträgt dazu zwischen 12 und 24. Auf diese Weise läßt sich eine genügende Anzahl von Nuten 36 und Stegen 37 zur Verfügung stellen, um eine Erzeugung des elektrischen Drehfeldes feiner unterteilen zu können.
Fig. 4 zeigt eine zweite Variante, bei der eine zweite Wicklung 41 der Ankerwicklung 32 in etwa in Radialrichtung verlaufend, um die Laufradaehse 161 angeordnet ist. "In etwa" bedeutet dabei, daß die zweite Wicklung 41 beispielsweise herstellungsbedingt auch eine geringe Neigung zur Radialrichtung aufweisen kann. Die zweite Wicklung 41 nutzt eine Nut 36, wobei sie analog zu einem Ringkerntransformator teilweise um den Stator 28 verläuft. Der übrige Aufbau entspricht dem schon aus Fig. 3 Bekannten.
Während die erste Variante aus Fig. 3 zur Erzeugung des elektrischen Drehfeldes einen breiten Steg 37 benötigt, ist bei einer Anordnung - der zweiten Entwicklung 41 gemäß der zweiten Alternative aus Fig. 4 vielmehr die Breite und Höhe des durch die zweite Wicklung 41 umschlossenen Materials des Ständers 28 entscheidend. Daher können, was die Abmessungen beider Alternativen betrifft, durchaus Abweichungen existieren.
Fig. 5 und Fig. 6 zeigen die beiden Varianten aus Fig. 3 bzw. Fig 4 jeweils im Längsschnitt entlang der Linien V - V bzw. VI - VI. Fig. 5 und Fig. 6 zeigen ähnlich wie Fig. 1 , daß der Elektromotor 12 vollständig in das Gehäuse 13 integriert ist. Bei der so ausgebildeten Seitenkanalpumpe im Förderaggregat erfolgt die Drehmomentübertragung am Rotoraußendurchmesser LA mit Hilfe des Elektromotors 12 als bürstenloser DC-Servomotor. Für den Einsatz als Kraftstofförderaggregat weist dieses bei bevorzugter Benzinförderung Abmaße auf, die sich durch eine Wicklungshöhe SB, eine Blechpaketdicke BD, einen Statoraußendurchmesser SA, eine Laufradbreite LB, einen Durchmesser zum Mittelpunkt der Schaufelkammern DM sowie den Rotoraußenmesser LA kennzeichnen lassen. Eine vorzugsweise Ausgestaltung von Stator 28 und Rotor 29 weist eine größere axiale Baulänge des Stators 28 gegenüber der Laufradbreite LB auf. Das bedeutet, daß die Wicklungshöhe SB größer ist als die Laufradbreite LB. Dieses ist auch in den Fig. 5 und 6 dargestellt. Dadurch bleibt das Förderaggregat in seinen Abmaßen kompakt, wobei Drehmomente in einem Bereich zwischen 160 Nmm und 40 Nmm in einem Drehzahlbereich des Rotors 29 von n = 4000 - 8000 1/min möglich werden. Der Durchmesser DM, darstellend den Abstand gegenüberliegender Mittelpunkte von Schaufelkammern, liegt vorzugsweise in einem Bereich von DM = 25 - 42 mm. Der Stator 28 kann aus Lagen aus Blechen aber auch aus einem Stück bestehen und ist vorteilhafterweise in das Gehäuse 13 über eine geeignete Verbindung 42 integriert. Beim Zu- sammenbau des Förderaggregates ist dadurch die Lage der Permanentma-
gnetsegmente 30 am Laufrad 16 gegenüber dem Stator 28 auf die gewünschte Position einstellbar.
Fig. 7 zeigt eine Ausführung des Förderaggregates mit einer radialen Zu- und Abströmung. Das Laufrad 16 mit seinen radialen Laufradschaufeln 20 erhält das Fluid über einen ersten 44 und zweiten 45 Zuströmkanal. Bei der dargestellten Ausführung werden diese um den Stator 28 herumgeführt, so daß das in die Laufradschaufeln 20 einströmende Fluid eine radiale wie auch axiale Strömungskomponente aufweist.
Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführung einer Zuströmung in den Seitenkanal 23. Das Fluid, angedeutet durch die Pfeile, hat im Bereich des Seitenkanal- anfangs 231 wie auch im Bereich des Seitenkanalausgangs 46 eine rein radiale Richtung. Diese hat den besonderen Vorteil einer verlustarmen Zu- und Abströmung aus dem Seitenkanal 23. Eine Verwirklichung dieses Zu- und Abströmprinzips wird in den folgenden beiden Zeichnungen anhand der ersten und zweiten Variante aus den Fig. 3 und 4 näher erläutert.
Fig. 9 und Fig. 10 zeigen vorteilhafte Ausgestaltungen von Ausführungen des Förderaggregates nach Fig. 3 und Fig. 4 unter Ausnutzung von Zwischenräumen 47 zwischen den einzelnen Strängen 38, 39, 40. Die erste Variante, in Fig. 9 verwirklicht, weist einen Einlaß E als Zuströmkanal und einen Auslaß A als Abströmkanal für den nicht näher dargestellten Seitenkanal auf, die beide radial über Nuten liegend, sich radial erstreckend angeordnet sind. In Fig. 10 wiederum können der Einlaß E und der Auslaß A über Stege 37 der Blechpakete geführt werden. Dieses nutzt den Vorteil, daß, wie schon in Fig. 6 dargestellt, die Blechpaketdicke BD kleiner als die Laufradbreite LB ausgeführt ist. Durch eine Variation der Anzahl der Nuten 36 wird weiterhin der notwendige Freiheitsgrad für eine konstruktive Festle- gung der Größe eines Umfangwinkels 7 zwischen Auslaß A und Einlaß E
in gewissen Grenzen erhalten. Ein- wie auch Auslaß E, A müssen also nicht streng radial verlaufen, sondern können auch eine Neigung zu einer Radialen haben.
Fig. 11 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung, wobei der Stator 28 mit seiner Ankerwicklung 32 und Blechpaket 31 mit einer Ummantelung 48 versehen ist. Die Ummantelung 48 ist beispielsweise ein Gieß- oder Spritzharz, wodurch der Stator komplett vergossen bzw. umspritzt ist. Dadurch gelingt es, eine glatte Oberfläche des Stators zu erzielen, so daß zum einen Leckagen minimiert werden und andererseits eine hohe Oberflächenglätte mit geringer Rauhigkeit erzielbar wird. Der Abstand zwischen Permanetmagnet- segmenten 30 des Laufrades 16 und der Peripherwand 143 kann dann gering gehalten werden kann. Dadurch, daß das Blechpaket 31 in der Nähe der Peripherwand 143 ebenfalls ummantelt ist, weist die Peripherwand 143 in diesem Bereich ebenfalls eine vollständig glatte Oberfläche auf. Außerdem wird auf diese Weise das Blechpaket 31 zumindest in diesem Bereich auch gegen das durch die zweiflutige Seitenkanalpumpe hindurchtretende Fluid geschützt.
Fig. 12 zeigt den Stator nach Fig. 11 mit einem Längsschnitt durch eine Zuführung gemäß der Linien XII-XII und XIII-XIII aus Fig. 10. Eine doppelflutige Einströmung in das Laufrad 16 wird durch einen oberen E0 und einen unteren Eυ Einlaß als Zuströmkanal verwirklicht. Das Blechpaket 43 hat eine Ummantelung 48, wodurch eine erste Oberfläche 49 und eine zweite Oberfläche 50 der Ummantelung 48 gleichzeitig als Teil des oberen bzw. unteren Einlasses E0 bzw. Eυ dienen können. Beide Einlasse E0, Eυ erstrecken sich allein in radialer Richtung auf die Laufradaehse 161 zu. Verwirbelungsverluste aufgrund einer axialen Strömungsführung über die Länge der Einlasse E0, Eυ entfallen dadurch.
Claims
1. Förderaggregat für Kraftstoff mit einer als Strömungs- oder Seitenkanal- pumpe ausgebildeten Förderpumpe (11), die eine in einem Gehäuse (13) ausgebildete Pumpenkammer (14) und ein in der Pumpenkammer (14) angeordnetes Pumpen- oder Laufrad (16) aufweist, und mit einem das
Laufrad (16) antreibenden Elektromotor (12), der eine Ankerwicklung (32) und Permanentmagnete (30) sowie diese wechselseitig aufnehmenden Stator (28) und Rotor (29) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (12) bürstenlos ausgebildet und sein Rotor (29) vom Laufrad (16) der Förderpumpe (11) gebildet ist.
2. Förderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete (30) am Umfang des Laufrads (16) angeordnet sind und der die Ankerwicklung (32) tragende Stator (28) koaxial zur Lauf- radachse (161) im Gehäuse (13) aufgenommen ist.
3. Förderaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zylinderförmige Pumpenkammer (14) von zwei sich radial erstrek- kenden, voneinander axial beabstandeten Seitenwänden (141 , 142) und einer die beiden Seitenwände (141, 142) längs deren kreisförmigen
Peripherie miteinander verbindenden Peripherwand (143) begrenzt ist, daß das Laufrad (16) jeweils mit Spaltabstand den Seitenwänden (141 , 142) gegenüberliegt und daß die Innenringfläche des von einem genuteten Blechpaket (31) gebildeten Stators (28) die Peripherwand (143) der Pumpenkammer (14) bildet.
4. Förderaggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (16) eine Vielzahl von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten, zwischen sich axial offene Schaufelkammern (22) begren- zenden, radialen Laufradschaufeln (20) aufweist, die durch einen Außenring (21) miteinander verbunden sind, und daß die Permanentmagnete (30) auf dem Außenring (21) befestigt sind.
5. Förderaggregat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete (30) aus Plastoferriten hergestellt sind.
6. Förderaggregat nach einem der Ansprüche 3 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Seitenwänden (141 , 142) der Pumpenkammer (14) jeweils ein zur Pumpenkammer (14) hin offener, nutartiger Seitenkanal (23, 24) konzentrisch zur Laufradaehse (161) mit einem zwischen
Seitenkanalende und Seitenkanalanfang verbleibenden Unterbrechersteg ausgebildet ist, daß der Seitenkanalanfang (231 , 241) mindestens eines Seitenkanals (23, 24) über einen Zuströmkanal (25, 26) mit einer Ansaugöffnung (27) und das Seitenkanalende über einen Abströmkanal mit einem Druckauslaß in Verbindung steht.
7. Förderaggregat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zu- und Abströmkanal (25, 26; 44, 45) radial ausgerichtet sind.
8. Förderaggregat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einlaß (E) und ein Auslaß (A) sich zumindest zum überwiegenden- Teil allein radial erstrecken.
9. Förderaggregat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zu- und Abströmkanal (25, 26) axial ausgerichtet sind.
10. Förderaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Wicklung (34) der Ankerwicklung (32) in etwa in Umfangsrichtung verlaufend um die Laufradaehse (161) angeordnet ist.
11. Förderaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Wicklung (41) der Ankerwicklung (32) in etwa in Radialrichtung verlaufend um die Laufradaehse (161) angeordnet ist.
12. Förderaggregat nach einem der Ansprüche 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerwicklung (32) zumindest teilweise in Nuten (36) im Stator (28) angeordnet ist.
13. Förderaggregat nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (28) vergossen oder umspritzt ist.
14. Förderaggregat nach Anspruch 7, 8, 10 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Zu- und Abströmkanal (25, 26) jeweils über eine Nut (36) des Stators (28) verlaufen.
15. Förderaggregat nach Anspruch 7, 8, 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Zu- und Abströmkanal (25, 26) jeweils über einen Steg (37) des Stators (28) verlaufen.
16. Förderaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Statorbreite SB größer ist als eine Laufrad- breite LB.
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