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Dokumentenidentifikation DE102006034354A1 01.02.2007
Titel Elektropumpe
Anmelder Aisin Seiki K.K., Kariya, Aichi, JP
Erfinder Ishiguro, Motohisa, Kariya, Aichi, JP;
Kamiya, Naoki, Kariya, Aichi, JP;
Higuchi, Tadashi, Kariya, Aichi, JP
Vertreter KRAMER - BARSKE - SCHMIDTCHEN, 81245 München
DE-Anmeldedatum 25.07.2006
DE-Aktenzeichen 102006034354
Offenlegungstag 01.02.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 01.02.2007
IPC-Hauptklasse F04D 13/06(2006.01)A, F, I, 20060725, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H02K 5/128(2006.01)A, L, I, 20060725, B, H, DE   
Zusammenfassung Eine Elektropumpe (1) weist einen Rotor (11), der einen Magnetabschnitt (11a), der in einer ringförmigen Gestalt ausgebildet ist und einen polaren, anisotropischen Ringmagneten aufweist, und einen Laufradabschnitt (11b), der Fluid unter Druck fördert und integral mit dem Magnetabschnitt (11a) ausgebildet ist, aufweist, und einem Stator (12), der den Rotor (11) dreht, auf.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Elektropumpe. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung eine Elektropumpe, mit der Leistung und Produktivität gesteigert werden können.

Eine bekannte Elektropumpe ist in der JP2004-308562A offenbart. Bei der dort offenbarten Elektropumpe ist in einem Gehäuse ein Stator vorgesehen, der durch Wickeln einer Spule um einen Kern hergestellt ist, eine Welle ist in einer Mitte des Stators angeordnet, ein Rotor ist drehbar an einem Außenumfang des Stators um die Welle angeordnet, ein Laufrad ist integral mit dem Rotor drehbar, Fluid, das in eine Pumpkammer durch ein Einlassloch entsprechend einer Umdrehung des Laufrads eingespeist wird, wird aus einer Ausstoßöffnung nach außen gestoßen, die Welle durchdringt den Stator und ist an dem Stator befestigt, der Rotor ist durch einen Endabschnitt der Welle drehbar gelagert, ein Basisabschnitt der Welle ist durch eine untere Platte gelagert, und der Stator ist mit einem Gehäuse zu einem einzelnen Bauteil durch Harzgießen geformt. Der gesamte Rotor ist aus einem Plastikmagneten hergestellt. Der Rotor und das Laufrad sind zu einem einzelnen Bauteil geformt.

Weiter ist eine Elektropumpe bekannt, die einen Motor- und einen Pumpenabschnitt aufweist. Der Motorabschnitt weist einen Rotor, an dem ein Joch und ein Magnet befestigt sind, und einen Stator auf, der an einem Außenumfang des Rotors vorgesehen und durch Wickeldrähte gewickelt ist. Der Pumpenabschnitt weist ein Laufrad auf, das mit dem Rotor verbunden ist.

Jedoch sind gemäß der in der JP2004-308562A offenbarten Elektropumpe der Rotor und das Laufrad zu einem einzelnen Bauteil ausgebildet und das Laufrad ist ebenfalls aus dem Plastikmagneten hergestellt. Deshalb weist der Laufradabschnitt, der im Grunde genommen keinen Magneten benötigt, magnetische Partikel auf. Dadurch kann das gesamte Gewicht der Elektropumpe erhöht sein. Weiter können magnetische Fremdsubstanzen in dem Betriebsfluid magnetisch von dem Laufrad angezogen werden und der Pumpenwirkungsgrad zeitweise verringert sein, da der Laufradabschnitt Magnetkraft aufweist.

Weiter besteht bei der Gestaltung der als zweites beschriebenen Elektropumpe eine Gefahr, dass die Magnetkraft und die Ausgangsleistung der Pumpe verringert sind, wenn ein Versuch zur Materialkostenkostenreduzierung unternommen wird. Außerdem sind gemäß der als zweites beschriebenen Elektropumpe der Magnet, das Joch und das Laufrad zu dem Rotor zusammengebaut. Bei einer solchen Gestaltung können die Kosten für die Anordnung erhöht sein.

Deshalb besteht Bedarf an einer Elektropumpe, mit der Leistung und Produktivität gesteigert werden können, und ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine solche Elektropumpe anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch eine Elektropumpe nach Anspruch 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Der polare, anisotropische Ringmagnet wird für den Magnetabschnitt des Rotors verwendet. Dadurch ist die Befestigung des Jochs und des Magneten nicht nötig und die Produktivität kann gesteigert werden.

Weiter kann der Rotor durch das Zweifarben-Spritz(Integral)-Gießen geformt sein, mit anderen Worten, der Magnetabschnitt des Rotors und die anderen Teile des Rotors außer dem Magnetabschnitt können durch das Zweifarben-Spritz(Integral)-Gießen geformt sein. Dadurch kann die Produktivität gesteigert werden.

Da der polare, anisotropische Ringmagnet für den Magnetabschnitt des Rotors verwendet wird, wird der magnetische Weg in dem Magneten länger und die Koerzitivkraft größer. Dadurch ist die Elektropumpe für eine Langzeitverwendung einsetzbar, insbesondere in einer Hochtemperaturumgebung. Der Seltenerdenmagnet, der hinsichtlich Magnetkraft überlegen ist, wird für den Magnetabschnitt des Rotors verwendet. Dadurch kann eine Reduktion in Größe und Gewicht der Elektropumpe und eine Steigerung des Pumpenwirkungsgrades erreicht werden.

Da der Laufradabschnitt des Rotors nicht das magnetische Partikel aufweist, wird eine Verschwendung von Magnetpartikelmaterial vermieden und eine magnetische Anziehung der Fremdsubstanz kann verhindert werden.

Außerdem kann die Kompatibilität des Magnetabschnitts des Rotors und der anderen Teile des Rotors außer dem Magnetabschnitt gut beibehalten werden und ihre Befestigung verbessert werden, da der Magnetabschnitt des Rotors aus gemischtem Material aus dem Harz und den Magnetpartikeln hergestellt ist und die anderen Teile des Rotors außer dem Magnetabschnitt aus dem Harz hergestellt sind, das mit dem Harz identisch ist, das für den Magnetabschnitt wird.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsformen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

1 eine Schnittansicht, die schematisch eine Struktur einer Elektropumpe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

2 eine Schnittansicht, die schematisch eine Struktur eines Rotors der Elektropumpe gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und

3 eine schematische Ansicht zum Erklären des Magnetfeldflussverlaufs des Magnetabschnitts des Rotors einer Elektropumpegemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erklärt.

Wie in 1 gezeigt ist, weist eine Elektropumpe 1, die elektrisch betrieben ist und Fluid pumpt, eine Welle 10, einen Rotor 11, einen Stator 12, eine Trennwand 13, Wickeldrähte 14, ein Pumpengehäuse 15 und ein Motorgehäuse 16 auf.

Die Welle 10 ist mit einer Mittelachse des Rotors 11 durch Einsetzen zusammengeführt. Ein Ende der Welle 10 ist durch das Pumpengehäuse 15 drehbar gelagert und ein zweites Ende der Welle 10 ist durch das Motorgehäuse 16 drehbar gelagert.

Wie in 2 gezeigt ist, weist der Rotor 11 einen Magnetabschnitt 11a, einen Laufradabschnitt 11b und einen Verbindungsabschnitt 11c auf. Der Verbindungsabschnitt 11c ist in einer im Wesentlichen rohrförmigen Gestalt ausgebildet, die einen hohlen Abschnitt 11d aufweist. Die Welle 10 ist durch den hohlen Abschnitt 11d des Verbindungsabschnitts 11c eingesetzt und der Rotor 11 ist an der Welle 10 befestigt. Der Magnetabschnitt 11a ist an einem ersten Ende des Verbindungsabschnitts 11c in einer axialen Richtung ausgebildet und der Laufradabschnitt 11b ist an einem zweiten Ende des Verbindungsabschnitts 11c in der axialen Richtung ausgebildet. Der Magnetabschnitt 11a ist in der Nähe eines Innenumfangs des Stators 12 ausgebildet und in dem Motorgehäuse 16 drehbar aufgenommen. Der Magnetabschnitt 11a ist in einer im Wesentlichen ringförmigen Gestalt (Zylinder) ausgebildet und aus einem polaren, anisotropischen Ringmagneten (d.h. einem Mehr-Pol-Ring) hergestellt. Beispielsweise ist ein polarer, anisotropischer Magnet mit gebundenen Seltenerden für den Magnetabschnitt 11a anwendbar. Der Seltenerden gebundene Magnet ist aus hoch hitzebeständigem Kunstharz mit geringem Wasseraufnahmevermögen (Bindemittel), wie beispielsweise Polyphenylensulfid (PPS), ungesättigtem Polyester oder dergleichen, das darin einen Seltenerdenmagneten (Magnetpartikel), wie beispielsweise einen Neodymmagneten oder dergleichen, enthält, hergestellt. Alternativ oder zusätzlich ist jedes Material dessen Magnetfeldfluss wie in 3 gezeigt ausgerichtet ist (polares, anisotropisches Material) für den Magnetabschnitt 11a verwendbar. Der Rotor 11 wird integral mit der Welle 10 gedreht und enthält den Laufradabschnitt 11b, der das Fluid antreibt. Der Laufradabschnitt 11b ist drehbar in dem Pumpengehäuse 15 aufgenommen. Teile des Rotors 11 außer dem Magnetabschnitt 11a, mit anderen Worten, der Laufradabschnitt 11b und der Verbindungsabschnitt 11c, enthalten die Magnetpartikel nicht, und das hoch hitzebeständige Kunstharz mit geringem Wasseraufnahmevermögen, das als Harz (Bindemittel) des Magnetabschnitts 11a verwendet wird, wie beispielsweise Polyphenylensulfid (PPS), der ungesättigte Polyester oder dergleichen, ist für den Laufradabschnitt 11b und den Verbindungsabschnitt 11c verwendbar. Der Rotor 11 kann durch Zweifarben-Spritzgießen geformt sein. Genauer wird der Magnetabschnitt 11a des Rotors 11 durch Spritzgießen in eine Modellform mit einem eingebetteten Permanentmagneten zum Formen eines polaren, anisotropischen Magnetfeldes geformt, und dann werden der Laufradabschnitt 11b und der Verbindungsabschnitt 11c durch Spritzgießen geformt. Gemäß der vorliegenden Erfindung sind der Laufradabschnitt 11b und der Verbindungsbereich 11c aus Harz hergestellt, das mit dem Harz identisch ist, das als das Bindemittel des Magnetabschnitts 11a verwendet wird. Daher kann die Kompatibilität des Magnetabschnitts 11a und des Laufradabschnitts 11b und des Verbindungsabschnitts gut beibehalten werden und die Fixierung derselben kann durch das Zweifarben-Spritzgießen verbessert sein.

Der Stator 12 ist an einen Außenumfang des Rotors 11 vorgesehen und weist in radialer Richtung vorstehende Abschnitte auf. Der Stator 12 ist weiter aus korrosionsbeständigem Material hergestellt und treibt den Rotor durch ein drehendes Magnetfeld, das an dem Stator 12 erzeugt wird, zur Drehung an. Der Stator 12 ist durch laminierte, im Wesentlichen sternförmige, hohle, dünne Platten ausgebildet, die durch in einem Kreis verbundene, im Wesentlichen T-fömige Elemente ausgebildet sind. Eine rostfreie Stahlplatte, wie beispielsweise SUS430-CP oder dergleichen, ist als Material des Stators 12 anwendbar.

Die Trennwand 13 ist entlang eines Außenumfangs des Stators 12 angeordnet und nimmt den Stator 12 darin auf. Die Trennwand 13 weist ein nichtmagnetisches Material aus Harz oder dergleichen auf. Ein Außenumfang der Trennwand 13 ist durch die Wickeldrähte 14 derart gewickelt, dass sich die Wickeldrähte 14 um die vorstehenden Abschnitte des Stators 12 winden.

Die Wickeldrähte 14 winden sich um eine Außenwand der Trennwand 13.

Eine Herstellungsmethode für die Elektropumpe gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend erklärt.

Zuerst wird die Trennwand 13 um den Stator 12 angeordnet und mit dem Stator 12 integral durch Harzgießen ausgebildet. Dann wird die Trennwand 13 mit den Wickeldrähten 14 an ihrer Außenwand umwickelt. Anschließend werden der Stator 12, die Trennwand 13 und die Wickeldrähte 14 zu einem einzelnen Element durch das Harzgießen ausgebildet, so dass sie das Motorgehäuse 16 bilden.

Nachdem der Rotor 11 in das Motorgehäuse 16 eingesetzt ist, wird das Motorgehäuse 16 an dem Pumpengehäuse 15 befestigt.

Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird das Magnetfeld, wenn Strom an die Wickeldrähte 14 angelegt wird, von dem im Wesentlichen T-förmigen Element des Stators 12 durch den Rotor 11 erzeugt. Der Rotor 11 wird gedreht durch Umschalten des Stroms jedes Wickeldrahts 14, der dem jeweiligen im Wesentlichen T-förmigen Element entspricht.

Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der polare, anisotropische Ringmagnet für den Magnetabschnitt 11a des Rotors 11 verwendet. Dadurch ist eine Befestigung eines Jochs mit dem Magneten nicht nötig und die Produktivität kann dadurch gesteigert werden. Weiter kann, da der Rotor 11 durch das Zweifarben-Spritz(Integral)-Gießen geformt sein kann, mit anderen Worten, der Magnetabschnitt 11a des Rotors 11 und die anderen Teile des Rotors 11 außer dem Magnetabschnitt 11a können durch das Zweifarben-Spritz(Integral)-Gießen geformt sein, die Produktivität gesteigert werden. Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird, da der polare, anisotropische Ringmagnet für den Magnetabschnitt 11a des Rotors 11 verwendet wird, ein magnetischer Weg in dem Magneten länger und führt dadurch zu einer größeren Koerzitivkraft. Dadurch ist die Elektropumpe gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für eine Langzeitverwendung einsetzbar. Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Seltenerdenmagnet, der hinsichtlich Magnetkraft überlegen ist, für den Magnetabschnitt 11a des Rotors 11 verwendet. Dadurch kann eine Reduktion in Größe und Gewicht der Elektropumpe und eine Steigerung des Pumpenwirkungsgrades erreicht werden. Weiter kann, da der Laufradabschnitt 11b des Rotors 11 nicht die Magnetpartikel aufweist, eine Verschwendung von Magnetpartikelmaterial vermieden und eine magnetische Anziehung von Fremdsubstanzen verhindert werden.

Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Elektropumpe den Rotor, der den Magnetabschnitt und den Laufradabschnitt aufweist, und den Stator auf, der den Rotor zu Drehung antreibt. Der Magnetabschnitt ist aus dem polaren, anisotropischen Ringmagneten hergestellt und ist in einer im Wesentlichen ringförmigen Gestalt ausgebildet. Der Laufradabschnitt pumpt das Fluid. Der Magnetabschnitt und der Laufradabschnitt sind zu einem einzelnen Element ausgebildet, so dass sie den Rotor bilden.

Die vorliegende Erfindung ist anwendbar, wenn der Magnetabschnitt des Rotors aus dem Harz hergestellt ist, das darin die Magnetpartikel aufweist, und die anderen Teile des Rotors außer dem Magnetabschnitt aus dem Harz hergestellt sind, das mit dem Harz identisch ist, das für den Magnetabschnitt 11a verwendet wird.

Die vorliegende Erfindung ist anwendbar, wenn das Harz das Polyphenylensulfid aufweist und die Magnetpartikel den Seltenerdenmagneten aufweisen.

Die vorliegende Erfindung ist anwendbar, wenn der Magnetabschnitt des Rotors durch Zweifarben-Spritzgießen geformt ist. Genauer wird der Magnetabschnitt des Rotors durch Spritzgießen in die Modellform mit eingebettetem Permanentmagneten zum Formen des polaren, anisotropischen Magnetfeldes geformt, und dann werden die anderen Teile des Rotors außer dem Magnetabschnitt durch Spritzgießen geformt.

Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der polare, anisotropische Ringmagnet für den Magnetabschnitt des Rotors verwendet. Dadurch ist die Befestigung des Jochs und des Magneten nicht nötig und die Produktivität kann dabei gesteigert werden. Weiter kann, da der Rotor durch das Zweifarben-Spritz(Integral)-Gießen geformt ist, mit anderen Worten, der Magnetabschnitt des Rotors und die anderen Teile des Rotors außer dem Magnetabschnitt sind durch das Zweifarben-Spritz(Integral)-Gießen geformt, die Produktivität gesteigert werden. Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird, da der polare, anisotropische Ringmagnet für den Magnetabschnitt des Rotors verwendet wird, der magnetischer Weg in dem Magneten länger und die Koerzitivkraft größer. Dadurch ist die Elektropumpe gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für eine Langzeitverwendung einsetzbar, insbesondere in einer Hochtemperaturumgebung. Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Seltenerdenmagnet, der hinsichtlich Magnetkraft überlegen ist, für den Magnetabschnitt des Rotors verwendet. Dadurch kann eine Reduktion in Größe und Gewicht der Elektropumpe und eine Steigerung des Pumpenwirkungsgrades erreicht werden. Weiter kann, da der Laufradabschnitt des Rotors nicht die Magnetpartikel aufweist, eine Verschwendung von Magnetpartikelmaterial vermieden und eine magnetische Anziehung der Fremdsubstanz verhindert werden. Außerdem kann die Kompatibilität des Magnetabschnitts des Rotors und der anderen Teile des Rotors außer dem Magnetabschnitt gut beibehalten werden und ihre Befestigung verbessert werden, da der Magnetabschnitt des Rotors aus gemischtem Material aus dem Harz und den Magnetpartikeln hergestellt ist und die anderen Teile des Rotors außer dem Magnetabschnitt aus dem Harz hergestellt sind, das mit dem Harz identisch ist, das für den Magnetabschnitt wird.

Alle Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen können frei kombiniert werden.

1
Elektropumpe
10
Welle
11
Rotor
11a
Magnetabschnitt
11b
Laufradabschnitt
11c
Verbindungsabschnitt
11d
Hohler Abschnitt
12
Stator
13
Trennwand
14
Wickeldraht
15
Pumpengehäuse
16
Motorgehäuse


Anspruch[de]
Elektropumpe (1) mit

einem Rotor (11), der einen Magnetabschnitt (11a), der aus einem polaren, anisotropischen Ringmagneten gebildet ist, und

einen Laufradabschnitt (11b), der ein Fluid unter Druck fördert und integral mit dem Magnetabschnitt (11a) ausgebildet ist, aufweist, und

einem Stator (12), der den Rotor (11) dreht.
Elektropumpe (1) nach Anspruch 1, bei der der Magnetabschnitt (11a) des Rotors (11) Harz mit Magnetpartikeln aufweist und ein anderer Teil des Rotors (11), der sich von dem Magnetabschnitt (11a) unterscheidet, Harz, das mit dem Harz identisch ist, das für den Magnetabschnitt (11a) verwendet wird, aufweist. Elektropumpe (1) nach Anspruch 2, bei der das Harz Polyphenylensulfid und die Magnetpartikel einen Seltenerden-Magneten aufweisen. Elektropumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Rotor (11) durch ein Zweifarben-Spritzgießen ausgebildet ist, bei dem der Magnetabschnitt (11a) des Rotors (11) durch ein Spritzgießen in eine Form mit eingebettetem Permanentmagneten zum Ausbilden eines polaren, anisotropischen Magnetfeldes ausgebildet ist, und die anderen Teile des Rotors (11), die sich von dem Magnetabschnitt (11a) unterscheiden, durch Spritzgießen ausgebildet sind. Elektropumpe (1) nach einem der Anspruche 1 bis 4, bei der der Rotor (11) weiter einen Verbindungsabschnitt (11c), der den Magnetabschnitt (11a) und den Laufradabschnitt (11b) des Rotors (11) verbindet, aufweist, der Magnetabschnitt (11a) des Rotors (11) Harz mit Magnetpartikeln aufweist und der Verbindungsabschnitt (11c) und der Laufradabschnitt (11b) des Rotors (11) Harz, das mit dem Harz identisch ist, das für den Magnetabschnitt (11a) verwendet wird, aufweisen. Elektropumpe (1) nach Anspruch 5, bei der der Rotor (11) durch ein Zweifarben-Spritzgießen ausgebildet ist, bei dem der Magnetabschnitt (11a) des Rotors (11) durch ein Spritzgießen in eine Form mit eingebettetem Permanentmagneten zum Ausbilden eines polaren, anisotropischen Magnetfeldes ausgebildet ist, und der Verbindungsabschnitt (11c) und der Laufradabschnitt (11b) des Rotors (11) durch Spritzgießen ausgebildet sind. Elektropumpe (1) nach Anspruch 5 oder 6, bei der

der Verbindungsabschnitt (11c) in einer im Wesentlichen röhrförmigen Gestalt mit einem hohlen Abschnitts (11d) ausgebildet ist, der Magnetabschnitt (11a) an einem ersten Ende des Verbindungsabschnitts (11c) in einer axialen Richtung ausgebildet ist und der Laufradabschnitt (11b) an einem zweiten Ende des Verbindungsabschnitts (11c) in der axialen Richtung ausgebildet ist,

und

die weiter

ein Pumpengehäuse (15), das den Laufradabschnitt (11b) drehbar aufnimmt,

ein Motorgehäuse (16), das den Magnetabschnitt (11a) drehbar aufnimmt, und

eine Welle (10), die in den hohlen Abschnitt (11d) eingeführt ist, wobei ein erstes Ende der Welle (10) durch das Pumpengehäuse (15) gelagert ist und ein zweites Ende der Welle (10) durch das Motorgehäuse (16) gelagert ist.






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