CN106164493A - 电气的机动车冷却剂泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电气的机动车冷却剂泵(10)，具有用于抽吸泵送冷却剂的泵转子(12)和驱动泵转子(12)的驱动电机(14)，其中，驱动电机具有具备多个电机线圈(15)的干燥的电机定子(16)、潮湿的电机转子(18)、和使电机定子(16)和电机转子(18)流体密封地相互间隔的密封外壳(20)，其中，密封外壳(20)由金属板件(22)构成，金属板件(22)在电机定子(16)和电机转子(18)之间的缝隙区域中具有材料厚度d＜0.5mm，金属板件(22)由奥氏体不锈钢制成，金属板件(22)具有硬度HV＝200至500，金属板件(22)具有单位电阻率ρ＞0.10Ωx mm2/m，并且金属板件(22)具有相对导磁率μr＜20、特别优选μr＜1.5，其中，一体式的金属板件(22)构成径向滑动轴承(40)的滑动轴承壳体(33)，用于径向支承电机转子(18)。

Description

电气的机动车冷却剂泵
本发明涉及一种具有泵转子的电气的机动车冷却剂泵，该泵转子被驱动电机所驱动，该驱动电机涉及所谓的转子管道密闭式电机(Spaltrohr-Motor)。
机械驱动的机动车冷却剂泵与内燃机机械连接，并且因此不需要被驱动。相反地，电气的机动车冷却剂泵能够精确地按需要被驱动，并且当机动车虽然运行但是内燃机被临时关闭时，也可以输送冷却剂。为了避免实施始终可能是泄漏源的轴密封，使用所谓的转子管道密闭式驱动电机用作电气冷却剂泵的驱动电机，其中，圆柱形的密封外壳(Spaltrohr)将构成电机线圈的干燥的电机定子流体密封地与安置在冷却介质中的湿的电机转子相隔离。由于他们成本低廉的可制造性和中性的磁性，在生产实践中实际上只使用塑料密封外壳。
但是在实践中，在没有显著耗费的情况下不能完全避免水或水蒸气穿过塑料密封外壳的扩散。虽然通过合适的措施、例如通过浇铸能够使得电机线圈得到充分的保护以抵抗穿过密封外壳扩散的湿气，但是根据设计不能够阻碍湿气到达由整流组装件和功率半导体组成的电机电子设备。
因此DE 20 2011 051 526U1、DE 10 2010 011 316A1和DE 200 07 099U1建议，使用非磁性的金属板或者不锈钢用于密封外壳。当然这种通常的建议不能应用在实践中，因为对具有低磁性和导电性的耐腐蚀的不锈钢在要求上是相互矛盾的。因此，这种的解决方案并不能成本低廉地得到。
在上述背景下本发明所要解决的技术问题是，提供一种电气的机动车冷却剂泵，其具有成本低廉的和电气高效的转子管道密闭式驱动电机，所述转子管道密闭式驱动电机具有完全的流体不透过性。
所述技术问题根据本发明被具有权利要求1所述特征的电气的机动车冷却剂泵所解决。
根据本发明的电气的机动车冷却剂泵具有用于抽吸泵送冷却剂的泵转子，它优选能够设计为叶轮或所谓的涡轮。泵转子被驱动电机驱动。驱动电机具有多个电机线圈，这些电机线圈共同地构成电机定子，电机定子被安置在驱动电机的干燥区域内。电机转子被安置在潮湿的区域内并且优选永磁性的激励。为了控制电机线圈，设置电子整流器。电机定子和电机转子流体密封地被密封外壳相互隔离。
密封外壳由金属板件构成，该金属板件在电机转子和电机定子之间的缝隙区域内具有材料厚度d＜0.5mm。通过使用用于密封外壳的金属，确保了在湿气方面完全的不透过性并且能够较低地保持密封外壳的材料厚度，因此能够同样较小地保持在电机转子和电机定子之间的导致电损耗的缝隙。因此改进了驱动电机的电效率。
构成密封外壳的金属板件由奥氏体不锈钢构成。奥氏体不锈钢是非铁磁性的。相对导磁率μr低于20，并且特别优选低于1.5。通过使用奥氏体不锈钢确保了在电机转子和电机定子之间的缝隙内的磁化损耗是很低的。
金属板件的金属还具有单位电阻率ρ，它大于0.10Ωx mm2/m。因此，由在金属密封外壳中旋转的电机转子感应产生的涡流损耗被保持在较低水平。
密封外壳的金属板件的硬度HV在200至500之间。金属板件能够如此柔软和成形，使得该金属板件通过冷成型能够形成希望的复杂的形状。以这种方式才能够实现贵金属的密封外壳的相对成本低廉的制造。然而，材料成本和成型成本相对于塑料密封外壳相对较高。
因此规定，一体式的金属板件还构成用于径向支承电机转子的滑动轴承的滑动轴承外壳。一体式的金属板件可以由于材料选择因此既构成密封外壳也构成电机转子的滑动轴承的滑动轴承壳体。因此，相对于塑料密封外壳能够部分地抵消额外成本。
根据优选的实施方式，利用单独的深冲工作过程，不仅密封外壳而且滑动轴承壳体都可以由金属板件构成。
优选地是，金属板件的粗糙度Rz在滑动轴承壳体的区域内小于3.6μm。滑动轴承壳体必须具有相对较高的光滑性，以便也长期有效地确保较低的轴承摩擦。通过较低的轴承摩擦，一方面确保没有或只有较少的材料损坏，并且另一方面产生较低的热量。特别优选地是，电机转子的相应的滑动轴承壳体由塑料构成。一侧由具有较低粗糙度的奥氏体不锈钢构成并且另一侧由碳构成的滑动轴承材料对导致自润滑的滑动轴承，该滑动轴承具有较低的摩擦和较高的稳定性。
根据优选的实施例，锅形的金属板件在设在锅形底部上的中部具有环形台阶，它特别优选地设计为轴向滑动轴承的轴向支承环。通过附加的沿着朝向电机转子方向轴向向外倒扣成锅形底部的环形的台阶，由金属板件构成的径向滑动轴承壳体的相对于倾斜力矩的稳定性被明显地改进了。此外，环形台阶的设在横向平面上的环盘能够构成用于电机转子的单侧的轴向轴承的一个侧面。
驱动电机优选设计为内部电枢，从而将电机定子径向地安置在电机转子外部。特别优选地是，金属板件的径向滑动轴承壳体设计为空心圆柱形，其中，空心圆柱体被圆柱形的热传导元件填充，它优选是金属的并且特别优选由铜制成。通过在径向滑动轴承壳体的区域内的薄壁的金属板件，径向滑动轴承的摩擦热被较差地分配或传导。通过安装直接地通过全部圆周和全部长度放置在构成滑动轴承壳体的金属板件的内壁上的热传导元件，一方面在滑动轴承内提供能够暂存热量峰值的热量存储装置，并且另一方面明显地扩大了用于热量传导的材料横截面，从而由此改进了滑动轴承的冷却。通过滑动轴承的被改进的冷却能力还降低了与温度有紧密关系的轴承损耗，从而还能够降低对轴承质量的要求。
下面详细阐述本发明的实施例。在附图中：
图1示出具有转子管道密闭式驱动电机的电气的机动车冷却剂泵的纵剖面图，该转子管道密闭式驱动电机具有由金属板件构成的密封外壳，和
图2示出图1所示的冷却剂泵的密封外壳的放大的纵剖面图。
在图1中示出电气的机动车冷却剂泵10的纵剖面图，它具有轴向的冷却剂入口11和切向的冷却剂出口13。冷却剂泵10用于抽吸泵送在冷却循环或者热循环中的液态的冷却剂、例如水，所述冷却循环或者热循环可以是主循环或者附循环。
冷却剂泵10具有泵转子12，它在此设计为叶轮或所谓的涡轮。泵转子12被驱动电机14驱动，驱动电机通过电子的电机控制装置28被电子整流和控制。驱动电机14设计为无电刷的密封外壳-内部电枢，从而同轴地围绕电机转子18布置环形的电机定子16。电机定子16由多个电机线圈构成。永磁激励的电机转子18抗扭地与泵转子12相连接，其中，在电机转子18和泵转子12之间能够设置过载离合器，该过载离合器能够在泵转子12阻滞的情况下被打开。
电机定子16被安置在干室内，相反地将电机转子18安置在湿室内，该湿室被填充液态的冷却剂。干室和湿室通过旋转对称的金属板件22相互间隔，金属板件另外在电机定子16和电机转子18之间的环形缝隙内构成圆柱形的密封外壳20。在圆柱形的密封外壳20的区域内，金属板件22具有材料厚度d＝0.3mm。
金属板件22由奥氏体不锈钢1.4303(X4CrNi18-12)构成。金属板件22大约具有相对导磁率μr＝1.0，硬度HV＝300和单位电阻率ρ＝0.73Ωx mm/m。
金属板件22具有复杂的空间形状，该形状通过深冲成型，并且具有多种功能。金属板件22一方面用于气体密封和液体密封地屏蔽分隔干室和湿室。此外，金属板件22构成电机转子-滑动轴承40的一个侧面。为此，在锅形的金属板件22内、在锅形底部的中央内设有圆柱形的支承销58，它的圆柱形外侧构成用于径向支承电机转子18的径向滑动轴承40的内部滑动轴承壳体33，并且具有小于3.5μm的粗糙度Rz。径向滑动轴承40的外部滑动轴承壳体44由碳、优选由石墨构成，并且抗扭地与电机转子18适配。以这种方式构成的径向滑动轴承40设计为自润滑的。空心圆柱形的支承销58在内部完全地被由铜构成的实心圆柱形的热导元件36填充。热导元件36在轴向上至少与支承销58等长，并且借助夹座设在支承销58内。
在环形的锅形底部32的中央设有环形台阶50，在此从支承销58中直接地轴向地突出。
环形台阶50的沿轴向朝向电机转子18的环形面53构成轴向滑动轴承52的滑动面，通过轴向滑动轴承沿轴向朝一个方向支承或支撑电机转子18。
锅形的金属板件22还具有环形盘形状的和设在横向平面上的凸缘环21，该凸缘环设在横向平面上并且径向向外地从密封外壳22伸出。凸缘环21的外圆周流体密封地被固定在冷却剂泵壳体15上。

Claims (7)

1.一种电气的机动车冷却剂泵(10)，具有用于抽吸泵送冷却剂的泵转子(12)和驱动所述泵转子(12)的驱动电机(14)，其中，所述驱动电机具有：
具备多个电机线圈(15)的干燥的电机定子(16)，
潮湿的电机转子(18)，和
使所述电机定子(16)和电机转子(18)流体密封地相互间隔的密封外壳(20)，其中，所述密封外壳(20)由金属板件(22)构成，所述金属板件(22)在电机定子(16)和电机转子(18)之间的缝隙区域中具有材料厚度d＜0.5mm，所述金属板件(22)由奥氏体不锈钢制成，所述金属板件(22)具有硬度HV＝200至500，所述金属板件(22)具有单位电阻率ρ＞0.10Ωxmm2/m，并且所述金属板件(22)具有相对导磁率μr＜20、特别优选μr＜1.5，
其中，一体式的金属板件(22)构成径向滑动轴承(40)的滑动轴承壳体(33)，用于径向支承所述电机转子(18)。
2.根据权利要求1所述的电气的机动车冷却剂泵(10)，其中，所述金属板件(22)至少在所述滑动轴承壳体(33)的区域内的粗糙度等于Rz＜3.6μm。
3.根据权利要求1或2所述的电气的机动车冷却剂泵(10)，其中，所述电机转子(18)具有由碳构成的滑动轴承壳体(44)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的电气的机动车冷却剂泵(10)，其中，所述金属板件(22)的滑动轴承壳体(33)设计为空心圆柱形，其中，空心圆柱空间被圆柱形的导热元件(36)填充，所述导热元件(36)优选是金属的、特别优选由铜构成。
5.根据上述权利要求中任一项所述的电气的机动车冷却剂泵(10)，其中，所述金属板件(22)被深冲成形。
6.根据上述权利要求中任一项所述的电气的机动车冷却剂泵(10)，其中，锅形的金属板件(22)在所述径向滑动轴承(40)和布置在横向平面内的锅底部(32)之间具有环形台阶(50)，所述环形台阶(50)特别优选地设计为轴向滑动轴承(52)。
7.根据上述权利要求中任一项所述的电气的机动车冷却剂泵(10)，其中，所述驱动电机(14)设计为内部电枢，使得所述电机定子(16)安置在所述电机转子(18)的径向外部。
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