CN107787409B - 流体泵 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种流体泵(1)，其借助于与流体泵的泵转子联接的电动机驱动，其中，所述电动机为轴流式电动机，其电动机转子也是泵转子，并且泵转子和电动机转子容纳在共同壳体(2)中，在其中泵转子和电动机转子作为组合转子以一体的形式成盘状旋转，其中，共同壳体(2)具有至组合转子的流体流入部和流体流出部(8,15)。本发明另外涉及用于这种流体泵的生产方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用电动机驱动的流体泵，其中，泵转子联接至电动机。
背景技术
文件WO 2006/021616 A1公开了一种带有轴向电动机的电机。电机的转子布置在各自横向布置的两个定子之间，该转子沿其周缘具有嵌入在该转子的非铁磁性材料中的引导元件。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以可靠地运输不同介质、尤其甚至是侵蚀性介质的尤其防漏的流体机。
该目的利用本发明的流体泵和利用本发明的方法来实现。在说明书和附图中可以找到有利的改进和实施方案。然而，个别实施方案的个别特征不限于此。相反，来自一个或多个实施方案的一个或多个特征可以关联至另一实施方案的一个或多个特征。此外，流体泵和方法的表述分别是描述本发明主题的第一尝试。本发明本身从整个公开内容中变得显而易见，因此也可以扩展、替换或者甚至删除本发明的一个或多个特征。
提出了一种流体泵，其由联接至流体泵的泵转子的电动机驱动，其中，电动机为轴流式电动机，其电动机转子也是泵转子，并且泵转子和电动机转子容纳在共同壳体中，在其中，泵转子和电动机转子作为组合转子以一体的形式成盘状旋转，其中，共同壳体具有至组合转子的流体流入部和来自组合转子的流体流出部。
如在改进方案中所要求保护的，这里提供的是，当在径向方向观察时，相对于组合转子的旋转轴线轴向定向的泵室和电动机的磁体布置成从所述旋转轴线延伸。这允许了场线在轴向方向上的形成，结果是可以在组合转子上施加转矩。
实施方案提供的是，在组合转子中，多个轴向定向的磁体沿组合转子的周缘分布。磁体可以布置在靠近这里的组合转子的外周缘或者否则靠近至组合转子的内周缘。作为磁体的备选方案，也可以使用软磁元件。无论以下哪里使用术语磁体，在这点上的陈述因此也适用于使用例如在磁阻发动机中使用的软磁元件。磁体或软磁元件可以具有不同的几何形状。它们可以是柱形，如成蛋糕段形状的部分或带有一些其它的几何形状。它们也可导致形成组合转子的一部分的封闭的环。
例如这里提供的是，电动机的至少一个定子相对于组合转子布置在端侧处，其中，相对于转子的旋转轴线轴向平行定向的定子的核心至少部分地具有软磁材料。多个核心，优选至少五个核心布置成围绕周缘以轴向定向的形式分布。
优选的是，轴流式发动机的第一定子在第一端侧上围绕组合转子，并且轴流式发动机的第二定子在共同壳体的与第一端侧相对的第二端侧上围绕组合转子。这在一方面允许了尤其紧凑的设计，并且在另一方面也允许了相对较强的转矩的产生。
改进方案提供的是，第一定子和第二定子的核心相对于转子的旋转轴线轴向平行地彼此精确地相对而置。这种布置方案具有例如直接增强各自作用的电磁力的优点。
进而，实施方案提供的是，第一定子和第二定子的核心相对于彼此偏置并且相对于所述转子的旋转轴线轴向平行地彼此相对而置。以这种方式可以产生例如轴向围绕周缘更宽地分布的场线。
如果共同壳体至少在旋转的组合转子和定子的核心之间的区域中具有非磁性材料，则是优选的。因此，在组合转子处产生转矩所需的电磁场的形成不被干扰，或者只是被轻微地干扰。
此外优选的是，泵室在共同壳体中封闭，并且至泵室的流体流入部和/或来自泵室的流体流出部优选地存在成轴向地沿旋转轴线、尤其优选穿过电动机。
例如，可以提供的是，组合转子具有随其旋转的泵轮，其中，组合转子的轴布置并安装在共同壳体内。
一实施方案提供的是，组合转子围绕共同壳体中的旋转轴线旋转，其中，随其旋转的泵轮固定在旋转轴线上。组合转子和泵轮可以具有相同的旋转轴线或者可以使用相对于彼此平行布置的不同的旋转轴线。
另一实施方案提供的是，进而，组合转子的轴或旋转轴线的第一和第二端分别终止于共同壳体中。
共同壳体优选地仅具有静态密封件，但另一方面，基于共同壳体的固定部分和制造成向外延伸并相对于其移动的部件之间的相对运动，该共同壳体不具有任何密封。相反，可省去可相对于共同壳体移动的部件、例如轴。例如至少在一侧上，用于组合转子的轮轴可以制造成从共同壳体延伸出。如果待通过流体泵输送腐蚀性流体，省去动态应力密封件则允许例如流体泵的更长的使用寿命。
如在与上文和下文所描述的流体泵一起使用的本发明的另一构思中所要求保护的，提出了一种用于制造流体泵的方法，其具有以下步骤：
- 制造组合转子作为泵转子和在组合转子中的带有轴向布置的磁体或软磁元件的盘式设计的电动机转子，
- 将组合转子插入到外环中，
- 插入轴或轮轴，
- 将至少一个侧壁横向附接至所述外环以在将轴或轮轴的端部容纳到侧壁中的情况下提供组合转子的不漏流体的密封，
- 将电动机的至少一个定子横向附接至侧壁，以便驱动在通过至少外环和侧壁形成的共同壳体中的组合转子，其中，定子的核心相对于组合转子的旋转轴线轴向平行地布置。
该方法的改进方案提供的是，定子的核心由软磁材料挤压且制造而成。
也有可能通过成罐形的第一部件和待安装至其的侧盖将共同壳体作为第二部件来制造。因此，用于组合转子的轴的轴承可以提供在第一部件的基部中，该轴的配合件例如布置在侧盖中。优选的是，可以使用轴向轴承，也可以使用轴向/径向轴承，尤其是滚柱轴承。优选使用在其使用寿命期间具有润滑作用的轴承。
附图说明
为了示例性说明的目的，以下附图以示例性的形式示出了本发明的各种实施方案，而本发明不限于此。相反，来自一实施方案的一个或多个特征可以与来自说明书以及来自其它附图的其它他特征相结合，以形成包括也没有更具体地形象地示出的实施方案的进一步的实施方案。在附图中：
图1示出了流体泵的示例性实施方案；
图2示出了图1的流体泵的内部视图；
图3示出了图1的流体泵的截面视图；
图4示出了带有入口连接元件的侧盖的斜视图；
图5示出了图4的侧盖的另一斜视图；以及
图6示出了侧盖的另一实施方案。
具体实施方式
图1示出了处于组装状态的流体泵1的第一视图。内壳体2连接至第一和第二侧盖3,4，优选地以可重复拆卸的形式连接。这可以例如通过螺纹连接通孔5来完成。它们围绕周缘分布，由此可实现在内壳体2中的泵室的密封。第一和第二侧盖3,4具有定子核心6，其各自相对于内壳体2的内部中的转子轮轴轴向定向地移动。绕组围绕定子核心6的每个来缠绕，结果是可产生电磁场。为此，例如电路板可以布置在盖7上，其允许连接相应的绕组和其致动装置。例如，液体可以经由供给管线作为流体流入部8集中地经由盖7集中供给。然而，流体也有可能横向供给和排出。
图2在示例性实施方案中示出了内壳体2，其带有内部布置的组合转子9。组合转子在内壳体2中旋转。组合转子9可以具有凹部10，例如磁体或软磁元件可以插入其中。泵室11位于组合转子9的内部空间中。内齿轮转子(gerotor)12位于泵室中。也可以在内壳体2中布置叶轮泵、叶轮叶片泵、P转子、滚子叶片泵、旋转叶片泵或者否则径向活塞泵来代替内齿轮转子作为流体泵。就此而论，相应的泵轮可以是组合转子的部件，或者可以如所示的内齿轮转子的情况那样布置在轮轴上，并且还可以绕其旋转。
同时也是电动机的转子的组合转子9可具有例如在凹部10中的永磁体或者不然软磁元件。因此可以形成永久激励的同步或无刷DC发动机，简称为BLDC，带有永磁体作为轴流式电动机，而例如磁阻发动机可以提供有轴向设计，例如带有软磁元件。由于位置而布置在所示内壳体2的后侧上的定子可具有软磁材料，例如软磁复合材料，简称为SMC，或者电气片材与SMC的组合。
内壳体2的内周缘表面13可以以与侧盖形成密封件的方式精细加工。然而，内周缘表面13也可以具有附加的密封件，其与侧盖的互补侧以密封成型的形式相互作用。
图3以横截面视图示出了图1中的流体泵的截面视图。内壳体2与相应的第一和第二侧盖3，4一起形成被密封的共同壳体14，在其中通过组合转子9驱动泵轮。该图示出了组合转子9的成盘形几何形状。在该实施方案中，共同壳体14具有轴向布置的流体流入部8和轴向地与后者相对布置的流体流出部15。为此，流体流入部8可以通过横向切口将流体传导至在第二侧盖中的泵轮至内齿轮转子。在第一侧盖3中，流体流出部15可又相对而置地或者如在某些类型的泵中相对于后者偏置地通向泵室。也可以径向传导流体。
图4从横向视角示出了图1中的第二侧盖4连同配备在其上的连接元件16。连接元件16允许例如以这种方式形成的轴向泵拧入或附接在设备空间中，例如轿车的发动机舱中。
图5以另一视角示出了图1中的第二侧盖4。流体可以经由所示的两个接合部17流至或流出泵室。在侧盖的与定子核心(未示出)相对的一个区域中提供至少一个非磁性材料作为材料。例如，组合转子所经过的区域由非磁性材料制成。非磁性材料优选也是不导电的。因此，不仅可以使用陶瓷或塑料总线，还可以使用非磁性金属。侧盖可以例如制造成注塑部分或者否则制造成烧结部件。因此也可以使用不同的材料。一实施方案提供的是，侧盖4与定子核心一起共同制造。为此，可以使用例如由文件DE10 2009 042 598 A1和JP H08-134509 A已知的烧结方法，在本公开内容的范围内对此作出参考。文件DE 10 2009 042598 A1和JP H08-134509 A公开了例如可如何一起制造相同的或甚至不同的烧结材料，而文件DE 10 2009 042 603 A1公开了可如何将预制部件精确地引入待烧结的一部件中。后者例如可以用于制造带有例如由烧结材料制成的例如预制定子核心的定子，如在组合转子中使用电板作为软磁元件的情况中用于制造磁阻发动机。也可以以这种方式引入磁体，其中，由于烧结期间的温度，它们也可以优选地在烧结之后首先插入。
图6示出了另一第三侧盖18的第二形式的示例性实施方案。第三侧盖18具有例如优选地由软磁复合材料制造的软磁极19。这些可例如如所示出的那样一直延伸至表面并且因此也形成内壳体的边缘。这种设计具有的优点在于，侧盖可另外由非磁性材料制成，例如通过烧结工序从金属粉末制成。
所提出的流体泵可以使用在不同的应用领域中。各种类型的流体比如牛顿或宾汉流体、以及还有气体都可被运输。该用途可以包括各种领域比如化学工业、食品工业，在机械和设备以及还有在车辆、飞机和船运领域中的用途。流体可以包括碱性溶液或酸，可以起腐蚀作用并可以被冷却或加热。以下示例只是以示例的方式而不是决定性的：
内燃机中的油泵；循环泵，例如在冷却剂回路中或否则在加热领域中；作为循环泵，例如在饮用水系统中；润滑剂泵；作为液压离合器致动器；在燃料供给系统中；在汽油或甚至柴油直喷系统中的共轨区域的喷射系统中；作为空调压缩机；作为真空泵；作为伺服泵，例如在动力转向系统领域中；在制动助力系统中；在变速器中，尤其是自动变速器，例如用于冷却的目的，用于保持压力，作为抽吸泵；在鱼缸领域中；在PC和服务器冷却系统中比如，例如在水冷却系统中；在医疗技术中，例如在透析装置、注射泵、胰岛素泵中；在废气后处理系统中，例如用于供给尿素；作为排气泵；在制动助力器中，用于填充气动致动器；在主动底盘中；在挡风玻璃清洁系统或大灯清洁系统中；在洗涤系统中；作为可潜水的泵；作为液压机械的驱动泵；在例如车辆的混合驱动部中。
Claims (17)
1.一种流体泵(1)，其由与所述流体泵的泵转子联接的电动机驱动，其中，所述电动机为轴向电动机，其电动机转子也为所述泵转子，并且所述泵转子和电动机转子容纳在共同壳体(2)中，在其中所述泵转子和所述电动机转子作为组合转子(9)以一体的形式成盘状地旋转，其中，所述共同壳体(2)具有至所述组合转子(9)的流体流入部和来自所述组合转子(9)的流体流出部(8,15)；并且其中所述轴向电动机的第一定子在第一端侧上围绕所述组合转子，并且所述轴向电动机的第二定子在共同壳体的与所述第一端侧相对的第二端侧上围绕所述组合转子；其中所述第一定子和所述第二定子的核心(6)相对于彼此偏置并且相对于所述组合转子(9)的旋转轴线轴向平行地彼此相对而置。
2.根据权利要求1所述的流体泵(1)，其特征在于：当在径向方向观察时，相对于所述组合转子(9)的旋转轴线轴向定向的泵室(11)和所述电动机的磁体布置成从所述旋转轴线延伸。
3.根据权利要求1所述的流体泵(1)，其特征在于：在所述组合转子(9)中，多个轴向定向的磁体沿所述组合转子(9)的周缘分布。
4.根据前述权利要求中任一项所述的流体泵(1)，其特征在于：相对于所述组合转子的旋转轴线轴向平行地定向的所述第一定子和所述第二定子的核心(6)至少部分地具有软磁材料。
5.根据权利要求4所述的流体泵(1)，其特征在于：所述共同壳体(2)至少在所述旋转组合转子(9)与所述第一定子和所述第二定子的核心(6)之间的区域中具有非磁性材料。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的流体泵(1)，其特征在于：泵室(11)在所述共同壳体(2)中封闭。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的流体泵(1)，其特征在于：所述组合转子(9)具有随其旋转的泵轮，其中，所述组合转子(9)的轴布置并安装在所述共同壳体(2)以内。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的流体泵(1)，其特征在于：所述组合转子(9)绕所述共同壳体(2)中的所述旋转轴线旋转，其中，随其旋转的泵轮固定在所述组合转子(9)的轴上。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的流体泵(1)，其特征在于：所述组合转子(9)的轴或旋转轴线的第一和第二端部分别终止于所述共同壳体(2)中。
10.根据权利要求2或3所述的流体泵(1)，其特征在于：所述磁体为软磁元件。
11.根据权利要求6所述的流体泵(1)，其特征在于：至所述泵室(11)的所述流体流入部和/或来自所述泵室(11)的所述流体流出部(8，15)存在成轴向地沿所述旋转轴线。
12.根据权利要求11所述的流体泵(1)，其特征在于：至所述泵室(11)的所述流体流入部和/或来自所述泵室(11)的所述流体流出部(8，15)存在成穿过所述电动机。
13.一种用于制造流体泵(1)的方法，其具有以下步骤：
- 制造组合转子(9)作为泵转子和在所述组合转子(9)中的带有轴向布置的磁体的盘式设计的电动机转子；其中电动机的第一定子在第一端侧上围绕所述组合转子，并且所述电动机的第二定子在共同壳体的与所述第一端侧相对的第二端侧上围绕所述组合转子；其中所述第一定子和所述第二定子的核心(6)相对于彼此偏置并且相对于所述组合转子(9)的旋转轴线轴向平行地彼此相对而置，
- 将所述组合转子(9)插入到外环中，
- 将轴插入到所述组合转子(9)中，
- 将至少一个侧壁横向附接至所述外环以在将所述轴的一端部容纳到所述侧壁的情况下提供所述组合转子(9)的不漏流体的密封，
- 将电动机的至少一个定子横向附接至所述侧壁，以便驱动在通过至少所述外环和侧壁形成的所述共同壳体(2)中的组合转子(9)。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一定子和所述第二定子的核心(6)由软磁材料挤压且制造而成。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述磁体为软磁元件。
16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述轴为轮轴。
17.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述流体泵(1)为根据权利要求1至9中任一项所述的流体泵。
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