DE102007030706A1

DE102007030706A1 - Verfahren zur Herstellung einer Kraftstoffpumpe mit einem Elektromotor und nach dem Verfahren gefertigte Kraftstoffpumpe mit einem Elektromotor

Info

Publication number: DE102007030706A1
Application number: DE102007030706A
Authority: DE
Inventors: Matthias Fischer; Wolfgang Warnke
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2007-07-02
Filing date: 2007-07-02
Publication date: 2009-01-08

Abstract

Bei einer Kraftstoffpumpe mit einem Elektromotor (1) sind von Spulen umwickelte Zahnsegmente (14, 14') eines Stators (11) des Elektromotors (1) an ihren einem Rotor (12) zugewandten Ende ausschließlich über eine magnetisch nicht leitende Isolierung (15) miteinander verbunden. Zur Fertigung wird zunächst ein Kranz (17) aus Zahnsegmenten (14, 14') aus einem magnetisch leitfähigen Material erzeugt und dieser teilweise mit der Isolierung (15) umspritzt. Anschließend werden die Spulen (16, 16') umwickelt und ein Außenring (13) auf die Zahnsegmente (14, 14') montiert. Die magnetisch leitfähigen Verbindungen der einzelnen Zahnsegmente (14, 14') untereinander werden anschließend durchtrennt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Kraftstoffpumpe mit einem Elektromotor und einer mit von einem Rotor des Elektromotors angetriebenen Pumpenstufe, bei dem für einen Stator des Elektromotors auf einzelnen, aus magnetisch leitfähigem Material gefertigten Zahnsegmenten Spulen gewickelt werden, wobei zunächst ein einstückiger Kranz Zahnsegmente aus dem magnetisch leitfähigen Material gefertigt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine nach dem Verfahren gefertigte Kraftstoffpumpe mit einem Elektromotor und mit einem feststehenden Stator und einem innerhalb des Stators drehbaren Rotors des Elektromotors und mit einem Kranz aus magnetisch leitfähigem Material gefertigten Zahnsegmenten des Stators.
Solche Kraftstoffpumpen werden in heutigen Kraftfahrzeugen häufig eingesetzt und sind aus der Praxis bekannt. Der Elektromotor solcher Kraftstoffpumpen treibt mit seiner Welle unmittelbar ein Laufrad einer Pumpenstufe der Kraftstoffpumpe an und wird in der Regel mit dem geförderten Kraftstoff durchströmt. Nach der Fertigung des Stators und des Rotors wird der Elektromotor mit der Pumpenstufe zu der Kraftstoffpumpe verbunden. Die Kraftstoffpumpe weist zudem besonders kleine Abmessungen auf, um durch möglichst kleine Montageöffnungen in einem Kraftstoffbehälter montiert werden zu können. Der Elektromotor weist daher besonders kleine Abmessungen auf und ist daher schwierig zu fertigen. Zur Vereinfachung der Fertigung werden bei der bekannten Kraftstoffpumpe auf dem einstückigen Kranz Spulen auf die Zahnsegmente gewickelt. Die Zahnsegmente sind damit radial innen miteinander verbunden. Anschließend wird der mit den Spulen versehene Kranz in einen Außenring eingeführt und die radial äußeren Enden der Zahn segmente an dem Außenring fixiert. Durch diese Gestaltung sind die Zahnsegmente radial innen und radial außen miteinander verbunden. Dies führt jedoch zu einem geringen Wirkungsgrad des Elektromotors und damit der Kraftstoffpumpe.
Man könnte daran denken, die Zahnsegmente einzeln zu fertigen und nach dem Umwickeln zu dem Stator zusammenzustellen. Dies führt jedoch zu großen Toleranzen, welche zu Verwirbelungen in der Strömung von Kraftstoff durch den Elektromotor und damit ebenfalls zu einer Verringerung des Wirkungsgrades führen.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass es eine besonders einfache Fertigung der Kraftstoffpumpe mit einem hohen Wirkungsgrad ermöglicht. Weiterhin soll eine mit diesem Verfahren gefertigte Kraftstoffpumpe geschaffen werden, welche einen besonders hohen Wirkungsgrad und geringe Fertigungskosten aufweist.
Das erstgenannte Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das magnetisch leitfähige Material des Kranzes der Zahnsegmente nach dem Auftragen einer magnetisch nicht leitenden Isolierung über aneinander grenzende Bereiche zweier benachbarter Zahnsegmente an der Verbindung der benachbarten Zahnsegmente durchtrennt wird.
Durch diese Gestaltung wird ein magnetischer Fluss zwischen einander benachbarten Zahnsegmenten besonders gering gehalten. Da jedoch die einzelnen Zahnsegmente bei der Wicklung der Spulen durch das magnetisch leitfähige Material zu dem Kranz verbunden sein können, lässt sich der Stator besonders einfach fertigen. Die magnetisch nicht leitende Isolierung verbindet nach der Fertigung der Kraftstoffpumpe die Zahnsegmente miteinander und verhindert Verwirbelungen in der durch die Kraftstoffpumpe hindurch geführten Strömung an Kraftstoff. Hierdurch ermöglicht das Verfahren eine besonders ein fache Fertigung der Kraftstoffpumpe mit besonders hohem Wirkungsgrad. Erfindungsgemäß genügt es, die Isolierung ausschließlich auf den für die Spulen vorgesehenen Bereich der Zahnsegmente und auf die aneinander grenzenden Bereiche benachbarter Zahnsegmente aufzubringen.
Der Stator des Elektromotors weist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung während der Fertigung der Kraftstoffpumpe eine hohe Eigenstabilität auf, wenn die Trennung des magnetisch leitfähigen Materials der benachbarten Zahnsegmente nach der Montage eines die Zahnsegmente miteinander verbindenden Außenrings erfolgt. Durch diese Gestaltung wird zunächst der Kranz des Stators über die Verbindung der einzelnen Zahnsegmente untereinander zusammen gehalten. Hierdurch hat der Kranz eine ausreichende Stabilität bei der Wicklung der Spulen.
Der Stator weist gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung nach der Trennung des magnetisch leitfähigen Materials zwischen den benachbarten Segmenten eine hohe Eigenstabilität auf, wenn eine Nut zwischen benachbarten Zahnsegmenten des aus magnetisch leitfähigem Material gefertigten Kranzes mit der magnetisch nicht leitenden Isolierung ausgefüllt wird. Weiterhin führt die Ausfüllung der Nut mit der magnetisch nicht leitenden Isolierung zur Abstützung von Betriebskräften der Kraftstoffpumpe. Die einzelnen Zahnsegmente werden hierdurch von der Isolierung auf den vorgesehenen Abstand und in der vorgesehenen Position zueinander gehalten. Damit lassen sich besonders kleine Toleranzen an dem Elektromotor der Kraftstoffpumpe einhalten. Dies trägt zur weiteren Erhöhung des Wirkungsgrades der Kraftstoffpumpe bei. Die Isolierung verbleibt dauerhaft in der Nut und vermindert zudem Verwirbelungen in der Strömung an Kraftstoff durch die Kraftstoffpumpe.
Zur weiteren Verringerung der Fertigungskosten der Kraftstoffpumpe trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiter bildung der Erfindung bei, wenn die magnetisch nicht leitende Isolierung im Spritzgussverfahren auf den Kranz der Zahnsegmente aufgetragen wird.
Das zweitgenannte Problem, nämlich die Schaffung einer nach dem Verfahren gefertigten Kraftstoffpumpe mit einem Elektromotor mit einem hohen Wirkungsgrad und geringen Fertigungskosten wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass einander benachbarte Zahnsegmente an ihrer dem Rotor zugewandten Seite ausschließlich über eine magnetisch nicht leitende Isolierung miteinander verbunden sind.
Durch diese Gestaltung wird ein magnetischer Fluss zwischen einander benachbarter Zahnsegmente an der dem Rotor zugewandten Seite besonders gering gehalten. Die Überbrückung der Zahnsegmente mit der magnetisch nicht leitenden Isolierung erzeugt eine hohe Stabilität des Stators und vermindert eine Verwirbelung einer Strömung an durch den Elektromotor geführtem Kraftstoff. Hierdurch weist die Kraftstoffpumpe einen besonders hohen Wirkungsgrad auf und lässt sich besonders kostengünstig fertigen.
Die Isolierung lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders kostengünstig im Spritzgussverfahren auf den Kranz der Zahnsegmente auftragen, wenn die magnetisch nicht leitende Isolierung ein thermoplastischer Kunststoff ist. Weiterhin verfügen solche Kunststoffe über hohe Hafteigenschaften an den beispielsweise als Blechpaket erzeugten Zahnsegmenten.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
1 schematisch eine Kraftstoffpumpe mit einem Elektromotor,
2a–2e mehrere Verfahrensschritte zur Fertigung eines Stators des Elektromotors der Kraftstoffpumpe aus 1.
1 zeigt eine Kraftstoffpumpe für ein Kraftfahrzeug mit einer von einem Elektromotor 1 angetriebenen Pumpenstufe 2. Die Pumpenstufe 2 hat einen Einlass 3 und einen dem Elektromotor 1 zugewandten Auslass 4. Ein Auslassstutzen 5 ist an einem gemeinsamen Gehäuse 6 des Elektromotors 1 und der Pumpenstufe 2 angeordnet. Damit wird der über den Einlass 3 angesaugte Kraftstoff durch den Elektromotor 1 hindurch zu dem Auslassstutzen 5 gefördert. An dem Auslassstutzen 5 lässt sich an eine nicht dargestellte, zu einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges führende Vorlaufleitung anschließen. Die Pumpenstufe 2 hat ein auf einer Welle 7 des Elektromotors 1 befestigtes Laufrad 8. Das Laufrad 8 ist zwischen zwei Gehäuseteilen 9, 10 drehbar gelagert.
Der Elektromotor 1 hat einen feststehenden Stator 11 und einen drehfest auf der Welle 7 angeordneten Rotor 12. Ein Querschnitt des Stators 11 ist in 2e dargestellt. Der Stator 11 weist einen Außenring 13 auf. Der Außenring 13 haltert radial außen mehrere Zahnsegmente 14, 14'. An ihrer radial inneren, dem Rotor 12 aus 1 zugewandten Seite sind die Zahnsegmente 14, 14' ausschließlich über eine aus einem magnetisch nicht leitenden Material gefertigte Isolierung 15 miteinander verbunden. Die einzelnen Zahnsegmente 14, 14' sind mit Spulen 16, 16' umwickelt und aus einem magnetisch leitfähigen Material gefertigt.
Die 2a bis 2e veranschaulichen das Verfahren zur Fertigung des für die Kraftstoffpumpe aus 1 vorgesehenen Stators 11. Im ersten, in 2a dargestellten Verfahrensschritt wird ein Blechpaket mit einem Kranz 17 miteinander verbundener Zahnsegmente 14, 14' aus einem magnetisch leitfähigen Material hergestellt. Zwischen den Zahnsegmenten 14, 14' sind Nuten 18 angeordnet. Anschließend wird in einem zweiten, in 2b dargestellten Verfahrensschritt die Isolierung 15 aus einem magnetisch nicht leitenden Material auf die Zahnsegmente 14, 14' aufgebracht. Dabei werden die Nuten 18 mit der Isolierung 15 ausgefüllt. Anschließend werden in einem in 2c dargestellten Verfahrensschritt die Spulen 16, 16' auf die einzelnen Zahnsegmente 14, 14' aufgewickelt. In einem weiteren, in 2d dargestellten Verfahrensschritt wird der Außenring 13 auf den Kranz 17 der Zahnsegmente 14, 14' aufgeschoben. Dabei stabilisiert der Außenring 13 die radial äußeren Enden der Zahnsegmente 14, 14'. Schließlich wird in einem weiteren, in 2e dargestellten Verfahrensschritt, die Verbindung des magnetisch leitfähigen Materials der Zahnsegmente 14, 14' auf der Höhe der Nuten 18 untereinander durchtrennt. Anschließend sind die Zahnsegmente 14, 14' an ihrer dem Rotor 12 aus 1 zugewandten Seite ausschließlich über die Isolierung 15 aus magnetisch nicht leitendem Material verbunden. Der so erzeugte Stator 11 kann anschließend in das in 1 dargestellte gemeinsame Gehäuse 6 des Elektromotors 1 und der Pumpenstufe 2 eingefügt werden.

1: Elektromotor
2: Pumpenstufe
3: Einlass
4: Auslass
5: Auslassstutzen
6: Gehäuse
7: Welle
8: Laufrad
9, 10: Gehäuseteil
11: Stator
12: Rotor
13: Außenring
14: Zahnsegment
15: Isolierung
16: Spule
17: Kranz
18: Nut

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Kraftstoffpumpe mit einem Elektromotor und einer mit von einem Rotor des Elektromotors angetriebenen Pumpenstufe, bei dem für einen Stator des Elektromotors auf einzelnen, aus magnetisch leitfähigem Material gefertigten Zahnsegmenten Spulen gewickelt werden, wobei zunächst ein einstückiger Kranz Zahnsegmente aus dem magnetisch leitfähigen Material gefertigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetisch leitfähige Material des Kranzes der Zahnsegmente nach dem Auftragen einer magnetisch nicht leitenden Isolierung über aneinander grenzende Bereiche zweier benachbarter Zahnsegmente an der Verbindung der benachbarten Zahnsegmente durchtrennt wird.
Verfahren zur Herstellung einer Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennung des magnetisch leitfähigen Materials der benachbarten Zahnsegmente nach der Montage eines die Zahnsegmente miteinander verbindenden Außenrings erfolgt.
Verfahren zur Herstellung einer Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nut zwischen benachbarten Zahnsegmenten des aus magnetisch leitfähigem Material gefertigten Kranzes mit der magnetisch nicht leitenden Isolierung ausgefüllt wird.
Verfahren zur Herstellung einer Kraftstoffpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetisch nicht leitende Isolierung im Spritzgussverfahren auf den Kranz der Zahnsegmente aufgetragen wird.
Nach dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche gefertigte Kraftstoffpumpe mit einem Elektromotor und mit einem feststehenden Stator und einem innerhalb des Stators drehbaren Rotors des Elektromotors und mit einem Kranz aus magnetisch leitfähigem Material gefertigten Zahnsegmenten des Stators, dadurch gekennzeichnet, dass einander benachbarte Zahnsegmente (14, 14') an ihrer dem Rotor (12) zugewandten Seite ausschließlich über eine magnetisch nicht leitende Isolierung (15) miteinander verbunden sind.
Kraftstoffpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetisch nicht leitende Isolierung (15) ein thermoplastischer Kunststoff ist.