DE102009009898A1

DE102009009898A1 - Kühlmittelpumpe für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102009009898A1
Application number: DE200910009898
Authority: DE
Inventors: Achim Dr. Gordner
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2009-02-20
Filing date: 2009-02-20
Publication date: 2010-08-26
Also published as: EP2399033A1; WO2010094375A1

Abstract

Kühlmittelpumpe für Fahrzeuge, insbesondere für Motorräder, mit einem Gehäuse, in dem ein als Außenläufer ausgebildeter Elektromotor angeordnet ist, welcher die Kühlmittelpumpe antreibt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlmittelpumpe für Fahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Im Pkw-Bereich werden seit geraumer Zeit elektromotorisch angetriebene Wasser- bzw. Kühlmittelpumpen zum Umpumpen von Kühlmittel im Kühlsystem des Verbrennungsmotors eingesetzt. Elektrische Kühlmittelpumpen haben gegenüber mechanisch angetriebenen Kühlmittelpumpen den Vorteil, dass die effektive Pumpleistung in einfacher Weise entsprechend dem momentanen Kühlbedarf geregelt werden kann. Dies ist vor allem in der Startphase relevant, da der Motor bei einer optimal geregelten Kühlmittelpumpe schneller seine Betriebstemperatur erreicht, was sich positiv auf Kraftstoffverbrauch und Abgasemissionen auswirkt. Elektrische Kühlmittelpumpen sind auch für Elektrofahrzeuge relevant, deren Batterien zumindest in manchen Betriebszuständen gekühlt werden müssen.
Im Automobilbereich werden derzeit Kühlmittelpumpen eingesetzt, die von bürstenlosen Elektromotoren mit außen liegenden Spulen angetrieben werden, bei denen der innen liegende, mit Permanentmagneten bestückte Läufer und das damit verbundene Pumpenrad in der Kühlflüssigkeit laufen. Pumpen mit Innenläufermotoren sind als Spaltrohrmotoren z. B. auch aus der Verfahrenstechnik oder dem Heizungsbau bekannt und entsprechend groß und schwer. Aufgrund ihrer Baugröße und ihres Gewichts haben sich daher die aus dem Pkw-Bereich bekannten elektrischen Kühlmittelpumpen bislang nicht im Motorradbereich durchsetzen können.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrisch angetriebene Kühlmittelpumpe zu schaffen, die einen kompakten Aufbau und ein geringes Gewicht aufweist und die insbesondere für einen Einsatz im Motorradbereich geeignet ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Das Grundprinzip der Erfindung besteht in einer Kühlmittelpumpe, die von einem „Außenläufermotor” angetriebenen wird. Der drehbar angeordnete Rotor bzw. Läufer ist radial außerhalb des mit einer bzw. mehreren elektrischen Spulen versehenen Stators angeordnet. „Radial außerhalb” bedeutet, dass am Läufer in Umfangsrichtung verteilt mehrere Permanentmagneten angeordnet sind, welche radial außerhalb der Statorspule angeordnet sind. Mit einem derartigen Elektromotor lässt sich die Baugröße der Kühlmittelpumpe gegenüber herkömmlichen elektrischen Kühlmittelpumpen mit Innenläufern verringern, was einen Einsatz auch im Motorradsegment ermöglicht. Der Vorteil der geringeren Baugröße und des geringen Gewichts lässt sich aber auch im Automobilbereich gewinnbringend einsetzen.
Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Querschnitt durch eine elektrische Kühlmittelpumpe gemäß der Erfindung; und
2 den Läufer der in 1 gezeigten Kühlmittelpumpe in perspektivischer Darstellung.
1 zeigt eine elektrische Kühlmittelpumpe 1, die ein Gehäuse 2 und einen darin angeordneten bürstenlosen Außenläufermotor 3 aufweist. Der bürstenlose Außenläufermotor 3, der im Folgenden auch kurz als Elektromotor bezeichnet wird, weist einen mit dem Gehäuse 2 verschraubten Stator 4 mit mehreren Statorspulen 5 auf, die über eine aus dem Gehäuse 2 herausgeführte elektrische Anschlussleitung 6 mit Strom versorgt werden, sowie einen Rotor bzw. Läufer 7.
Der Stator 4 weist eine sich in einer Axialrichtung 8 der Kühlmittelpumpe 1 erstreckende zylindrische Ausnehmung 9 auf. In der Ausnehmung 9 sind in Axialrichtung 8 voneinander beabstandet zwei Lager 10, 11 angeordnet, bei denen es sich z. B. um keramische Wälzlager oder um Gleitlager handeln kann. Der Lagerabstand kann gegenüber der Konstruktion einer herkömmlichen Wasserpumpe vergrößert werden. Zudem sitzt das vordere Lager näher am Krafteinleitungspunkt. Daher können die Lager kleiner dimensioniert werden was der Baugröße zu Gute kommt.
Der Läufer 7 weist ein Pumpenrad 7a, eine Läuferwelle 7b und einen in Axialrichtung 8 von der rückwärtigen Seite des Pumpenrads 7a abstehenden kreiszylindrischen Abschnitt 7c auf, an dessen Innenseite in Umfangsrichtung verteilt mehrere Permanentmagneten 12 angeordnet sind. Zwischen dem kreiszylindrischen Abschnitt 7c bzw. dem Permanentmagneten 12 und den Statorspulen 5 befindet sich ein enger Ringspalt 13.
Wie aus 1 ersichtlich ist, ist der Läufer 7 über die Läuferwelle 7b und die beiden Lager 10, 11 im Stator 4 drehbar gelagert.
Das Gehäuse 2 kann vollständig mit Kühlmittel befüllt sein. Über eine Teilstromrückführung zur Saugseite, z. B. über Bohrungen 7d im Pumpenrad 7a kann eine Kühlung der Statorspulen erreicht werden. Zum Schutz der Statorspulen 5 vor dem Kühlmittel sind die Statorspulen 5 mit einer Schutzschicht 14 überzogen. Bei der Schutzschicht 14 kann es sich z. B. um eine Lackschicht oder um eine Gummischicht handeln.

Claims

Kühlmittelpumpe (1) für Fahrzeuge, insbesondere für Motorräder, mit einem Gehäuse (2), in dem ein Elektromotor (3) angeordnet ist, der einen Läufer (7) aufweist, welcher mit einem Pumporgan (7a) verbunden bzw. gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (3) ein Außenläufermotor ist.
Kühlmittelpumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (3) ein bürstenloser Außenläufermotor ist.
Kühlmittelpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (3) mindestens eine elektrische Spule (5) aufweist, die radial innerhalb des Läufers (7) angeordnet ist.
Kühlmittelpumpe (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (5) auf einem Statorteil (4) oder auf einem mit dem Gehäuse (2) verbundenen, separaten Statorteil (4) angeordnet ist.
Kühlmittelpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (7) eine Läuferwelle (7b) aufweist, die radial innerhalb der Spule (5) gelagert ist.
Kühlmittelpumpe (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Läuferwelle (7b) in dem Statorteil (4) des Gehäuses bzw. in dem mit dem Gehäuse (2) verbundenen separaten Statorteil (4) ge4lagert ist.
Kühlmittelpumpe (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Läuferwelle (7b) mittels zweier Lager (10, 11) gelagert ist, wobei es sich bei den Lagern um keramische Wälzlager oder um Gleitlager handelt.
Kühlmittelpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumporgan (7a) ein Pumpenrad ist, das einen in Richtung einer Drehachse (8) des Läufers (7) stirnseitig vom Pumpenrad (7) abstehenden kreiszylindrischen Abschnitt (7c) aufweist, welcher die Spule (5) von außen her zumindest teilweise radial umschließt, wobei an einer radialen Innenseite des kreiszylindrischen Abschnitts (7c) in Umfangsrichtung verteilt mehrere Permanentmagneten (12) angeordnet sind.
Kühlmittelpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) zumindest teilweise, insbesondere im Bereich des Pumporgans (7a), der Läuferwelle (7b) und der Spule (5), mit Kühlmittel, insbesondere mit einem Wasser-Glykolgemisch, befüllt ist, wobei die Spule (5) mit einer Schutzschicht (14) überzogen ist, welche die Spule (5) vor dem Kühlmittel schützt.
Fahrzeug, insbesondere Motorrad mit einem Verbrennungsmotor, der einen Kühlkreislauf aufweist, dadurch gekennzeichnet dass, in dem Kühlkreislauf eine Kühlmittelpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 angeordnet ist.
Elektrofahrzeug mit einer Batterie zur Versorgung eines Antriebsmotors des Elektrofahrzeugs mit elektrischer Energie, wobei die Batterie an einen Kühlkreislauf angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kühlkreislauf eine Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10 angeordnet ist.