DE102009009898A1 - Coolant pump for vehicles - Google Patents

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Abstract

Kühlmittelpumpe für Fahrzeuge, insbesondere für Motorräder, mit einem Gehäuse, in dem ein als Außenläufer ausgebildeter Elektromotor angeordnet ist, welcher die Kühlmittelpumpe antreibt.Coolant pump for vehicles, especially for motorcycles, with a housing in which an external rotor formed as an electric motor is arranged, which drives the coolant pump.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlmittelpumpe für Fahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The The present invention relates to a coolant pump for vehicles according to the preamble of Claim 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.in the Passenger cars are driven by electric motor for some time Water or coolant pumps for pumping coolant in the cooling system used the internal combustion engine. Electric coolant pumps have opposite mechanical driven coolant pumps the advantage that the effective pumping power in a simple way according to the current cooling requirement can be regulated. This is especially relevant in the starting phase, because the engine is faster with an optimally controlled coolant pump Operating temperature reached, which has a positive effect on fuel consumption and exhaust emissions. Electric coolant pumps are also for electric vehicles relevant, the batteries are cooled at least in some operating conditions have to.

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.in the Automotive sector are currently used coolant pumps, the brushless ones Electric motors with outside lying coils are driven, in which the inner, equipped with permanent magnets runner and run the associated impeller in the coolant. Pumps with Internal rotor motors are as canned motors z. B. also from the process engineering or the Heating construction known and accordingly large and heavy. Because of your Size and their As a result, the electrical components known from the passenger car industry are of great importance Coolant pumps so far can not prevail in the motorcycle sector.

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.task The invention is an electrically driven coolant pump to create a compact design and light weight and in particular for a use in the motorcycle sector is suitable.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.These The object is solved by the features of claim 1. advantageous Refinements and developments of the invention are the dependent claims remove.

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.The The basic principle of the invention is a coolant pump which is driven by an "external rotor motor" becomes. The rotatably arranged rotor or rotor is radially outside of the provided with one or more electric coils stator arranged. "Radial outside "means that on the runner distributed in the circumferential direction a plurality of permanent magnets arranged which are radially outside the stator coil are arranged. With such an electric motor let yourself the size of the coolant pump across from usual electric coolant pumps with internal runners reduce what allows a use in the motorcycle segment. The advantage of smaller size and low Weight leaves but also profitably in the automotive sector.

Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:in the The invention will be explained in more detail in connection with the drawing. It demonstrate:

1 einen Querschnitt durch eine elektrische Kühlmittelpumpe gemäß der Erfindung; und 1 a cross section through an electric coolant pump according to the invention; and

2 den Läufer der in 1 gezeigten Kühlmittelpumpe in perspektivischer Darstellung. 2 the runner of in 1 shown coolant pump in perspective view.

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. 1 shows an electric coolant pump 1 that a housing 2 and a brushless external rotor motor disposed therein 3 having. The brushless external rotor motor 3 , which is also referred to below as an electric motor, has one with the housing 2 bolted stator 4 with several stator coils 5 on top of one out of the case 2 led out electrical connection line 6 be supplied with electricity, and a rotor or rotor 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.The stator 4 has one in an axial direction 8th the coolant pump 1 extending cylindrical recess 9 on. In the recess 9 are in the axial direction 8th spaced apart two bearings 10 . 11 arranged, which are z. B. may be ceramic bearings or plain bearings. The bearing distance can be increased compared to the construction of a conventional water pump. In addition, the front bearing sits closer to the force application point. Therefore, the bearings can be made smaller, which is the size of the good.

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.The runner 7 has an impeller 7a , a rotor shaft 7b and one in the axial direction 8th from the rear side of the impeller 7a projecting circular cylindrical section 7c on, on the inside in the circumferential direction distributed more permanent magnets 12 are arranged. Between the circular cylindrical section 7c or the permanent magnet 12 and the stator coils 5 there is a narrow annular gap 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.How out 1 it can be seen is the runner 7 over the rotor shaft 7b and the two camps 10 . 11 in the stator 4 rotatably mounted.

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.The housing 2 can be completely filled with coolant. About a partial flow return to the suction side, z. B. over holes 7d in the impeller 7a a cooling of the stator coils can be achieved. To protect the stator coils 5 in front of the coolant are the stator coils 5 with a protective layer 14 overdrawn. At the protective layer 14 it can be z. B. a lacquer layer or a rubber layer.

Claims (11)

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.Coolant pump ( 1 ) for vehicles, in particular for motorcycles, with a housing ( 2 ), in which an electric motor ( 3 ), which is a runner ( 7 ), which with a pump organ ( 7a ) is connected or coupled, characterized in that the electric motor ( 3 ) is an external rotor motor. Kühlmittelpumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (3) ein bürstenloser Außenläufermotor ist.Coolant pump ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the electric motor ( 3 ) is a brushless external rotor motor. 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.Coolant pump ( 1 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the electric motor ( 3 ) at least one electrical coil ( 5 ), which radially within the rotor ( 7 ) is arranged. 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.Coolant pump ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the coil ( 5 ) on a stator part ( 4 ) or on one with the housing ( 2 ), separate stator part ( 4 ) is arranged. 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.Coolant pump ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the runner ( 7 ) a rotor shaft ( 7b ), which radially within the coil ( 5 ) is stored. 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.Coolant pump ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the rotor shaft ( 7b ) in the stator part ( 4 ) of the housing or in which with the housing ( 2 ) connected separate stator ( 4 ) is stored. 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.Coolant pump ( 1 ) according to claim 6, characterized in that the rotor shaft ( 7b ) by means of two bearings ( 10 . 11 ), wherein the bearings are ceramic bearings or plain bearings. 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.Coolant pump ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the pump organ ( 7a ) is an impeller, one in the direction of a rotation axis ( 8th ) of the runner ( 7 ) at the front of the impeller ( 7 ) protruding circular cylindrical section ( 7c ), which the coil ( 5 ) encloses at least partially radially from the outside, wherein at a radial inner side of the circular cylindrical portion ( 7c ) distributed in the circumferential direction a plurality of permanent magnets ( 12 ) are arranged. 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.Coolant pump ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the housing ( 2 ) at least partially, in particular in the region of the pump gate ( 7a ), the rotor shaft ( 7b ) and the coil ( 5 ), with coolant, in particular with a water-glycol mixture, is filled, wherein the coil ( 5 ) with a protective layer ( 14 ), which covers the coil ( 5 ) protects against the coolant. 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.Vehicle, in particular motorcycle with an internal combustion engine having a cooling circuit, characterized in that, in the cooling circuit, a coolant pump ( 1 ) is arranged according to one of claims 1 to 9. 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.Electric vehicle with a battery for supply a drive motor of the electric vehicle with electrical energy, taking the battery to a cooling circuit is connected, characterized in that in the cooling circuit a coolant pump according to one of the claims 1 to 10 is arranged.
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