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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der
koreanischen Patentanmeldung mit der Nr. 10-2009-0112233 , die am 19. November 2009 eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt hier via Bezugnahme mit aufgenommen wird.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft eine elektrische Wasserpumpe. Insbesondere betrifft die Erfindung eine elektrische Wasserpumpe mit verbesserter Leistung und Haltbarkeit.
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Im Allgemeinen zirkuliert eine Wasserpumpe Kühlmittel zu einem Motor und zu einer Heizvorrichtung, um den Motor zu Kühlen und um eine Insassenkabine zu erwärmen. Das Kühlmittel, das aus der Wasserpumpe herausströmt, zirkuliert durch den Motor, die Heizvorrichtung oder den Kühler und tauscht damit Wärme aus und fließt dann zurück in die Wasserpumpe. Eine derartige Wasserpumpe kann im Allgemeinen vom Typ her in eine mechanische Wasserpumpe und in eine elektrische Wasserpumpe unterteilt werden.
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Die mechanische Wasserpumpe ist mit einem Riemenrad verbunden, das an der Kurbelwelle des Motors befestigt ist und wird gemäß der Drehung der Kurbelwelle (d. h. gemäß der Drehzahl des Motors) angetrieben. Daher bestimmt sich der Kühlmittelbetrag, der aus der mechanischen Wasserpumpe herausströmt, in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors. Der Kühlmittelbetrag, der von der Heizvorrichtung und dem Kühler benötigt wird, ist jedoch ein spezifischer Wert, unabhängig von der Drehzahl des Motors. Daher arbeiten die Heizvorrichtung und der Kühler in einem Bereich, in welchem die Motordrehzahl klein ist, nicht normal, und um die Heizvorrichtung und den Kühler normal zu betreiben, muss die Motordrehzahl erhöht werden. Wenn jedoch die Motordrehzahl erhöht wird, dann steigt auch der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs an.
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Im Gegensatz dazu wird eine elektrische Wasserpumpe von einem Motor angetrieben, der von einer Steuervorrichtung gesteuert wird. Daher kann die elektrische Wasserpumpe den Kühlmittelbetrag unabhängig von der Drehzahl des Motors bestimmen. Da Komponenten, die bei einer elektrischen Wasserpumpe verwendet werden, jedoch elektrisch betrieben sind, ist es für die elektrisch betriebenen Komponenten wichtig, dass diese ausreichende Wasserschutzleistung erfahren. Falls die Komponenten ausreichenden Wasserschutz haben, dann sind die Leistung und die Haltbarkeit der elektrischen Wasserpumpe ebenfalls verbessert.
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Gegenwärtig neigt die Anzahl der Fahrzeuge, die mit elektrischer Wasserpumpe ausgestattet sind, dazu, anzusteigen. Demgemäß werden zahlreiche Technologien zum Verbessern der Leistung und der Haltbarkeit der elektrischen Wasserpumpe entwickelt.
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Die Informationen dieses Hintergrundabschnitts dienen nur der allgemeinen Erleichterung des Verständnisses des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und stellen nicht den dem Fachmann bekannten Stand der Technik dar.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, eine elektrische Wasserpumpe bereitzustellen, welche die Vorteile verbesserter Leistung und Haltbarkeit hat.
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Die Erfindung stellt hierzu bereit ein Verfahren zum Herstellen einer Statoreinrichtung für eine elektrische Wasserpumpe, wobei die Statoreinrichtung, die eine Mehrzahl von Kern-Isolator-Einrichtungen aufweist, ein Magnetfeld gemäß einem Steuersignal erzeugt, und wobei ein Rotor, der durch das von der Statoreinrichtung erzeugte Magnetfeld rotiert wird, um Kühlmittel unter Druck zu setzen, wobei das Verfahren aufweisen kann: a) Stapeln einer Mehrzahl von aus Magnetmaterial gemachten Stücken, um einen Kernstapel zu bilden, b) Anformen eines Isolators an den Kernstapel, c) Wickeln einer Wicklung auf den Isolator, um eine Kern-Isolator-Einrichtung auszubilden, um einen Magnetpfad zu bilden, und d) sequentielles Verbinden der jeweiligen Kern-Isolator-Einrichtung unter Ausbildung einer Ringform, um die Statoreinrichtung auszubilden.
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Das Verfahren kann ferner aufweisen: Bilden einer Montagenut und eines Montagevorsprungs an dem Isolator im Schritt b) oder zwischen den Schritten b) und c).
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Das Verfahren kann ferner aufweisen: Formen eines Statorgehäuses an die jeweilige Kern-Isolator-Einrichtung und die Wicklung nach dem Schritt d).
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die elektrische Wasserpumpe aufweisen eine Mehrzahl von Kern-Isolator-Einrichtungen, um ein Magnetfeld gemäß einem Steuersignal zu erzeugen, wobei die Kern-Isolator-Einrichtungen aufweisen eine Mehrzahl von aus einem Magnetmaterial gemachten Stücken, um einen Kernstapel, der mit einem Isolator ausgebildet ist, zu bilden, wobei der Isolator von einer Wicklung umwickelt ist, um eine Kern-Isolator-Einrichtung zu bilden, um einen Magnetpfad zu bilden, und wobei die jeweiligen Kern-Isolator-Einrichtungen sequentiell in Ringform aneinander gekuppelt sind, und wobei ein Rotor von der Statoreinrichtung umgeben ist und von dem von der Statoreinrichtung generierten Magnetfeld rotiert wird, um Kühlmittel unter Druck zu setzen.
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Die elektrische Wasserpumpe kann ferner aufweisen ein Statorgehäuse, das an die jeweilige Kern-Isolator-Einrichtung und die Wicklung geformt ist, wobei das Statorgehäuse als eine Reaktionsmasse (BMC), aus zum Beispiel der Kaliumfamilie, mit einem niedrigen Kontraktionskoeffizienten gemacht ist.
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Die Stücke können jeweils aufweisen: einen Außenumfangsabschnitt, einen Innenumfangsabschnitt und einen Verbindungsabschnitt, der sich radial erstreckt, um den Außenumfangsabschnitt mit dem Innenumfangsabschnitt zu verbinden, wobei der Isolator aufweist einen Außenumfangsabschnitt, der den Außenumfangsabschnitt der Stücke umgibt, einen Innenumfangsabschnitt, der den Innenumfangsabschnitt der Stücke umgibt, und einen Verbindungsabschnitt, der den Verbindungsabschnitt der Stücke umgibt und der den Außenumfangsabschnitt des Isolators mit dem Innenumfangsabschnitt des Isolators verbindet.
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Die Umfangsdicke des Verbindungsabschnitts in den Stücken kann kleiner sein als jene des Außenumfangsabschnitts und des Innenumfangsabschnitts der Stücke.
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Die eine Seite des Innenumfangsabschnitts des Isolators kann mit einer Montagenut versehen sein, und die andere Seite des Innenumfangsabschnitts des Isolators kann mit einem Montagevorsprung vorgesehen sein, wobei eine Mehrzahl von Kern-Isolator-Einrichtungen miteinander verbunden sind durch Einsetzen des Montagevorsprungs der einen Kern-Isolator-Einrichtung in die Montagenut der anderen Kern-Isolator-Einrichtung.
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Die eine Seite des Außenumfangsabschnitts des Isolators kann mit einer Montagenut versehen sein, und die andere Seite des Außenumfangsabschnitts des Isolators kann mit einem Montagevorsprung versehen sein, wobei die Mehrzahl der Kern-Isolator-Einrichtungen miteinander verbunden ist durch Einsetzen des Montagevorsprungs der einen Kern-Isolator-Einrichtung in die Montagenut der anderen Kern-Isolator-Einrichtung.
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Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben Merkmale und Vorteile, die aus der nachfolgenden Detailbeschreibung, anhand der Begleitzeichnungen durchgeführt, ersichtlich werden, wobei die Erfindung jedoch nicht auf diese hier vorgetragenen Einzelbeispiele eingeschränkt ist.
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KURZEBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer elektrischen Wasserpumpe gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung.
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2 ist eine Querschnittsansicht entlang der in 1 mit A-A bezeichneten Linie.
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3 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Stator einer elektrischen Wasserpumpe gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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4 ist eine schematische Darstellung, welche Vorgänge zum Herstellen einer Kern-Isolator-Einrichtung durch Formen eines Isolators an einen Kernstapel bei einer elektrischen Wasserpumpe gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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5 zeigt eine schematische Darstellung, welche Vorgänge zum Verbinden von Kern-Isolator-Einrichtungen miteinander bei einer elektrischen Wasserpumpe gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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6 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Statoreinrichtung, welche durch Miteinanderverbinden von Kern-Isolator-Einrichtungen hergestellt ist bei einer elektrischen Wasserpumpe gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung.
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Es wird bemerkt, dass die anhängenden Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und dass sie die zahlreichen Merkmale und Grundprinzipien der Erfindung in teilweise vereinfachter Form darstellen. Spezifische Gestaltungsmerkmale der Erfindung, wie hierin offenbart, einschließlich zum Beispiel spezifischer Dimensionen, Orientierungen, Positionierungen und Gestaltungen bestimmen sich teilweise auch durch die speziell vorgesehenen Anwendungen und die Verwendungsumgebung.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Teile über die gesamten Figuren hinweg.
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1 ist eine perspektivische Ansicht einer elektrischen Wasserpumpe gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung, und 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der in 1 mit A-A bezeichneten Linie.
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Wie in 1 und 2 gezeigt ist, weist eine elektrische Wasserpumpe 1 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung auf: eine Pumpenabdeckung 10, einen Körper 30, ein Ansteuergehäuse 50 und eine Ansteuerabdeckung 70. Der Körper 30 ist mit einem Hinterende der Pumpenabdeckung 10 im Eingriff, um eine Schneckenkammer oder Spiralkammer 16 auszubilden, das Ansteuergehäuse 50 ist mit einem Hinterende des Körpers 30 im Eingriff, um eine Rotorkammer 38 und eine Statorkammer 42 auszubilden, und die Ansteuerabdeckung 70 ist mit einem Hinterende des Ansteuergehäuses 50 im Eingriff, um eine Ansteuerungskammer 64 zu bilden.
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Zusätzlich ist ein Pumprad 22 in die Schneckenkammer 16 montiert, ein Rotor 84, 86, 88 und 90, der an der Welle 82 befestigt ist, ist in die Rotorkammer 38 montiert, eine Statoreinrichtung 101 ist in die Statorkammer 42 montiert, und eine Ansteuervorrichtung 80 ist in die Ansteuerungskammer 64 montiert. Die Welle 82 hat eine zentrale Achse x, und der Rotor 84, 86, 88 und 90 sowie die Welle 82 rotieren um die zentrale Achse x. Die Statoreinrichtung 101 ist koaxial zur zentralen Achse x der Welle 82 angeordnet.
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Die Pumpenabdeckung 10 ist mit einem Einlass 12 an einem Frontendabschnitt davon sowie mit einem Auslass 14 an einem Seitenabschnitt davon versehen. Daher fließt Kühlmittel über den Einlass 12 in die elektrische Wasserpumpe 1, und das unter Druck gesetzte Kühlmittel in der elektrischen Wasserpumpe 1 fließt durch den Auslass 14 aus. Eine Schrägfläche 18 ist an einem Hinterendabschnitt des Einlasses 12 der Pumpenabdeckung 10 ausgebildet, und ein Hinterendabschnitt 20 der Pumpenabdeckung 10 erstreckt sich von der Schrägfläche 18 aus nach hinten. Der Hinterendabschnitt 20 der Pumpenabdeckung 10 ist mit einem Abdeckungsmontageabschnitt 44 des Körpers 30 durch ein Fixiermittel, wie zum Beispiel eine Schraube B, im Eingriff. Die Schrägfläche 18 ist bezüglich der Zentralachse x der Welle 82 schräg verlaufend, und ein Schnittpunkt P von Linien, die sich entlang der Schrägfläche 18 erstrecken, ist auf der zentralen Achse x der Welle 82 angeordnet.
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Die Schneckenkammer 16 zum Unter-Druck-Setzen des Kühlmittels ist in der Pumpenabdeckung 10 ausgebildet, und das Pumprad 22 zum Unter-Druck-Setzen und zum Ausgeben des Kühlmittels durch den Auslass 14 ist in die Schneckenkammer 16 montiert. Das Pumprad 22 ist an einem Frontendabschnitt der Welle 82 befestigt und rotiert zusammen mit der Welle 82. Zu diesem Zweck ist ein Schraubenloch 29 in einem Mittelabschnitt des Pumprads 22 ausgebildet, und ein Gewinde ist im Innenumfang des Schraubenlochs 29 ausgebildet. Eine Pumpenradschraube 28, die in das Schraubenloch 29 eingesetzt ist, ist in den Frontendabschnitt der Welle 82 geschraubt, um dadurch das Pumprad 22 an der Welle 82 festzulegen. Eine Unterlegscheibe w kann zwischen das Pumprad 22 und die Pumpenradschraube 28 zwischengelegt sein.
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Das Pumprad 22 ist mit einer Gegenfläche 26, die entsprechend der Schrägfläche 18 ausgebildet ist, an einem Frontendabschnitt davon ausgebildet. Daher ist auch ein Schnittpunkt der Linien, die sich entlang der Gegenfläche 29 erstrecken, auf der zentralen Achse x der Welle 82 angeordnet. Das Kühlmittel, das in die Wasserpumpe 1 geflossen ist, kann sanft geführt werden, und die Leistung der Wasserpumpe 1 kann verbessert sein, als eine Konsequenz des Anordnens der Mitte des Pumprads 22 und des Rotors 84, 86, 88 und 90, welche die Drehelemente der Wasserpumpe 1 bilden, und einer Mitte der Statoreinrichtung 101, welche ein feststehendes Element der Wasserpumpe 1 darstellt, auf der zentralen Achse x.
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Ferner ist das Pumprad 22 in einer Mehrzahl von Bereichen durch eine Mehrzahl von Flügelblättern 24 unterteilt. Das Kühlmittel, das in die Mehrzahl der Bereiche eingeströmt ist, wird durch die Drehung des Pumprads 22 unter Druck gesetzt.
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Der Körper 30 hat eine hohlzylindrische Form, die nach hinten hin offen ist, und ist im Eingriff mit dem Hinterende der Pumpenabdeckung 10. Der Körper 30 weist auf: eine Frontfläche 32, die zusammen mit der Pumpenabdeckung 10 die Schneckenkammer 16 ausbildet, die Statorkammer 42, welche am Außenumfangsabschnitt des Körpers 30 ausgebildet ist und in welcher die Statoreinrichtung 101 angebracht ist, und die Rotorkammer 38, die am Innenumfangsabschnitt der Statorkammer 42 ausgebildet ist und in welcher der Rotor 84, 86, 88 und 90 angebracht ist.
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Die Frontfläche 32 des Körpers 30 ist versehen mit dem Abdeckungsmontageabschnitt 44, einer ersten Statormontagefläche 40, einer ersten Lagermontagefläche 48 und einem Durchtrittsloch 34, ausgebildet sequentiell von dem Außenumfang zur Mitte davon.
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Der Abdeckungsmontageabschnitt 44 ist mit dem Hinterendabschnitt 20 der Pumpenabdeckung im Eingriff. Ein Dichtungsmittel, wie zum Beispiel ein O-Ring O, kann zwischen dem Abdeckungsmontageabschnitt 44 und dem Hinterendabschnitt 20 angeordnet sein, um Leckage des Kühlmittels aus der Schneckenkammer 16 zu verhindern.
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Die erste Statormontagefläche 40 steht nach hinten von der Frontfläche 32 aus vor und definiert eine Grenze zwischen der Statorkammer 42 und der Rotorkammer 38. In einem Zustand, in welchem das Dichtmittel, wie zum Beispiel ein O-Ring O, an der ersten Statormontagefläche 40 angebracht ist, ist das Frontende der Statoreinrichtung 101 an der ersten Statormontagefläche 40 angebracht.
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Die erste Lagermontagefläche 48 steht von der Frontfläche 32 aus nach hinten vor. Ein erstes Lager 94 ist zwischen der ersten Lagermontagefläche 48 und dem Frontendabschnitt der Welle 82 angeordnet, um die Welle 82 sanft rotieren zu lassen und um zu verhindern, dass die Welle 82 schräg verläuft.
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Das Durchtrittsloch 34 ist in einem Mittelabschnitt der Frontfläche 32 ausgebildet, sodass der Frontendabschnitt der Welle 82 durch das Durchtrittsloch 34 hindurch zur Schneckenkammer 16 hin vorsteht. Das Pumprad 22 ist an der Welle 82 in der Schneckenkammer 16 befestigt. Es ist exemplarisch in dieser Beschreibung erläutert, dass das Pumprad 22 an der Welle 82 durch eine Pumpradschraube 28 festgelegt ist. Jedoch kann das Pumprad auch auf den Außenumfang der Welle 82 gepresst sein.
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Ein Verbindungsloch 36 ist an der Frontfläche 32 zwischen der ersten Statormontagefläche 40 und der ersten Lagermontagefläche 48 ausgebildet. Daher ist die Rotorkammer 38 in Fluidverbindung mit der Schneckenkammer 16. Wärme, die an der Welle 82, am Rotor 84, 86, 88 und 90 und an der Statoreinrichtung 101 durch den Betrieb der Wasserpumpe 1 erzeugt wird, wird durch das Kühlmittel, das durch das Verbindungsloch 36 einströmt und ausströmt, gekühlt. Daher ist die Haltbarkeit der Wasserpumpe 1 verbessert. Ferner werden Schwimmmaterialien, d. h. schwimmende Partikel, im Kühlmittel davor bewahrt, sich in der Rotorkammer 38 anzuhäufen.
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Die Rotorkammer 38 ist im Mittelabschnitt des Körpers 30 ausgebildet. Die Welle 82 und der Rotor 84, 86, 88 und 90 sind in der Rotorkammer 38 angebracht.
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Ein Stufenabschnitt 83, dessen Durchmesser größer ist als der restliche Durchmesser der Welle 82, ist in einem Mittelabschnitt der Welle 82 ausgebildet. Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung kann eine Hohlwelle 82 verwendet werden.
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Der Rotor 84, 86, 88 und 90 ist an dem Stufenabschnitt 83 der Welle 82 befestigt und ist in einer unsymmetrischen Gestalt ausgebildet. Aufgrund der unsymmetrischen Gestalt des Rotors 84, 86, 88 und 90 wird Schub auf die Welle 82 in Richtung zu der Frontfläche 32 ausgeübt, und eine Druckdifferenz zwischen der Schneckenkammer 16 und der Rotorkammer 38 liegt vor. Der an der Welle 82 erzeugte Schub drückt die Welle 82 in Richtung zu der Frontfläche 32. Dadurch kann der Stufenabschnitt 83 der Welle 82 mit dem ersten Lager 94 interferieren und kollidieren, und das erste Lager 94 könnte demgemäß beschädigt werden. Um Interferenz und Kollision des Stufenabschnitts 83 der Welle 82 und des ersten Lagers zu verhindern, ist eine Manschette 100 zwischen den Stufenabschnitt 83 der Welle 82 und das erste Lager 94 montiert. Eine solche Manschette 100 ist aus elastischem Gummimaterial gemacht und baut den Schub der Welle 82, der auf das erste Lager 94 ausgeübt wird, ab.
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Im Falle, dass die Manschette 100 das erste Lager 94 direkt kontaktiert, kann der Schub der Welle 82, der auf das erste Lager 94 ausgeübt wird, abgebaut werden. Jedoch kann Rotationsreibung zwischen dem ersten Lager 94 und der Manschette 100 aus Gummimaterial auftreten, und dadurch kann die Leistung der Wasserpumpe verschlechtert werden. Daher ist ein Schubring 98 zwischen der Manschette 100 und dem ersten Lager 94 angeordnet, um die Drehreibung zwischen dem ersten Lager 94 und der Manschette 100 zu reduzieren. D. h., die Manschette 100 reduziert den Schub der Welle 82, und der Schubring 98 reduziert die Drehreibung der Welle 82. Es ist exemplarisch in dieser Beschreibung erläutert, dass eine Nut am Außenumfang der Manschette 100 ausgebildet ist und dass der Schubring 98 in dieser Nut angebracht ist. Jedoch ist ein Verfahren zum Installieren des Schubrings 98 an der Manschette 100 nicht auf diese exemplarische Ausführungsform der Erfindung eingeschränkt. Zum Beispiel kann eine Nut im Mittelabschnitt der Manschette 100 ausgebildet sein, und der Schubring 98 kann in diese Nut montiert sein. Ferner ist zu verstehen, dass irgendein Schubring 98 zwischen der Manschette 100 und dem ersten Lager 94 angeordnet sein kann, um vom Gedanken der Erfindung umfasst zu sein.
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Der Rotor 84, 86, 88 und 90 weist auf: einen Rotorkern 86, einen Permanentmagnet 88, eine Rotorabdeckung 84 und ein Rotorgehäuse 90.
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Der Magnetrotorkern 86 hat eine zylindrische Gestalt und ist an dem Stufenabschnitt 83 der Welle 82 durch Aufpressen oder durch Anschweißen befestigt. Der Rotorkern 86 ist mit einer Mehrzahl von Aussparungen (nicht gezeigt) versehen, die entlang einer Längsrichtung davon am Außenumfang davon ausgebildet sind, und der Permanentmagnet 88 ist in die jeweilige Aussparung eingreifend montiert.
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Der Permanentmagnet 88 ist am Außenumfang des Rotorkerns 86 angebracht.
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Ein Paar von Rotorabdeckungen 84 ist an beiden Enden des Rotorkerns 86 und des Permanentmagneten 88 angebracht. Die Rotorabdeckung 84 fixiert primär den Rotorkern 86 und den Permanentmagneten 88 aneinander und ist gemacht aus Kupfer oder aus rostfreiem Stahl mit hohem spezifischem Gewicht.
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In einem Zustand, in welchem der Rotorkern 86 und der Permanentmagnet 88 an die Rotorabdeckung 84 montiert sind, umgibt das Rotorgehäuse 90 die Außenumfänge des Rotorkerns 86 und des Permanentmagneten 88, um diese sekundär aneinander zu fixieren. Das Rotorgehäuse 90 ist aus einer Reaktionsmasse (BMC), umfassend zum Beispiel eine Kaliumfamilie, mit niedrigem Kontraktionskoeffizienten. Ein Verfahren zum Herstellen des Rotorgehäuses 90 wird nachfolgend erläutert.
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Der Rotorkern 86 und der Permanentmagnet 88 sind an die Rotorabdeckung 84 montiert, und die Rotorabdeckung 84, an welcher der Rotorkern 86 und der Permanentmagnet 88 montiert sind, wird in eine Form (nicht gezeigt) eingesetzt. Danach wird eine Reaktionsmasse (BMC), einschließend eine Kaliumfamilie, geschmolzen und bei hoher Temperatur (z. B. 150°C) und hohem Druck in die Form gegeben. Dann wird die Reaktionsmasse (BMC) in der Form gekühlt. Wie oben beschrieben, falls das Rotorgehäuse 90 aus einer Reaktionsmasse mit niedrigem Kontraktionskoeffizient ist, kann das Rotorgehäuse 90 präzise hergestellt werden. Im Allgemeinen ist der Kontraktionskoeffizient eines Harzes 4/1000–5/1000, wobei jedoch der Kontraktionskoeffizient der Reaktionsmasse (BMC) bei etwa 5/10000 liegt. Falls das Rotorgehäuse 90 hergestellt wird durch Eingießen des Hochtemperaturharzes in die Form, zieht sich das Rotorgehäuse 90 zusammen und darf nicht die Zielgestalt haben. Daher, falls das Rotorgehäuse 90 durch die Reaktionsmasse (BMC) hergestellt wird, einschließend die Kaliumfamilie, mit niedrigem Kontraktionskoeffizient, dann kann das Zusammenziehen des Rotorgehäuses 90 beim Abkühlen stark reduziert werden und das Rotorgehäuse 90 kann präzise hergestellt werden. Ferner, da die Reaktionsmasse (BMC), aus zum Beispiel der Kaliumfamilie, eine gute Wärmeleitfähigkeit hat, kann der Rotor unabhängig gekühlt werden. Daher kann die Wasserpumpe vor Wärmeschaden bewahrt werden.
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Zusätzlich, gemäß einer herkömmlichen Vorgehensweise zum Herstellen des Rotors, ist der Permanentmagnet fest am Außenumfang des Rotorkerns mittels Klebens angebracht. Wenn jedoch der Rotor rotiert, wird hohe Temperatur und hoher Druck nahe des Rotors erzeugt. Damit kann der Kleber schmelzen oder der Permanentmagnet kann sich vom Rotorkern lösen. Der Permanentmagnet 88, der an den Rotorkern 86 montiert ist, kann im Gegensatz dazu durch die Rotorabdeckung 84 primär gut festgelegt werden und sekundär durch das Rotorgehäuse 90 gut festgelegt werden, gemäß der exemplarischen Ausführungsform der Erfindung. Daher löst sich der Permanentmagnet 88 nicht vom Rotorkern 86.
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Die Statorkammer 42 ist in dem Körper 30 an einer bezüglich der Rotorkammer 38 radialen Außenposition ausgebildet. Die Statoreinrichtung 101 ist in die Statorkammer 42 montiert.
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Die Statoreinrichtung 101 ist direkt oder indirekt am Körper 30 festgelegt und weist auf einen Statorkern 102, einen Isolator 104, eine Wicklung 108 und ein Statorgehäuse 109.
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Der Statorkern 105 ist durch Stapeln einer Mehrzahl von Stücken 150 aus Magnetmaterial ausgebildet. D. h., die Mehrzahl von dünnen Stücken, wird aufgestapelt, sodass der Statorkern 102 eine Zieldicke erreicht.
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Der Isolator 104 verbindet die Stücke, die den Statorkern 102 ausbilden, miteinander und ist durch Formen eines Harzes ausgebildet. D. h., der Statorkern 102, der durch Stapeln der Mehrzahl von Stücken ausgebildet ist, wird in eine Form (nicht gezeigt) eingesetzt, und dann wird geschmolzenes Harz in die Form eingespritzt. Dadurch wird der Statorkern 102, an welchem der Isolator 104 angebracht ist, hergestellt. Zu dieser Zeit werden auch Wicklungsmontageaussparungen 106 am Frontendabschnitt und am Hinterendabschnitt des Statorkerns 102 und des Isolators 104 ausgebildet.
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Die Wicklung 108 wird um den Außenumfang des Statorkerns 102 gewickelt, um einen Magnetpfad zu bilden.
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Das Statorgehäuse 109 umgibt den Statorkern 102, den Isolator 104 und die Wicklung 108 und dichtet diese. Das Statorgehäuse 109, wie auch das Rotorgehäuse 90, wird durch Einsetzformen der Reaktionsmasse (BMC), aus zum Beispiel der Kaliumfamilie, hergestellt.
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Ferner, wenn das Statorgehäuse 109 einsetzgeformt wird, kann auch ein Hall-Sensor 112 und eine Hall-Sensorleiterplatte 110 mit einsetzgeformt werden. D. h., der Stator 101, der Hall-Sensor 112 und die Hall-Sensorleiterplatte 110 können integral als eine einzige Komponente hergestellt sein.
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Der Hall-Sensor 112 detektiert die Position des Rotors 84, 86, 88 und 90. Eine Markierung (nicht gezeigt) zum Repräsentieren der Position des Rotors ist an dem Rotor 84, 86, 88 und 90 ausgebildet, und der Hall-Sensor 112 detektiert die Markierung, um die Position des Rotors 84, 86, 88 und 90 zu erfassen.
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Die Hall-Sensorleiterplatte 110 steuert ein Steuersignal, das der Statoreinrichtung 101 zugeführt wird, gemäß der von dem Hall-Sensor erfassten Position des Rotors 84, 86, 88 und 90. D. h., die Hall-Sensorleiterplatte 110 sorgt dafür, dass zum Beispiel ein starkes Magnetfeld an dem einen Abschnitt der Statoreinrichtung 101 generiert wird und dass ein schwaches Magnetfeld an dem anderen Abschnitt der Statoreinrichtung 110 erzeugt wird, gemäß der Position des Rotors 84, 86, 88 und 90. Dadurch wird die Anfangsmobilität der Wasserpumpe verbessert.
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Ein Gehäusemontageabschnitt 46 ist an der Außenfläche des Hinterendes des Körpers 30 ausgebildet.
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Das Ansteuergehäuse 50 ist mit dem Hinterende des Körpers 30 im Eingriff und ist von einer Gehäusefläche 52 am Vorderendabschnitt davon gebildet. Die Rotorkammer 38 und die Statorkammer 42 sind in dem Körper 30 durch In-Eingriff-Bringen des Ansteuergehäuses 50 mit dem Hinterendabschnitt des Körpers 30 ausgebildet. Ein Körpermontageabschnitt 60 ist am Außenumfang des Frontendabschnitts des Ansteuergehäuses 50 ausgebildet und ist mit dem Gehäusemontageabschnitt 46 durch ein Befestigungsmittel, wie zum Beispiel eine Schraube B, im Eingriff.
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Die Gehäusefläche 52 ist mit einem Einsetzabschnitt 54, einer zweiten Statormontagefläche 56 und einer zweiten Lagermontagefläche 58 ausgebildet, und zwar ausgebildet sequentiell von dem Außenumfang zur Mitte davon hin.
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Der Einsetzabschnitt 54 ist an einem äußeren Umfangsabschnitt der Gehäusefläche 52 ausgebildet und ragt nach vorne vor. Der Einsetzabschnitt 54 ist in den Hinterendabschnitt des Körpers 30 eingesetzt und mit diesem im engen Kontakt. Ein Abdichtmittel, wie zum Beispiel ein O-Ring O, ist zwischen dem Einsetzabschnitt 54 und dem Hinterendabschnitt des Körpers 30 angeordnet, um die Statorkammer 42 zu schließen und abzudichten.
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Die zweite Statormontagefläche 56 steht von der Gehäusefläche 52 aus vor, um die Grenze zwischen der Statorkammer 52 und der Rotorkammer 38 zu definieren. Das Hinterende der Statoreinrichtung 101 ist an der zweiten Statormontagefläche 56 angebracht, wobei ein Dichtmittel, wie zum Beispiel ein O-Ring O, zwischengelegt ist. Die Statorkammer 42 ist nicht in Fluidverbindung mit der Rotorkammer 38, und zwar aufgrund des O-Rings O, der zwischen der ersten Statormontagefläche und dem Frontende der Statoreinrichtung 101 angeordnet ist, und wegen des O-Rings O, der zwischen der zweiten Statormontagefläche 56 und dem Hinterende des Stators 101 angeordnet ist. Daher fließt Kühlmittel, das in die Rotorkammer 38 geflossen ist, nicht in die Statorkammer 42 und auch nicht zur Statorkammer 42.
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Die zweite Lagermontagefläche 58 steht von der Gehäusefläche 52 aus nach vorne vor. Ein zweites Lager 96 ist zwischen der zweiten Lagermontagefläche 58 und dem Hinterendabschnitt der Welle 82 angeordnet, um die Welle 82 sanft zu rotieren und um zu verhindern, dass die Welle 82 schräg verläuft.
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Das Hinterende des Ansteuergehäuses 50 ist offen. Die Ansteuerungskammer 64 ist zwischen dem Ansteuergehäuse 50 und der Ansteuerabdeckung 70 ausgebildet durch den Eingriff der Ansteuerabdeckung 70, die in Scheibenform ausgebildet ist, mit dem Hinterende des Ansteuergehäuses 50 mittels eines Fixiermittels, wie zum Beispiel einer Schraube B. Zu diesem Zweck steht ein Vorsprungsabschnitt 72 vom Außenumfang der Ansteuerabdeckung 70 aus vor, und dieser Vorsprungsabschnitt 72 ist in den Außenumfang 62 des Hinterendes des Ansteuergehäuses 50 eingesetzt und in engem Kontakt damit. Ein Dichtmittel, wie zum Beispiel ein O-Ring O, ist zwischen dem Vorsprungsabschnitt 72 und dem Außenumfang 62 angeordnet, um zu verhindern, dass Fremdkörper und fremde Substanzen, wie Staub und Schmutz, in die Ansteuerungskammer 64 eindringen.
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Die Ansteuervorrichtung 80, die den Betrieb der Wasserpumpe 1 steuert, ist in der Ansteuerungskammer 64 untergebracht. Die Ansteuereinrichtung 80 weist Mikroprozessoren und eine Leiterplatine (PCB) auf. Die Ansteuervorrichtung 80 ist über einen Verbinder 74 elektrisch mit einer nicht gezeigten Steuervorrichtung verbunden, die außerhalb der elektrischen Wasserpumpe 1 angeordnet ist. Ferner ist die Ansteuervorrichtung 80 elektrisch mit der Hall-Sensorleiterplatte 110 verbunden, um das von der Steuervorrichtung erhaltene Steuersignal an die Hall-Sensorleiterplatte 110 weiter zu übermitteln.
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Die Ansteuerungskammer 64 ist von der Rotorkammer 38 durch die Gehäusefläche 52 isoliert abgetrennt. Daher kann Kühlmittel in der Rotorkammer 38 nicht in die Ansteuerungskammer 64 strömen.
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Die Statoreinrichtung 101 der elektrischen Wasserpumpe gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend im weiteren Detail mit Bezugnahme auf 3 erläutert.
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3 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Stator einer elektrischen Wasserpumpe gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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Wie in 3 gezeigt ist, ist eine Mehrzahl von Fixiernuten 105 am Außenumfang des hinteren Endes des Statorgehäuses 109 ausgebildet. Der Einsetzabschnitt 54 ist in die Fixiernut 105 eingesetzt, um eine Drehbewegung und eine Axialbewegung der Statoreinrichtung 101, die durch eine Drehung des Rotors 84, 86, 88 und 90 verursacht würde, zu beschränken bzw. zu verhindern. Eine solche Fixiernut 105 kann zusammen mit dem Statorgehäuse 109 ausgebildet werden, wenn das Statorgehäuse 109 einsetzgeformt wird, und ein zusätzlicher Vorgang oder eine zusätzliche Vorrichtung zum Ausbilden der Fixiernut 105 sind nicht erforderlich. Daher nimmt die Anzahl an Vorgängen zum Herstellen der Statoreinrichtung 101 nicht zu. Ferner, da die Statoreinrichtung 101 weder mittels eines Klebers, noch durch einen Presssitz am Körper 30 fixiert ist, kann die Statoreinrichtung 101 leicht vom Körper 30 abmontiert werden. Daher, falls die Statoreinrichtung 101 defekt ist, kann die Statoreinrichtung 101 leicht ausgetauscht werden.
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Zusätzlich, wie in 2 gezeigt, bildet der Innenumfang des Statorgehäuses 109 einen Teil der Rotorkammer 38. Wie oben beschrieben, fließt Kühlmittel in die Rotorkammer 38 und bewegt sich in der Rotorkammer 38 durch die Rotation der Welle 82 und des Rotors 84, 86, 88 und 90. Da eine Statornut 122 am Innenumfang des Statorgehäuses 109 entlang dessen Längsrichtung ausgebildet ist, fließt Kühlmittel in der Rotorkammer 38 entlang der Statornut 122 und entfernt Schwimmmaterialien und Schwimmpartikel, die am Innenumfang des Statorgehäuses 109 hängen. Die Gestalt der Statornut 122 kann einfach unter Berücksichtigung des Flusses/der Strömung des Kühlmittels in der Rotorkammer 38 bestimmt werden.
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Ferner, um Vibration und Lärm durch die Drehung des Rotors 84, 86, 88 und 90 zu verringern und um Vibration, die erzeugt wird, wenn das Fahrzeug fährt, zu verringern, sind eine Mehrzahl von Dämpfungslöchern 120 im Statorgehäuse 109 ausgebildet. Vibration und Lärm von der Rotation des Rotors 84, 86, 88 und 90 und Vibration, die generiert wird, wenn das Fahrzeug fährt, werden durch die Bewegung von Gas in der Statorkammer 42 durch das Dämpfungsloch 120 absorbiert. Die Position und die Gestalt des Dämpfungslochs 120 können leicht gemäß der Vibrationsfrequenz und der Druckfrequenz des Stators 101 bestimmt werden. Zusätzlich kann ein geschäumtes Harz oder ein sonstiges Schall absorbierendes Material in das Dämpfungsloch 120 gefüllt sein, um Vibration und Lärm weiter zu reduzieren.
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Die Statornut 122 und das Dämpfungsloch 120 können am Rotor 84, 86, 88 und 90 ausgebildet sein. D. h., die Nuten (nicht gezeigt) können am Außenumfang des Rotorgehäuses 90 ausgebildet sein, sodass das Kühlmittel in der Rotorkammer 38 entlang der Nuten fließt und schwimmende Materialien, die am Außenumfang des Rotorgehäuses 90 hängen, entfernt. Ferner können Vibration und Lärm von der Rotation des Rotors 84, 86, 88 und 90 und Vibration, die durch das fahrende Fahrzeug erzeugt wird, durch Ausbilden von Löchern (nicht gezeigt) im Rotorgehäuse 90 absorbiert werden.
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Mit Bezug auf die 4 bis 6 wird ein Verfahren zum Herstellen eines Stators für eine elektrische Wasserpumpe gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung nachfolgend im Detail erläutert.
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4 zeigt eine schematische Darstellung, welche Vorgänge zum Herstellen einer Kern-Isolator-Einrichtung durch Formen eines Isolators an einen Kernstapel bei einer elektrischen Wasserpumpe gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung zeigt. 5 ist eine schematische Darstellung, welche Vorgänge zum miteinander Verbinden von Kern-Isolator-Einrichtungen bei einer elektrischen Wasserpumpe gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung zeigt. 6 ist eine perspektivische Darstellung der Statoreinrichtung, welche durch miteinander Verbinden der Kern-Isolator-Einrichtungen hergestellt ist bei einer elektrischen Wasserpumpe gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung.
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Wie in den 4 bis 6 gezeigt ist, wird der Statorkern 102, der eine Mehrzahl von Kern-Isolator-Einrichtungen 190 aufweist, durch miteinander Verbinden der Kern-Isolator-Einrichtungen 190 in einer Ringform hergestellt, und jeder Kernstapel 160 in einer Kern-Isolator-Einrichtung 190 ist durch Stapeln einer Mehrzahl von Stücken 150 ausgebildet.
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Jedes Stück 150 weist auf: einen Außenumfangsabschnitt 152, der einen Außenumfangsabschnitt des Kernstapels 160 bildet, einen Innenumfangsabschnitt 154, der einen Innenumfangsabschnitt des Kernstapels 160 bildet, und einen Verbindungsabschnitt 156, der sich radial erstreckt, um den Außenumfangsabschnitt 152 und den Innenumfangsabschnitt 154 miteinander zu verbinden. Die Umfangsdicke T2 des Verbindungsabschnitts 156 ist kleiner als jene T1 und T3 des Außenumfangsabschnitts 152 bzw. des Innenumfangsabschnitts 154. Die Wicklung 108 ist um den Verbindungsabschnitt 156 gewickelt.
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Wenn der Kernstapel 160 wie oben erläutert hergestellt ist, dann wird eine Kern-Isolator-Einrichtung 190 ausgebildet durch Formen des Isolators 104 an den Kernstapel 160. Die Gestalt der Kern-Isolator-Einrichtung 190 entspricht jener des jeweiligen Stücks 150. D. h., der Isolator 104 weist auf einen Außenumfangsabschnitt 172, der den Außenumfangsabschnitt des Kernstapels 160 umgibt, einen Innenumfangsabschnitt 174, der den Innenumfangsabschnitt des Kernstapels 160 umgibt, und einen Verbindungsabschnitt 180, der den Verbindungsabschnitt des Kernstapels 160 umgibt und der den Außenumfangsabschnitt 172 des Isolators 104 mit dem Innenumfangsabschnitt 174 des Isolators 104 verbindet. Der Außenumfangsabschnitt 172, der Innenumfangsabschnitt 174 und der Verbindungsabschnitt 180 des Isolators 104 haben jeweils Gestalten, die gleich sind mit dem Außenumfangsabschnitt 152, dem Innenumfangsabschnitt 154 bzw. dem Verbindungsabschnitt 156 der Stücke 150. Daher ist die Umfangsdicke des Verbindungsabschnitts 180 des Isolators 104 kleiner als jene des Außenumfangsabschnitts 172 und des Innenumfangsabschnitts 174 des Isolators 104. Solch ein Verbindungsabschnitt 180 bietet einen Raum/eine Aussparung, in welchem die Wicklung 108 aufgewickelt ist.
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Eine Montagenut 176 ist an der einen Seite des Außenumfangsabschnitts 172 des Isolators 104 ausgebildet, und ein Montagevorsprung 178 ist an der anderen Seite des Außenumfangabschnitts 172 des Isolators 104 ausgebildet. Ferner ist eine Montagenut 176 an der einen Seite des Innenumfangsabschnitts 174 des Isolators 104 ausgebildet, und ein Montagevorsprung 178 ist an der anderen Seite des Innenumfangsabschnitts 174 des Isolators 104 ausgebildet. Die Kern-Isolator-Einrichtungen 190 sind miteinander verbunden, um eine Ring-Statoreinrichtung 165 auszubilden, durch Einsetzen des jeweiligen Montagevorsprungs 178, der am Außenumfangsabschnitts 172 des jeweiligen Isolators 104 ausgebildet ist, in die jeweilige Montagenut 176, die am Außenumfangsabschnitt 172 des jeweils benachbarten Isolators 104 ausgebildet ist, und durch Einsetzen des Montagevorsprungs 178, der am Innenumfangsabschnitt 174 des jeweiligen Isolators 104 ausgebildet ist, in die Montagenut 176, die am jeweiligen Innenumfangsabschnitt 174 des benachbarten Isolators 104 ausgebildet ist. Ferner können die Montagenut 176 und der Montagevorsprung 178 an jedem von dem Außenumfangsabschnitt 172 und von dem Innenumfangsabschnitt 174 des Isolators 104 ausgebildet sein.
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Der Isolator 104 ist aus einem Isoliermaterial gemacht und verhindert, dass die Wicklung 108 in Kontakt mit dem Kernstapel 160 kommt. Daher kann der Isolator 104 nicht an ein Gesamtteil des Kernstapels 106 geformt werden. Ferner kann der Isolator 104 an einen Abschnitt geformt werden, an welchem die Wicklung 108 anzuwickeln ist.
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Gemäß einer herkömmlichen Vorgehensweise zum Herstellen eines Stators werden Stücke eines Statorkerns direkt miteinander verbunden, um den Statorkern zu bilden. Hiernach wird ein Isolator an den Statorkern geformt. In diesem Fall müssen Verbindungsteile zum Verbinden der Stücke miteinander an jedem der dünnen Stücke des Statorkerns vorgesehen werden. Daher ist die Ausschussrate des Statorkerns relativ hoch. Bei der exemplarischen Ausführungsform der Erfindung dagegen werden die Montagenut 176 und der Montagevorsprung 178 am Isolator 104 angeformt (bzw. in diesen eingeformt), wenn oder nachdem der Isolator 104 an den Kernstapel 160 angeformt wird, um die Kern-Isolator-Einrichtung 190 auszubilden. Daher können die Vorgänge zum Herstellen des Stators mit Genauigkeit durchgeführt werden und die Ausschussrate kann erheblich verringert werden.
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Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung, wenn der Isolator 104 an den Kernstapel 160 angeformt wird, um die Kern-Isolator-Einrichtung 190 zu bilden, dann wird die Wicklung 108 um den Verbindungsabschnitt 180 des Isolators 104 gewickelt. Danach wird die Mehrzahl von Kern-Isolator-Einrichtungen 190, um welche jeweils die Wicklung 108 gewickelt ist, unter Ausbildung einer Ring-Statoreinrichtung 195 miteinander verbunden.
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Gemäß einer herkömmlichen Vorgehensweise zum Herstellen eines Stators wird eine Wicklung gewickelt, nachdem ein Isolator an den Statorkörper geformt ist. Jedoch werden die Kern-Isolator-Einrichtungen 190 gemäß der exemplarischen Ausführungsform der Erfindung nach dem Wickeln der Wicklung um die jeweilige Kern-Isolator-Einrichtung 190 miteinander verbunden. Daher, da mehr Wicklungen mit einem vorbestimmten Volumen gewickelt werden können, kann die Ausgangsleistung erhöht werden.
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Da ein Stator und ein Rotor, die elektrisch betrieben werden, durch ein Harzgehäuse umgeben sind, welches eine Wasserschutzleistung aufweist, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, kann die Leistung und die Haltbarkeit einer elektrischen Wasserpumpe erhöht werden.
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Zusätzlich, da ein Hall-Sensor und eine Hall-Sensorleiterplatte in den Stator eingebaut sind und ein Steuersignal gemäß einer Anfangsposition des Rotors verändert wird, kann die Anfangsmobilität der elektrischen Wasserpumpe verbessert werden.
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Ferner, da das Kühlmittel in der Rotorkammer fließt, in welcher der Rotor montiert ist, kann der Rotor gekühlt werden und Fremdmaterial in der Rotorkammer kann entfernt werden.
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Da die Materialien, die an dem Stator anhaften, durch den Fluss des Kühlmittels in der Rotorkammer entfernt werden, kann die Leistung der Wasserpumpe ferner gesteigert werden.
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Zusätzlich können Vibration und Lärm reduziert werden durch die Dämpfungslöcher, die im Statorgehäuse ausgebildet sind.
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Zur Erleichterung der Erläuterung und der genauen Definition in den anhängenden Ansprüchen sind Ausdrücke wie „Inneres” und „Äußeres” dazu verwendet, um Merkmale in den exemplarischen Ausführungsformen mit Bezug auf die Positionen dieser Merkmale in den angehängten Zeichnungen zu beschreiben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2009-0112233 [0001]
