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Der Erfindung beansprucht die Priorität der
Koreanischen Patentanmeldung mit der Nummer 10-2009-0112234 , die am 19. November 2009 eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt hier via Bezugnahme mit aufgenommen wird.
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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 die Insassenkabine zu erwärmen. Das Kühlmittel, das von der Wasserpumpe ausfließt, zirkuliert durch den Motor, durch die Heizvorrichtung oder den Kühler und tauscht mit diesen Wärme aus, und fließt zurück in die Wasserpumpe. Eine derartige Wasserpumpe ist grob unterteilt in eine mechanische Wasserpumpe und eine elektrische Wasserpumpe.
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Die mechanische Wasserpumpe ist mit einem Riemenrad verbunden, das an der Kurbelwelle des Motors befestigt ist und wird durch die Drehung der Kurbelwelle (d. h. der Drehung des Motors) angetrieben. Daher wird der Kühlmittelbetrag, der aus der mechanischen Wasserpumpe fließt, gemäß der Drehzahl des Motors bestimmt. Jedoch ist der Kühlmittelbetrag, der in der Heizvorrichtung und in dem Kühler erforderlich ist, ein spezifischer Wert, unabhängig von der Drehzahl des Motors. Daher arbeiten die Heizvorrichtung und der Kühler normalerweise nicht normal in einem Bereich, in welchem die Motordrehzahl klein ist, und, um die Heizvorrichtung und den Kühler normal arbeiten zu lassen, muss die Motordrehzahl erhöht werden. Wenn jedoch die Motordrehzahl erhöht wird, dann steigt auch der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs.
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Im Gegensatz dazu wird die elektrische Wasserpumpe von einem Motor angetrieben, der von einem Steuerapparat gesteuert wird. Daher kann die elektrische Wasserpumpe den Kühlmittelbetrag unabhängig von der Drehzahl des Motors bestimmen. Da jedoch die Komponenten in der elektrischen Wasserpumpe elektrisch betätigt sind, ist dies für die elektrisch betätigten Komponenten wichtig, eine ausreichende Wasserdichtleistung zu haben. Wenn die Komponenten eine ausreichende Wasserdichtleistung haben, sind die Leistung und die Haltbarkeit der elektrischen Wasserpumpe ebenfalls verbessert.
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Gegenwärtig steigt die Anzahl an Fahrzeugen, welche eine elektrische Wasserpumpe haben, tendenziell an. Demgemäß wurden zahlreichen Technologien zum Verbessern der Leistung und der Haltbarkeit der elektrischen Wasserpumpe entwickelt.
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Die Informationen im vorausgehenden Hintergrundabschnitt dienen nur dem Verständnis des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und stellen nicht den dem Fachmann bekannten Stand der Technik dar.
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Unterschiedliche Aspekte der Erfindung sind darauf gerichtet, eine elektrische Wasserpumpe zu schaffen, die die Vorteile einer verbesserten Leistung und Haltbarkeit hat.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann eine elektrische Wasserpumpenvorrichtung aufweisen: einen Stator, der ein magnetisches Feld gemäß einem Steuersignal erzeugt, einen Rotor, der von dem Stator umgeben ist und der durch das von dem Stator generierte magnetische Feld rotiert wird, eine Pumpenabdeckung mit einem Einlass, durch welchen Kühlmittel einfließt, und mit einem Auslass, durch welchen unter Drück gesetztes Kühlmittel ausfließt, einen Körper mit einer Frontfläche, ausbildend eine Schneckenkammer oder Spiralkammer zwischen der Pumpenabdeckung und der Frontfläche, eine Statorkammer, die in Radialrichtung an einem Außenabschnitt des Körpers ausgebildet ist, wobei der Stator in die Statorkammer montiert ist, und eine Rotorkammer, die in Radialrichtung an einem Innenabschnitt des Körpers ausgebildet ist, wobei der Rotor in die Rotorkammer montiert ist, eine Welle mit einer zentralen Achse, die an dem Rotor befestigt ist, sodass sie zusammen mit dem Rotor um die zentrale Achse davon rotiert, und die in die Rotorkammer montiert ist, und ein Pumpenrad (z. B. ein Flügelrad), das an einem Frontabschnitt der Welle befestigt ist, um zusammen mit der Welle mit zu rotieren, das durch den Einlass eingeflossenes Kühlmittel unter Drück setzt und das in die Schneckenkammer montiert ist.
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Die elektrische Wasserpumpe kann ferner aufweisen: ein Ansteuergehäuse, das lösbar an einem Hinterende des Körpers anmontiert ist, das von einer Gehäusefläche an einer Frontfläche davon gebildet ist, das eine Hinterfläche aufweist, die nach hinten hin offen ist, und das eine Ansteuerungskammer darin aufweist, und eine Ansteuervorrichtung, die in der Ansteuerungskammer montiert ist und die dem Stator ein Steuersignal zuführt, wobei die Gehäusefläche mit einem Einsetzabschnitt ausgestattet ist, der von einem Außenumfang davon nach vorne hin vorsteht und lösbar in einen hinteren Endabschnitt des Körpers eingesetzt ist, wobei eine Fixiernut am Außenumfang eines Hinterendes des Stators in diesem ausgebildet ist, in welche der Einsetzabschnitt eingesetzt ist und welche eine Drehung des Stators verhindert.
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Ein erstes Lager kann zwischen der Welle und der Frontfläche des Körpers angeordnet sein, um die Drehreibung der Welle zu reduzieren, wobei der Rotor in einer unsymmetrischen Gestalt ausgebildet ist, um eine Schubkraft zur Frontfläche des Körpers hin zu generieren.
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Eine Manschette kann zwischen dem ersten Lager und dem Rotor auf die Welle montiert sein, um durch den Schub verursachte Interferenz und Kollision der Welle und des ersten Lagers zu verhindern, und ein Schubring ist zwischen die Manschette und das erste Lager montiert zum Erzielen einer sanften Rotation der Welle, wobei die Manschette aus einem Gummimaterial ist und wobei der Schubring aus einem Keramikmaterial ist.
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Ein zweites Lager kann zwischen einem hinteren Endabschnitt der Welle und der Frontfläche des Ansteuergehäuses montiert sein, um die Drehreibung der Welle zu reduzieren, wobei das zweite Lager zwischen einem Stufenabschnitt der Welle an der Hinterseite davon und der Frontfläche des Ansteuergehäuses angeordnet ist, um die Drehreibung der Welle zu reduzieren.
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Der Stator kann aufweisen: einen Statorkern, der gebildet ist durch Stapeln einer Mehrzahl von Stücken aus Magnetmaterial, einen Isolator, der die Stücke des Statorkerns miteinander verbindet, eine Wicklung, von der der Statorkern umwickelt ist, um einen magnetischen Pfad zu bilden, und ein Statorgehäuse, das den Statorkern, den Isolator und die Wicklung umgibt und abdichtet, wobei eine Fixiernut am Außenumfang eines Hinterendes des Statorgehäuses ausgebildet ist, und wobei ein Innenumfang des Statorgehäusers Teil der Rotorkammer bildet.
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Die Rotorkammer kann in Fluidverbindung mit der Schneckenkammer sein, und die Statorkammer kann nicht in Fluidverbindung mit der Rotorkammer sein, sondern gegen diese abgedichtet sein, wobei eine Statornut an einem Innenumfang des Statorgehäuses entlang einer Längsrichtung des Stators ausgebildet ist, sodass Fremdkörper, die an dem Stator hängen, entlang der Statornut durch den Kühlmittelfluss in der Rotorkammer entfernt werden.
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Eine Mehrzahl von Dämpfungslöchern zum Verringern von Vibration und Lärm durch die Drehung des Rotors kann an dem Statorgehäuse ausgebildet sein.
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Das Statorgehäuse kann aus einer Reaktionsmasse (BMC-Komponente) gemacht sein, aus z. B. der Kaliumfamilie, das einen geringen Kontraktionskoeffizienten hat, wobei der Stator ferner aufweist einen Hall-Sensor, der die Position des Rotors erfasst, und eine Hall-Sensor-Leiterplatte, die das dem Stator zugeführte Steuersignal gemäß einer Position des Rotors, die vom Holl-Sensor detektiert wurde, steuert, wobei der Hall-Sensor und die Hall-Sensorleiterplatte auch von dem Statorgehäuse ummantelt und abgedichtet sind.
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Der Rotor kann aufweisen: einen Rotorkern mit einer hohlzylindrischen Gestalt und gemacht aus Magnetmaterial, einen Permanentmagneten, der an einem Außenumfang des Rotorkerns montiert ist, eine Rotorabdeckung, die an beiden distal Enden des Rotorkerns und des Permanentmagneten angebracht ist, um den Rotorkern und den Permanentmagneten aneinander zu fixieren, und ein Rotorgehäuse, das einen Außenumfang des Rotorkerns und des Permanentmagneten zusammen umgibt, um den Rotorkern und den Permanentmagneten in einem Zustand zu fixieren, in welchem der Rotorkern und der Permanentmagnet an der Rotorabdeckung anmontiert sind.
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Das Rotorgehäuse kann aus einer Reaktionsmasse (BMC-Komponente), aus z. B. der Kalium-Familie, gemacht sein, welche einen niedrigen Kontraktionskoeffizienten hat, wobei ein erstes Lager zwischen der Welle und der Frontfläche des Körpers angeordnet ist, um die Drehreibung der Welle zu reduzieren, und wobei eine Manschette zwischen dem ersten Lager und dem Rotor auf der Welle montiert ist, um durch den Schub verursachte Interferenz und Kollision der Welle und des ersten Lagers zu verhindern, und wobei ein Schubring zwischen die Manschette und das erste Lager montiert ist, um eine sanfte Drehung der Welle zu erzielen.
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Die Verfahren und Vorrichtungen der Erfindung haben weitere Merkmale und Vorteile, wie sie sich aus der nachfolgenden Detailbeschreibung mit Bezug auf die angehängte Zeichnung ergeben, wobei die Erfindung nicht auf spezielle Ausführungsbeispiele eingeschränkt ist.
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1 ist eine perspektivische Ansicht einer elektrischen Wasserpumpe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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2 ist eine Querschnittansicht entlang der in 1 mit A-A bezeichneten Linie.
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3 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Stator einer exemplarischen elektrischen Wasserpumpe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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Es wird bemerkt, dass die anhängenden Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind, sondern dass sie teilweise vereinfachte Darstellungen der zahlreichen Merkmale der Erfindung bilden. Spezifische Gestaltungsmerkmale der Erfindung wie hierin offenbart, einschließlich z. B. spezifische Dimensionen, Orientierungen, Örtlichkeiten und Gestaltungen bestimmen sich auch durch die spezifische vorgesehene Anwendung und die Verwendungsumgebung.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Bauteile über die gesamten Figuren hinweg.
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1 ist eine perspektivische Ansicht einer Wasserpumpe gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung, und 2 ist eine Querschnittansicht 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 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 Ansteuerkammer 64 zu bilden.
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Zusätzlich ist ein Pumprad 22 in der Schneckenkammer 16 montiert, ein Rotor (84, 86, 88 und 90), der an einer Welle 82 festgelegt ist, ist in der Rotorkammer 38 montiert, ein Stator 101 ist in der Statorkammer 42 montiert, und eine Ansteuervorrichtung 80 ist in der Ansteuerungskammer 46 montiert. Die Welle 82 hat eine zentrale Achse x, und der Rotor (84, 86, 88 und 90) sowie die Welle 82 rotieren um diese zentrale Achse x. Der Stator 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 und mit einem Auslass 14 an einem Seitenabschnitt davon ausgestattet. Daher fließt Kühlmittel durch den Einlass 12 in die elektrische Wasserpumpe 1, und unter Druck gesetztes Kühlmittel in der Wasserpumpe 1 fließt durch den Auslass 14 heraus. Eine geneigte Fläche oder 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 16 aus nach hinten. Der Hinterendabschnitt 20 der Pumpenabdeckung 10 ist mit einem Abdeckungsmontageabschnitt 44 des Körpers 30 durch ein Befestigungsmittel, wie z. B. eine Schraube B, im Eingriff. Die Schrägfläche 18 ist bezüglich der zentralen Achs x der Welle 82 geneigt, und ein Schnittpunkt P der Linien, die sich entlang der Schräge der Schrägfläche 18 erstrecken, liegt auf der zentralen Achse x der Welle 82.
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Die Schneckenkammer 16 zum Unter-Drück-Setzen des Kühlmittels ist in der Pumpenabdeckung 10 ausgebildet, und das Pumprad 22 zum Unter-Druck-Setzen und Ausgeben des Kühlmittels durch den Auslass 14 ist in der Schneckenkammer 16 montiert. Das Pumprad 22 ist an einem Frontendabschnitt der Welle 82 festgelegt und rotiert zusammen mit der Welle 82. Zu diesem Zweck ist ein Schraubenloch 29 an einem Mittelabschnitt des Pumprads 22 ausgebildet und ist ein Gewinde in einem Innenumfang des Schraubenlochs 29 ausgebildet. Daher ist eine Pumpradschraube 28, die in das Schraubenloch 29 eingesetzt ist, in den Frontendabschnitt der Welle 82 geschraubt, sodass das Pumprad 22 hierdurch an der Welle 82 befestigt ist. Eine Unterlagscheibe w kann zwischen dem Pumprad 22 und der Pumpradschraube 28 angeordnet sein.
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Das Pumprad 22 ist mit einer Gegenfläche 26 ausgestattet, die zur Schrägfläche 18 am Frontendabschnitt davon korrespondiert. Daher liegt ein Schnittpunkt der Linien, die sich entlang der Schräge der Gegenfläche 26 erstrecken, ebenfalls auf der zentralen Achse x der Welle 82. Das Kühlmittel, das in die Wasserpumpe 1 geflossen ist, kann sanft geführt werden, und die Leistung der Wasserpumpe kann verbessert werden als eine Konsequenz des Anordnens der Mitten des Pumprads 22 und des Rotors (84, 68, 88 und 90), welche die Drehelemente der Wasserpumpe 1 sind, und der Mitte des Stators 101, das ein feststehendes Element der Wasserpumpe 101 bildet, auf der zentralen Achse x.
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Zusätzlich ist das Pumprad 22 in eine Mehrzahl von Bereichen unterteilt durch eine Mehrzahl von Flügelblättern 24. Das Kühlmittel, das in die Mehrzahl von Bereichen geflossen ist, wird durch die Drehung des Pumprads 22 unter Druck gesetzt.
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Der Körper 30 hat eine hohlzylindrische Gestalt, die nach hinten hin offen ist, und der Körper 30 ist mit dem Hinterende der Pumpenabdeckung 10 im Eingriff. Der Körper 30 weist auf: eine Frontfläche 32, die zusammen mit der Pumpenabdeckung 10 die Schneckenkammer 16 ausbildet, die Statorkammer 42, die an einem Außenumfangsabschnitt des Körpers 30 ausgebildet ist und in welcher der Stator 101 montiert ist, und die Rotorkammer 38 die an einem Innenumfangsabschnitt der Statorkammer 42 ausgebildet ist und in welcher der Rotor 84, 86, 88 und 90 moniert ist.
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Die Frontfläche 32 des Körpers ist ausgestattet mit dem Abdeckungsmontageabschnitt 44, einer ersten Statormontagefläche 40, einer ersten Lagermontagefläche 48 und einem Durchtrittsloch 34, ausgebildet sequentiell von einem Außenumfang zu einer Mitte davon.
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Der Abdeckungsmontageabschnitt 44 ist mit dem Hinterendabschnitt 20 der Pumpenabdeckung 10 im Eingriff; ein Abdichtmittel, wie z. B. ein O-Ring kann, zwischen dem Abdeckungsmontageabschnitt 44 und dem Hinterendabschnitt 20 angeordnet sein, um Leckage von Kühlmittel aus der Schneckenkammer 16 heraus zu verhindern.
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Die erste Statormontagefläche 40 steht von der Frontfläche 32 aus nach hinten hin vor und definiert eine Grenze zwischen der Statorkammer 42 und der Rotorkammer 38. In einem Zustand, in dem das Dichtmittel, wie z. B. der O-Ring O, an der ersten Statormontagefläche 40 angebracht ist, ist das Frondende des Stators 101 an der ersten Statormontagefläche 40 angebracht.
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Die erste Lagermontagefläche 48 steht von der Frontfläche 32 aus nach hinten hin vor. Ein erstes Lager 94 ist zwischen der ersten Lagermontagefläche 84 und dem Frontendabschnitt der Welle 82 angeordnet, um eine sanfte Rotation der Welle 82 zu erreichen und um zu verhindern, dass die Welle 82 schräg verläuft.
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Das Durchtrittsloch 34 ist an einem Mittelabschnitt der Frontfläche 32 ausgebildet, sodass der Frontendabschnitt der Welle 82 durch das Durchtrittsloch 34 zur Schneckenkammer 16 hin vorsteht. Das Pumprad 22 ist an der Welle 82 in der Schneckenkammer 16 befestigt. Es ist in dieser Erläuterung exemplarisch beschrieben, dass das Pumprad 22 durch die Pumpradschraube 28 an der Welle 82 fixiert ist. Jedoch kann das Pumprad 22 auch auf den Außenumfang der Welle 82 aufgepresst sein.
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Ferner ist ein Verbindungsloch 36 in 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, dem Rotor (84, 86, 88 und 90) und dem Stator 101 durch den Betrieb der Wasserpumpe 1 generiert wird, wird durch das Kühlmittel gekühlt, das durch das Verbindungsloch 36 ein- und ausfließt. Daher wird die Haltbarkeit der Pumpe 1 verbessert. Zusätzlich werden Schwimmmaterialien und -Partikel im Kühlmittel davor gehindert, sich in der Rotorkammer 38 anzusammeln.
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Die Rotorkammer 38 ist an einem Mittelabschnitt des Körpers 30 ausgebildet. Die Welle 82 und der Rotor (84, 86, 88 und 90) sind in der Rotorkammer 38 montiert.
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Ein Stufenabschnitt 83, dessen Durchmesser größer ist als jener des restlichen Abschnitts der Welle 82, ist in einem Mittelabschnitt der Welle 82 ausgebildet, gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung kann auch 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. Schub wird daher auf die Welle 82 in Richtung zur Frontfläche 32 hin durch die unsymmetrische Gestaltung des Rotors 84, 86, 88 und 90 ausgeübt, und eine Druckdifferenz zwischen der Schneckenkammer 16 und der Rotorkammer 38 liegt vor. Der an der Welle 82 erzeugte Schub schiebt die Welle 82 in Richtung zur Frontfläche 32. Dadurch könnte der Stufenabschnitt 83 der Welle 82 mit dem ersten Lager 94 interferieren und kollidieren, und das erste Lager 94 könntet damit beschädigt werden. Um eine solche Interferenz und Kollision des Stufenabschnitts 83 der Welle 82 und des ersten Lagers 94 zu verhindern, ist eine Manschette 100 zwischen dem Stufenabschnitt 83 der Welle 82 und dem ersten Lager 94 montiert. Eine solche Manschette 100 ist aus einem elastischen 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 eine Drehreibung zwischen dem ersten Lager 94 und der Manschette 100 aus einem Gummimaterial erzeugt werden, und dadurch kann die Leistung der Wasserpumpe 1 verschlechtert werden. Daher ist ein Schubring 98 zwischen der Manschette 100 und dem ersten Lager 94 angebracht, 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 in dieser Erläuterung exemplarisch geschrieben, dass eine Nut am Außenumfang der Manschette 100 ausgebildet ist, und das der Schubring 98 in die Nut montiert ist. Jedoch ist das Verfahren zum Installieren des Schubrings 98 an der Manschette nicht auf diese exemplarische Ausführungsform eingeschränkt. Es kann auch eine Nut an einem Mittelabschnitt der Manschette 100 ausgebildet sein, und der Schubring 98 kann in dieser Nut montiert sein. Ferner ist zu bemerken, dass irgendein Schubring 98, der zwischen der Manschette 100 und dem ersten Lager 94 angeordnet ist, im Rahmen der Erfindung liegt.
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Der Rotor (84, 86, 88 und 90) weist einen Rotorkern 86, einen Permanentmagneten 88, eine Rotorabdeckung 84 und ein Rotorgehäuse 90 auf.
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Der Magnetrotorkern 86 hat eine zylindrische Gestalt und ist an dem Stufenabschnitt 83 der Welle 82 durch Aufpressen oder Anschweißen befestigt. Der Rotorkern 86 ist mit einer Mehrzahl von Aussparungen (nicht gezeigt) versehen, welche entlang einer Längsrichtung davon an einem Außenumfang davon ausgebildet sind, und der Permanentmagnet 88 ist in die jeweiligen Aussparrungen eingreifend eingesetzt.
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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 den beiden Enden des Rotorkerns 86 und des Permanentmagneten 88 montiert. Die Rotorabdeckung 84 fixiert primär den Rotorkern 86 und den Permanentmagneten 88 und ist z. B. aus Kupfer oder aus rostfreiem Stahl gemacht, mit einem hohen spezifischen Gewicht.
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In einem Zustand, in welchem der Rotorkern 86 und der Permanentmagnet 88 an der Rotorabdeckung 84 anmontiert sind, umgibt das Motorgehäuse 90 die Außenumfänge des Rotorkerns 86 und des Permanentmagneten 88, um diese sekundär aneinander zu fixieren. Das Rotorgehäuse 90 ist aus einer Reaktionsmasse (BMC) gemacht, aus z. B. der Kaliumfamilie, mit einem geringen Kontraktionskoeffizienten. Ein Verfahren zum Herstellen des Rotorgehäuses 90 wird kurz beschrieben.
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Der Rotorkern 86 und der Permanentmagnet 88 sind an der Rotorabdeckung 84 angebracht, und die Rotorabdeckung 84, an welcher der Rotorkern 86 und der Permanentmagnet 88 angebracht sind, wird in eine Form (nicht gezeigt) eingesetzt. Hiernach wird die Reaktionsmasse, aus z. B. der Kaliumfamilie, geschmolzen und mit hoher Temperatur (z. B. mit 150°C) und mit hohem Druck wird die Reaktionsmasse in die Form eingegeben. Dann wird die Reaktionsmasse in der Form abgekühlt. Wie oben beschrieben, wenn das Rotorgehäuse 90 aus einer Reaktionsmasse (BMC) gemacht ist, die einen geringen Kontraktionskoeffizienten hat, kann das Rotorgehäuse 90 sehr präzise hergestellt werden. Im Allgemeinen ist der Kontraktionskoeffizient eines Harzes etwa 4/1000 bis 5/1000, aber der Kontraktionskoeffizient der Reaktionsmasse ist etwa 5/10000. Falls das Rotorgehäuse 90 durch Eingeben des Hochtemperaturharzes in die Form hergestellt ist, zieht sich das Rotorgehäuse 90 zusammen und darf damit nicht anfänglich eine Zielgestalt aufweisen. Wenn aber das Rotorgehäuse 90 durch die Reaktionsmasse (BMC), aus z. B. der Kaliumfamilie, hergestellt wird, welches einen niedrigen Kontraktionskoeffizienten hat, dann kann das Zusammenziehen des Rotorgehäuses 90 durch das Kühlen reduziert werden, und das Rotorgehäuse 90 kann präziser hergestellt werden. Da zusätzlich die Reaktionsmasse (BMC) aus z. B. der Kaliumfamilie sehr gute Wärmeleitungsleistungen hat, kann der Rotor auch unabhängig gekühlt werden. Daher kann die Wasserpumpe vor Hitzeschäden bewahrt werden.
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Gemäß einem herkömmlichen Verfahren zum Herstellen des Rotors wird der Permanentmagnet am Außenumfang des Rotorkerns z. B. durch Kleben fixiert. Wenn jedoch der Rotor rotiert, dann werden hohe Temperaturen und hoher Drück nah dem Rotor erzeugt. Daher kann der Kleber schmelzen oder der Permanentmagnet kann sich sogar von dem Rotorkern lösen. Der Permanentmagnet 88, der an dem Rotorkern 86 montiert ist, ist im Gegensatz dazu primär durch die Rotorabdeckung 84 und sekundär durch das Rotorgehäuse 90 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung fixiert. Daher kann sich der Permanentmagnet 88 nicht von dem Rotorkern 86 lösen.
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Die Statorkammer 42 ist in dem Körper 30 an einer radialen äußeren Position der Rotorkammer 38 ausgebildet. Der Statur 101 ist in der Statorkammer 42 montiert.
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Der Statur 101 ist an dem Körper 30 direkt oder indirekt befestigt und weist einen Statorkern 102, einen Isolator 104, eine Wicklung 108 und ein Statorgehäuse 109 auf.
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Der Statorkern 102 ist durch Stapeln einer Mehrzahl von Stücken aus Magnetmaterial gebildet. D. h., die Mehrzahl von dünnen Stücken ist derart aufeinander gestapelt, dass der Statorkern 102 eine Zieldicke erreicht.
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Der Isolator 104 verbindet die Stücke, die den Statorkern 102 ausmachen, miteinander und ist durch Gießen eines Harzes ausgebildet. D. h., der Statorkern 102, der durch Aufeinanderstapeln der Mehrzahl von Stücken ausgebildet ist, ist in eine Form (nicht gezeigt) gesetzt, und dann wird geschmolzenes Harz in diese Form eingespritzt. Dadurch wird der Statorkern 102, an dem der Isolator 104 angebracht ist, hergestellt. Zu dieser Zeit werden auch Wicklungsmontageaussparungen 106 am vorderen Endabschnitt und am hinteren Endabschnitt des Statorkerns 102 und des Isolators 104 ausgebildet.
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Die Wicklung 108 ist um einen Außenumfang des Statorkerns 102 gewickelt, um einen magnetischen Pfad zu bilden.
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Das Statorgehäuse 109 umgibt und dichtet den Statorkern 102, den Isolator 104 und die Wicklung 108 ab. Das Statorgehäuse 109, wie auch das Rotorgehäuse 90, sind durch Einsatzformen der Reaktionsmasse (BMC) aus z. B. der Kaliumfamilie hergestellt.
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Zusätzlich, wenn das Statorgehäuse 109 einsatzgeformt wird, können auch ein Hallsensor 112 und eine Hallsensorleiterplatine 110 miteingeformt werden. D. h., der Statur 101, der Hallsensor 112 und die Hallsensorleiterplatine 110 können integral als eine einzige Komponente ausgebildet werden.
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Der Hallsensor 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 Hallsensor 112 detektiert die Markierung, um die Position des Rotors zu erfassen.
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Die Hallsensorleiterplatine 110 steuert ein Steuersignal, das dem Statur 101 zugeführt wird, gemäß der von dem Hallsensor detektierten Position des Rotors 84, 86, 88 und 90. D. h., die Hallsensorleiterplatine 110 bewirkt die Erzeugung eines starken Magnetfelds an einem Abschnitt des Stators 101 und die Erzeugung eines schwachen Magnetfelds an dem anderen Abschnitt des Stators 101 gemäß der Position des Rotors 84, 86, 88 und 90. Dadurch kann die Anfangsmobilität der Wasserpumpe 1 verbessert werden. Ein Gehäusemontageabschnitt 46 ist an einer Außenfläche des Hinterendes des Körpers 30 ausgebildet. Das Ansteuergehäuse 50 ist mit dem Hinterende des Körpers 30 im Eingriff und ist von einer Gehäusefläche 52 an einem Frontendabschnitt davon gebildet. Die Rotorkammer 38 und die Statorkammer 42 sind in dem Körper ausgebildet durch den Eingriff des Ansteuergehäuses 50 mit dem Hinterendabschnitt des Körpers 30. Ein Körpermontageabschnitt 60 ist am Außenumfang des Frontendabschnitts des Ansteuergehäuses 50 ausgebildet und ist mit dem Gehäusemontageabschnitt 46 durch ein Fixiermittel, wie z. B. 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 ausgestattet, die sequentiell von einem Innenumfang zu einer Mitte hin ausgebildet sind.
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Der Einsetzabschnitt 54 ist am Außenumfangsabschnitt der Gehäusefläche 52 ausgebildet und steht nach vorne hin vor. Der Einsetzabschnitt 54 ist in den Hinterendabschnitt des Körpers 30 eingesetzt und mit diesem in engem Kontakt. Ein Dichtmittel, wie z. B. O-Ring O ist zwischen den Einsetzabschnitt 54 und den Hinterendabschnitt des Körpers 30 eingesetzt, um die Statorkammer 42 zu schließen und abzudichten.
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Die zweite Statormontagefläche 56 steht von der Gehäusefäche 52 aus vor, um die Grenze zwischen der Statorkammer 42 und der Rotorkammer 38 zu definieren. Das Hinterende des Stators 101 ist an die zweite Statormontagefläche 56 mit einem Dichtmittel, wie z. B. einem O-Ring O, der zwischen gelegt ist, montiert. Die Statorkammer 42 ist nicht in Fluidverbindung mit der Rotorkammer 38, indem der O-Ring O zwischen die erste Statormontagefläche 40 und das Frontende des Stators 101 zwischengelegt ist und der O-Ring O zwischen der zweiten Statormontagefläche 56 und dem Hinterende des Stators 101 zwischengelegt ist. Daher fließt Kühlmittel, das in die Rotorkammer 38 geflossen ist, nicht in die Statorkammer 42.
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Die zweite Lagermontagefläche 58 steht von der Gehäusefläche 52 aus vor. Ein zweites Lager 96 ist zwischen der zweiten Lagermontagefläche 58 und dem Hinterendabschnitt der Welle 82 angeordnet, sodass die Welle 82 dadurch sanft rotiert wird und verhindert wird, 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 in Scheibenform mit dem Hinterende des Ansteuergehäuses 50 durch das Fixiermittel, wie z. B. eine Schraube B. Zu diesem Zweck steht ein Vorsprungabschnitt 72 von einem Außenumfang der Ansteuerabdeckung 70 aus nach vorne vor, und dieser Vorsprungabschnitt 72 ist in einem Außenumfang 62 des Hinterendes des Ansteuergehäuses 50 eingesetzt und mit diesem in engem Kontakt. Ein Dichtmittel, wie z. B. ein O-Ring O, ist zwischen den Vorsprungabschnitt 72 und den Außenumfang 62 angeordnet, um zu verhindern, dass Fremdkörper, wie z. B. Staub und Schmutz, in die Ansteuerungskammer 46 eindringen.
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Die Ansteuervorrichtung 80 steuert den Betrieb der Wasserpumpe 1 und ist in die Ansteuerungskammer 64 montiert. Die Ansteuervorrichtung 80 weist auf: Mikroprozessoren und eine Leiterplate (PCB). Die Ansteuervorrichtung 80 ist durch ein Verbindungsteil 74 mit einer Steuervorrichtung (nicht gezeigt), die außerhalb der elektrischen Wasserpumpe 1 angeordnet ist, in elektrischer Verbindung und erhält von der Steuervorrichtung ein Steuersignal. Zusätzlich ist die Ansteuervorrichtung 80 mit der Hallsensorleiterplatine 110 verbunden, um das von der Steuervorrichtung erhaltene Steuersignal an die Hallsensorleiterplatine 110 weiterzuübermitteln.
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Die Ansteuerungskammer 64 ist von der Rotorkammer 38 durch die Gehäusefläche 52 abgedichtet abgetrennt. Daher kann das Kühlmittel in der Rotorkammer 38 nicht in die Ansteuerungskammer 64 gelangen.
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Der Stator 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 aus 3 ersichtlich ist, ist eine Mehrzahl von Fixiernuten 105 am Außenumfang des Hinterendes des Statorgehäuses 109 ausgebildet. Der Einsetzabschnitt 54 ist in die Fixiernut 105 eingesetzt, sodass eine Rotationsbewegung und eine Axialbewegung des Stators 101, gegebenenfalls ausgelöst durch die Rotation des Rotors 84, 86,88 und 90, beschränkt bzw. verhindert werden. Eine derartige Fixiernut 105 kann zusammen mit dem Statorgehäuse 109 ausgebildet werden, wenn das Statorgehäuse 109 einsatzgeformt wird, und ein zusätzlicher Vorgang oder eine zusätzliche Vorrichtung sind damit zur Ausbildung der Fixiernut 105 nicht erforderlich. Daher werden die Anzahl der Vorgänge zum Herstellen des Stators 101 nicht erhöht. Da ferner der Stator 101 weder durch Kleber noch durch Presssitz am Körper 30 fixiert ist, kann der Stator 101 leicht vom Körper 30 abmontiert werden. Wenn daher der Stator 101 defekt ist, kann der Stator 101 leicht ersetzt werden.
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Ferner, wie aus 2 ersichtlich ist, formt der Innenumfang des Statorgehäuses 109 einen Teil der Rotorkammer 38. Wie oben erläutert 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 sich in der Längsrichtung davon erstreckend ausgebildet ist, fließt das Kühlmittel in der Rotorkammer 38 entlang dieser Statornut 122 und beseitigt Schwimmkörper und Materialien, die am Innenumfang des Statorgehäuses 109 hängen. Die Gestalt der Statornut 122 kann leicht bestimmt werden, in Betracht ziehend den Fluss des Kühlmittels in der Rotorkammer 38.
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Um Vibration und Lärm verursacht durch die Drehung des Rotors 84, 86, 88 und 90 zu reduzieren und um Vibration zu reduzieren, die erzeugt wird, wenn ein Fahrzeug fährt, sind eine Mehrzahl von Dämpfungslöcher 120 im Statorgehäuse 109 ausgebildet. Vibration und Lärm gemäß der Drehung des Rotors (84, 86, 88 und 90) und Vibration, die erzeugt wird, wenn das Fahrzeug fährt, werden durch die Bewegung von Gas in der Statorkammer 42 durch das Dämpfungsloch absorbiert. Die Position und die Gestalt des Dämpfungslochs 120 können leicht bestimmt werden gemäß der Vibrationsfrequenz und der Druckfrequenz des Stators 101. Zusätzlich kann ein geschäumtes Harz oder ein sonstiges schaumabsorbierendes Material in das Dämpfungsloch 120 gefüllt sein, um Vibrationslärm weiter zu reduzieren.
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Die Statornut 122 und das Dämpfungsloch 120 können im Rotor (84, 86, 88 und 90) ausgebildet sein. D. h., Nuten (nicht gezeigt) können am Außenumfang des Rotorgehäuses 90 ausgebildet sein, sodass das Kühlmittel in der Rotorkammer 38 entlang der Nuten fließt und die Schwimmkörper, die am Außenumfang des Rotorgehäuses 90 hängen, beseitigt. Vibrationen und Lärm gemäß der Drehung des Rotors (84, 86, 88 und 90) und Vibration, wenn das Fahrzeug fährt, können durch Ausbilden von Löchern (nicht gezeigt) im Rotorgehäuse 90 absorbiert werden.
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Da ein Stator und ein Rotor, die elektrisch betrieben sind, von einem Harzgehäuse umgeben sind, welches eine hohe Wasserabdichtleistung aufweist, gemäß einer exemplarischer Ausführungsform der Erfindung, sind Leistung und Haltbarkeit der elektrischen Wasserpumpe verbessert.
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Ferner, da ein Hallsensor und eine Hallsensorleiterplatine in dem Stator montiert sind, und ein Steuersignal sich gemäß einer Anfangsposition des Rotors endet, wird eine Anfangsmobilität der elektrischen Wasserpumpe verbessern.
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Da ferner das Kühlmittel in einer Rotorkammer fließt, in welcher der Rotor montiert ist, kann der Rotor gekühlt werden und Fremdkörper in der Rotorkammer können entfernt werden.
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Da Materialien, die am Stator hängen, durch den Fluss des Kühlmittels in der Rotorkammer entfernt werden, kann die Leistung der Wasserpumpe weiter verbessert werden.
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Zusätzlich können Vibration und Lärm mittels Dämpfungslöchern, die im Statorgehäuse ausgebildet sind, reduziert werden.
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Zur Erleichterung der Erklärung und genauer Definitionen in den anhängenden Ansprüchen, werden Ausdrücke wie „Innen”, „Außen”, und „Inneres” und „Äußeres” dazu verwendet, um Merkmale der exemplarischen Ausführungsformen mit Bezugnahme auf die Positionen von derartigen Merkmalen wie in den Figuren dargestellt zu beschreiben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2009-0112234 [0001]
