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Die Anmeldung beansprucht die Priorität der
koreanischen Patentanmeldung mit der Nummer 10-2009-0112235 , die am 19 November 2009 eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt hier via Bezugnahme mit aufgenommen wird.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Wasserpumpe. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine elektrische Wasserpumpe mit verbesserter Leistung und Haltbarkeit.
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Im Allgemeinen zirkuliert eine Wasserpumpe Kühlmittel zu einem Motor und einer Heizungsvorrichtung, um den Motor zu kühlen und um eine Fahrzeuginsassenkabine zu erwärmen. Das Kühlmittel, das von der Wasserpumpe heraus fließt, zirkuliert durch den Motor, die Heizvorrichtung oder den Kühler und tauscht mit diesen Wärme aus und fließt dann zurück in die Wasserpumpe. Eine solche Wasserpumpe ist vom Typ her grob in eine mechanische Wasserpumpe und eine elektrische Wasserpumpe unterteilt.
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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., der Drehung des Motors) angetrieben. Daher wird der Kühlmittelbetrag, der aus der mechanischen Wasserpumpe heraus fließt durch die Drehzahl des Motors bestimmt. Jedoch ist der Kühlmittelbetrag, der von der Heizvorrichtung und dem Kühler benötigt wird, ein spezifischer Wert unabhängig von der Drehzahl des Motors. Daher arbeiten die Heizvorrichtung und der Kühler nicht normal in einem Bereich, in welchem die Motordrehzahl klein ist, 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.
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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 Motordrehzahl bestimmen und festlegen. Da die bei einer elektrischen Wasserpumpe jedoch verwendeten Komponenten elektrisch betrieben sind, ist es für die elektrisch betriebenen Komponenten wichtig, dass sie einen ausreichenden Wasserschutz haben. Wenn die Komponenten ausreichende Wasserschutzleistung haben, ist die Leistung und die Haltbarkeit der elektrischen Wasserpumpe ebenfalls verbessert.
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Momentan steigt die Anzahl der Fahrzeuge mit elektrischer Wasserpumpe tendenziell an. Demgemäß sind zahlreiche Technologien zum Verbessern der Leistung und der Haltbarkeit der elektrischen Wasserpumpe in Entwicklung.
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Die Informationen im vorausgehenden Hintergrundabschnitt dienen nur dem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und stellen nicht den dem Fachmann bekannten Stand der Technik dar.
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Zahlreiche Aspekte der Erfindung sind darauf gerichtet, eine elektrische Wasserpumpe bereitzustellen, welche hinsichtlich Leistung und Haltbarkeit Vorteile hat.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine elektrische Wasserpumpe bereitgestellt, welche aufweist: einen Stator, der ein magnetisches Feld gemäß einem Steuersignal erzeugt, einen Rotor, der von dem Stator umgeben ist und der durch das im Stator erzeugte magnetische Feld rotiert wird, eine Pumpenabdeckung mit einem Einlass, durch welchen Kühlmittel einfließt, und mit einem Auslass, durch welchen unter Druck gesetztes Kühlmittel ausfließt, einen Körper mit einer Frontfläche, ausbildend eine Schneckenkammer oder Spiralkammer zwischen der Pumpenabdeckung und dieser Frontfläche, einer Statorkammer, die an einem Außenabschnitt des Körpers in Radialrichtung ausgebildet ist, wobei der Stator in der Statorkammer untergebracht ist, und einer Rotorkammer, die an einem Innenabschnitt des Körpers in Radialrichtung ausgebildet ist, wobei der Rotor in der Rotorkammer untergebracht ist, eine Welle mit einer zentralen Achse, welche Welle an dem Rotor befestigt ist, sodass sie sich zusammen mit dem Rotor um die zentrale Achse dreht, und wobei die Welle in der Rotorkammer untergebracht ist, und ein Pumprad, welches an einem Frontabschnitt der Welle befestigt ist, um zusammen mit der Welle zu drehen, welches das Kühlmittel, das durch den Einlass eingeflossen ist, unter Druck setzt und welches in die Schneckenkammer eingebaut ist, wobei die Rotorkammer in Fluidverbindung mit der Schneckenkammer ist, und wobei die Statorkammer nicht in Fluidverbindung mit der Rotorkammer ist, sondern gegen die Rotorkammer abgedichtet ist.
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Der Frontabschnitt des Schafts kann durch die Frontfläche des Körpers hindurch zur Schneckenkammer hin vorstehen, und das Pumprad ist in der Schneckenkammer an dem Frontabschnitt der Welle, der vorsteht, befestigt.
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Die Pumpenabdeckung kann eine Schrägfläche aufweisen, die bezüglich der zentralen Achse schräg verläuft mit einem vorbestimmten Winkel, und das Pumprad hat eine Gegenfläche gemäß der Schrägfläche an einem Frontendabschnitt davon, wobei ein Schnittpunkt der Linien, die sich entlang der Schräge der Schrägfläche erstrecken, auf der zentralen Achse liegt.
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Eine erstes Lager kann zwischen der Welle und der Frontfläche des Körpers in der Rotorkammer angeordnet sein, um die Drehreibung der Welle zu reduzieren, wobei der Rotor in einer unsymmetrischen Gestalt ausgebildet ist, um Schub in Richtung zur Fronfläche des Körpers zu erzeugen, 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 ein Schubring ist zwischen der Manschette und dem ersten Lager montiert für eine sanfte Rotation der Welle, wobei die Manschette aus einem Gummimaterial gemacht ist und wobei der Schubring aus einem Keramikmaterial ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die elektrische Wasserpumpe aufweisen: ein Ansteuergehäuse, das lösbar an einem Hinterende des Körpers angebracht ist und in welchem eine Ansteuerungskammer ausgebildet ist, und kann eine Ansteuervorrichtung aufweisen, die in der Ansteuerungskammer angeordnet ist und das Steuersignal auf den Stator aufbringt.
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Die Frontfläche des Körpers kann eine erste Statormontagefläche aufweisen, die nach hinten hin davon vorsteht, und das Ansteuergehäuse kann eine zweite Statormontagefläche aufweisen, die von einer Frontfläche des Ansteuergehäuses aus nach vorne hin vorsteht, wobei die Statorkammer und die Rotorkammer separat ausgebildet sind durch Montieren eines Frontendabschnitts des Stators an der ersten Statormontagefläche mit einem Dichtmittel zwischengeordnet und durch Montieren eines Hinterendabschnitt des Stators an der zweiten Statormontagefläche mit einem Dichtmittel dazwischen geordnet.
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Ein zweites Lager kann zwischen einem Hinterendabschnitt der Welle und der Frontfläche des Ansteuergehäuses angeordnet sein, um eine Drehreibung der Welle zu reduzieren, wobei das zweite Lager zwischen einem Stufenabschnitt der Welle an einer Hinterseite der Welle und der Frontfläche des Ansteuergehäuses angeordnet ist, um die Drehreibung der Welle zu reduzieren.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann der Stator aufweisen: einen Statorkern, der durch Stapeln einer Mehrzahl von Stücken aus Magnetmaterial ausgebildet ist, einem Isolator, der die Stücke des Statorkerns miteinander verbindet, eine Wicklung die den Statorkern umwickelt, um einen Magnetpfad zu bilden, und ein Statorgehäuse, das den Statorkern, den Isolator und die Wicklung umgibt und abdichtet.
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Das Statorgehäuse kann aus einer Reaktionsmasse (BMC), zum Beispiel aus der Kaliumfamilie, gemacht sein, welche einen niedrigen Kontraktionskoeffizienten hat.
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Der Stator kann ferner aufweisen: einen Hallsensor, der die Position des Rotors erfasst, und eine Hallsensorleiterplatine, die das dem Stator gemäß der Position des Rotors, die vom Hallsensor erfasst wird, zugeführte Steuersignal steuert.
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Der Hallsensor und die Hallsensorleiterplatte sind ebenfalls von dem Statorgehäuse umgeben und davon abgedichtet, um einen einzigen Körper zu bilden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann der Rotor aufweisen: einen Rotorkern mit einer hohlzylindrischen Gestalt und gemacht aus Magnetmaterial, einen Permanentmagneten, der am Außenumfang des Rotorkerns angebracht ist, eine Rotorabdeckung, die an beiden Distalenden des Rotorkerns und des Permanentmagneten angebracht ist, um den Rotorkern und den Permanentmagneten aneinander zu fixieren, und ein Rotorgehäuse, das den Außenumfang des Rotorkerns und des Permanentmagneten umgibt, um den Rotorkern und den Permanentmagneten in einem Zustand, in welchem der Rotorkern und der Permanentmagnet an der Rotorabdeckung anmontiert sind, zu fixieren, wobei das Rotorgehäuse aus einer Reaktionsmasse (BMC), aus zum Beispiel der Kalium-Familie, gemacht ist, welche einen niedrigen Kontraktionskoeffizienten hat.
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Ein erstes Lager kann zwischen der Welle und der Frontfläche des Körpers in der Rotorkammer angeordnet sein, und eine Manschette ist zwischen das erste Lager und die Rotorabdeckung auf die Welle montiert, um Interferenz und Kollision der ersten Welle und des ersten Lagers, verursacht durch Schub, zu verhindern, und ein Schubring ist zwischen die Manschette und das erste Lager montiert für eine sanfte Drehung der Welle, wobei die Manschette aus einem Gummimaterial gemacht ist und wobei der Schubring aus einem Keramikmaterial gemacht ist.
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Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben weitere Merkmale und Vorteile, wie sie aus der nachfolgenden Detailbeschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen ersichtlich werden.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer exemplarischen 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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Es wird bemerkt, dass die anhängenden Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und die zahlreichen Merkmale und Grundprinzipien der Erfindung in teilweise vereinfachter Darstellung zeigen. Die spezifischen Gestaltungmerkmale der Erfindung wie hierin offenbart, zum Beispiel spezifische Dimensionen, Orientierungen, Positionen und Gestaltungen bestimmen sich auch teilweise durch die spezielle vorgesehene Anwendung und die Verwendungsumgebung.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder gleichwertige Teile über die gesamten Figuren hinweg.
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Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele sind nicht einschränkend für die Erfindung. Im Gegenteil es sind zahlreiche Alternativen, Modifikationen und Abwandlungen möglich, die dennoch innerhalb des von den Ansprüchen definierten Schutzumfangs liegen.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer elektrischen Wasserpumpe gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung, und 2 zeigt 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 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung auf: eine Pumpenabdeckung 10, einen Körper 30, ein Ansteuergehäuse 50 und eine Ansteurabdeckung 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 auszubilden.
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Ein Pumprad 22 ist in der Schneckenkammer 16 montiert, ein Rotor 84, 86, 88 und 90, der an der Welle 82 fest angebracht ist, ist in der Rotorkammer 38 montiert, ein Statur 102, 104, 108 und 109 ist in der Statorkammer 42 montiert, und eine Ansteuervorrichtung 80 ist in der Ansteuerungskammer 64 montiert. Die Welle 82 hat eine zentrale Achse x, und der Rotor 84, 88 und 90 sowie die Welle 82 rotieren um diese zentrale Achse x. Der Stator 102, 104, 108 und 109 ist koaxial zur zentralen Achse x der Welle 82 angeordnet.
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Die Pumpenabdeckung 10 ist ausgestattet mit einem Einlass 12 an einem Frontendabschnitt davon und einem Auslass 14 an einem Seitenabschnitt davon. Damit fließt Kühlmittel in die elektrische Wasserpumpe 1 durch den Einlass 12, und es fließt unter Druck gesetztes Kühlmittel in der elektrischen Wasserpumpe 1 aus dem 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 Schräflache 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 zentralen Achse x der Welle 82 schräg verlaufend, und ein Schnittpunkt P von Linien, die sich entlang der Schrägen der Schrägfläche 18 erstrecken, liegt auf der zentralen Achse x der Welle 82.
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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 der Schneckenkammer 16 montiert.
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Das Pumprad 22 ist an einem Frontendabschnitt der Welle 82 fixiert und dreht sich zusammen mit der Welle 82. Zu diesem Zweck ist ein Schraubenloch 29 an einem Mittelabschnitt des Pumprads 22 ausgebildet, und ein Gewinde ist im Innenumfang des Schraubenlochs 29 ausgeformt. Eine Pumpenradschraube 28 ist in das Schraubenloch 29 eingesetzt und an den Frontendabschnitt der Welle 82 geschraubt, sodass das Pumprad 22 damit an der Welle 82 fixiert ist. Eine Unterlegscheibe w kann zwischen dem Pumprad und der Pumpradschraube 28 angeordnet sein.
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Das Pumprad 22, welches zum Beispiel als Flügelrad ausgebildet ist, ist mit einer Gegenfläche 26 entsprechend der Schrägfläche 18 an einem Frontendabschnitt ausgebildet. Damit liegt auch ein Schnittpunkt der Linien, die sich entlang der Schrägen der Gegenfläche 26 erstrecken, auf der zentralen Achse des x der Welle 82. Das Kühlmittel, welches in die Wasserpumpe 1 geströmt ist, kann sanft geführt werden, und die Leistung der Wasserpumpe 1 kann als eine Konsequenz davon verbessert werden, dass die Mitten des Pumprads 22 und des Rotors 84, 86, 88 und 90, welche die Drehelemente der Wasserpumpe 1 bilden, und eine Mitte des Stators 102, 104, 108 und 109, welcher ein feststehendes Element der Wasserpumpe 1 bildet, auf der zentralen Achse x liegen.
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Zusätzlich ist das Pumprad 22 in eine Mehrzahl von Bereichen durch eine Mehrzahl von Flügelblättern 24 unterteilt. Das Kühlmittel, welches in die Mehrzahl von Bereichen eingeflossen ist, wird durch die Drehung des Pumprads 22 unter Druck gesetzt.
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Der Körper hat eine hohlzylindrische Gestalt, die hinten hin offen ist, und ist im Eingriff mit dem Hinterende der Pumpenabdeckung 10. Der Körper 30 weist auf: eine Frontfläche 32, die mit der Pumpenabdeckung 10 zusammen die Schneckenkammer 16 ausbildet, die Statorkammer 42, welche an einem Außenumfangsabschnitt des Körpers 30 ausgebildet ist und in welcher der Stator 102, 104, 108 und 109 montiert ist, und die Rotorkammer 38, die an einem Innenumfangsabschnitts der Statorkammer 42 ausgebildet ist und in welche der Rotor 84, 86, 88 und 90 montiert ist.
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Die Frontfläche 32 des Körpers 30 ist ausgestattet mit dem Abdeckungsmontageabschnitt 44, einer ersten Statormontagefläche 40, einer ersten Lagermontagefläche 48 und einem Durchtrittsloch 34, ausgebildet sequenziell von dem Außenumfang zur Mitte davon hin.
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Der Abdeckungsmontageabschnitt 44 ist mit dem Hinterendabschnitt 20 der Pumpenabdeckung 10 im Eingriff. Ein Dichtmittel, 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. Die erste Statormontagefläche 40 erstreckt sich von der Frontfläche 32 aus nach hinten 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 des Stators 102, 104, 108 und 109 an der ersten Statormontagefläche 40 anmontiert.
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Die erste Lagermontagefläche 48 erstreckt sich von der Frontfläche 32 aus nach hinten. Ein erstes Lager 94 ist zwischen der ersten Lagermontagefläche 48 und dem Frontendabschnitt der Welle 82 abgeordnet, um dadurch eine sanfte Rotation der Welle 82 zu erzielen 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 hindurch zur Schneckenkammer 16 hin vorsteht. Das Pumprad 22 ist an der Welle 82 in der Schneckenkammer 16 fixiert. Es ist in dieser Beschreibung exemplarisch beschrieben, dass das Pumprad 22 durch eine Pumpenradschraube 28 an der Welle 82 fixiert ist. Jedoch kann das Pumprad 22 auch auf den Außenumfang der Welle 82 gepresst sein.
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Ein Verbindungsloch 36 ist 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, am Rotor 84, 86, 88 und 90 und am Stator 102, 104, 108 und 109 durch den Betrieb der Wasserpumpe 1 erzeugt wird, wird durch das Kühlmittel, das durch das Verbindungsloch 36 einfließt und ausfließt gekühlt. Dadurch wird die Haltbarkeit der Wasserpumpe 1 verbessert. Zusätzlich werden Schwimmpartikel und Schwimmmaterialien in dem Kühlmittel davor gehindert, sich in der Rotorkammer 38 anzusammeln.
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Die Rotorkammer 38 ist in 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 Teils der Welle, ist in einem Mittelabschnitt der Welle 82 ausgebildet. Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung kann die Welle 82 als Hohlwelle 82 ausgebildet sein.
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Der Rotor 84, 86, 88 und 90 ist an den Stufenabschnitt 83 der Welle 82 fixiert und in einer unsymmetrischen Gestalt ausgebildet. Schub wird auf die Welle 82 in Richtung zur Frontfläche 32 durch die unsymmetrische Gestalt 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 drückt die Welle 82 in Richtung zur Frontfläche 32. Dadurch kann der Stufenabschnitt 83 der Welle 82 mit dem ersten Lager 94 interferieren und kollidieren, und das erste Lager 94 kann hiernach beschädigt werden. Um 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 das erste 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 84 ausgeübt wird, ab.
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Im Falle, dass die Manschette 100 das erste Lager 94 direkt kontaktiert, kann der von der Welle 82 auf das erste Lager 94 ausgeübte Schub abgebaut werden. Jedoch kann Drehreibung zwischen dem ersten Lager 94 und der Manschette 100 aus Gummimaterial auftreten und die Leistung der Wasserpumpe kann hierdurch verschlechtert werden. Daher ist ein Schubring 98 zwischen die Manschette 100 und das erste Lager 94 montiert, um die Drehreibung zwischen dem ersten Lager 94 und der Manschette 100 zu reduzieren. Das heißt, die Manschette 100 reduziert den Schub der Welle 82 und der Schubring 98 reduziert die Drehreibung der Welle 82. Es ist exemplarisch beschrieben in dieser Beschreibung, dass eine Nut an dem Außenumfang der Manschette 100 ausgebildet ist und dass der Schubring 98 in dieser Nut angeordnet 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 auch im Mittelabschnitt der Manschette 100 ausgebildet sein, und der Schubring 98 kann in diese mittige Nut montiert sein. Ferner ist zu verstehen, dass irgendein Schubring 98 zwischen der Manschette 100 und dem ersten Lager 94 eingesetzt 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 magnetische Rotorkern 86 hat eine zylindrische Gestalt und ist an dem Stufenabschnitt 83 der Welle 82 durch Aufpressen oder durch Anschweißen fixiert. Der Rotorkern 86 ist mit einer Mehrzahl von Aussparungen (nicht gezeigt) ausgebildet, die entlang einer Längsrichtung davon am Außenumfang davon ausgeformt sind, und der Permanentmagnet 88 ist in die jeweilige Aussparung eingesetzt und montiert.
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Der Permanentmagnet 88 ist am Außenumfang des Rotorkerns 86 montiert.
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Ein Paar von Rotorabdeckungen 84 sind 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 aus Kupfer oder rostfreiem Stahl, mit hohem spezifischem Gewicht gemacht.
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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 zu fixieren. Das Rotorgehäuse 90 ist aus einer Reaktionsmasse (BMC), aus zum Beispiel der Kalium-Familie, mit einem niedrigen Kontraktionskoeffizient. Ein Verfahren zum Herstellen des Rotorgehäuses 90 wird kurz erläutert.
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Der Rotorkern 86 und der Permanentmagnet 88 sind an die Rotorabdeckung 84 anmontiert, und die Rotorabdeckung 84, an welche der Rotorkern 86 und der Permanentmagnet 88 montiert sind, sind in eine Form (nicht gezeigt) eingesetzt. Hiernach wird die Reaktionsmasse, aus zum Beispiel der Kalium-Familie, geschmolzen und mit hoher Temperatur (zum Beispiel 150°C) mit hohem Druck in die Form eingegeben. Hiernach wird die Reaktionsmasse in der Form abgekühlt. Wie oben erläutert, falls das Rotorgehäuse 90 aus der Reaktionsmasse mit niedrigem Kontraktionskoeffizient ist, kann das Rotorgehäuse 90 sehr präzise gefertigt werden. Im Allgemeinen ist der Kontraktionskoeffizient von Harz 4/1000–5/1000, wobei jedoch der Kontraktionskoeffizient einer Reaktionsmasse bei 5/10000 liegt. Falls das Rotorgehäuse 90 hergestellt ist durch Eingeben eines Hochtemperaturharzes in die Form, dann zieht sich das Rotorgehäuse 90 zusammen und hat nicht die Zielgestalt. Daher, falls das Rotorgehäuse 90 durch eine Reaktionsmasse, aus zum Beispiel der Kalium-Familie, hergestellt wird, mit einem geringen Kontraktionskoeffizienten, dann ist die Kontraktion des Rotorgehäuses 90 beim Kühlen stark verringert und das Rotorgehäuse 90 kann präzise hergestellt werden. Da ferner die Reaktionsmasse, aus zum Beispiel der Kaliumfamilie, sehr gute Wärmeleitfähigkeit hat, kann der Rotor auch unabhängig gekühlt werden. Daher kann die Wasserpumpe vor Wärmschäden bewahrt werden.
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Gemäß einem herkömmlichen Verfahren zum Herstellen des Rotors ist der Permanentmagnet am Außenumfang des Rotorkerns mit einem Kleber befestigt. Wenn jedoch der Rotor rotiert wird, dann wird eine hohe Temperatur und ein hoher Druck nahe dem Rotor erzeugt. Daher kann der Kleber schmelzen oder der Permanentmagnet kann sich vom Rotorkern lösen. Der Permanentmagnet 88, der an den 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 der Permanentmagnet 88 nicht von dem Rotorkern 86 gelöst werden.
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Die Statorkammer 42 ist in den Körper 30 an einem radialen Außenabschnitt der Rotorkammer 38 ausgebildet. Der Stator 102, 104, 108 und 109 ist in der Statorkammer 42 montiert. Der Stator 102, 104, 108 und 109 ist an dem Körper 30 direkt oder indirekt befestigt und weist auf: einen Statorkern 102, einen Isolator 104, eine Wicklung 108 und ein Statorgehäuse 109.
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Der Statorkern 102 ist durch Stapeln einer Mehrzahl von Stücken, gemacht aus Magnetmaterial, ausgebildet. Das heißt, die Mehrzahl von dünnen Stücken ist aufeinandergestapelt, sodass der Statorkern 102 eine Zieldicke erzielt.
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Der Isolator 104 verbindet die Stücke, die den Statorkern 102 ausmachen, miteinander und ist durch Formen eines Harzes geformt. Das heißt, 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 diese Form eingespritzt. Und dadurch wird der Statorkern 102, an welchem der Isolator 104 anmontiert ist, hergestt. Zu dieser Zeit werden auch Wicklungsmontageaussparungen 106 am Frontendabschnitt und am Hinendabschnitt des Statorkerns 102 und des Isolators 104 ausgebildet.
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Die Wicklung 108 ist am Außenumfang des Statorkerns 102 diesen umwickelnd angebracht, um einen magnetischen Pfad zu definieren. Das Statorgehäuse 109 umgibt den Statorkern 102, den Isolator 104 und die Wicklung 108 und dichtet diese ab. Das Statorgehäuse 109, wie auch das Rotorgehäuse 90, ist durch Einsetzformen der Reaktionsmasse, aus zum Beispiel der Kalium-Familie, hergestellt.
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Zusätzlich, wenn das Statorgehäuse 109 einsetzgeformt wird, können auch ein Hallsensor 112 und eine Hallsensorleiterplatine 110 mit einsatzgeformt werden. Das heißt, der Stator 102, 104, 108 und 109, der Hallsensor 112 und die Hallsensorleiterplatine 110 können integral/einstückig 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 davon ist an dem Rotor 84, 86, 88 und 90 ausgebildet, und der Hallsensor 112 detektiert die Markierung, um die Position des Rotors 84, 86, 88 und 90 zu erfassen.
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Die Hallsensorplatine 110 steuert ein dem Stator 101 zugeführtes Steuersignal gemäß der von dem Hallsensor erfassten Position des Rotors 84, 86, 88 und 90. Das heißt, die Hallsensorplatine 110 kann bewirken, dass ein starkes Magnetfeld an einem Abschnitt des Stators 101 erzeugt wird, und dass ein schwaches Magnetfeld an dem anderen Abschnitt des Stators 102, 104, 108 und 109 erzeugt wird gemäß der Position des Rotors 84, 86, 88 und 90. Dadurch wird die Anfangsmobilität der Wasserpumpe 1 verbessert.
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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 mit einer Gehäusefläche 52 an einem Frontendabschnitt davon ausgebildet. Die Rotorkammer 38 und die Statorkammer 42 sind in dem Körper 30 ausgebildet durch den Eingriff des Ansteuergehäuses 50 am Hinterendabschnitt des Körpers 30. Ein Körpermontageabschnitt 60 ist an einem Außenumfang des Frontendabschnitts des Ansteuergehäuses 50 ausgebildet und ist mit dem Gehäusemontageabschnitt 46 durch ein Fixiermittel, wie zum Beispiel eine Schraube B, im Eingriff.
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Die Gehäusefläche 52 ist ausgestattet mit einem Einsetzabschnitt 54, einer zweiten Statormontagefläche 56 und einer zweiten Lagermontagefläche 58, die sequenziell vom Außenumfang zur Mitte hin davon ausgebildet sind.
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Der Einsetzabschnitt 54 ist an einem 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 Abdichtmittel, wie zum Beispiel ein 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 Gehäusefläche 52 aus vor, um eine Grenze zwischen der Statorkammer 42 und der Rotorkammer 38 zu definieren. Das Hinterende des Stators 102, 104, 108 und 109 ist an der zweiten Statormontagefläche 56 mit einem Dichtmittel, wie zum Beispiel einem O-Ring O dazwischengesetzt, montiert. Die Statorkammer 42 ist nicht in Fluidverbindung mit der Rotorkammer 38, und zwar auf Grund des O-Rings O, der zwischen der ersten Statormontagefläche 40 und dem Frontende des Stators 102, 104, 108 und 109 angeordnet ist, und auf Grund des O-Ring O, der zwischen der zweiten Statormontagefläche 56 und dem Hinterende des Stators 102, 104, 108 und 109 angeordnet ist. Daher kann das Kühlmittel, das in die Rotorkammer 38 geströmt ist, nicht in die Statorkammer 42 fließen.
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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 montiert, um zu ermöglichen, dass sie Welle 82 sanft rotiert und um zu verhindern, dass die Welle 82 schräg läuft.
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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 Scheibengestalt ausgebildet ist, mit dem Hinterende des Ansteuergehäuses 50 durch ein Fixiermittel, wie zum Beispiel eine Schraube B. Zu diesem Zweck steht ein Vorsprungsabschnitt 72 von dem Außenumfang der Ansteuerabdeckung 70 aus vor, und dieser Vorsprungsabschnitt 72 ist in den Außenumfang 62 des Hinterendes des Ansteuergehäuses 50 eingesetzt und mit diesem in engem Kontakt. Ein Dichtmittel, wie zum Beispiel ein O-Ring O ist zwischen den Vorsprungsabschnitt 72 und den Außenumfang 62 eingesetzt, um zu verhindern, dass Fremdkörper und Fremdsubstanzen, sowie Schmutz und Staub, 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 Ansteuervorrichtung 80 weist Mikroprozessoren und eine Leiterplatine (PCB) auf. Die Ansteuervorrichtung 80 ist über eine Verbindung 74 elektrisch mit einer Steuervorrichtung (nicht gezeigt) verbunden, die außerhalb der elektrischen Wasserpumpe 1 angeordnet ist, und die Ansteuervorrichtung 80 erhält ein Steuersignal von der Steuervorrichtung. Ferner ist die Ansteuervorrichtung 80 elektrisch mit der Hallsensorleiterplatine 110 verbunden, um das Steuersignal, das sie von der Steuervorrichtung erhält, an die Hallsensorleiterplatine 110 zu übertragen.
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Die Ansteuerungskammer 64 ist von der Rotorkammer 38 durch die Gehäusefläche 52 abgetrennt und davon abgedichtet isoliert. Daher kann Kühlmittel in der Rotorkammer 38 nicht in die Ansteuerungskammer 64 fließen.
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Da ein Stator und ein Rotor, welche elektrisch betrieben werden, von einem Harzgehäuse umgeben sind, welches eine Wasserschutzleistung hat, gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung, sind die Leistung und die Haltbarkeit der elektrischen Wasserpumpe erhöht.
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Da ferner ein Hallsensor und eine Hallsensorleiterplatine in den Stator montiert sind und da ein Steuersignal sich gemäß einer Anfangsposition des Rotors ändert, ist eine Anfangsmobilität der elektrischen Wasserpumpe verbessert.
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Da ferner das Kühlmittel in die Rotorkammer fließt, in welcher der Rotor montiert ist, kann der Rotor gekühlt werden und Fremdmaterialien können aus der Rotorkammer über den Kühlmittelfluss entfernt werden.
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Zur Erleichterung der Erklärungen und genauen Definition der angehängten Ansprüche werden Begriffe wie „inneres”, „äußeres”, „innen” dazu verwendet, um Merkmale der exemplarischen Ausführungsformen mit Bezug auf die Positionen dieser Merkmale in den angehängten Positionen zu beschreiben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2009-0112235 [0001]
