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Die Anmeldung beansprucht die Priorität der
koreanischen Patentanmeldung mit der Nummer 10-2009-0112244 , die am 19. November 2009 beim koreanischen Patentamt eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt hier via Bezugnahme mit aufgenommen ist.
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Die Erfindung betrifft eine elektrische Wasserpumpe. Im Spezielleren 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 einer Heizung, um den Motor zu kühlen und um eine Insassenkabine aufzuwärmen. Das Kühlmittel, das von der Wasserpumpe herausfließt, zirkuliert durch den Motor, die Heizung oder den Kühler und tauscht damit Wärme aus, und fließt dann zurück zur Wasserpumpe. Eine derartige Wasserpumpe ist im Wesentlichen unterteilt in eine mechanische Wasserpumpenart und in eine elektrische Wasserpumpenart.
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Die mechanische Wasserpumpe ist mit einer Riemenscheibe ausgestattet, die an einer Kurbelwelle des Motors (Verbrennungsmotors) befestigt ist, und wird durch die Drehung der Kurbelwelle (d. h. durch die Motordrehung) angetrieben. Daher wird der Kühlmittelbetrag, der aus der mechanischen Wasserpumpe ausfließt, durch die Drehzahl des Verbrennungsmotors bestimmt. Jedoch ist der Kühlmittelbetrag, der von der Heizung und von dem Kühler benötigt wird, ein spezifischer Wert, der unabhängig von der Drehzahl des Verbrennungsmotors ist. Daher arbeiten die Heizung und der Kühler in einem Bereich, in welchem die Drehzahl gering ist, nicht normal, und, um die Heizung und den Kühler normal zu betreiben, muss die Motordrehzahl erhöht werden. Wenn jedoch die Motordrehzahl erhöht wird, dann steigt auch der Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeugs an. Im Gegensatz dazu, wird die elektrische Wasserpumpe von einem (E-)Motor angetrieben, der von einer Steuervorrichtung gesteuert wird. Daher kann die elektrische Wasserpumpe den Kühlmittelbetrag unabhängig von der Drehzahl des Verbrennungsmotors bestimmen. Da die in der elektrischen Wasserpumpe verwendeten Komponenten jedoch elektrisch betrieben sind, ist es für die elektrisch betriebenen Komponenten wichtig, dass sie eine ausreichende Wasserdichtleistung haben. Falls die Komponenten ausreichende Wasserdichtleistung haben, dann sind die Leistung und die Haltbarkeit der elektrischen Wasserpumpe verbessert.
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Gegenwärtig steigt die Anzahl an Fahrzeugen mit elektrisch betriebener Wasserpumpe tendenziell an. Demgemäß werden zahlreiche Technologien zum Verbessern der Leistung und der Haltbarkeit der elektrischen Wasserpumpe entwickelt.
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Die in diesem Hintergrundabschnitt dargelegten Informationen dienen nur dem besseren Verständnis über den allgemeinen Hintergrund der Erfindung und stellen nicht den dem Fachmann bekannten Stand der Technik dar.
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Zahlreiche Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, eine elektrische Wasserpumpe zu schaffen, welche die Vorteile einer verbesserten Leistung und Haltbarkeit hat und um eine elektrische Wasserpumpe zu schaffen, welche Vorteile dahingehend hat, dass der Herstellvorgang vereinfacht werden kann durch Einsatzgießen eines Stators mit einem Hallsensor und einer Hallsensorplatine.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine elektrische Wasserpumpe bereitgestellt, mit einem Stator, der ein magnetisches Feld gemäß einem Steuersignal erzeugt, und einem Rotor, der von dem Stator umgeben ist und der durch das magnetische Feld, das am Stator generiert wird, rotiert wird, um Kühlmittel unter Druck zu setzen, wobei der Stator aufweist: einen Statorkern, der gebildet ist von einer Mehrzahl von aufeinander gestapelten Stücken aus magnetischem Material, einem Isolator, der die Stücke des Statorkerns miteinander verbindet, einer Wicklung, die den Statorkern umwickelt, um einen magnetischen Pfad zu bilden, einem Hallsensor, der die Position des Rotors detektieren kann, einer Hallsensorplatine, die mit dem Hallsensor elektrisch verbunden ist und die das dem Stator zugeführte Steuersignal gemäß der von dem Hallsensor detektierten Position des Rotors steuert, und einem Statorgehäuse, das den Statorkern, den Isolator, die Wicklung, den Hallsensor und die Hallsensorplatine zusammen umgibt und abdichtet.
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Der Hallsensor und die Hallsensorplatine können in einem Zustand, in welchem sie in einen Einsatz eingesetzt und daran anmontiert sind, mit dem Isolator verbunden sein.
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Der Isolator kann mit einer Einsatzaussparung versehen sein, und der Einsatz, der den Hallsensor und die Hallsensorplatine daran montiert aufweist, ist in die Einsatzaussparung eingesetzt und von dieser gestützt.
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Der Einsatz kann von Silikonmaterial geformt sein, um den Hallsensor und die Hallsensorplatine zu umgeben.
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Das Statorgehäuse kann aus einer Reaktionsmasse (BMC), aus z. B. einer Kaliumfamilie sein, die einen geringen Kontraktionskoeffizienten hat, wobei das Stotorgehäuse in einem Zustand einsatzgeformt ist, in welchem die Kerne durch den Isolator miteinander verbunden sind, der Kern von der Wicklung umwickelt ist, und der Einsatz montiert mit dem Hallsensor und der Hallsensorplatine, an den Isolator gekuppelt ist.
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Das Statorgehäuse kann in einem Zustand einsatzgeformt sein, in welchem die Kerne durch den Isolator miteinander verbunden sind, der Kern durch die Wicklung umwickelt ist und der Einsatz, an dem der Hallsensor und die Hallsensorplatine anmontiert sind, mit dem Isolator gekuppelt ist.
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Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben weitere Merkmale und Vorteile, die aus der nachfolgenden Detailbeschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß den angehängten Zeichnungen ersichtlich werden.
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1 ist eine perspektivische Ansicht einer elektrischen Wasserpumpe gemäß 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 exemplarischen elektrischen Wasserpumpe gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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4 ist eine vergrößerte Teilansicht von 2.
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Es ist zu bemerken, dass die angehängten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und die zahlreichen Merkmale, die für die Grundprinzipien der Erfindung illustrativ sind, in teilweise vereinfachter Darstellung zeigen. Die spezifischen Gestaltungsmerkmale der Erfindung, wie hierin offenbart, umfassend z. B. spezifische Abmessungen, Orientierungen, Positionen und Gestaltungen, hängen teilweise auch von der speziell vorgesehen Anwendung und der Verwendungsumgebung ab.
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In den Figuren werden für gleiche oder gleichwertige Teile über die gesamten Figuren hinweg die gleichen Bezugszeichen verwendet.
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Im Folgenden wird Bezug genommen auf die zahlreichen Ausführungsformen der Erfindung wie hier in den angehängten Zeichnungen dargestellt und im Anschluss beschrieben. Obwohl die Erfindung auf Basis solcher exemplarischen Ausführungsformen beschrieben wird, ist zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf diese exemplarischen Ausführungsformen beschränkt ist. Im Gegensatz dazu ist es beabsichtigt, nicht nur diese exemplarischen Ausführungsformen zu umfassen, sondern die Anmeldung umfasst auch Alternativen, Modifikationen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen, insofern vom Schutzumfang der angehängten Ansprüche umfasst.
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Eine exemplarische Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend im Detail mit Bezug auf die angehängten Zeichnungen beschrieben.
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1 ist eine perspektivische Ansicht einer elektrischen Wasserpumpe gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 2 ist eine Querschnittansicht entlang der in 1 mit A-A bezeichneten Linie.
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Wie aus der 1 und der 2 ersichtlich ist, weist eine elektrische Wasserpumpe gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung auf: eine Pumpenabdeckung 10, einen Körper 30, ein Ansteuerungsgehäuse 50 und eine Ansteuerungsabdeckung 70. Der Körper 30 ist mit einem hinteren Ende der Pumpenabdeckung 10 im Eingriff, um darin eine Pumpenkammer 16 zu bilden, das Ansteuerungsgehäuse 50 ist mit einem hinteren Ende des Körpers 30 im Eingriff, um eine Rotorkammer 38 und eine Statorkammer 42 zu bilden, und die Ansteuerungsabdeckung 70 ist mit einem hinteren Ende des Ansteuerungsgehäuses 50 im Eingriff, um eine Ansteuerungskammer 64 auszubilden.
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Ferner ist ein Pumprad 22 in der Pumpenkammer 16 montiert, ein Rotor 84, 86, 88 und 90, der an einer Welle 82 befestigt, ist in der Rotorkammer 38 montiert, ein Stator 101 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, 86, 88 und 90 sowie die Welle 82 rotieren um diese zentrale Achse x. Der Stator 101 ist bezüglich der zentralen Achse x der Welle 82 koaxial angeordnet. Die Pumpenabdeckung 10 ist mit einem Einlass 12 an einem Vorderendabschnitt davon sowie 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 elektrischen Wasserpumpe 1 fließt durch den Auslass 14 aus dieser aus. Eine Schrägfläche 18 ist an einem Hinterendabschnitt des Einlasses 12 der Pumpenabdeckung 10 ausgebildet, und ein Hinterendabschnitt 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 z. B. 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 Schrägfläche 18 erstrecken, liegt auf der zentralen Achse x der Welle 82.
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Die Pumpenkammer 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 Pumpenkammer 16 montiert. Das Pumprad 22 ist an einem Vorderendabschnitt der Welle 82 fixiert und rotiert zusammen mit der Welle 82. Zu diesem Zweck ist ein Bolzenloch 29 in einem Mittelabschnitt des Pumprads 22 ausgebildet, und ein Gewinde ist an einem Innenumfang des Bolzenlochs 29 ausgebildet. Damit ist eine Pumpradschraube 28, die in das Bolzenloch 29 eingesetzt ist, an den Vorderendabschnitt der Welle 82 geschraubt, so dass das Pumprad 22 an der Welle 82 fixiert ist. Eine Unterlegscheibe w kann zwischen dem Pumprad 22 und der Pumpradschraube 28 angeordnet sein.
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Das Pumprad 22 ist mit einer Gegenfläche 26, die der Schrägfläche 18 zugeordnet ist, an dem Frontendabschnitt davon ausgestattet. Damit liegt ein Schnittpunkt von Linien, die sich entlang 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 1 kann verbessert werden aufgrund des Anordnens der Mitten des Pumprads 22 und des Rotors 84, 86, 88 und 90, welche die rotierenden Elemente der Wasserpumpe 1 bilden, und einer Mitte des Stators 101, der ein feststehendes Element der Wasserpumpe 1 bildet, auf der zentralen Achse x.
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Ferner ist das Pumprad 22 in einer Mehrzahl von Regionen durch eine Mehrzahl von Blättern 24 unterteilt. Das Kühlmittel, das in die Mehrzahl der Regionen eingeflossen ist, wird durch die Drehung des Pumprads 22 unter Druck gesetzt.
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Der Körper 30 hat eine hohle zylindrische Gestalt, die nach hinten hin offen ist, und ist im Eingriff mit dem hinteren Ende der Pumpenabdeckung 10. Der Körper 30 weist auf: eine Vorderfläche 32, die zusammen mit der Pumpenabdeckung 10 die Pumpenkammer 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 montiert ist.
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Die Vorderfläche 32 des Körpers 30 ist ausgestattet mit dem Abdeckungsmontageabschnitt 44, einer ersten Statormontagefläche 40, einer ersten Lagermontagefläche 48 und einem Durchgangsloch 34, ausgebildet sequenziell von einem Außenumfang aus zur Mitte davon hin.
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Der Abdeckungsmontageabschnitt 44 ist mit dem Hinterendabschnitt 20 der Pumpenabdeckung 10 im Eingriff. Ein Dichtmittel, wie z. B. ein O-Ring O, kann zwischen dem Abdeckungsmontageabschnitt 44 und dem Hinterendabschnitt 20 angeordnet sein, um Leckage von Kühlmittel aus der Pumpenkammer 16 heraus zu verhindern.
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Die erste Statormontagefläche 40 steht von der Vorderfläche 32 aus nach hinten hin vor und definiert eine Grenze zwischen der Statorkammer 42 und der Rotorkammer 38. In einem Zustand, in welchem das Dichtmittel, wie z. B. ein O-Ring O, an der ersten Statormontagefläche 40 anmontiert ist, ist das Vorderende des Stators 101 an der ersten Statormontagefläche 40 anmontiert.
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Die erste Lagermontagefläche 48 steht von der Vorderfläche 32 aus nach hinten hin vor. Ein erstes Lager 94 ist zwischen der ersten Lagermontagefläche 48 und dem Vorderendabschnitt der Welle 82 angeordnet, sodass die Welle 82 sanft rotieren kann und wodurch die Welle 82 davor bewahrt ist, schräg zu stehen.
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Das Durchgangsloch 34 ist an einem Mittelabschnitt der Vorderfläche 32 ausgebildet, sodass der Vorderendabschnitt der Welle 82 durch das Durchgangsloch 34 zur Pumpenkammer 16 hin vorsteht. Das Pumprad 22 ist an der Welle 82 in der Pumpenkammer 16 befestigt. Es ist in dieser Beschreibung exemplarisch beschrieben, dass das Pumprad 22 mittels der Pumpradschraube 28 an der Welle 82 befestigt ist. Das Pumprad 22 kann jedoch auch auf einen Außenumfang der Welle 82 aufgepresst sein.
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Ferner ist ein Verbindungsloch 36 an der Vorderfläche 32 zwischen der ersten Statormontagefläche 40 und der ersten Lagermontagefläche 48 ausgebildet. Daher ist die Rotorkammer 38 in Fluidverbindung mit der Pumpenkammer 16. Wärme, die an der Welle 82, dem Rotor 84, 86, 88 und 90 und dem Stator 101 durch den Betrieb der Wasserpumpe 1 erzeugt wird, wird durch das Kühlmittel, das in das und aus dem Verbindungsloch 36 durch dieses fließt, gekühlt. Daher kann die Haltbarkeit der Wasserpumpe 1 verbessert werden. Zusätzlich wird verhindert, dass sich Schwimmpartikel im Kühlmittel in der Rotorkammer 38 anhäufen.
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Die Rotorkammer 38 ist im Mittelabschnitt im Körper 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 der restlichen Abschnitte der Welle 82, ist in einem Mittelabschnitt der Welle 82 ausgebildet. Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform kann eine hohle Welle 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 nicht symmetrischen Form ausgebildet. Schub wird auf die Welle 82 in Richtung zur Vorderfläche 32 durch die unsymmetrische Gestalt des Rotors 84, 86, 88 und 90 ausgeübt und es liegt eine Druckdifferenz zwischen der Pumpenkammer 16 und der Rotorkammer 38 vor. Der an der Welle erzeugte Schub 82 drückt die Welle 82 in Richtung zur Vorderfläche 32 hin. Dadurch kann der Stufenabschnitt 83 der Welle 82 mit dem ersten Lager 94 interferieren und kollidieren und das erste Lager 92 könnte dadurch beschädigt werden. Um eine Interferenz und Kollision des Stufenabschnitts 83 der Welle 82 und des ersten Lagers 94 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 einem elastischen Gummimaterial gemacht und baut den von der Welle 82 auf das erste Lager 94 ausgeübten Schub ab.
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Ferner kann in einem Falle, in welchem die Manschette 100 das erste Lager 94 direkt kontaktiert, der Schub der Welle 82, der auf das erste Lager 94 ausgeübt wird, abgebaut werden. Jedoch kann Drehreibung zwischen dem ersten Lager 94 und der Manschette 100 aus dem Gummimaterial erzeugt werden, und dadurch kann die Leistung der Wasserpumpe 1 verschlechtert sein. 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 verringern. 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 Beschreibung exemplarisch beschrieben, dass eine Nut an einem Außenumfang der Manschette 100 ausgebildet ist und dass der Schubring 98 in diese Nut montiert ist. Jedoch ist ein Verfahren zum Installieren des Schubrings 98 an der Manschette 100 nicht auf diese exemplarische Ausführungsform der Erfindung beschränkt. Z. B. kann eine Nut auch in einem Mittelabschnitt der Manschette 100 ausgebildet sein, und der Schubring 98 kann in dieser mittigen Nut angeordnet sein. Ferner ist zu verstehen, dass irgendein Schubring 98 zwischen der Manschette 100 und dem ersten Lager 94 vorgesehen sein kann, um noch von 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 magnetische Rotorkern 86 hat eine zylindrische Gestalt und ist an dem Stufenabschnitt 83 der Welle 82 z. B. durch Aufpressen oder durch Anschweißen befestigt. Der Rotorkern 86 ist mit einer Mehrzahl von Aussparungen (nicht gezeigt) ausgestattet, die entlang einer Längsrichtung davon verlaufend an einem Außenumfang davon ausgebildet sind, und der Permanentmagnet 88 ist in die jeweilige Aussparung eingesetzt montiert.
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Der Permanentmagnet 88 ist an dem Außenfang des Rotorkerns 86 montiert.
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Ein Paar von Rotorabdeckungen 84 und 80 sind an den beiden Enden des Rotorkerns 86 und des Permanentmagneten 88 angebracht. Die Rotorabdeckung 84 fixiert den Rotorkern 86 und den Permanentmagneten 88 primär aneinander, und sie ist aus Kupfer oder aus rostfreiem Stahl, mit hoher spezifischer Dichte 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 aneinander zu fixieren. Das Rotorgehäuse 90 ist aus einer Reaktionsmasse (BMC), aus z. B. einer Kaliumfamilie ausgebildet, mit einem geringen Kontraktionskoeffizienten. Ein Verfahren zum Herstellen des Rotorgehäuses 90 wird nunmehr kurz erläutert.
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Der Rotorkern 86 und der Permanentmagnet 88 sind an die Rotorabdeckung 84 montiert, und die Rotorabdeckung 84, an welche der Rotorkern 86 und der Permanentmagnet 88 montiert sind, sind in eine nicht gezeigte Form eingesetzt. Hiernach wird die Reaktionsmasse, aus z. B. der Kaliumfamilie, geschmolzen und auf eine hohe Temperatur gebracht (z. B. auf 150°C) und wird bei hohem Druck in die Form eingebracht. Dann wird die Reaktionsmasse in der Form abgekühlt. Falls, wie oben beschrieben, das Rotorgehäuse 90 aus einer Reaktionsmasse mit einem geringen Kontraktionskoeffizienten hergestellt ist, kann das Rotorgehäuse 90 präzise hergestellt werden. Im Allgemeinen ist der Kontraktionskoeffizient eines Harzes 4/1000–5/1000, wobei jedoch der Kontraktionskoeffizient einer Reaktionsmasse etwa 5/10000 beträgt. Falls das Rotorgehäuse 90 durch Eingeben eines Hochtemperaturharzes in die Form hergestellt wird, dann zieht sich das Rotorgehäuse 90 stark zusammen und weist nicht die Zielgestalt auf. Wenn damit das Rotorgehäuse 90 durch eine Reaktionsmasse, aus z. B. der Kaliumfamilie, mit einem geringen Kontraktionskoeffizienten hergestellt wird, dann kann die Kontraktion des Rotorgehäuses 90 beim Kühlen stark reduziert werden, und das Rotorgehäuse 90 kann präzise hergestellt werden. Da zusätzlich die Reaktionsmasse aus z. B. der Kaliumfamilie eine gute Wärmestrahlfähigkeit hat, kann der Rotor unabhängig gekühlt werden. Daher kann die Wasserpumpe davor bewahrt werden, einen Hitzeschaden zu erleiden.
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Zusätzlich ist gemäß einer herkömmlichen Methode zum Herstellen des Rotors der Permanentmagnet an dem Außenumfang des Rotorkerns mittels eines Klebers fixiert. Wenn jedoch der Rotor rotiert, werden hohe Temperaturen und hoher Druck nahe dem Rotor erzeugt. Dadurch kann der Kleber schmelzen, oder der Permanentmagnet kann sich von dem Rotorkern lösen. Der Permanentmagnet 88, der an den Rotorkern 86 montiert ist, ist im Gegensatz dazu primär durch die Rotorabdeckung 84 fixiert und sekundär durch das Rotorgehäuse 90 fixiert gemäß der exemplarischen Ausführungsform der Erfindung. Daher kann sich der Permanentmagnet nicht von dem Rotorkern 86 lösen.
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Die Statorkammer 42 ist in dem Körper 30 an einem radialen Außenabschnitt der Rotorkammer 38 ausgebildet. Der Stator 101 ist in die Statorkammer 42 montiert.
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Der Stator 101 ist an dem Körper 30 direkt oder indirekt befestigt und weist einen Statorkern 102, einen Isolator 104, eine Spule oder Wicklung 108 und ein Statorgehäuse 109 auf.
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Der Statorkern 102 ist durch Stapeln einer Mehrzahl von Stücken, die aus einem Magnetmaterial gemacht sind, ausgebildet. D. h., die Mehrzahl von dünnen Stücken ist derart aufeinandergestapelt, dass der Statorkern 102 eine Zieldicke hat.
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Der Isolator 104 verbindet die Stücke, die den Statorkern 102 ausmachen, miteinander und ist durch Formen eines Harzes ausgebildet. D. h., der Statorkern 102, der durch Stapeln der Mehrzahl von Stücken ausgebildet ist, ist in einer Form (nicht gezeigt) eingesetzt, und dann wird geschmolzenes Harz in diese Form eingespritzt. Dadurch wird der Statorkern 102, an welchem der Isolator 104 angebracht ist, hergestellt. Zu dieser Zeit werden auch Wicklungsmontageaussparungen 106 an einem Vorderendabschnitt und einem Hinterendabschnitt des Statorkerns 102 und des Isolators 104 ausgeformt.
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Die Wicklung 108 ist um den Außenumfang des Statorkerns 102 gewickelt, um einen Magnetpfad zu bilden.
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Das Statorgehäuse 109 umgibt und dichtet ab den Statorkern 102, den Isolator 104 und die Wicklung 108. Das Statorgehäuse 109, sowie das Rotorgehäuse 90, ist durch Einsatzformen der Reaktionsmasse, aus z. B. der Kaliumfamilie, hergestellt.
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Zusätzlich, wenn das Statorgehäuse 109 einsatzgeformt wird, werden auch ein Hallsensor 112 und eine Hallsensorplatine 110 einsatzgeformt. D. h., der Stator 101, der Hallsensor 112 und die Halisensorleiterplatine 110 können als eine einzige Komponente integral hergestellt sein.
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Ferner, wenn das Statorgehäuse 109 einsatzgeformt wird, wird ein hoher Druck auf den Hallsensor 112 und die Hallsensorplatine 110 ausgeübt. Daher könnten der Hallsensor 112 und die Hallsensorplatine 112 nicht in einer Zielposition installiert sein. Zusätzlich sind der Hallsensor 112 und die Hallsensorplatine elektronische Einrichtungen, und derartige elektronische Einrichtungen könnten beschädigt werden, wenn sie hohen Temperaturen und hohem Druck ausgesetzt werden.
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Um dieses Problem zu lösen, werden der Hallsensor 112 und die Hallsensorleiterplatine 110, wie in 4 gezeigt ist, in eine Einsatzaussparung 200, die im Isolator 104 ausgebildet ist, eingesetzt, und zwar in einem Zustand, in welchem sie an einen Einsatz 202 anmontiert und z. B. in diesen eingesetzt sind. Danach wird das Statorgehäuse 109 einsatzgeformt. Zu diesem Zeitpunkt stützt die Einsatzaussparung 200 des Isolators 104 den Einsatz 202, sodass der Hallsensor 112 und die Hallsensorplatine 110 stets an der Zielposition montiert sind und bleiben. Zusätzlich schützt der Einsatz 202 den Hallsensor 112 und die Hallsensorplatine 110. Um den Hallsensor 112 und die Hallsensorplatine 110 an den Einsatz 202 zu montieren, können der Hallsensor 112 und die Hallsensorplatine 110 z. B. in den Einsatz 202 eingesetzt werden, nachdem der Einsatz 202 mit einer vorbestimmten Gestalt vorgeformt wurde. Im Gegensatz dazu, nachdem der Hallsensor 112 und die Hallsensorplatine 110 in eine nicht gezeigte Form eingesetzt wurden, kann der Einsatz 202 durch Silikonmaterial hinzugeformt werden.
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Der Hallsensor 112 detektiert die Position des Rotors 84, 86, 88 und 90. Eine Markierung (nicht gezeigt) zum Darstellen der Position davon, ist an dem Rotor 84, 86, 88 und 90 ausgebildet, und der Hallsensor 112 detektiert die Markierung, um dadurch die Position des Rotors 84, 86, 88 und 90 zu detektieren.
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Die Hallsensorleiterplatine 110 steuert ein Steuersignal, das dem Stator 101 zugeführt wird, gemäß der Position des Rotors 84, 86, 88 und 90, die von dem Hallsensor detektiert wird. D. h., die Hallsensorplatine 110 bewirkt, dass ein starkes Magnetfeld an einem Teil des Stators 101 erzeugt wird und das ein schwaches Magnetfeld an einem anderen Teil des Stators 101 gemäß der Position des Rotors 84, 86, 88 und 90 erzeugt wird. Dadurch kann die anfängliche Mobilität der Wasserpumpe 1 verbessert werden.
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Ein Gehäusemontageabschnitt 46 ist an einem Außenumfang des hinteren Endes des Körpers 30 ausgebildet.
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Das Ansteuerungsgehäuse 50 ist mit dem hinteren Ende des Körpers 30 im Eingriff und ist mit einer Gehäusefläche 52 an einem Vorderendabschnitt davon ausgebildet. Die Rotorkammer 38 und die Statorkammer 42 sind im Körper 30 ausgebildet durch den Eingriff des Ansteuerungsgehäuses 50 mit dem Hinterendabschnitt des Körpers 30. Ein Körpermontageabschnitt 60 ist an einem Außenumfang des Vorderendabschnitts des Ansteuerungsgehäuses 50 ausgebildet und ist im Eingriff mit dem Gehäusemontageabschnitt 46 durch ein Fixiermittel, wie z. B. eine Schraube B.
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Die Gehäusefläche 52 ist ausgestattet mit einem Einsetzabschnitt 54, einer zweiten Statormontagefläche 56 und einer zweiten Lagermontagefläche 58, geformt sequenziell von einem Außenumfang aus zur Mitte davon hin.
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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 damit in engem Kontakt. Ein Dichtmittel, wie z. B. ein O-Ring O, ist zwischen dem Einsetzabschnitt 54 und dem Hinterendabschnitt des Körpers 30 angeordnet, um die Statorkammer 42 zu schließen und abzudichten. Die zweite Statormontagefläche 56 steht von der Gehäusefläche 52 aus nach vorne hin vor, um die Grenze zwischen der Statorkammer 42 und der Rotorkammer 38 zu definieren. Das Hinterende des Stators 101 ist an der zweiten Statormontagefläche 56 mit einem zwischengelegten Dichtmittel, wie z. B. einem O-Ring O, montiert. Die Statorkammer 42 ist nicht in Fluidverbindung mit der Rotorkammer 38, und zwar aufgrund des O-Rings O, der zwischen der ersten Statormontagefläche 40 und dem Vorderende des Stators 101 angeordnet ist, und aufgrund des O-Rings O, der zwischen der zweiten Statormontagefläche 56 und dem hinteren Ende des Stators 101 angeordnet ist. Daher kann Kühlmittel, das in die Rotorkammer 38 geflossen ist, nicht in die Statorkammer 42 fließen.
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Die zweite Lagermontagefläche 58 steht von der Gehäusefläche 52 aus nach vorne hin vor. Ein zweites Lager 96 ist zwischen der zweiten Lagermontagefläche 58 und dem Hinterendabschnitt der Welle 82 angeordnet, so dass die Welle 82 sanft rotieren kann und dass die Welle 82 davor bewahrt ist, schräg zu stehen.
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Das hintere Ende des Ansteuerungsgehäuses 50 ist offen. Die Ansteuerungskammer 64 ist zwischen dem Ansteuerungsgehäuse 50 und der Ansteuerungsabdeckung 70 ausgebildet durch den Eingriff der Ansteuerungsabdeckung 70, die in einer Scheibenform ausgebildet ist, mit dem hinteren Ende des Ansteuerungsgehäuses 50, mittels eines Fixiermittels, wie z. B. einer Schraube. Zu diesem Zweck steht ein Vorsprungsabschnitt 72 von einem Außenumfang der Ansteuerungsabdeckung 70 aus vor, und dieser Vorsprungsabschnitt 72 ist in einen Außenumfang des hinteren Endes des Ansteuerungsgehäuses 50 eingesetzt und damit in engem Kontakt. Ein Dichtmittel, wie z. B. ein O-Ring O, ist zwischen dem Vorsprungsabschnitt 72 und dem Außenumfang 62 eingesetzt, um zu verhindern, dass Fremdsubstanzen, wie z. B. Staub und Schmutz, in die Ansteuerungskammer 62 eindringen.
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Die Ansteuerungsvorrichtung 80, die den Betrieb der Wasserpumpe 1 steuert, ist in die Ansteuerungskammer 64 montiert. Die Ansteuerungsvorrichtung 80 weist auf: Mikroprozessoren und eine Leiterplatine. Die Ansteuerungsvorrichtung 80 ist mit einer Steuervorrichtung (nicht gezeigt) elektrisch verbunden, die außerhalb der elektrischen Wasserpumpe 1 angeordnet ist, und zwar mittels eines Verbinders 74, und die Ansteuerungsvorrichtung 80 erhält von der Steuervorrichtung ein Steuersignal. Ferner ist die Ansteuerungsvorrichtung 80 elektrisch mit der Hallsensorplatine 110 verbunden, um ein Steuersignal, das sie von der Steuervorrichtung erhält, an die Hallsensorplatine 110 weiterzugeben.
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Ferner ist die Ansteuerungskammer 64 von der Rotorkammer 38 durch die Gehäusefläche 52 isoliert. Daher kann das Kühlmittel in der Rotorkammer 38 nicht in die Ansteuerungskammer 64 fließen.
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Nachfolgend wird der Stator 101 der elektrischen Wasserpumpe 1 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf 3 in weiterem Detail beschrieben.
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Stators einer elektrischen Wasserpumpe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Wie aus 3 ersichtlich ist, sind eine Mehrzahl von Fixiernuten 105 an dem Außenumfang des hinteren Endes des Statorgehäuses 109 ausgebildet. Der Einsetzabschnitt 54 ist in die Fixiernut 105 eingesetzt, um Dreh- und Axialbewegungen des Stators 101 gemäß der Rotation des Rotors 84, 86, 88 und 90 zu beschränken bzw. zu verhindern. Eine derartige Fixiernut 105 kann zusammen mit dem Statorgehäuse 109 ausgebildet werden, wenn das Statorgehäuse 109 einsatzgeformt wird, wodurch ein zusätzlicher Vorgang oder eine zusätzliche Vorrichtung zum Bilden der Fixiernut 105 nicht erforderlich ist. Daher erhöht sich nicht die Anzahl an Vorgängen zum Herstellen des Stators 101. Zusätzlich, da der Stator 101 an dem Körper 30 weder durch Kleber noch durch Aufpressen fixiert ist, kann der Stator 101 leicht von dem Körper 30 abmontiert werden. Wenn daher der Stator 101 kaputt ist, kann der Stator 101 leicht ausgetauscht werden.
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Zusätzlich, wie aus 2 ersichtlicht ist, 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 Drehung der Welle 82 und des Rotors 84, 86, 88 und 90. Da eine Statornut 122 am Innenumfang des Statorgehäuses 109 entlang dessen Längrichtung ausgebildet ist, fließt Kühlmittel in der Rotorkammer 38 entlang der Statornut 122 und entfernt Schwimmmaterialien, die am Innenumfang des Statorgehäuses 109 haften. Die Gestalt der Statornut 122 kann durch den Fachmann leicht in Betrachtung des Flusses des Kühlmittels in der Rotorkammer 38 bestimmt werden.
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Um ferner Vibration und Lärm aufgrund der Drehung des Rotors zu reduzieren und um Vibration, die durch das Fahren des Fahrzeugs erzeugt wird, zu reduzieren, sind eine Mehrzahl von Dämpfungslöchern 120 im Statorgehäuses 109 ausgebildet.
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Vibration und Lärm von der Rotation des Rotors 84, 86, 88 und 90 und Vibration, die durch das Fahren des Fahrzeugs generiert wird, werden durch die Bewegung von Gas in der Statorkammer 42 durch die Dämpfungslöcher 120 absorbiert. Die Position und die Gestalt der Dämpfungslöcher 120 kann durch einen Fachmann gemäß der Vibrationsfrequenz und der Druckfrequenz des Stators 101 leicht ermittelt werden. Zusätzlich kann ein Schaumaterial oder ein sonstiges Schallabsorbierendes Material in das Dämpfungsloch 120 eingefüllt werden, 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., Nuten (nicht gezeigt) können am Außenumfang des Rotorgehäuses 90 ausgebildet sein, sodass das Kühlmittel in der Rotorkammer 38 entlang dieser Nuten fließt und Schwimmmaterialien, die am Außenumfang des Rotorgehäuses 90 anhaften, entfernt. Zusätzlich können Vibration und Lärm von der Rotation des Rotors 84, 86, 88 und 90 und Vibrationen, wenn das Fahrzeug fährt, durch das Ausbilden von Löchern (nicht gezeigt) am Rotorgehäuse 90 absorbiert werden.
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Da ein Stator und ein Rotor, die elektrisch betrieben sind, von einem Harzgehäuse mit Wasserdichtheitsqualität umgeben sind, gemäß der exemplarischen Ausführungsform der Erfindung, können Leistung und Haltbarkeit einer elektrischen Wasserpumpe verbessert werden.
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Zusätzlich, da ein Hallsensor und eine Hallsensorleiterplatine in den Stator montiert sind und ein Steuersignal gemäß einer Anfangsposition des Rotors verändert wird, kann die Anfangsmobilität der elektrischen Wasserpumpe verbessert werden.
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Da ferner der Stator mit dem Hallsensor und der Hallsensorplatine durch Einsatzformen hergestellt ist, kann der Herstellvorgang für den Stator vereinfacht werden. Zur Vereinfachung der Erklärung und der akkuraten Definition in den angehängten Ansprüchen werden Ausdrücke wie „oben”, „unten”, „innen”, und „außen” dazu verwendet, um Merkmale der exemplarischen Ausführungsformen mit Bezug auf die Positionen derartiger Merkmale wie in den Figuren dargestellt zu beschreiben.
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Die vorausgehende Beschreibung spezifischer Ausführungsformen der Erfindung dient nur dem Zweck der Illustration und der Beschreibung. Sie dient nicht als erschöpfende Beschreibung der Erfindung oder als Einschränkung der Erfindung auf diese speziellen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst dagegen weitere Ausführungsformen, Modifikationen und Alternativen, insofern vom Schutzumfang der angehängten Ansprüche erfasst.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2009-0112244 [0001]
