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Die Erfindung betrifft eine elektromotorische Wasserpumpe, insbesondere Kreisel- oder Radialpumpe für ein Kraftfahrzeugkühlsystem, mit einem einen Saugstutzen und einem Druckstutzen aufweisenden Pumpengehäuse, in dem ein Stator und ein ein Pumpenrad antreibender Rotor angeordnet ist.
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Wasserpumpen können grundsätzlich kategorisiert werden in so genannte Nebenstrompumpen und Hauptstrompumpen. Eine Hauptstrompumpe dient vorrangig zur Kühlung des Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs. Herkömmliche Wasserpumpen werden typischerweise über den Keilriemen des Verbrennungsmotors angetrieben. Derartige Wasserpumpen sind daher direkt an die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors gekoppelt, was bei bestimmten Betriebssituationen des Fahrzeugs zu einer unausgewogenen Kühlung des Verbrennungsmotors führen kann. So muss ein ausreichender Volumenstrom sowohl im Standgas bei heißem Motor, als auch bei Höchstdrehzahl sichergestellt sein. Dies führt bei Höchstdrehzahl zu ungewollten Turbulenzen und Verlustleistungen durch die mechanische Pumpe.
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Auch sind bereits elektromotorische Wasserpumpen für den Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine bekannt, deren Antrieb elektrisch oder elektronisch gesteuert mittels eines Elektromotors erfolgt, der ein Pumpenrad antreibt, das in einer beispielsweise spiralförmigen Pumpenkammer (Spiralkanal) eines Pumpengehäuses angeordnet ist. Derartige elektromotorische Wasserpumpen sind in vielen Bereichen des Motorraums einsetzbar und von der Motordrehzahl praktisch unabhängig (elektronisch) steuerbar, wobei zudem grundsätzlich ein Keilriemen entfallen kann, was wiederum zu einer etwa 10%igen CO2-Einsparung führen kann.
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So ist beispielsweise aus der
EP 1 850 010 B1 eine elektromotorische Wasserpumpe mit integriertem Elektromotor bekannt, der ein Pumpenrad antreibt. Die bekannte Wasserpumpe umfasst einen zwischen einem Pumpendeckelteil und einem Motorgehäuseteil gehaltenen Spalttopf zur Trennung zwischen einem Nassraum, in dem der Rotor angeordnet ist, und einem Trockenraum, in dem der die Motor-, Spulen- oder Feldwicklungen tragende Stator des als bürstenloser Gleichstrommotor ausgeführten Elektromotors angeordnet ist.
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In der
CH 410 639 A ist eine an einer Mauer zu installierende Pumpe mit einem Pumpengehäuse und einem hierin angeordneten Rotor sowie einem Pumpenrad bekannt. Der Rotor ist hohl ausgestaltet, wobei bei Betrieb Flüssigkeit durch diesen strömt.
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Aus der
DE 10 2011 079 226 A1 ist eine Flüssigkeitspumpe mit einem Spalttopf und einem Rotor bekannt. Der Rotor weist eine Nut zur Bildung eines Strömungskanals zwischen dem Rotor und einer hierzu fest stehenden Achse auf.
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Die
DE 601 11 879 T2 offenbart eine Pumpe mit einem innerhalb eines Spaltrohrs angeordneten Rotor. Der Rotor weist eine spiralförmig verlaufende Nut auf, mittels derer Flüssigkeit gepumpt wird.
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Aus der
DE 603 00 780 T2 ist eine Pumpe mit einem Spalttopf bekannt, innerhalb dessen unter Bildung eines Spalts ein Rotor drehbar gelagert ist. Hierbei kann zwischen der Welle und dem Rotor ein Raum gebildet sein, in dem eine Flüssigkeit enthalten ist, um den Flüssigkeitskreislauf zu verbessern. Der Rotor selbst weist eine Anzahl von Bohrungen auf, in die zur Herstellung des Rotors Stifte eingesetzt werden.
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In der
DE 25 32 262 A1 ist eine Kreiselpumpe offenbart, die einen innerhalb eines Spalttopfs angeordneten Rotor aufweist. Außerhalb des Spalttopfs ist ein Betätigungsteil positioniert, das seinerseits drehbar um den Spalttopf gelagert ist und einen Permanentmagneten aufweist. Bei einer Rotationsbewegung des Betätigungsteils um den Spalttopf herum wird in Folge der magnetischen Kupplung zwischen dem Betätigungsteil und dem Rotor der Rotor selbst in eine Drehbewegung versetzt. Zentral innerhalb des Spalttopfs ist eine hohle Welle angeordnet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders geeignete elektromotorische Wasser- oder Kühlmittelpumpe mit einem einen Saugstutzen und einen Druckstutzen aufweisenden Pumpengehäuse anzugeben, in dem ein Stator und ein ein Pumpenrad antreibender Rotor angeordnet sind. Zudem soll die Wasserpumpe eine vergleichsweise effektive Kühlung für den Elektromotor und insbesondere dessen Elektronik aufweisen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die elektromotorische Wasserpumpe umfasst ein Pumpengehäuse mit einem Saugstutzen und mit einem Druckstutzen. Vorzugsweise weist das Pumpengehäuse einen Pumpendeckel und ein nach Art eines Topfes geformtes Motorgehäuseteil auf, wobei der Saug- und/oder der Druckstutzen insbesondere Bestandteil des Pumpendeckels sind. Die Wasserpumpe umfasst ferner einen Stator sowie einen Rotor, der in Wirkverbindung mit einem Pumpenrad steht und dieses somit antreibt. Zweckmäßigerweise ist das Pumpenrad auf der dem Saug- und/oder dem Druckstutzen zugewandten Seite des Rotors angeordnet. Der Betrieb des Rotors bzw. des Stators erfolgt geeigneterweise nach Art eines elektronisch kommutierenden Gleichstrommotors. Insbesondere umfasst der Rotor eine Anzahl von Permanentmagneten und der Stator eine Anzahl von Elektromagneten, die mittels einer Elektronik bestromt werden, wobei die Elektronik zweckmäßigerweise in einer Brückenschaltung aufgebaut ist, z. B. in einer B6-Schaltung.
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Zwischen dem Rotor und dem Stator ist ein Spalttopf, z. B. aus Kunststoff, angeordnet, der insbesondere drehfest im Pumpengehäuse befestigt ist. Sofern es sich um einen Innenläufer handelt, befindet sich folglich der Rotor innerhalb des Spalttopfes und der Stator umgibt diese beiden. Geeigneterweise ist der Stator im Wesentlichen hohlzylindrisch, und der Spalttopf befindet sich im Inneren hiervon. Beispielsweise liegt der Stator an der Topfwand des Spalttopfes an. Der Rotor ist von dem Topfboden des Spalttopfs beabstandet, so dass zwischen dem Rotor und dem Topfboden ein erster Raum gebildet ist. Der Topfboden befindet sich hierbei auf der Seite des Rotors, die entweder dem Saugstutzen, dem Druckstutzen oder besonders bevorzugt den beiden Stutzen gegenüber liegt. Mit anderen Worten befindet sich der Rotor zwischen zumindest einem der Stutzen und dem Topfboden.
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Der Rotor weist einen Abflusskanal auf, der von dem ersten Raum zu der dem Stutzen zugewandten Seite des Rotors reicht. Mit anderen Worten führt der Abflusskanal durch den Rotor hindurch. Mittels des Abflusskanals ist eine hydraulische Verbindung zwischen dem ersten Raum und der dem Stutzen zugewandten Seite des Rotors geschaffen, deren Durchflussrate und/oder Durchflussmenge auf die Kühlung des Rotors hin optimiert werden und eingestellt werden kann ohne weiteren Beschränkungen zu unterliegen. Z. B. ist hierfür der erste Raum mit zumindest einem Teil der zu pumpenden Flüssigkeit befüllt.
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Insbesondere ist der Verlauf des Abflusskanals parallel zur Rotorachse, alternativ ist der Verlauf nach Art einer Spirale um die Motorachse gewunden. Der Querschnitt des Abflusskanals ist geeigneterweise rund. Bevorzugt ist der Abflusskanal mit Ausnahme der Öffnungen zu dem ersten Raum bzw. zu der dem Stutzen zugewandten Seite hin vollständig von weiteren Bauteilen des Rotors umgeben, sodass der Abflusskanal nach Art eines Tunnels geformt ist. Zweckmäßigerweise umfasst der Rotor eine Anzahl von derartigen Kanälen, insbesondere zwischen sechs und acht Kanäle. Die Abflusskanäle sind bevorzugt um die Rotorachse herum verteilt, wobei der Abstand zur Rotorachse kleiner als der Radius des Rotors ist. Insbesondere ist der Abstand aller Abflusskanäle zur Rotorachse gleich.
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Zweckmäßigerweise ist jeder der Winkel gleich, der zwischen zwei benachbarten Abflusskanälen mit der Rotorachse als Scheitel gebildet ist, was eine um die Rotorachse symmetrische Anordnung der Abflusskanäle ergibt. Auf diese Weise ist ein Abtransport einer sich im ersten Raum befindenden Flüssigkeit auf die dem Stutzen zugewandten Seite des Rotors nicht nur auf einen begrenzten Raum beschränkt sondern im Wesentlichen über den ersten Raum verteilt, was zu einer effizienteren Kühlung der Wasserpumpe beiträgt.
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Der Rotor ist um eine fest stehende Achse, die als Pumpen- oder Motorwelle dient, drehbar gelagert, die parallel zur Rotorachse ist. Insbesondere ist die Achse drehfest an dem Spalttopf angebunden oder wird von diesem gehalten. Auf diese Weise ist eine vergleichsweise wartungsfreie Lagerung des Rotors ermöglicht. Insbesondere befinden sich am Abschluss des Rotors in Richtung der Achse insbesondere aus Kohlenstoff bestehende Gleitlager, um eine Reibung zu verringern und somit den Wirkungsgrad der elektromotorischen Pumpe zu erhöhen.
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Die Achse weist eine Nut auf. Mittels der Nut ist eine weitere (dritte) hydraulische Verbindung zwischen dem ersten Raum und der diesem Raum gegenüber liegenden Seite des Rotors geschaffen. Mit anderen Worten reicht die Nut von dem ersten Raum bis zu der dem Stutzen zugewandten Seite des Rotors, an der auch der Abflusskanal mündet. Folglich ist mittels der Nut eine zu dem Abflusskanal parallele hydraulische Verbindung bereitgestellt. Somit ist die mögliche Fördermenge aus dem ersten Raum zu der dem Stutzen zugewandten Seite des Rotors erhöht, wobei die in der Nut transportierte Flüssigkeit nicht der Rotationsbewegung des Rotors unterliegt. Hierbei ist der Querschnitt der Nut insbesondere derart gewählt, dass bei Betrieb der elektromotorischen Wasserpumpe der Druck der sich in der Nut befindlichen Flüssigkeit größer als 1 bar, zweckmäßigerweise größer als 10 bar und insbesondere größer als 50 bar ist. Geeigneterweise ist der Druck kleiner als 100 bar.
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Die Nut verläuft spiralförmig um die Achse. Auf diese Weise liegt bei Betrieb der elektromotorischen Wasserpumpe der Rotor an keiner Stelle an der Achse/Welle an, sondern wird aufgrund des Wasserdrucks in einem definierten Abstand gehalten. Dies vermeidet eine Unwucht in dem Rotor und trägt aufgrund der Lagerung mittels der zu pumpenden Flüssigkeit zu einer Verringerung der Reibung bei. Mit anderen Worten handelt es sich bei der Lagerung des Rotors um eine hydrodynamische Gleitlagerung. Insbesondere ist die mittels der Nut transportierte Flüssigkeit ein Bruchteil der mittels des Abflusskanals geförderten Flüssigkeit.
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Die elektromotorische Wasserpumpe ist z. B. eine Kreisel- oder Radialpumpe und/oder wird geeigneterweise innerhalb eines Kraftfahrzeugs eingesetzt, wobei die elektromotorische Wasserpumpe insbesondere ein Bestandteil von dem Kraftfahrzeug ist. Die elektrische Betriebsspannung beträgt bevorzugt 48 V oder alternativ 12 V. Insbesondere ist die elektromotorische Wasserpumpe Bestandteil eines Kraftfahrzeugkühlsystems und besonders die Hauptstrompumpe. Z. B. dient die elektromotorische Wasserpumpe vorrangig der Kühlung eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs. Die Leistung der elektromotorischen Wasserpumpe beträgt zweckmäßigerweise zwischen 400 W und 1,6 kW. Im Betrieb der Wasserpumpe herrscht beispielsweise ein Druckunterschied zwischen dem Saugstutzen und dem Druckstutzen von 0,5 bar bis 2,5 bar. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Druck auf der Seite des Druckstutzens im Wesentlichen 2,5 bar.
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Geeigneterweise umfasst der Rotor ein Blechpaket, das wiederum eine Anzahl Rotorbleche aufweist, die elektrisch isolierend übereinander gestapelt sind, um parasitäre Wirbelströme zu vermeiden. Das Blechpaket weist bevorzugt eine Aussparung auf. Mittels der Aussparung ist der Abflusskanal gebildet. Folglich verläuft der Abflusskanal zumindest teilweise innerhalb des Blechpakets. Hierfür sind die einzelnen Rotorbleche geeigneterweise entsprechend ausgestanzt. Beispielsweise weist jedes Rotorblech eine kreisrunde Ausstanzung auf, um einen Abflusskanal mit rundem Querschnitt zu ermöglichen. Alternativ hierzu ist die Aussparung rechteckig oder weist eine anderweitige Form auf. Auf diese Weise ist es vergleichsweise einfach kostengünstig ermöglicht, den Abflusskanal zu realisieren.
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Zweckmäßigerweise ist die Aussparung umspritzt. Somit bildet die Umspritzung die Begrenzung des Abflusskanals und die Rotorbleche werden vor einer Korrosion aufgrund des Kontakts mit der zu befördernden Flüssigkeit geschützt. Insbesondere ist die Umspritzung ein Kunststoff, und geeigneterweise erfolgt die Umspritzung in einem Arbeitsschritt in dem auch weitere Bestandteile des Rotors, insbesondere das Blechpaket, mit dem Kunststoff umspritzt werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung ist zwischen der Topfwand und dem Rotor ein Spalt gebildet, was eine Reibung zwischen dem Rotor und dem Spalttopf verhindert oder zumindest reduziert, und somit den Wirkungsgrad der elektromotorischen Wasserpumpe erhöht. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Druckstutzen mittels des Spalts und mittels des Abflusskanals hydraulisch mit dem Saugstutzen verbunden. Hierdurch ist ein Nebenkreislauf zu dem Hauptkreislauf geschaffen, nämlich zu der hydraulischen Verbindung des Druckstutzens mit dem Saugstutzen mittels des Pumpenrads. Folglich existieren zwei hydraulische Verbindungen zwischen dem Druckstutzen und dem Saugstutzen, nämlich einerseits über das Pumpenrad und andererseits über den Spalt und den Abflusskanal.
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Geeigneterweise mündet der Spalt in dem ersten Raum, so dass eine Flüssigkeit von dem Druckstutzen zunächst durch den Spalt in den ersten Raum fließt und von dort durch den Abflusskanal zum Saugstutzen. Während des Betriebs der elektromotorischen Pumpe wird somit aufgrund der zwischen dem Saug- und dem Druckstutzen herrschenden Druckdifferenz ein Teil der die zu pumpende Flüssigkeit, nämlich das Wasser, durch den Spalt in den ersten Raum gedrückt und von dort durch den Abflusskanal zum Saugstutzen gepumpt. Hierbei ist die Menge der Flüssigkeit, die durch den Nebenkreislauf fließt, mittels Anpassung der Querschnittsgeometrie des Abflusskanals eingestellt.
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Insbesondere sind mit dem Topfboden zu kühlende Elemente der elektromotorischen Wasserpumpe thermisch kontaktiert. Folglich wird bei Betrieb der elektromotorischen Wasserpumpe der zur Kühlung herangezogene Teil der Flüssigkeit zunächst im Spalt von dem Stator und dessen vorhandenen Elektromagneten erwärmt. Im ersten Raum findet im Anschluss daran eine Vermischung der Flüssigkeit statt und ein zusätzlicher Wärmeaustausch mit dem Topfboden, der somit gekühlt wird. Das erhitzte Wasser wird durch den Abflusskanal abtransportiert und zweckmäßigerweise wiederum der zu pumpenden Flüssigkeit zugeführt und vermischt. Zweckmäßigerweise ist der zur Kühlung herangezogene Bestandteil der Flüssigkeit vergleichsweise gering, so dass die zu pumpende Flüssigkeit bei einer Zugabe des erwärmten Kühlwassers nicht übermäßig erhitzt wird und somit stets vergleichsweise niedertemperaturiges Wasser durch den zwischen Rotor und Topfwand gebildeten Spalt in den ersten Raum gelangt.
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Zweckmäßigerweise mündet der Abflusskanal in einem zweiten Raum. Der zweite Raum befindet sich im Zentrum des Pumpenrads. Folglich tritt die durch den Abflusskanal geförderte Flüssigkeit im Zentrum des Pumpenrads aus und wird von dort mittels etwaiger Pumpenradflügel und aufgrund der herrschenden Zentrifugalkraft bei Betrieb der elektromotorischen Wasserpumpe nach außen hin weg befördert. Zweckmäßigerweise befindet sich hierbei das Pumpenrad auf der dem Stutzen zugewandten Seite des Rotors, so dass der Abflusskanal von dem ersten Raum zu dem zweiten Raum reicht.
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Zweckmäßigerweise mündet die Nut im zweiten Raum, also im Zentrum des Pumpenrads, was einen vergleichsweise leichten Abtransport der durch die Nut geförderten Flüssigkeit erlaubt. Insbesondere mündet der Abflusskanal ebenfalls in dem zweiten Raum. Folglich wird die durch den Abflusskanal und die durch die Nut geförderte Flüssigkeit im zweiten Raum vermischt, bevor diese von dort abgeführt wird. Auf diese Weise ist eine vergleichsweise einfache Konstruktion der elektromotorischen Wasserpumpe ermöglicht.
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Geeigneterweise ist innerhalb des Abflusskanals ein Wuchtelement angeordnet und insbesondere dort angebunden. Mittels des Auswuchtelements wird eine Unwucht des Rotors ausgeglichen oder zumindest verringert. Insbesondere ergibt sich eine derartige Unwucht aufgrund des Fehlens von Rotormaterial im Bereich des Abflusskanals oder bei einer unsymmetrischen Anordnung der Abflusskanäle, sofern mehrere Abflusskanäle vorhanden sind.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 in perspektivischer Darstellung eine elektromotorische Wasserpumpe mit einem Pumpengehäuse,
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2a, b die Wasserpumpe gemäß 1 in Schnittdarstellungen, und
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3 einen Ausschnitt III aus 2b in größerem Maßstab.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist eine elektromotorisch angetriebene Wasserpumpe 2 mit einem Pumpendeckel 4 und mit einem Motorgehäuseteil 6, die über einen Deckelflansch 8 und einen Gehäuseflansch 10 zu einem Pumpengehäuse 12 miteinander verschraubt sind. Der Pumpendeckel 4 weist einen axialen Zulauf- oder Saugstutzen 14 sowie einen radial orientierten Ablauf- oder Druckstutzen 16 auf. Auf der dem Pumpendeckel 4 gegenüberliegenden Seite des Motorgehäuseteil 6 ist ein Elektronikdeckel 18 an diesem befestigt.
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2a und 2b zeigen in einer Schnittdarstellung parallel zur Rotorachse 20 die elektromotorische Wasserpumpe 2. Wie aus den Figuren ersichtlich ist, ist innerhalb des Motorgehäuseteils 6 ein elektrisch oder elektronisch kommutierter Elektromotor mit einem eine Anzahl Elektromagneten 22 aufweisender Stator 24 und mit einem um eine feststehende Achse (Motor- oder Pumpenwelle) 26 rotierenden Rotor 28 angeordnet. Die Elektromagneten 22 werden mittels einer in dem Elektronikdeckel 18 angeordneten Elektronik 30 bestromt, die beispielsweise in B6-Schaltung ausgeführte Umrichterschalter (Wechselrichterschalter) aufweist.
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Der Rotor 28 umfasst ein Blechpaket 32, in dem eine Anzahl Permanentmagneten 34 gehalten ist. Das Blechpaket 32 ist aus einzelnen übereinandergeschichteten und gegeneinander elektrisch isolierten, weichmagnetischen Rotorblechen 36 aufgebaut, die mittels eines Kunststoffs 38 vollständig umspritzt sind. Folglich steht keines der Rotorbleche 36 in direktem mechanischen Kontakt mit der zu pumpenden Flüssigkeit (Wasser). Jedes der Rotorbleche 36 ist derart ausgestanzt, dass innerhalb des Blechpakets 32 eine Anzahl zylindrischer Aussparungen 40 gebildet ist. Auch hier sind die Rotorbleche 36 mit dem Kunststoff 38 umspritzt, und die Aussparungen 40 folglich mittels des Kunststoffs 38 ausgekleidet. Die verbliebenen, mit dem Kunststoff 38 nicht ausgefüllten Bereiche der Aussparungen 40 bilden jeweils einen Abflusskanal 42, wobei jeder der Abflusskanäle 42 beidseitig geöffnet ist.
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Der Rotor 28 ist mit einem Pumpenrad 44 formschlüssig gekoppelt und um die feststehende Motorwelle 26 in einem deckelseitigen Gleitlager 46 sowie in einem topfbodenseitigen Gleitlager 48 axial gelagert. Unterhalb des deckelseitigen Gleitlagers 46, also zwischen dem deckelseitigen Gleitlager 46 und dem Rotor 28 ist im Zentrum des Pumpenrads 44 ein zweiter Raum 50 gebildet.
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Zwischen dem Stator 24 und dem Rotor 28 ist ein Spalttopf 52 im Pumpengehäuse 12 gehalten, d. h. in dieses praktisch eingehängt. Hierzu weist der Spalttopf 52 an dessen einem Topfboden 54 abgewandten offenen Rohrende einen radial ausgezogenen Rohrkragen 56 mit doppelt abgekröpftem, etwa doppel-L- oder Z-förmigem Spaltrohrflansch 58 auf, mit dem der Spalttopf 52 in der Flanschverbindung 8, 10 zwischen dem Pumpendeckel 4 und dem Motorgehäuseteil 6 gehalten ist.
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Der Spalttopf 52 umfasst ferner eine hohlzylindrische Topfwand 60, die in einer Nut des Motorgehäuseteils 6 eingesetzt ist, von dem folglich ein Teil den Topfboden 54 bildet. Die Motorwelle 26 ist drehfest an dem Topfboden 54 gehalten, und das topfbodenseitige Gleitlager 48 an dem Topfboden 54 befestigt. Der Rotor 28 ist mittels des topfbodenseitigen Gleitlagers 48 von dem Topfboden 54 beabstandet, so dass zwischen dem Rotor 28 und dem Topfboden 54 ein erster Raum 62 gebildet ist. Mittels des Spalttopfs 52 wird der rotorseitige Nassraum vom statorseitigen Trockenraum getrennt. Der Rotor 28 ist von der Topfwand 60 beabstandet. Folglich ist zwischen dem Rotor 28 und der Topfwand 60 ein umlaufender Spalt 64 gebildet, wie auch aus 3 vergleichsweise deutlich ersichtlich ist. Dieser reicht von dem radialen Ende des Pumpenrads 44 bis zu dem ersten Raum 62.
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Die Motorwelle 26 weist eine spiralförmig um die Rotorachse 20 verlaufende Nut 66 auf, die eine hydraulische Verbindung zwischen dem ersten Raum 62 und dem zweiten Raum 50 schafft. Eine hierzu parallele Verbindung stellen die Abflusskanäle 42 dar, die auch den ersten Raum 62 mit dem zweiten Raum 50 hydraulisch verbinden. Mit anderen Worten mündet jeder der Abflusskanäle 42 in dem ersten Raum 62 und in dem zweiten Raum 50.
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Bei Betrieb der nach dem Kreisel- oder Radialpumpenprinzip arbeitenden Wasserpumpe 2 tritt das Fördermedium (Wasser) über den Saugstutzen 14 ein und wird mittels des elektromotorisch angetriebenen Pumpenrades 44 auf einer Spiralbahn radial, also senkrecht zur Motorachse 20 nach außen befördert und tritt über den Druckstutzen 16 aus der Wasserpumpe 2 aus. Ein Bruchteil des Fördermediums wird aufgrund des erzeugten Drucks durch den Spalt 64 in den ersten Raum 62 befördert. Hierbei nimmt die Flüssigkeit von den Elektromagneten 22 erzeugte Wärme auf und kühlt somit den Stator 24. Aufgrund der zwischen der Flüssigkeit und dem sich drehenden Rotor 28 herrschenden Reibung ist die Bewegung des Fördermediums innerhalb des Spalts 64 spiralförmig um die Rotorachse 20. Im ersten Raum 62 wird das Fördermedium durchmischt und nimmt Wärme vom Topfboden 54 auf, der in thermischen Kontakt mit der Elektronik 30 steht.
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Die sich in dem ersten Raum 62 befindende Flüssigkeit wird weiter entweder durch die Nut 66 oder die Abflusskanäle 42 in den zweiten Raum 50 gedrückt bzw. gesaugt, der im Saugstutzen 14 mündet. Dort wird die Flüssigkeit, die durch den ersten Raum 62 gefördert wurde mit der durch den Saugstutzen 14 eintretenden Flüssigkeit vermischt und erneut mittels des Pumpenrads 44 zum Druckstutzen 16 befördert. Der Querschnitt der Nut 66 ist vergleichsweise klein, so dass sich innerhalb der Nut vergleichsweise hohe Drücke ergeben, bis zu 100 bar, was zu einer vergleichsweise geringen Reibung zwischen dem Rotor 26 und der Welle 28 aufgrund der hydrodynamische Gleitlagerung führt.
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Der Querschnitt der Abflusskanäle 42 ist auf eine Fördermenge der Flüssigkeit eingestellt, die den Stator 24 und die Elektronik 30 optimal kühlt. Innerhalb eines der Abflusskanäle 42 ist ein Auswuchtelement 68 angeordnet, mittels dessen eine Unwucht des Rotors 28 verringert und die Durchflussmenge der Flüssigkeit durch den Abflusskanal 42 eingestellt wird.
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Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebene Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Wasserpumpe
- 4
- Pumpendeckel
- 6
- Motorgehäuseteil
- 8
- Deckelflansch
- 10
- Gehäuseflansch
- 12
- Pumpengehäuse
- 14
- Saugstutzen
- 16
- Druckstutzen
- 18
- Elektronikdeckel
- 20
- Rotorachse
- 22
- Elektromagnet
- 24
- Stator
- 26
- Achse/Motorwelle
- 28
- Rotor
- 30
- Elektronik
- 32
- Blechpaket
- 34
- Permanentmagnet
- 36
- Rotorblech
- 38
- Kunststoff
- 40
- Aussparung
- 42
- Abflusskanal
- 44
- Pumpenrad
- 46
- deckelseitiges Gleitlager
- 48
- bodenseitiges Gleitlager
- 50
- zweiter Raum
- 52
- Spalttopf
- 54
- Topfboden
- 56
- Rohrkragen
- 58
- Spaltrohrflansch
- 60
- Topfwand
- 62
- erster Raum
- 64
- Spalt
- 66
- Nut
- 68
- Auswuchtelement
