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Die Erfindung betrifft einen Elektromotor.
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Elektromotoren können mit Hilfe von elektronischen Steuervorrichtungen geregelt werden. Dazu ist dem Elektromotor eine elektronische Steuervorrichtung zugeordnet, welche eine Steuerelektronik, bestehend aus einer mit elektrischen und elektronischen Bauteilen bestückten Leiterplatte und diversen elektrischen Leitern. Die elektrischen Leiter der Steuerelektronik sind mit dem Elektromotor elektrisch leitend verbunden, derart, dass der Elektromotor über die Steuervorrichtung steuerbar ist.
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Die
EP 1 530 281 A2 zeigt einen Innenläufer-Elektromotor, bei dem die Steuerelektronik nicht integriert ist. Daher muss die Steuerelektronik für den Elektromotor in einem zusätzlichen Gehäuse untergebracht werden. Durch die beiden Gehäuse sind erhöhte Entwicklungs- als auch Herstellungskosten gegeben, da zwei unabhängig voneinander ausgebildete Gehäuse herzustellen sind. Die Steuerelektronik benötigt, insbesondere bei einer Ausbildung des Elektromotors in Form eines so genannten Nassläufers, ein sie nach außen schützendes und zur Vermeidung eines Feuchtigkeitskontaktes dichtes Gehäuse. Da zwei getrennte Gehäuse ausgebildet sind, bedeutet dies ferner, dass auch die elektrischen Leiter, welche eine leitende Verbindung zwischen der Steuerelektronik und dem Elektromotor herstellen, und welche zwischen den beiden Gehäusen ausgebildet sind, entweder einzeln oder gemeinsam zu schützen sind. Insbesondere ihre Kontaktstellen mit der Steuerelektronik und dem Elektronik sind vor Beschädigung durch Feuchtigkeit und/oder mechanischen Einflüssen, wie bspw. Schwingungen, die ein Lösen der Kontakte zwischen den betroffenen Bauteilen bedeuten können, zu schützen. Mit anderen Worten ist die Verbindung zwischen dem Elektromotor und seiner ihm zugeordneten Steuervorrichtung sowohl elektronisch als auch mechanisch labil bzw. instabil.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, einen neuen Elektromotor bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird durch einen Elektromotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
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Der Elektromotor umfasst einen Rotor, einen Stator, ein erstes Teilgehäuse und eine Steuervorrichtung mit einer Steuerelektronik. Das erste Teilgehäuse weist einen ersten Teilabschnitt und einen zweiten Teilabschnitt auf. Der zweite Teilabschnitt ist mit einem zweiten Gehäuseteil verbindbar, wobei der zweite Teilabschnitt und das zweite Gehäuseteil ein Steuervorrichtungsgehäuse bilden, in welchem die Steuerelektronik zumindest teilweise aufgenommen ist. Der erste Teilabschnitt ist zur Aufnahme des Rotors und des Stators ausgebildet. Die Steuervorrichtung weist elektrische Leiter auf, welche einenends mit der Steuerelektronik und anderenends mit dem Stator und dem Rotor elektrisch leitend zu verbinden und/oder zu positionieren sind. Das erste Teilgehäuse ist zur vorgegebenen Positionierung der elektrischen Leiter relativ zum Stator und Rotor bei einer Verbindung des zweiten Teilabschnitts mit dem zweiten Gehäuseteil ausgebildet.
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Durch die exakte Positionierung der elektrischen Leiter der Steuervorrichtung bei einer Verbindung des zweiten Gehäuseteils mit dem zweiten Teilabschnitt kann ein stabiler Elektromotor geschaffen werden.
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Ein besonders stabiles Gehäuse des Elektromotors und seiner Steuervorrichtung ist geschaffen mit einer einteiligen Ausbildung des ersten Teilgehäuses. Mit anderen Worten sind das Gehäuse des Elektromotors und das Gehäuse der Steuerelektronik zumindest teilweise gemeinsam mit einem einzigen Gehäusebauteil ausgestaltet.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Elektromotors ist bevorzugt der erste Teilabschnitt hohlzylinderförmig und der zweite Teilabschnitt flächig ausgebildet. Der Vorteil ist, dass in den ersten Teilabschnitt der üblicherweise zylinderförmig ausgebildete Rotor sowie der zylinderförmig ausgebildete Stator aufgenommen werden können. Insbesondere kann bei einer Ausführung eines Innenrotors und eines den Innenrotor aufnehmenden Außenstators der Außenstator vereinfacht und kostengünstig durch eine Presspassung im ersten Teilabschnitt fixiert werden. Die Ausführung des zweiten Teilabschnitts in flächiger Form dient vorteilhaft der Anordnung der üblicherweise auf einer flächigen Leiterplatte angeordneten Steuerelektronik.
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Eine die Steuerelektronik vor einer Beschädigung, insbesondere einer Beschädigung durch Feuchtigkeit und/oder Nässe, schützende technische Maßnahme ist dadurch gegeben, dass der zweite Teilabschnitt und das zweite Gehäuseteil in einem umlaufenden und geschlossenen Randbereich miteinander verbunden sind, und bei welchem der zweite Teilabschnitt innerhalb dieses Randbereichs als geschlossene Abschnittsfläche ausgebildet ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Elektromotors weist der zweite Teilabschnitt eine Vertiefung zur Aufnahme eines Teils der Steuerelektronik auf, wobei die Vertiefung bevorzugt wannenartig ausgebildet ist. Die Leiterplatte der Steuerelektronik ist üblicherweise mit unterschiedlichen elektronischen Bauteilen, wie bspw. Widerständen oder Dioden, bestückt. Diese Bauteile weisen, von der Leiterplatte aus betrachtet, unterschiedliche Erstreckungen in die von der Leiterplatte abgewandte Richtung auf. Zur vereinfachten und gesicherten Aufnahme der Bauteile im zweiten Teilabschnitt ist die Vertiefung ausgebildet, wobei ein unbestückter Randbereich der Leiterplatte mit einem an der Vertiefung ausgebildeten Randbereich in Überdeckung zu bringen ist. Die Bauteile können sich in die Vertiefung hinein erstrecken ohne mit dem zweiten Teilabschnitt in Berührung zu kommen. Selbstredend könnte der zweite Teilabschnitt auch komplementär zu der dem zweiten Teilabschnitt zugewandt ausgebildeten bestückten Fläche der Leiterplatte ausgeführt sein. Dies würde allerdings aufgrund der hohen Anzahl der elektronischen Bauteile und ihre unterschiedlichen Erstreckungen höhere Kosten in der Herstellung des zweiten Teilabschnitts, resp. des ersten Teilgehäuses bedeuten.
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Kostengünstig ist das erste Teilgehäuse in einem Druckgussverfahren, bevorzugt bei Einsatz eines aluminiumhaltigen Werkstoffes in einem Aluminiumdruckgussverfahren hergestellt. Aluminiumhaltige Werkstoffe und Aluminiumlegierungen zeichnen sich durch ein geringes Gewicht bei gleichzeitig hoher Festigkeit aus. Entsprechend der Legierungselemente ist es somit möglich eine hohe Festigkeit des ersten Teilgehäuses zu erzielen. Als besonders vorteilhaft hat sich der aluminiumhaltige Werkstoff AlSi10Mg erwiesen.
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Zur gesicherten Aufnahme ist die Steuerelektronik zwischen dem zweiten Teilabschnitt und dem zweiten Gehäuseteil angeordnet.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Elektromotors ist das zweite Gehäuseteil aus einem Kunststoff ausgebildet. Dies bietet die Möglichkeit einen gewichtsreduzierten Elektromotor zu realisieren. Insbesondere sofern der Elektromotor im Kraftfahrzeugbau eingesetzt wird, ist es von Vorteil, dem Erfordernis des Leichtbaus der Kraftfahrzeuge Rechnung zu tragen. Des Weiteren ist ein aus Kunststoff hergestelltes zweites Teilgehäuse kostengünstig. Auch kann das zweite Teilgehäuse in einem Spritzgussverfahren, diverse Leiter und Leitelemente während des Spritzgussverfahrens aufnehmend, hergestellt werden. Damit ist eine gesicherte und stabile Anordnung der Leiter und Leitelemente herbeigeführt.
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Bevorzugt weist der Stator eine Wicklungsanordnung mit Wicklungsanschlüssen, und die Steuervorrichtung mit den elektrischen Leitungen in Verbindung stehende elektrische Kontakte auf, wobei die elektrischen Kontakte zur Verbindung mit den Wicklungsanschlüssen ausgebildet sind. Aufgrund der Kontakte ist eine einfache Herstellung der Verbindung mit den Wicklungsanschlüssen realisierbar.
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Eine bevorzugt einfache Verbindung der Kontakte mit den Wicklungsanschlüsse ist herbeigeführt, wenn mit Hilfe einer Befestigung des zweiten Gehäuseteils am ersten Teilgehäuse eine den Wicklungsanschlüssen gegenüberliegende Positionierung der elektrischen Kontakte ausgebildet ist. Das bedeutet, dass nach der Befestigung des zweiten Gehäuseteils am ersten Teilgehäuse die elektrischen Kontakte direkt an den Wicklungsanschlüssen anliegen und unmittelbar, ohne Zwischenschaltung eines zusätzlichen Verbindungselementes miteinander oder durch bspw. Verformung in Form von Verbiegung der Kontakte zur Positionierung an den Wicklungsanschlüssen, oder vice versa, miteinander leitend verbunden werden können.
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Eine einfache Form der Verbindung ist eine stoffschlüssige Verbindung der Wicklungsanschlüsse mit den elektrischen Kontakten, insbesondere eine Schweißverbindung oder Lötverbindung.
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Alternativ zur stoffschlüssigen Verbindung ist eine lösbare Verbindung der Wicklungsanschlüsse mit den elektrischen Kontakten ausgebildet. Diese hat den Vorteil, dass bspw. bei Reparaturen ein einfaches Lösen ohne eine Zerstörung eines der beiden Bauteile der miteinander leitend verbunden Bauteile herbeigeführt werden kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Elektromotors sind an der Steuervorrichtung Rotorstellungssensoren angeordnet, welche Rotorstellungssensoren elektrisch mit den elektrischen Leitungen verbunden sind. Dies hat den Vorteil, dass die Rotorstellungssensoren in Abhängigkeit der Anordnung der Steuervorrichtung positioniert werden können. Die Erkennung der Position des Rotors ist bei elektronisch kommutierten Elektromotoren relevant.
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Bevorzugt dient die Befestigung des zweiten Gehäuseteils am ersten Teilgehäuse unmittelbar zur Herbeiführung einer relativen Positionierung der Rotorstellungssensoren zum Rotor.
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Eine zusätzliche Dichtung, die zwischen dem ersten Teilgehäuse und dem zweiten Gehäuseteil angeordnet ist, verbessert die Abdichtung eines zwischen dem ersten Teilgehäuse und dem zweiten Gehäuseteil ausgebildeten Innenraums, in welchem die Steuerelektronik positioniert ist, gegenüber einer Beschädigung der Steuerelektronik durch Feuchtigkeit und/oder Nässe, indem ein Eindringen derselben verhindert wird. Bevorzugt ist die Dichtung in Form eines Dichtringes ausgebildet. Dadurch ist über den Umfang der Leiterplatte eine geschlossene Dichtung ausgebildet. Die Dichtung kann z.B. in Form eines O-Ringes ausgebildet sein.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist ein Gehäusedeckel vorgesehen, welcher dazu ausgebildet ist, den ersten Teilabschnitt auf der der Steuervorrichtung zugewandten Seite zumindest bereichsweise abzudecken, wobei der Gehäusedeckel bevorzugt am zweiten Gehäuseteil befestigt ist. Dieser Gehäusedeckel dient einer nicht dichtenden Abdeckung des Stators und des Rotors. Sofern der Elektromotor in Form eines Nassläufers ausgebildet ist, ist die Notwendigkeit einer Abdichtung des Stators und des Rotors nicht gegeben. Ebenso kann der Gehäusedeckel auch den hohlzylindrischen Abschnitt des ersten Teilgehäuses abdichtend ausgeführt sein, durch bspw. einen am Umfang des Gehäusedeckels aufgenommenen Dichtring, und ggf. eine Dichtverbindung.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist das erste Teilgehäuse mit einer Pumpe verbunden, welche durch den Rotor des Elektromotors antreibbar ist. Durch die Anbindung der Pumpe an das erste Teilgehäuse ist eine stabile Pumpe-Motor-Einheit geschaffen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Gleichen oder funktionsgleichen Elementen sind identische Bezugszeichen zugeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist es möglich, dass die Elemente nicht in allen Figuren mit ihrem Bezugszeichen versehen sind ohne jedoch ihre Zuordnung zu verlieren. Es zeigen:
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1 in einem Längsschnitt den erfindungsgemäßen Elektromotor mit einer Förderpumpe,
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2 in einem perspektivischen Teilausschnitt den Elektromotor von 1
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3 in einer perspektivischen Ansicht ein erstes Gehäuseteil des Elektromotors von 1,
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4 in einer perspektivischen Ansicht den Elektromotor aus einer ersten Blickrichtung,
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5 in einer perspektivischen Ansicht den Elektromotor aus einer zweiten Blickrichtung,
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6 in einer perspektivischen Ansicht den Elektromotor aus einer dritten Blickrichtung,
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7 eine Gerotorpumpe, und
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8 eine schematische Darstellung eines Getriebes mit einer Pumpe.
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Ein Elektromotor 30 ist gemäß 1 aufgebaut. Der Elektromotor 30 ist zum Antrieb einer Förderpumpe 20 ausgebildet, wobei der Elektromotor 30 in Verbindung mit der Förderpumpe 20 eine Pumpe-Motor-Einheit 10 bildet. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Förderpumpe 20 in Form einer Gerotorpumpe ausgestaltet, welche bspw. im Vergleich zu einer Flügelzellenpumpe kostengünstig herstellbar ist. Bei Gerotorpumpen verhält sich das äußere Hohlrad ähnlich wie ein Gleitlager, und über einen großen Betriebsbereich findet zwischen den Bauteilen eine positive Flüssigkeitsreibung statt. Des Weiteren ist dem Elektromotor 30 eine Steuervorrichtung 50 zur elektronischen Steuerung zugeordnet.
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Der Elektromotor 30 ist bevorzugt ein elektronisch kommutierter Motor.
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Die Pumpe 20 weist einen ersten Rotor 21 mit einem ersten Rotorteil 211 und mit einem das erste Rotorteil 211 umfassenden zweiten Rotorteil 212 auf, in dem das erste Rotorteil 211 aufgenommen ist. Die Rotorteile 211, 212 sind ringscheibenförmig ausgebildet, wobei am ersten Rotorteil 211 eine erste Mehrzahl von Zähnen 214 in Form einer Außenverzahnung und am zweiten Rotorteil 212 eine zweite Mehrzahl von Zähnen 216 in Form einer Innenverzahnung angeordnet sind, die im Betrieb der Pumpe 20 miteinander in Eingriff stehen. Der Pumpenrotor 21 ist in einem Pumpenstator 22 angeordnet, welcher im Ausführungsbeispiel einstückig mit einem ersten Gehäuse 200 der Pumpe 20, einem Pumpenkammerngehäuse, ausgebildet ist.
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Der erste Rotor 21 ist rotierbar im ersten Gehäuse 200 aufgenommen und wird von einer Welle 40 des Elektromotors 30 angetrieben. Das erste Gehäuse 200 hat einen ersten Gehäuseabschnitt 224 und einen zweiten Gehäuseabschnitt 225, zwischen denen das erste Rotorteil 211 und das zweite Rotorteil 212 angeordnet sind. Die Welle 40 weist eine Drehachse 41 auf. Das erste Rotorteil 211 ist verdrehfest mit der Welle 40 verbunden, wobei eine Verbindung in Form einer Presspassung zwischen dem ersten Rotorteil 211 und der Welle 40 ausgebildet ist. Der Elektromotor 30 ist einer Stirnseite 202 des ersten Gehäuses 200 gegenüberliegend angeordnet,
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Die Welle 40 ist in einer im ersten Gehäuse 200 ausgebildeten Aufnahmeöffnung 203 des ersten Gehäuses 200 rotierbar aufgenommen, wobei die Aufnahmeöffnung 203 in diesem Ausführungsbeispiel in Form einer Bohrung ausgebildet ist und sich entlang der Drehachse 41 axial erstreckt. Eine erste Rotationsachse 217 des ersten Rotorteils 211 ist koaxial mit der Drehachse 41 ausgeführt.
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Die Welle 40 ist sich über das erste Gehäuse 200 hinweg erstreckend ausgebildet, wobei ein erstes Ende 42 der Welle 40 und ein zweites Ende 43 der Welle 40 über das erste Gehäuse 200 hinausragend sind, derart, dass sich die Welle 40 vollständig durch die Kammer 201 hindurch erstreckt.
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Ein Rotor 31 des Elektromotors 30, als zweiter Rotor 31 bezeichnet, ist am zweiten Ende 43 der Welle 40 drehfest mit Hilfe einer Presspassverbindung mit der Welle 40 verbunden. Zwischen dem ersten Rotor 21 und dem zweiten Rotor 31 ist ein Gehäusedeckel 204 des ersten Gehäuses 200 die Kammer 201 bereichsweise abdichtend bzw. begrenzend angeordnet. Zwischen dem Gehäusedeckel 204 und dem zweiten Rotor 31 ist die Welle 40 freiliegend.
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Zwischen dem Gehäuseteil 204 bzw. zwischen dem zweiten Radiallager 223 einerseits und dem zweiten Ende 43 der Welle 40 andererseits ist die Welle 40 freistehend, also nicht gelagert.
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Der Elektromotor 30 weist ein zweites Gehäuse 32, welches den zweiten Rotor 31 und einen den zweiten Rotor 31 umfassenden Stator 33 aufnimmt. Ein Rotorkern 311, bevorzugt in Form eines Blechpakets, und Permanentmagnete 312 sind Teile des zweiten Rotors 31.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der zweite Rotor 31 als Innenrotor und der Stator 33 als Außenstator ausgebildet. Ebenso könnte der zweite Rotor 31 als Außenrotor und der Stator 33 als Innenstator ausgestaltet sein, wobei bevorzugt bei einem Außenrotor mit einem Rotortopf das offene Ende zum Innenstator hin zeigt.
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Eine Rotation des zweiten Rotors 31 wird mit Hilfe der Welle 40 auf den ersten Rotor 21 übertragen, so dass die Pumpe 20 eine Förderung des hydraulischen Mediums durchführt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Pumpe-Motor-Einheit 10 in Form eines Nassläufers ausgebildet und in einem nicht näher dargestellten Schmiermitteltank, bspw. eine Ölwanne, angeordnet. Die Pumpe 20 und der Elektromotor 30 sind somit dazu ausgelegt, im Nassbereich zu arbeiten, das Getriebeöl darf also sowohl in den Elektromotor 30 als auch in die Pumpe 20 eindringen, ohne dass dies zu einem Schaden der Pumpe-Motor-Einheit 10 führt.
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Über einen an einer von der Stirnseite 202 abgewandt ausgebildeten Rückseite 220 des ersten Gehäuses 200 ausgebildeten Sauganschluss 205 wird das hydraulische Medium angesaugt, es gelangt über einen Kanal in einen Ansaugbereich 210, in der Kammer 201 zwischen dem ersten Rotorteil 211 und dem zweiten Rotorteil 212 wird es verdichtet, und über einen Ausstoßbereich 208 gelangt es zu einem Druckanschluss 206, der in 4 zu sehen ist. Über diesen Druckanschluss 206 kann das Schmieröl einem mit Schmieröl zu versorgenden, nicht näher dargestellten Aggregat, in diesem Beispiel einem Getriebe eines Verbrennungsmotors, zugeführt werden. Die Pumpe 20 dient in diesem Ausführungsbeispiel als ergänzende Ölpumpe, als Sekundärölpumpe, für das Getriebe, zumindest dann, wenn eine nicht näher dargestellte Hauptölpumpe inaktiv ist. Der Ansaugbereich 210 ist bevorzugt nierenförmig als Ansaugniere 209 ausgebildet, und der Ausstoßbereich 208 nierenförmig als Ausstoßniere 207. Es sind aber auch andere Formen möglich, beispielsweise eine ovale Form.
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Die Welle 40 ist mittels einer Gleitlagerung im Gehäuse 200 radial gelagert, wobei ein erstes Radiallager 222 sowie ein zweites Radiallager 223 im Gehäuse 200 ausgebildet sind. Ebenso könnten die Radiallager 222, 223 bspw. auch in Form einer Wälzlagerung ausgebildet sein. Eine Axiallagerung, welche eine axiale Bewegung der Welle 40 entlang der Drehachse 41 verhindert, ist mit Hilfe des ersten Rotors 21 herbeigeführt, welcher an den Gehäusedeckel 204 axial angrenzend angeordnet ist.
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Die Ausbildung als Nassläufer begünstigt eine Schmierölversorgung der Lager 222, 223. Eine durch die Aufnahmeöffnung 203, welche sich vollständig durch das erste Gehäuse 200 erstreckt, gebildete Durchtrittsöffnung 226 an der Rückseite 220 des ersten Gehäuses erlaubt ein Ein- und Ausströmen des zur Förderung vorgesehenen Schmieröls in die Pumpe 20, wodurch die Lager 222, 223 sowie der zur axiale Lagerung ausgebildete erste Rotorteil 211 mit Schmiermittel versorgt werden können. Ebenso kann das über die Durchtrittsöffnung 226 eintretende Schmiermittel auch über die Pumpe in den Elektromotor 30 über einen am von der Pumpe 20 abgewandten Ende des Elektromotors 30 ausgebildeten Motordeckel 34 austreten, und vice versa. Bevorzugt stehen der Ansaugbereich 210 an der Stirnseite des Pumpenrotors 211, 212 und die Aufnahmeöffnung 203 über einen Fluidkanal 227 in Fluidverbindung, um auch über den Ansaugbereich 210 eine Zuführung des Öls zur Aufnahmeöffnung 203 zu ermöglichen und eine bessere Schmierung der Welle zu ermöglichen.
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Eine Steuerelektronik 51 der Steuervorrichtung 50 ist an einer von der Pumpe 20 abgewandt angeordneten Seite der Pumpe-Motor-Einheit 10 mit dieser verbunden. Die Steuervorrichtung 50 weist ein drittes Gehäuse 60 auf. Es sind zwei elektrische Kontaktelemente, ein erstes elektrisches Kontaktelement 52 und ein zweites elektrisches Kontaktelement 53 zur Spannungsversorgung der Steuerelektronik 51 vorgesehen, wie insbesondere in 4 bis 6 dargestellt, und es können ggf. auch Steuerkontaktelemente oder Steuerleitungen vorhanden sein.
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In 2 ist der Elektromotor 30 in einem perspektivischen Teilausschnitt dargestellt. Der Stator 33 hat einen Statorkern 331, der bspw. als Blechpaket ausgebildet ist, und eine Wicklungsanordnung 332, die Wicklungskontakte 333 zur Kontaktierung der Wicklungsanordnung 332 aufweist, wobei die Wicklungskontakte 333 auch als Wicklungsanschlüsse bezeichnet werden können. Es können beispielsweise drei Wicklungskontakte 333 für eine Wicklungsanordnung 332 in Dreieckschaltung oder vier Wicklungskontakte 333 für eine Wicklungsanordnung 332 in Sternschaltung vorgesehen werden.
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An einer von der Pumpe 20 abgewandten Seite des Elektromotors 30 ist die ihm zugeordnete Steuervorrichtung 50 angeordnet. Das Gehäuse der Steuervorrichtung 50, im Weiteren als drittes Gehäuse 60 bezeichnet, besteht aus einem ersten Gehäuseteil 61 und einem zweiten Gehäuseteil 62, zwischen denen die Steuerelektronik 51 positioniert ist.
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Das erste Gehäuseteil 61 ist dazu ausgebildet eine vereinfachte und stabile Verbindung zwischen der Steuervorrichtung 50 und dem Elektromotor 30 herzustellen. Des Weiteren ist das erste Gehäuseteil 61 dazu ausgebildet, die Steuervorrichtung 50 gesichert aufzunehmen, wobei unter der gesicherten Aufnahme neben einem Schutz der Steuerelektronik 51 gegenüber Feuchtigkeit auch die gesicherte Aufnahme der gesamten Steuervorrichtung 50 gegenüber Stößen und/oder Schwingungen zu verstehen ist.
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Das zweite Gehäuseteil 62 ist als Kunststoffteil ausgebildet, und es sind elektrische Leiter 65, 66 vorgesehen, welche einenends mit der Steuerelektronik 51 bevorzugt stoffschlüssig durch eine Lötverbindung verbunden sind und anderenends mit dem zweiten Rotor 31 und dem Stator 33 verbindbar ausgebildet sind. Sie sind sich von der Steuerelektronik 51 ausgehend durch das zweite Gehäuseteil 62 hindurch zur Außenseite des zweiten Gehäuseteils 62 erstreckend ausgebildet, wobei sie sich über das zweite Gehäuseteil 62 hinaus erstrecken. Somit liegen mit dem zweiten Rotor 31 und dem Stator 33 verbindbare Enden der Leiter 65, 66 vor, bereit, mit dem Rotor 31 bzw. dem Stator 33 einen leitenden Kontakt herzustellen.
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Das zweite Gehäuseteil 62 ist im Bereich um die elektrischen Leiter 65, 66 herum zumindest bereichsweise aus einem ersten Werkstoff ausgebildet, welcher bevorzugt Polyphenylensulfid (PPS) aufweist. Es sind in Abhängigkeit vom Einsatzgebiet auch andere Kunststoffe wie Polyamid möglich.
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Die elektrischen Leiter 65, 66 sind aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet, um eine gute elektrische Leitfähigkeit zu bewirken. Als Werkstoff kann bspw. Kupfer bzw. eine Kupferlegierung verwendet werden, und diese kann bspw. an der Oberfläche versilbert sein.
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Die ersten elektrischen Leiter 65 weisen Kontakte 65A auf, welche auf der Außenseite des Gehäuses 60 mit den Wicklungskontakten 333 der Wicklungsanordnung 332 verbunden sind, um eine Ansteuerung der Wicklungsanordnung 332 durch die Steuerelektronik 51 zu ermöglichen, wie in 2 deutlich dargestellt. Die Kontaktierung der Kontakte 65A mit den Wicklungskontakten 333 kann beispielsweise durch Verschweißen, Löten oder durch einen Steckkontakt erfolgen.
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Die zweiten elektrischen Leiter 66 sind elektrisch leitend mit Rotorstellungssensoren 68 verbunden. Im Ausführungsbeispiel sind die Rotorstellungssensoren 68 auf einer ersten Leiterplatte 67 angeordnet, und die zweiten elektrischen Leiter 66 sind mit der ersten Leiterplatte 67 verbunden.
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Die Rotorstellungssensoren 68 sind über die erste Leiterplatte 67 fest mit dem zweiten Gehäuseteil 62 verbunden, und durch die Verbindung des zweiten Gehäuseteils 62 mit dem ersten Gehäuseteil 61 werden die Rotorstellungssensoren 68 in einer vorgegebenen Lage relativ zum zweiten Rotor 31 des Elektromotors 30 angeordnet, so dass sie den durch die Permanentmagneten 312 erzeugten magnetischen Fluss detektieren können.
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Die Steuerelektronik 51 umfasst eine zweite Leiterplatte 501, an der elektrische bzw. elektronische Bauteile 502 angeordnet sind. Bevorzugt ragen die ersten elektrischen Leiter 65 in zugeordnete Aussparungen der Leiterplatte 501 zur Ausbildung einer Kontaktstelle. Bevorzugt ist die Leiterplatte 501 mit dem zweiten Gehäuseteil 62 fest verbunden, bspw. durch Schrauben oder durch eine Clips-Verbindung.
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Zur positionsgenauen Anordnung der Steuerelektronik 51 resp. deren Leiter 65, 66 relativ zu den Wicklungsanschlüssen 333 und dem zweiten Rotor 31 ist ein erstes Teilgehäuse 100, welches einen ersten Teilabschnitt 101 und einen zweiten Teilabschnitt 102 umfasst, ausgebildet, vgl. 3. Der erste Teilabschnitt 101 entspricht dem zweiten Gehäuse 32 und der zweite Teilabschnitt 102 entspricht dem ersten Gehäuseteil 61. Das erste Teilgehäuse 100 ist so ausgebildet, dass die positionsgenaue Anordnung der Leiter 65, 66, insbesondere der Wicklungskontakte 65A bei einer Verbindung des zweiten Gehäuseteils 62 mit dem zweiten Teilabschnitt 102 herbeigeführt ist.
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Der erste Teilabschnitt 101 ist zur Aufnahme des zweiten Rotors 31 und des Stators 33 hohlzylinderförmig ausgebildet. An seiner der Pumpe 20 zugewandt ausgebildeten ersten Seite weist er zur sicheren Verbindung mit der Pumpe 20, resp. deren erstem Gehäuse 200 vier kreisförmig angeordnete mit einem Gewinde versehene Bohrung auf, damit die Pumpe mit Hilfe einer kraftschlüssigen Verbindung in Form einer Schraubverbindung am Elektromotor fixiert werden kann. Die Verbindung kann natürlich auch anders erfolgen, beispielsweise mit einer Schraubverbindung.
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An seiner von der ersten Seite 104 abgewandten zweiten Seite 105 ist er mit dem zweiten Teilabschnitt 102 verbunden. Bevorzugt sind der erste Teilabschnitt 101 und der zweite Teilabschnitt 102 einstückig ausgebildet. Mit anderen Worten ist das erste Teilgehäuse 100 einteilig ausgestaltet.
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Der zweite Teilabschnitt 102 ist flächig ausgebildet und weist eine wannenartige Vertiefung 103 auf, in die ein Teil der elektronischen Bauteile 502 berührungsfrei mit dem zweiten Teilabschnitt 102 aufgenommen sind, welche an einer vom zweiten Gehäuseteil 62 abgewandten Fläche der zweiten Leiterplatte 501 angeordnet sind. Zur Fixierung des zweiten Gehäuseteils 62 am zweiten Teilabschnitt 102 weist dieser in einem die Vertiefung 103 umfassenden Randbereich 106 des zweiten Teilabschnitts 102 Aufnahmeöffnungen 107 auf zur Aufnahme von Befestigungsmittel, welche in diesem Ausführungsbeispiel in Form von Schrauben ausgebildet sind. Die Steuerelektronik 51 kann somit geschützt zwischen dem zweiten Teilabschnitt 102 und dem zweiten Gehäuseteil 62 aufgenommen werden.
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Die Steuerelektronik 51 kann jedoch beschädigt werden, wenn Getriebeöl in das dritte Gehäuse 60 hinein gelangt. Eine Abdichtung zwischen dem ersten Gehäuseteil 61 und dem zweiten Gehäuseteil 62 ist grundsätzlich möglich, und im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein O-Ring 601 vorgesehen, der zwischen dem ersten Gehäuseteil 61 und dem zweiten Gehäuseteil 62 im Randbereich 106 um die Steuerelektronik 51 herum abdichtet. Dies wird als Rahmendichtung bezeichnet. Es kann beispielsweise auch eine Lamellendichtung verwendet werden.
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Das zweite Gehäuseteil 62 kann im Spritzgussverfahren hergestellt werden, und die elektrischen Leitungen 65, 66 können als Einlegeteile in der Spritzgussform mit eingespritzt werden. Das zweite Gehäuseteil 62 kommt im Betrieb auf der Außenseite mit dem Öl in Kontakt, wobei es sich insbesondere um Mineralöl, und insbesondere um Getriebeöl handelt.
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Das erste Teilgehäuse 100 ist bevorzugt aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet, beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung wie AlSi10MG. Dieser Werkstoff eignet sich bevorzugt zur Herstellung des ersten Teilgehäuses 100 in einem Druckgussverfahren. Auch ist die Ausbildung des ersten Teilgehäuses 100 aus einem metallischen Werkstoff insbesondere vorteilhaft bei einer Ausbildung des zweiten Gehäuseteils 62 aus einem Kunststoff, da aufgrund der Ausbildung des ersten Teilgehäuses 100 ein Gesamtgehäuse 300, bestehend aus dem ersten Teilgehäuse 100, dem zweiten Teilgehäuse 62 sowie einem Gehäusedeckel 63 zur Abdeckung des Elektromotors 30 auf seiner zweiten Seite 105, stabiler ist als bei einer Ausbildung des Gesamtgehäuses 300 als reines Kunststoffgehäuse. Der Gehäusedeckel 63 ist bevorzugt am zweiten Gehäuseteil 62 befestigt.
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4 bis 6 zeigen den Elektromotor 30 in Verbindung mit der Pumpe 20 aus drei unterschiedlichen Blickrichtungen.
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7 zeigt beispielhaft den Aufbau einer Gerotorpumpe 30. Der Rotor der Pumpe 30 hat ein inneres Zahnrad 302 und einen äußeren Zahnring 303, dessen Innenverzahnung mit dem inneren Zahnrad kämmt. Das Zahnrad 302 und der Zahnring 303 sind exzentrisch zueinander angeordnet, und sie haben eine unterschiedliche Anzahl von Zähnen. Hierdurch drehen sich das Zahnrad 302 und der Zahnring 303 mit unterschiedlichen Drehzahlen, so dass sich die Hohlräume zwischen den Zähnen bei der Drehung zwischen einem maximalen Volumen und einem minimalen Volumen verändern. Die Pumpe 30 hat einen Fluideinlass 304 und einen Fluidauslass 305. Der Fluideinlass 304 steht über einen – nicht dargestellten – Kanal mit der Stirnseite des Zahnrads 302 und Zahnrings 303 in einem Bereich in Fluidverbindung, in dem sich die Hohlräume bei einer vorgegebenen Drehrichtung vergrößern und somit einen Unterdruck aufbauen, und der Fluidauslass 305 steht über einen – nicht dargestellten – Kanal mit der Stirnseite des Zahnrads 302 und Zahnrings 303 in einem Bereich in Fluidverbindung, in dem sich die Hohlräume bei einer vorgegebenen Drehrichtung verringern und somit einen Überdruck aufbauen, um hierdurch das zu fördernde Fluid heraus zu pressen.
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8 zeigt einen möglichen schematischen Aufbau einer Getriebevorrichtung 370 mit einem schematisch angedeuteten Gehäuse 372, in dem unten ein Getriebeöl 360 vorgesehen ist. Das eigentliche mechanische Getriebe 354 muss im Betrieb mit dem Getriebeöl 360 geschmiert werden. Hierzu ist eine erste Getriebeöl-Hauptpumpe 350 vorgesehen, die von dem Getriebe 354 über eine Vorrichtung 352 mechanische angetrieben wird und Getriebeöl 360 über die Leitung 358 zum Getriebe 354 pumpt. Die Getriebeöl-Hauptpumpe 350 funktioniert aber nur dann, wenn das Getriebe 354 in Bewegung ist. Im Stillstand des Getriebes 354 ist die mechanisch angetriebene Getriebeöl-Hauptpumpe nicht aktiv, und eine Schmierung des Getriebes 354 ist insbesondere beim Anlauf des Getriebes 354 nicht sicher gewährleistet. Daher ist die durch den Elektromotor 30 antreibbare Getriebeöl-Zusatzpumpe 31 vorgesehen, und diese kann bei Bedarf über die Leitung 356 und das Rückschlagventil 357 Getriebeöl 360 in die Leitung 358 und damit ins Getriebe 354 pumpen. Das Rückschlagventil 357 ist dazu vorgesehen, einen Getriebeölfluss von der Pumpe 350 in die Pumpe 31 zu unterbinden. Das zum Getriebe 354 gepumpte Getriebeöl 360 fließt anschließend wieder zurück nach unten und kann erneut nach oben gepumpt werden. Die Pumpe 31 ist natürlich alternativ auch als Getriebeöl-Hauptpumpe einsetzbar.
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Naturgemäß sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfache Abwandlungen und Modifikationen möglich.
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So kann bei den genannten Schweißverbindungen auch ein Kaltschweißverfahren verwendet werden.
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An Stelle von der Gerotorpumpe sind grundsätzlich auch andere Pumpen, insbesondere andere Zahnringpumpen möglich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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