DE102015220657A1

DE102015220657A1 - Lösung einer Blockierung bei einer Pumpe

Info

Publication number: DE102015220657A1
Application number: DE102015220657.2A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Krauth; Volker Hofacker
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-10-22
Filing date: 2015-10-22
Publication date: 2017-04-27
Also published as: CN108431418B; EP3365558A1; EP3365558B1; WO2017067800A1; CN108431418A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lösung einer Blockierung bei einer Pumpe, insbesondere einer Kraftfahrzeugpumpe, wobei die Pumpe einen Stator und einen gegenüber dem Stator rotatorische drehbar angeordneten Rotor aufweist. Erfindungsgemäß wird bei einer Blockierung des Rotors eine rotatorische Rüttelbewegung des Rotors zu Lösung der Blockierung erzeugt.

Description

Stand der Technik
Es sind bereits Verfahren zur Lösung einer Blockierung bei einer Pumpe bekannt. Auch sind Pumpen bekannt, die Verfahren zur Lösung einer Blockierung einsetzen.
In DE 10 2010 043 391 A1 ist eine Pumpe offenbart, die mit einer Antriebseinheit, einer Kopplungseinheit und einer einen Pumpenrotor aufweisenden Pumpeneinheit ausgebildet ist. Die Kopplungseinheit koppelt die Antriebseinheit mit dem Pumpenrotor. Der Pumpenrotor ist mit einem Verschiebeweg axial verschiebbar gelagert. Die Kopplungseinheit ist als Magnetkupplung ausgebildet, wobei die Polanordnung der Magnetkupplung derart gewählt ist, dass bei einem blockieren des Pumpenrotors der Pumpenrotor entlang des Verschiebewegs verfahren wird, um die Blockierung des Pumpenrotors zu lösen. Die bekannte Pumpe weist zum Lösen einer Blockierung zusätzliche Bewegungsfreiheitsgrade auf, weshalb die Fertigung der Pumpe aufwendig ist.
Offenbarung der Erfindung
Demgegenüber weist eine erfindungsgemäße Pumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 15 und eine Pumpe bei der ein erfindungsgemäßen Verfahren angewendet wird, gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 eine deutlich vereinfachte Fertigung und eine Herstellungskostenreduzierung auf.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale.
Besonders vorteilhaft ist, dass die rotatorische Rüttelbewegung des Rotors durch ein abwechselndes wirken einer Kraft, bzw. eines Drehmoments in eine erste Drehrichtung und einer weiteren Kraft, bzw. eines weiteren Drehmoments in eine zweite, der ersten Drehrichtung entgegengesetzte Drehrichtung, auf den Rotor erzeugt wird. Diese Erzeugung ist technisch einfach umsetzbar.
Vorteilhaft ist, dass die Kräfte, bzw. die Drehmomente durch eine Bestromung der Pumpe erzeugt werden. Vorzugsweise werden die Kräfte, bzw. Drehmomente durch die Bestromung mindestens einer Wicklung erzeugt. Als Vorteil ist anzusehen, dass somit eine einfach zu fertigende und kostengünstige Umsetzung einer Pumpe möglich ist.
Als Vorteilhaft ist anzusehen, dass die rotatorische Rüttelbewegung durch eine pulsweitenmodulierte Bestromung der Pumpe, bzw. durch eine impulsförmige Bestromung mit mindestens einem Impuls erzeugt wird. Die meisten Elektroniken, insbesondere elektrischen Ansteuerungen/Regelungen, vorzugsweise Ansteuermittel, arbeiten normalerweise mit einer pulsweitenmodulierter Ansteuerung der Pumpe, weshalb das Verfahren einfach nachgerüstet werden kann.
Von Vorteil ist, dass zwischen dem abwechselnden Wirken der Kräfte, bzw. der Drehmomente Pausen ausgebildet werden. In den Pausen werden keine auf den Rotor wirkende Kraft, bzw. Drehmoment erzeugt. Die Pausen ermöglichen insbesondere eine Abkühlung der Pumpe.
Besonders vorteilhaft ist, dass die Rüttelbewegungen wiederholt werden. Zwischen den Rüttelbewegungen werden Rüttelpausen ausgebildet, in denen keine Kraft, bzw. kein Drehmoment auf den Rotor erzeugt wird. Die Rüttelpausen ermöglichen auf einfache Weise eine Abkühlung und eine Überprüfung der Blockierung. Insbesondere kann anhand eines Weiterdrehens des Rotors auf eine Lösung der Blockierung geschlossen werden. Ferner ist von Vorteil, dass insbesondere die Rüttelpausen von Rüttelbewegung zu Rüttelbewegung länger werden, womit die stetige Erwärmung auf einfach Weise kompensiert werden kann.
Vorteilhaft ist, dass die Rüttelbewegung in eine oder mehrere Sequenzen unterteilt ist. Während einer Sequenz sind die Stärke der erzeugten Kräfte, bzw. der erzeugten Drehmomente und die Dauer der Erzeugung der Kräfte bzw. Drehmomente im Wesentlichen gleich.
Von Vorteil ist, dass die Pausen innerhalb einer Sequenz, in denen keine auf den Rotor wirkende Kraft, bzw. Drehmoment erzeugt wird im Wesentlichen gleich lang sind.
Besonders vorteilhaft ist, dass zwischen den einzelnen Sequenzen Sequenzpausen eingelegt werden, in denen keine Kraft auf den Rotor wirkt.
Vorteilhaft ist, dass der Betrag der Kraft, bzw. des Drehmoments und die Dauer der Ausbildung der Kraft, bzw. des Drehmoments auf den Rotor zwischen den einzelnen Sequenzen variiert werden. Vorzugsweise werden der Betrag der Kraft, bzw. des Drehmoments und die Dauer der Ausbildung der Kraft, bzw. des Drehmoments auf den Rotor von Sequenz zu Sequenz erhöht. Durch die Erhöhung wird die Wahrscheinlichkeit für die Lösung der Blockierung erhöht.
Als vorteilhaft ist anzusehen, dass die Anzahl der erzeugten Kräfte, bzw. Drehmomente, die auf den Rotor wirken von Sequenz zu Sequenz abnimmt.
Vorteilhaft ist, dass eine Beendigung des Verfahrens bei Erkennung einer Drehbewegung erfolgt. Die Drehbewegung kann insbesondere mittels eines Hallsensors, insbesondere der Erkennung einer Hallflanke erfolgen. Auch kann die Drehbewegung anhand der Auswertung eines Verlaufs der Bestromung der Pumpe erfolgt.
Als vorteilhaft ist anzusehen, dass die Überwachung der Drehbewegung kontinuierlich durchgeführt wird. Ferner kann die Überwachung der Drehbewegung in den Pausen, insbesondere den Rüttelpausen oder den Sequenzpausen, zwischen dem Wirken einer Kraft auf den Rotor durchgeführt werden.
Besonders vorteilhaft ist, dass bei Erkennung einer Blockierung die Bestromung unterbrochen und eine Bestromungspause eingelegt wird, wobei im Anschluss an die Bestromungspause mit der rotatorische Rüttelbewegung begonnen wird.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Figuren und sind in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
1 einen aus dem Stand der Technik bekannte schematische Schnittdarstellung einer bekannten Pumpe,
2 ein erstes Ausführungsbeispiel,
3 eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Pumpe gemäß 2,
4 eine beispielhafte Darstellung des Verfahrensablaufs und
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Pumpe.
In 1 ist ein aus dem Stand der Technik, bzw. dem Dokument DE 10 2010 043 391 A1 bekannte Pumpe 100 dargestellt. Die Pumpe weist eine Antriebseinheit 109, eine Kopplungseinheit 112 und einen Pumpenrotor 113 auf, wobei der Pumpenrotor 113 Teil einer Pumpeneinheit 110 ist. Die Kopplungseinheit 112 koppelt den Pumpenrotor 113 und die Antriebseinheit 109. Der Pumpenrotor 113 ist mit einem vordefinierten Verschiebeweg d axial verschieblich gelagert. Die Kopplungseinheit 112 ist als Magnetkupplung ausgebildet, wobei die Polanordnung der Magnetkupplung 112 derart gewählt ist, dass bei einem Blockieren des Pumpenrotors 113 der Pumpenrotor 113 entlang des Verschiebewegs Verfahren wird, um die Blockierung des Pumpenrotors 113 zu lösen.
In 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Pumpe 1 dargestellt. Insbesondere kann eine erfindungsgemäße Pumpe 1 als Kühlflüssigkeitspumpe in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden. Hierbei wird die Pumpe vorzugsweise innerhalb eines Kühlflüssigkeitskreislaufs angeordnet. Die Pumpe 1 umfasst ein Pumpengehäuse 10 und ein Motorgehäuse 30. Das Pumpengehäuse 10 und das Motorgehäuse 30 sind mittels Schrauben miteinander fest verbunden. Das Pumpengehäuse 10 weist eine erste Öffnung 12 und eine zweite Öffnung 14 auf. Die erste Öffnung 12 bildet insbesondere einen Einlass und die zweite Öffnung 14 einen Auslass für das zu fördernde Fluid, insbesondere die Kühlflüssigkeit zur Kühlung eines Verbrennungs- und/oder Elektromotors in einem Fortbewegungsmittel, vorzugsweise Fahrzeug.
In 3 ist eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Pumpe gemäß 2 gezeigt. Die Pumpe 1 weist ein Pumpengehäuse 10 und ein Motorgehäuse 30 auf. Ferner weist die Pumpe 1 einen Pumpentopf 20 auf. Der Pumpentopf 20 bildet zusammen mit dem Pumpengehäuse 10 einen Durchströmungsbereich 22 für das Fluid. Zwischen dem Pumpengehäuse 10 und dem Pumpentopf 20 ist eine Dichtung 18 ausgebildet. Die Dichtung 18 verhindert ein Austreten des Fluids aus dem Durchströmungsbereich 22, insbesondere zwischen dem Pumpentopf 20 und dem Pumpengehäuse 10. Die Dichtung 18 ist insbesondere als O-Ring vorzugsweise als O-Ring-Dichtung ausgebildet. Der Pumpentopf 20 weist insbesondere die Form eines Topfes auf.
Der Pumpentopf 20 weist einen Flansch 26 auf. Der Flansch 26 ist dem Pumpengehäuse 10 zugeordnet. Vorzugsweise umfasste der Flansch 26 eine Nut, in der die Dichtung 18 angeordnet ist. Der Flansch 26 weist ferner Ausnehmungen auf, die ein Verbinden des Pumpentopfs 20 mit dem Pumpengehäuse 10 ermöglichen. Die Ausnehmungen sind insbesondere als vier Löcher im Randbereich des Flansches ausgebildet.
Der Pumpentopf 20 umfasst weiter ein Labyrinth 27. Das Labyrinth 27 verhindert das Eindringen von Verschmutzungen, insbesondere Sandpartikel in den Bereich des Pumpentopfs 20, in dem der Rotor angeordnet ist. Das Labyrinth 27 ist insbesondere kreisförmig ausgebildet. Es weist radial nach innen verlaufende Abstufungen auf. Die Abstufungen sind kreisrund und umlaufend ausgebildet.
Beispielhaft ist zwischen dem Flansch 26 und dem Labyrinth 27 ist ein Ring 29 ausgebildet. Der Ring 29 ist umlaufend angeordnet. Der Ring 29 trennt den Flanschbereich 26 von dem Labyrinth 27.
Der Pumpentopf 20 weist eine Achse 24 auf. Die Achse 24 verläuft in Längsrichtung des Pumpentopfs 20 bzw. in Längsrichtung der Pumpe 1. Die Achse 24 ist fest mit dem Pumpentopf 20 verbunden. Ein Rotor 50 ist innerhalb des Durchströmungsbereichs 22 angeordnet. Der Rotor 50 weist eine Ausnehmung auf innerhalb der die Achse 24 angeordnet ist. Der Rotor 50 ist durch die Achse 24 drehbar gelagert. Ferner umfasst der Rotor 50 Magnete 51, die ein Zusammenwirken mit dem Stator 40 ermöglichen. Abhängig von der Art der Pumpe 1 weist der Rotor 50, mindestens einen Magnet, vorzugsweise mehrere Magnete auf.
Um das Fluid zu fördern weist der Rotor 50 Flügel 52 auf. Die Flügel 52 sind so ausgebildet, dass der Rotor 50 das Fluid axial angesaugt und radial aus dem Pumpengehäuse 10 drückt. Die Ansaugung des Fluids erfolgt insbesondere über den Pumpeneinlass 12 und das radiale Ausdrücken des Fluids erfolgt über den Auslass 14. Die Flügel 24 sind auf der axial dem Pumpengehäuse 10 zugewandten Seite des Rotors 50 angeordnet. Sie sind insbesondere in dem Teil des Durchströmungsbereichs 22 angeordnet, der von dem Pumpengehäuse 10 gebildet wird. Der Teil des Rotors 50, welcher die Magnete umfasst, ist im Wesentlichen innerhalb des Pumpentopfs 20 angeordnet. Der Rotor 52 wird durch einen Anlaufscheibe 28 auf der Achse 24 drehbar gehalten. Die Anlaufscheibe 28 bildet gleichzeitig ein Gleitlager für den Rotor 24. Die Anlaufscheibe 28 weist drei Füße zur Befestigung der Anlaufscheibe an dem Pumpengehäuse 10 auf. Die Achse 24 verläuft durch eine Ausnehmung 28 der Anlaufscheibe 28.
Der Rotor 50 und das Labyrinth 27 verhindern ein Eindringen von Verschmutzungen in den Durchströmungsbereich innerhalb des Pumpentopfs 22.
Der Flansch 26 des Pumpentopfs 20 dient zur Verbindung des Motorgehäuses 30 mit dem Pumpentopf 20. Innerhalb des Motorgehäuses 30 ist der Stator 40 angeordnet. Der Stator 40 besteht aus zwei Polblechen 42 mit axial gegeneinander abgebogenen Polzähnen 44. Die Polbleche 42 sind im fertigmontierten Zustand bei einem geringen Tangentialabstand zueinander derart ineinander geschachtelt, dass am Umfang die Pole, insbesondere bei Bestromung die magnetischen Pole, der beiden Polbleche 42 des Stators 40 einander abwechseln. Die Polzähne 44 der beiden Polbleche 42 sind hierbei so ineinander geschachtelt angeordnet, dass in Umfangsrichtung ein gleichmäßiger geringer Abstand zwischen den einzelnen Polzähnen 44 ausgebildet ist. Pole bzw. die Polblechzähne 44 sind von mindestens einer Wicklung 46 umschlungen. Vorzugsweise sind die Polzähne 44 bzw. die Pole von mindestens zwei entgegengesetzten Wicklungen 46 umschlungen.
Umlaufend um den Stator 40 ist ein Rückschlussring 48 ausgebildet. Der Rückschlussring besteht aus einem das Magnetfeld leidenden Material. Insbesondere besteht der Rückschlussring 48 aus einem Blech, welches kreisförmig umgeformt wurde.
Zur Bestimmung der Rotorposition gegenüber dem Stator 40 ist innerhalb des Motorgehäuses 30 ein Hallsensor 32 angeordnet. Die Genauigkeit der Rotor Positionsbestimmung ist abhängig von der Anzahl der Magnete des Rotors 50. Der Hallsensor 32 gibt bei einem Vorbeidrehen eines Magneten 51 eine Hallflanke aus. Eine Elektronik 60 erkennt diese Hallflanke und kann anhand der Häufigkeit und den Abständen zwischen der Erkennung der Hallflanken auf die Geschwindigkeit des Rotors 50 schließen. Auch kann darauf geschlossen werden ob sich der Rotor 50 dreht.
Zwischen dem Flansch 26 des Pumpentopfs 20 und dem Motorgehäuse 30 ist ein weiteres Dichtelement 34 angeordnet. Das weitere Dichtelement 34 verhindert einen Eintritt von Fluid insbesondere Flüssigkeiten oder Gasen in den Bereich des Stators 40. Hierdurch werden insbesondere Kurzschlüsse durch Fluide während einer Bestromung des Stators 40 verhindert.
Auf der dem Pumpengehäuse 10 abgewandten Seite des Motorgehäuses 30 weist das Motorgehäuse 30 einen Elektronikbereich 36 auf. Innerhalb des Elektronikbereichs 30 ist die Elektronik 60, bzw. die Ansteuermittel, bzw. die Regelung geschützt durch das Motorgehäuse 30 und ein Cover 38 angeordnet.
Die Elektronik 60 dient zur elektrischen Ansteuerung der Pumpe 1. Die Elektronik 60 weist insbesondere eine erste und eine zweite Endstufe auf. Wobei jede Endstufe in Reihe mit mindestens einer Wicklung 46 geschaltet ist. Insbesondere sind die erste Endstufe mit der ersten Wicklung 46 und die zweite Endstufe mit der zweiten Wicklung 46 in Reihe geschalteten. Die Endstufen sind parallel zueinander verschaltet. Auch die Wicklungen sind parallel zueinander verschaltet. Abhängig von der Bestromung der ersten oder der zweiten Wicklung 46 wirkt eine Kraft, bzw. ein Drehmoment auf den Rotor 50, insbesondere die Magnete 51 des Rotors 50. Wird beispielsweise die erste Wicklung 46 mittels der ersten Endstufe bestromt, so bildet sich eine Drehbewegung in eine erste Drehrichtung aus. Wird hingegen die zweite Wicklung mittels der zweiten Endstufe bestromt so bildet sich eine Drehbewegung des Rotors 50 in eine zweite Drehrichtung, wobei die zweite Drehrichtung der ersten Drehrichtung entgegengesetzt ist, aus.
Das zu fördernde Fluid kann Verschmutzungen aufweisen. Diese Verschmutzungen können zu einem Festsitzen des Rotors 50 bzw. der Flügel 52 führen. Insbesondere können sich Partikel im Fluid zwischen dem Rotor 50 und dem Labyrinth 27 des Pumpentopfs 20 verklemmen und die Pumpe 1 blockieren. Ferner ist auch denkbar, dass sich Verschmutzungen zwischen den Rotor 50 und den Pumpentopf 20 setzen und zu einer Blockierung der Pumpe 1 führen. Insbesondere können die Verschmutzungen einem Wiederanlauf der Pumpe 1 verhindern. Auch können die Verschmutzungen während des Betriebs der Pumpe 1 zu einem Stillstand des Rotors 50 und damit einem Ausfall der Pumpe 1 führen.
Durch ein erfindungsgemäßes Verfahren wird eine Lösung einer Blockierung bei einer Pumpe 1 ermöglicht. Insbesondere kann das Verfahren bei Kraftfahrzeugpumpen, die Kühlflüssigkeiten fördern, eingesetzt werden. Die Lösung einer Blockierung erfolgt durch eine rotatorische Rüttelbewegung 82 des Rotors 50. Bei der rotatorische Rüttelbewegung 82 des Rotors 50 wirken abwechselnd Kräfte, bzw. Drehmomente in eine erste Drehrichtung und weitere Kräfte, bzw. weitere Drehmomente in eine zweite, der ersten Drehrichtung entgegengesetzten Drehrichtung, auf den Rotor 50. Die Kräfte bzw. Drehmomente werden durch Bestromung der Pumpe 1, insbesondere Bestromung der Wicklungen des Stators 40, erzeugt. Durch Bestromung der Wicklungen des Stators 40 wird ein Magnetfeld erzeugt, welches die Magnete des Rotors 50 anzieht bzw. abstößt. Durch das Magnetfeld wirkt somit eine Kraft, bzw. ein Drehmoment auf den Rotor 50.
In 4 ist der Verfahrensablauf beispielhaft dargestellt. Der Verlauf 70 zeigt wann die Pumpe 1 an- oder ausgeschalten ist. Der Verlauf 72 zeigt die Erzeugung eines Impulses, bzw. die Bestromung, bzw. die Erzeugung einer Kraft, bzw. eines Drehmoments in eine erste Drehrichtung. Der Verlauf 74 zeigt die Erzeugung eines Impulses, bzw. die Bestromung, bzw. die Erzeugung einer Kraft, bzw. eines Drehmoments in eine zweite Drehrichtung.
Ferner kann anhand den Verläufen 72 und 74 beispielsweise die Bestromung der Wicklungen durch die Endstufen entnommen werden. Beim Starten der Pumpe 1 wird die zweite Wicklung mittels der zweiten Endstufe bestromt. Eine entsprechende Bestromung ist als Block 80 in 4 dargestellt. Zu Beginn wird die Pumpe für eine gewöhnliche Drehbewegung notwendig bestromt. Wird jedoch nach einer definierten Zeit, die so gewählt ist, das es zu keiner Beschädigung der Wicklungen bzw. der Pumpe führt, insbesondere 300 bis 1000ms, vorzugsweise 500 ms, keine Drehbewegung erkannt, so kann von einer Blockierung der Pumpe 1 ausgegangen werden. Wird eine Blockierung festgestellt so wird automatisch das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 1 gestartet.
Das Verfahren startet nach einer Pause, die so gewählt ist, dass sich die aufgewärmten Wicklungen 46 innerhalb des Stators 40 ausreichend abkühlen können. Insbesondere dauert die erste Pause zwischen 100ms und 20s, vorzugsweise eine Sekunde. Das Verfahren startet mit der Erzeugung einer Kraft oder eines Drehmoments in die dem vorherigen Startversuch entgegengesetzten Drehrichtung. Die Pumpe 1 wird durch die Elektronik 60 so angesteuert, dass sich Rüttelbewegungen des Rotors 50 ausbilden können. Insbesondere kann die Rüttelbewegung auch aus nur einem einzigen Impuls, insbesondere Stromimpuls, Kraftimpuls oder Drehmomentimpuls, bestehen, wenn dieser insbesondere zu einer Lösung der Blockierung führt. Abhängig von der Blockierung des Rotors 50 kann die Rüttelbewegung sich auf ein abwechselndes Wirken einer ersten Kraft in eine erste Richtung und einer zweiten Kraft in eine zweite Drehrichtung beschränken, wobei jedoch keine nennenswerte Bewegung des Rotor 50 in eine erster oder zweiter Drehrichtung erfolgt.
Die Rüttelbewegung wird durch ein abwechselndes Wirken einer Kraft bzw. des Drehmoments in eine erster Drehrichtung und einer weiteren Kraft, bzw. eines weiteren Drehmoments in eine zweite Drehrichtung, wobei die erste Drehrichtung entgegengesetzt der weiteren Drehrichtung ist, erzeugt. Zwischen dem abwechselnden wirken der Kräfte bzw. der Drehmomente sind Pausen 86 ausgebildet. Die Länge der Pausen 86 variiert abhängig vom Verlauf des Verfahrens.
Ferner verhindern die Pausen 86 ein gleichzeitiges Bestromen beider, bzw. aller Wicklungen 56. Während einer Pause 86, in der keine Kraft, bzw. Drehmoment in eine Drehrichtung erzeugt wird, kann einer Kraft, bzw. ein Drehmoment in die entgegengesetzte Drehrichtung erzeugt werden. Während der Erzeugung einer Kraft, bzw. eines Drehmoments in eine Drehrichtung wird in die entgegengesetzte Drehrichtung eine Pause 86 eingelegt.
Die Rüttelbewegung 82 ist in eine oder mehrere Sequenzen unterteilt. Gemäß 4 ist beispielhaft die Rüttelbewegung 82 in drei Sequenzen 84a, 84b und 84c unterteilt. Während einer Sequenz sind die Stärke der erzeugten Kräfte, bzw. das Drehmoment und die Dauer der Erzeugung der Kräfte bzw. Drehmomente im Wesentlichen gleich. Dies wird dadurch erreicht, dass die Bestromung während einer Sequenz im Wesentlichen die gleiche Amplitude sowie die gleiche Bestromungszeit aufweist. Insbesondere beträgt die Bestromungszeit 3ms in Sequenz 84a und in Sequenz 84b beträgt die Bestromungszeit 5ms
Die Kräfte bzw. Drehmomente auf den Rotor 50 werden während der Bestromung der Wicklungen gebildet. Vorzugsweise wird ein Pulsmodulationsverfahren verwendet, wobei die Kraft bzw. das Drehmoment während des Impulses gebildet wird, und während der Impulspause keine Kraft bzw. kein Drehmoment auf den Rotor wirkt. Die pulsweitmodulierte Ansteuerung der ersten Endstufe bzw. der ersten Wicklung und der zweiten Endstufe bzw. der zweiten Wicklung sind miteinander synchronisiert. Die Synchronisation verhindert ein gleichzeitiges Bestromung der ersten und zweiten Wicklung. Insbesondere wird in der ersten Sequenz 84a während der Bestromungspause 90 der ersten Endstufe die zweite Endstufe bestromt.
Während der ersten Sequenz wirkt insbesondere 35-mal eine Kraft bzw. ein Drehmoment der ersten Richtung und insbesondere 35-mal eine Kraft, bzw. ein Drehmoment in der zweiten Drehrichtung. Die Bestromung erfolgt insbesondere für ein bis 10 ms, vorzugsweise 3 ms. Gemäßer einer Weiterbildung ist die Anzahl des Wirkens der Kraft nicht auf 35 festgelegt. Während der ersten Sequenz 84a soll eine schnelle Rüttelbewegung erfolgen. An die erste Sequenz 84a schließt sich die zweite Sequenz 84b an. Bei der zweiten Sequenz 84b wird die Impulslänge bzw. die Länge der Bestromung bzw. die Länge in der eine Kraft bzw. ein Drehmoment auf den Rotor 50 wirkt erhöht. Die Impulslänge bzw. die Länge der Bestromung beträgt hierbei insbesondere 3–15 ms, vorzugsweise 5 ms. Die Pause zwischen den Impulsen beträgt insbesondere 10–50 ms, vorzugsweise 20 ms. An die zweite Sequenz schließt die dritte Sequenz 84c an. Bei der dritten Sequenz 84c wirkt die Kraft bzw. das Drehmoment über einen längeren Zeitraum als in den beiden Sequenzen 84a, 84b zuvor auf den Rotor 50. Insbesondere werden Wicklungen für 100–1000 ms, vorzugsweise 300 ms bestromt. Es wird somit für den Zeitraum der Bestromung eine Kraft bzw. ein Drehmoment auf den Rotor 50. Zwischen den Impulsen, insbesondere dem Bestromungsimpuls, der zu einer Ausbildung einer Kraft bzw. eines Drehmoments auf den Rotor führt ist eine Pause 86 ausgebildet. Die Pause beträgt besondere zwischen 10 und 100 ms, vorzugsweise 20ms.
Ferner können zwischen den einzelnen Sequenzen 84a, 84b und 84c Sequenzpausen ausgebildet sein. In den Sequenzpausen erfolgt keine Bestromung und es bildet sich somit keine Kraft bzw. Drehmoment, das auf den Rotor 50 wirkt aus.
Der Betrag der Kraft bzw. des Drehmoments wird durch Verlängerung des Impulses erhöht. Die Kraft bzw. das Drehmoment und die Dauer der Ausbildung der Kraft bzw. des Drehmoments auf den Rotor 50 variiert zwischen den einzelnen Sequenzen. Gemäß 4 wird der Bestromungsimpuls und damit die Kraft bzw. das Drehmoment von Sequenz zu Sequenz erhöht.
Die Anzahl der erzeugten Kräfte bzw. Drehmomente, die auf den Rotor 50 wirken werden von Sequenz zu Sequenz weniger, während beispielsweise gemäß 4 in der erster Sequenz 84 A noch jeweils 35 Impulse je Drehrichtung erzeugt werden, werden in der zweiten Sequenz 84b nur noch jeweils 5 Impulse erzeugt. In der in der dritten Sequenz 84c wird jeweils nur noch ein einziger Impuls erzeugt. Führt bereits der erste Impuls zu einer Lösung des Rotors so besteht die erfindungsgemäße Rüttelbewegung 82 lediglich aus einem einzigen Impuls. Insbesondere nimmt mit steigender Sequenzzahl die Anzahl der erzeugten Kräfte, bzw. Drehmomente ab, dafür die Dauer der Wirkung zu.
Sollte nach einer ersten Rüttelbewegung 82 keine Lösung der Blockierung erfolgt sein, so werden die Rüttelbewegungen 82 beliebig oft wiederholt. Zwischen den Rüttelbewegungen 82 sind Rüttelpausen 88 ausgebildet, wobei in den Rüttelpausen 88 keine Kraft bzw. kein Drehmoment auf den Rotor 50 wirkt. Die Rüttelpausen 88 dienen zur Abkühlung des Stator 50, insbesondere der Wicklungen und der Endstufen. Zu Beginn können die Rüttelpausen 88 kleiner sein, da insbesondere bei einem Wiederanlauf die Pumpe 1 kalt ist. Mit zunehmender Rüttelbewegung 82 wird die Pumpe 1 jedoch erwärmt. Insbesondere werden die Wicklungen und die Endstufe erwärmt. Um eine Beschädigung der Wicklungen und der Endstufen zu verhindern werden Pausen eingelegt. Beispielhaft dauert die erster Rüttelpause 88 zwischen der ersten und der zweiten Rüttelbewegung eine Sekunde, wohingegen die zweite Rüttelpause bereits 5 Sekunden, die 3 weiteren Rüttelpausen 10 Sekunden, die fünf weiteren Rüttelpausen 20 Sekunden und die 10 weiteren Rüttelpausen 88 2 Minuten. Erfindungsgemäß können die Rüttelpausen 88 um die oben angegebenen Werte variieren.
Das Verfahren wird sofort beendet sobald eine Drehbewegung des Rotors 50 erkannt wird. Die Drehbewegung wird insbesondere durch das Erkennen einer Hallflanke des Hallsensors 32 erkannt. Wird eine Drehbewegung erkannt so wurde die Blockierung gelöst und die Pumpe 1 kann das Fluid fördern. Neben der Erkennung der der Drehbewegung mittels des Hallsensors 32 kann eine Erkennung der Drehbewegung durch die Auswertung des Verlaufs der Bestromung der Pumpe 1 erfolgen. Hierbei wird der Verlauf der Bestromung, mit dem die Wicklungen bestromt werden, überwacht. Die Überwachung der Drehbewegung erfolgt kontinuierlich während der Rüttelbewegung 82, insbesondere während den Pausen und während der Bestromung.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann Überwachung der Drehbewegung während den Pausen, insbesondere den Rüttelpausen erfolgen
Insgesamt wird die Anzahl der Wiederholungen der Rüttelbewegung 82 auf einen festen Wert begrenzt. Wird nach Beendigung der auf einen festen Wert begrenzten Wiederholungen keine Drehbewegung des Motors festgestellt, so wird das Verfahren abgebrochen und es wird nicht mehr versucht, die Pumpe 1 zu starten.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch bei Pumpen, die keinen Klauenpol Stator aufweisen, insbesondere Pumpen mit einem EC oder DC Antrieb eingesetzt werden. Auch kann der Stator mehr als zwei Wicklungen aufweisen.
In 5 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pumpe 200 dargestellt. Die Pumpe 200 umfasst eine Vielzahl gleicher Bauteile oder Bauteile mit ähnlicher Funktion wie die Pumpe 1 aus 2 und 3. Insbesondere entsprechen die Bauteile Pumpengehäuse 210, Dichtung 218, Pumpentopf 220, Motorgehäuse 230 im Wesentlichen den entsprechenden Bauteilen in 2 und 3. Für die Funktionsweise und das Zusammenwirken mit weiteren Bauteilen wird daher auf die Beschreibung 3 und 4 verwiesen. Der Rotor 250 weist gegenüber dem Rotor 50 einen leicht veränderten Aufbau dar. Der Rotor 250 weist einen mit Magneten bestückten Teil auf, der innerhalb des Pumpentopfs 220 angeordnet ist. Der die Magnete 251 tragende Teil des Rotors 250 ist über ein Verbindungselement 253 mit einem Flügelrad 254 verbunden. Das Flügelrad 254 weist Flügel auf, die das Fluid fördern. Das Flügelrad fördert bei Drehen das Fluid.
Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 1 kann bei einer Pumpe entsprechende des weiteren Ausführungsbeispiels eingesetzt werden.
Der Stator 240 weist ein Blechpaket mit mehreren radial nach innen gerichteten Statorzähnen auf. Die Statorzähne sind von jeweils mindestens einer Wicklung umwickelt. Um ein Abrutschen den Wicklungen zu verhindern weisen die Statorzähne jeweils einen Statorkopf auf. Der Statorkopf zeigt in Richtung des Rotors 250. Zusätzlich dient der Statorkopf zur Verbesserung der Führung des magnetischen Flusses zum Rotor 250. Der Stator 240 ist innerhalb des Motorgehäuses 230 angeordnet. Ein Fixierungselement 264 drückt den Stator in axialer Richtung in Richtung eines Anschlags, der an dem Motorgehäuse 230 ausgebildet ist. Das Fixierungselement 264 weist hierzu mehrere Federelement, die jeweils um ein Führungsstift angeordnet sind auf. Das Fixierungselement wird drückt sich selbst am Pumpentopfflansch 226 ab.
Auf der dem Pumpengehäuse abgewandten Seite der Pumpe 1 ist die Elektronik 260 angeordnet. Die Elektronik wird geschützt durch ein Cover 239. Ein Dichtring 237 zwischen Cover und Motorgehäuse 230 verhindert ein Eindringen von Fluiden zur Elektronik 260.
Die Rüttelbewegungen 82 werden durch eine entsprechende Erzeugung von Kräften, bzw. Drehmomenten in eine erste oder eine zweite Drehrichtung erzeugt. Die Erzeugung der Kräfte oder Drehmomente erfolgt mittels Endstufen in einer Brückenschaltung, insbesondere der Ansteuerung einer B6 Brücke. Die Kraft oder das Drehmoment in eine Drehrichtung wird hierbei durch ein Bestromung, entsprechend einer gewünschten Drehbewegung in diese Drehrichtung erzeugt. Vorzugsweise erfolgt die Ansteuerung mittels eines pulsweitenmodulierten Stroms. Wobei der Verlauf der Ansteuerung entsprechend 4 und der dazugehörigen Beschreibung erfolgt.
Die Pumpentopf 220 der weiteren Ausführungsform kann ebenfalls einen Ring 29 und/oder ein Labyrinth 27 entsprechend 3 aufweisen. Die Funktionsweise und die Ausbildung sind entsprechend gleich.
Eine Endstufe kann insbesondere MosFET‘s oder Transistoren umfassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102010043391 A1 [0002, 0024]

Claims

Verfahren zur Lösung einer Blockierung bei einer Pumpe (1, 200), insbesondere einer Kraftfahrzeugpumpe, wobei die Pumpe (1, 200) einen Stator (40, 240) und einen gegenüber dem Stator (40, 240) rotatorische drehbar angeordneten Rotor (20, 220) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Blockierung des Rotors (20, 220) eine rotatorische Rüttelbewegung (82) des Rotors (20, 220) zu Lösung der Blockierung erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die rotatorische Rüttelbewegung (82) des Rotors (20, 220) durch ein abwechselndes wirken einer Kraft, bzw. eines Drehmoments in eine erste Drehrichtung und einer weiteren Kraft, bzw. eines weiteren Drehmoments in eine zweite, der ersten Drehrichtung entgegengesetzte Drehrichtung, auf den Rotor (20, 220) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kräfte, bzw. die Drehmomente durch eine Bestromung der Pumpe (1, 200), insbesondere einer Bestromung mindestens einer Wicklung (46), erzeugt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rotatorische Rüttelbewegung (82) durch eine pulsweitenmodulierte Bestromung der Pumpe (1, 200), bzw. durch eine impulsförmige Bestromung mit mindestens einem Impuls erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem abwechselnden wirken der Kräfte, bzw. der Drehmomente Pausen (86) ausgebildet werden, in denen keine auf den Rotor (20, 220) wirkende Kraft, bzw. Drehmoment erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rüttelbewegungen (82) wiederholt werden, wobei zwischen den Rüttelbewegungen Rüttelpausen (88) ausgebildet werden, wobei in den Rüttelpausen (88) keine Kraft, bzw. kein Drehmoment auf den Rotor (20, 220) erzeugt wird, und dass insbesondere die Rüttelpausen (88) von Rüttelbewegung (82) zu Rüttelbewegung (82) länger werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rüttelbewegung (82) in eine oder mehrere Sequenzen (84a, 84b, 84c) unterteilt ist, wobei während einer Sequenz (84a, 84b, 84c) die Stärke der erzeugten Kräfte, bzw. der erzeugten Drehmomente und Dauer der Erzeugung der Kräfte bzw. Drehmomente im Wesentlichen gleich sind.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Pausen (86) innerhalb einer Sequenz (84a, 84b, 84c), in denen keine auf den Rotor (20, 220) wirkende Kraft, bzw. Drehmoment erzeugt wird im Wesentlichen gleich lang sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den einzelnen Sequenzen (84a, 84b, 84c) Sequenzpausen eingelegt werden, in denen keine Kraft auf den Rotor (20, 220) wirkt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag der Kraft, bzw. des Drehmoments und die Dauer der Ausbildung der Kraft, bzw. des Drehmoments auf den Rotor (20, 220) zwischen den einzelnen Sequenzen (84a, 84b, 84c) variiert wird, insbesondere von Sequenz (84a, 84b, 84c) zu Sequenz (84a, 84b, 84c) erhöht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der erzeugten Kräfte, bzw. Drehmomente, die auf den Rotor (20, 220) wirken von Sequenz (84a, 84b, 84c) zu Sequenz (84a, 84b, 84c) abnimmt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Beendigung des Verfahrens bei Erkennung einer Drehbewegung, insbesondere mittels eines Hallsensors (32), insbesondere der Erkennung einer Hallflanke, oder anhand der Auswertung eines Verlaufs der Bestromung der Pumpe (1, 200) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachung der Drehbewegung kontinuierlich oder in den Pausen (86, 88), insbesondere den Pausen (86), den Rüttelpausen (88) oder den Sequenzpausen, zwischen dem Wirken einer Kraft auf den Rotor (20, 220) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennung einer Blockierung die Bestromung unterbrochen und eine Bestromungspause (90) eingelegt wird, wobei im Anschluss an die Bestromungspause (90) mit der rotatorische Rüttelbewegung (82) begonnen wird.
Elektrische Maschine umfassend eine Pumpe (1, 200), insbesondere eine Kraftfahrzeugpumpe, mit einem Rotor (20, 220) und einem Stator (40, 240) und einem Ansteuermittel (60) zur Ansteuerung der Pumpe (1, 200), dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche durchführt, um eine erkannte Blockierung des Rotors (20, 220) zu lösen.