DE102016102681A1 - Elektrische Wasserpumpe - Google Patents

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Yuji Enomoto
Kunihiko NORIDUKI
Kenya Takarai
Shohichi KAWAMATA
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Hitachi Astemo Ltd
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Hitachi Automotive Systems Ltd
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Abstract

Es wird eine sehr zuverlässige und kompakte elektrische Wasserpumpe (100) geschaffen. Eine Motoreinheit (200) umfasst einen Axialspalt-Motor, der einen Stator (240) und Rotoren (230, 231) aufweist. Ein Trennelement (10), das mit einem nichtmagnetischen Element ausgebildet ist, ist zwischen der Motoreinheit (200) und einer Pumpeneinheit (300) angeordnet. Ein Drehmoment, das von der Motoreinheit (200) erzeugt wird, wird durch eine berührungslose Magnetkopplung in axialer Richtung auf die Pumpeneinheit (300) übertragen. Das Trennelement (10) ist so ausgebildet, dass es eine mit einem Boden versehene zylindrische Form hat. Die Motoreinheit (200) und die Pumpeneinheit (300) sind mit Antriebsmagneten bzw. passiven Magneten versehen, die einander gegenüberliegen, wobei ein zylindrischer Teil des Trennelements (10) zwischen ihnen liegt.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Wasserpumpe. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine elektrische Wasserpumpe, die eine Pumpeneinheit und eine Motoreinheit aufweist, die miteinander durch eine Magnetkopplung verbunden sind.
  • Hintergrund der Erfindung
  • In den letzten Jahren ist der Energiesparbedarf auf dem Gebiet der Industrieausrüstung, der elektrischen Haushaltsgeräte oder der Automobilteile in den Fokus gerückt. Derzeit wird die Hälfte oder mehr der Menge an elektrischer Energie innerhalb der Nation zum Antreiben von rotierenden elektrischen Maschinen verbraucht. 70 % oder mehr der Nutzung von elektrischer Energie wird durch die Nutzung für den elektrischen Betrieb oder insbesondere die Nutzung für Systeme, die ein Laufrad verwenden, wie etwa motorisch angetriebene Pumpen und Gebläse eingenommen. In Bezug auf die Nutzung für Leistungserzeugung ist die Nutzung von elektrischer Energie zu einem Einsatz eines Systems, das ein Laufrad wie etwa einen Wasserrad-Generator verwendet, zuordenbar. Eine typische motorgetriebene Pumpe weist eine Motoreinheit und Pumpeneinheit auf, die miteinander durch eine Welle verbunden sind, und verwendet einen Motor als Antriebsquelle. In diesem Fall sind eine Wellenkupplung und andere Kupplungsteile in axialer Richtung angeordnet. Dies wirft das Problem auf, dass die Abmessung in der axialen Richtung länger wird. In einem Versuch, die Abmessung in der axialen Richtung zu verkürzen, ist eine motorintegrierte Pumpe, bei der die Welle des Motors direkt mit einem Laufrad gekoppelt ist, auf den Markt gebracht worden. Da aber die Pumpeneinheit mit Wasser oder einer anderen Flüssigkeit gefüllt ist, muss eine Pumpenkammer, in der sich das Laufrad dreht, jedoch aus Angst vor dem möglichen Austritt der Flüssigkeit abgedichtet werden. Auch bei der motorintegrierten Pumpe wird die Abdichtung in einem Zwischenraum zwischen der Pumpenkammer und dem Motor erreicht. Als eine Struktur zum Erreichen der Abdichtung aus Angst vor dem möglichen Austritt der Flüssigkeit wird eine Struktur eines Anordnens eines O-Rings, der mit einem Gummielement oder einer Öldichtung ausgebildet ist, eingesetzt. Eine Struktur zum Erreichen der Abdichtung über ein Drehelement wie beispielsweise eine Welle hat den Nachteil, dass eine regelmäßige Wartung erforderlich ist.
  • Das Patentdokument 1 ( japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 6-280779 ) offenbart ein Flüssigkeitspumpensystem, in dem ein Rotator integriert ist, und das einen Pumpenkörper, der eine Flüssigkeit aus dem Inneren durch die Drehung des Rotators zuführt, und einen Motor, der außerhalb des Pumpenkörpers angeordnet ist und die Drehung eines Rotors mittels einer Magnetkopplung an den Rotator überträgt, umfasst. Hierbei umfasst der Rotor einen ersten Magneten, der ein Antriebsmagnet, der die Magnetkopplung bildet, ist und als Rotormagnet des Motors dient. Der Rotator umfasst einen zweiten Magneten, der ein angetriebener Magnet, der die Magnetkopplung bildet, ist und der aufgrund eines Magnetfelds, das von dem ersten Magneten induziert wird, angetrieben wird, um sich zu drehen.
  • In einem Pumpsystem mit einer Struktur wie derjenigen, die in dem Patentdokument 1 offenbart ist, wird ein Antriebsmagnet, der eine Magnetkopplung bildet, auch als Motormagnet, der vermutlich in einer axialen Motorstruktur enthalten ist, verwendet. Ein Übertragungsdrehmoment kann daher nicht erhöht werden. Zum Anpassen der offenbarten Struktur an ein Pumpensystem, das dazu bestimmt ist, ein großes Drehmoment auszuüben, muss eine Motoreinheit groß sein.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine sehr zuverlässige und kompakte elektrische Wasserpumpe bereitzustellen.
  • Die vorliegende Erfindung setzt eine Struktur einer elektrischen Wasserpumpe ein, die eine Motoreinheit, die einen Axialspalt-Motor und Antriebsmagneten umfasst, und eine Pumpeneinheit, die passive Magneten umfasst, die mit den Antriebsmagneten in einer radialen Richtung magnetisch gekoppelt sind, aufweist.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine sehr zuverlässige und kompakte elektrische Wasserpumpe bereitgestellt werden.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Schnittdarstellung einer elektrischen Wasserpumpe 100;
  • 2 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines wesentlichen Teils der elektrischen Wasserpumpe 100;
  • 3 ist eine Schnittdarstellung einer Motoreinheit 200;
  • 4 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines wesentlichen Teils der Motoreinheit 200;
  • 5A ist eine perspektivische Darstellung eines ausgangsseitigen Rotors 230;
  • 5B ist eine perspektivische Darstellung des ausgangsseitigen Rotors 230;
  • 6 ist eine Schnittdarstellung eines Trennelements 10;
  • 7 ist eine perspektivische Darstellung, die eine Struktur eines Eisenkerns eines Axialspalt-Motors zeigt;
  • 8 ist eine schematische Schnittdarstellung eines ausgangsseitigen Rotors 230 einer weiteren Ausführungsform; und
  • 9 ist eine schematische Schnittdarstellung eines ausgangsseitigen Rotors 230 noch einer weiteren Ausführungsform.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden nachfolgend Ausführungen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • [Erste Ausführungsform]
  • Eine erste Ausführungsform wird unten in Zusammenhang mit 1 bis 6 beschrieben.
  • 1 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung von Hauptteilen einer elektrischen Wasserpumpe 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die elektrische Wasserpumpe 100 umfasst im Grunde eine Motoreinheit 200 und eine Pumpeneinheit 300. Die Motoreinheit 200 und die Pumpeneinheit 300 sind mittels eines Trennelements 10 zwischen ihnen voneinander getrennt. 2 ist eine Schnittansicht der elektrischen Wasserpumpe 100. Die Motoreinheit 200 und die Pumpeneinheit 300 sind in einem Gehäuse 20 aufgenommen.
  • Die elektrische Wasserpumpe 100 der vorliegenden Ausführungsform ist durch die folgenden Punkte gekennzeichnet: ein Axialspalt-Motor ist in der Motoreinheit 200 enthalten und eine radiale Magnetkopplung, in die das Trennelement 10 eingebracht ist, wird eingesetzt, um Leistung zwischen der Motoreinheit 200 und der Pumpeneinheit 300 zu übertragen. Die Struktur wird nachstehend beschrieben.
  • 3 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung der Motoreinheit 200, die in 2 gezeigt ist. Die Motoreinheit 200 umfasst einen Motorstator 240, Motorrotoren 230 und 231 und eine motorseitige Welle 220. Die Motoreinheit 200, die in der vorliegenden Ausführungsform enthalten ist, umfasst einen Axialspalt-Motor, bei dem der Motorstator 240 und die Motorrotoren 230 und 231 in axialer Richtung mit vorbestimmten Spalten dazwischen angeordnet sind.
  • Der Axialspalt-Motor umfasst mehrere Motorstator-Eisenkerne 241 in der Umfangsrichtung der motorseitigen Welle 220. Eine Motorstator-Spule 242 ist um den Umfang jedes der Motorstator-Eisenkerne 241 gewickelt, wodurch der Motorstator 240 gebildet wird. Der Motorstator 240 ist in der axialen Richtung im Wesentlichen in der Mitte der motorseitigen Welle 220 angeordnet.
  • Ein ausgangsseitiger Rotor 230 und ein antiausgangsseitiger Rotor 235 sind in der axialen Richtung auf beiden Seiten des Motorstators 240 angeordnet. Der ausgangsseitige Rotor 230 ist auf der linken Seite in 3 angeordnet und der antiausgangsseitige Rotor 235 ist auf der rechten Seite in 3 angeordnet. Spalten zwischen dem Stator 240 und den Rotoren 230 und 235, die die Motoreinheit 200 bilden, sind so gestaltet, dass sie eine geeignete maßliche Beziehung zum Erzielen maximaler Effizienz aufweisen.
  • 4 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, die den ausgangsseitigen Rotor 230, den antiausgangsseitigen Rotor 235 und den Motorstator 240 unter den Teilen, die die Motoreinheit 200 bilden, zeigt.
  • Der antiausgangsseitige Rotor 235 weist antiausgangsseitige Rotormagnete 236 auf, die auf einer Oberfläche eines im Wesentlichen scheibenartigen antiausgangsseitigen Rotorjochs 238 mit einem antiausgangsseitigen Rotorfersenteil 237 zwischen ihnen fixiert sind. In der vorliegenden Ausführungsform sind die mehreren antiausgangsseitigen Rotormagnete 236 in der Umfangsrichtung getrennt angeordnet. Ein antiausgangsseitiges Magnetpositionierungselement 239 ist zwischen angrenzenden der mehreren antiausgangsseitigen Rotormagneten 236 angeordnet. Ein Welleneinführungsloch 225, in das die motorseitige Welle 220 eingeführt und eingepasst wird, ist in der Mitte des antiausgangsseitigen Rotorjochs 238 ausgebildet.
  • Der Motorstator 240 weist wie oben erwähnt die mehreren Motorstator-Eisenkerne 241 auf, um die jeweils die Motorstator-Spule 242 gewickelt ist. In der vorliegenden Ausführungsform sind neun Paare aus dem Motorstator-Eisenkern 241 und der Motorstator-Spule 242 in der Umfangsrichtung der motorseitigen Welle 220 angeordnet. Ein motorseitiger Lagerhalter 222 ist in der Mitte des Motorstators 240 ausgebildet. Ein motorseitiges Lager 221 ist in dem motorseitigen Lagerhalter 222 eingepasst.
  • Der ausgangsseitige Rotor 230 hat im Wesentlichen die gleiche Struktur wie der antiausgangsseitige Rotor 235. Der ausgangsseitige Rotor 230 weist ausgangsseitige Rotormagnete 231 auf, die auf einer der Oberflächen eines im Wesentlichen scheibenförmigen ausgangsseitigen Rotorjochs 233 mit einem ausgangsseitigen Rotorfersenteil 232 zwischen ihnen fixiert sind. Ein ausgangsseitiges Magnetpositionierungselement 234 ist zwischen angrenzenden der mehreren ausgangsseitigen Rotormagneten 231, die in der Umfangsrichtung getrennt sind, angeordnet. Das ausgangsseitige Rotorjoch 233 fixiert die ausgangsseitigen Rotormagneten 231 auf der Oberfläche des ausgangsseitigen Rotorjochs, auf der der Motorstator 240 angeordnet ist. Ferner weist das ausgangsseitige Rotorjoch 233 ein zylindrisches Joch auf, das wie dasjenige in 5A und 5B aussieht und auf der Oberfläche ausgebildet ist, die der Oberfläche gegenüberliegt, auf der der Motorstator 240 angeordnet ist.
  • Unter Bezugnahme auf 5A und 5B wird nachstehend die Struktur des ausgangsseitigen Rotors 230, der in der elektrischen Wasserpumpe der vorliegenden Erfindung enthalten ist, beschrieben. 5A ist eine perspektivische Darstellung, die den ausgangsseitigen Rotor 230 von der Seite der Pumpeneinheit 300 gesehen zeigt. 5B ist eine perspektivische Darstellung, die den ausgangsseitigen Rotor 230 von der Seite des Motorstators 240 gesehen zeigt.
  • Das ausgangsseitige Rotorjoch 233, das in der vorliegenden Ausführungsform enthalten, ist so ausgebildet, dass es eine zylindrische Form aufweist, die mit einem Teil, dessen Rückseite die ausgangsseitigen Rotormagneten 231 fixiert, als Boden versehen ist. Insbesondere umfasst das ausgangsseitige Rotorjoch 233 einen ausgangsseitigen Rotorjochboden 233a und einen ausgangsseitigen Rotorjochzylinder 233b. Der ausgangsseitige Rotorjochzylinder 233b ist auf einer Seite ausgebildet, die einer Seite gegenüberliegt, auf der die ausgangsseitigen Rotormagneten 231 ausgebildet sind, wobei der ausgangsseitige Rotorjochboden 233a zwischen ihnen liegt. Der ausgangsseitige Rotorjochboden 233a und der ausgangsseitige Rotorjochzylinder 233b sind so ausgebildet, dass sie im Wesentlichen den gleichen Außendurchmesser haben. In der vorliegenden Ausführungsform werden der ausgangsseitige Rotorjochboden 233a und der ausgangsseitige Rotorjochzylinder 233b aus einem Material wie etwa Eisen, Aluminium oder rostfreiem Stahl hergestellt, um in einen Körper integriert zu werden.
  • Motorseitige Magneten 250, die so magnetisiert sind, dass sie mehrere Pole aufweisen, sind auf dem Innenumfang des ausgangsseitigen Rotorjochzylinders 233b fixiert. Die motorseitigen Magneten 250 sind wie Bögen entlang des Innenumfangs des ausgangsseitigen Rotorjochzylinders 233b ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform sind insgesamt acht motorseitige Magneten 250 in der Umfangsrichtung so angeordnet, dass benachbarte Magneten umgekehrte Pole aufweisen. Hierbei sind aus Sicht der Pumpeneinheit 300 entlang der motorseitigen Welle 220 die motorseitigen Magnete 250a, 250b, 250c, 250d, 250e, 250f, 250g und 250h entgegen dem Uhrzeigersinn in dieser Reihenfolge angeordnet.
  • Die ausgangsseitigen Rotormagneten 231 können wie in 5B gezeigt mit torusähnlichen Ringmagneten ausgebildet sein. In diesem Fall können die ausgangsseitigen Rotormagneten 231 mehrere magnetische Pole aufweisen, die sich in Umfangsrichtung abwechseln. Die Ringmagnete können als integrierter Körper während der Magnetisierung gleichzeitig mehrere Polaritäten annehmen. Somit können die ausgangsseitigen Rotormagneten 231, die sehr genau sind und kleine Fehler verursachen, erhalten werden. Da die Richtung der Magnetisierung für die ausgangsseitigen Rotormagneten 231 zu der Richtung der Magnetisierung der motorseitigen Magneten 250 orthogonal ist, sind zu diesem Zeitpunkt nachteilige Auswirkungen aufgrund der Magnetisierung jeweils auf die Magneten 231 und die Magneten 250 begrenzt. Da darüber hinaus die Notwendigkeit von Magnetpositionierungselementen wie denjenigen, die in 4 gezeigt ist, vermieden wird, kann die Anzahl der Teile verringert werden.
  • Die vorliegende Ausführungsform weist acht Magnetpole auf. Solange sich die Anzahl von Magnetpolen jedoch auf ein ganzzahliges Vielfaches von Polpaaren (Nord und Süd) bezieht, ist eine beliebige Anzahl von Magnetpolen möglich. Die elektrische Wasserpumpe der vorliegenden Ausführungsform macht es möglich, die Anzahl der Pole der Rotormagneten, die in einem Axialspalt-Motor enthalten sind, und die Anzahl der Pole der Antriebsmagneten und passiven Magneten, die eine magnetische Kopplung zwischen der Motoreinheit und der Pumpeneinheit bilden, unabhängig zu gestalten.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf 2 wird nachstehend die Beziehung zwischen der Motoreinheit 200 und der Pumpeneinheit 300 beschrieben. Wie oben erwähnt sind die Motoreinheit 200 und die Pumpeneinheit 300 in dem Gehäuse 20 mit dem Trennelement 10 dazwischen angeordnet. Das Trennelement 10 ist nicht leitend und ist vorzugsweise aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt. Wenn das Trennelement 10 jedoch aus einem Harzmaterial wie beispielsweise Kunststoff hergestellt ist, kann eine gewünschte Festigkeit in Abhängigkeit von der Dicke des Trennelements 10 nicht sichergestellt werden. Daher kann das Trennelement mit einem nichtmagnetischen Metall wie etwa rostfreiem Stahl ausgebildet sein.
  • 6 ist eine teilweise Schnittdarstellung des Trennelements 10 in 2. In 6 sind die Positionen der motorseitigen Magneten 250 und von pumpenseitigen Magneten 350, die später beschrieben werden, ebenfalls schraffiert.
  • Das Trennelement 10 weist einem mit einem Boden versehenen zylindrischen Teil 13 auf, der entlang der Innenfläche des ausgangsseitigen Rotorjochs 233 so ausgebildet ist, dass er eine mit einem Boden versehene zylindrische Form aufweist. Die Pumpeneinheit 300 ist in einem Raum angeordnet, der mit dem mit einem Boden versehenen zylindrischen Teil 13 des Trennelements 10 ausgebildet ist.
  • Das Trennelement 10 umfasst ferner eine pumpenseitige Welle 320, die sich von der Mitte des Bodens des mit einem Boden versehenen zylindrischen Teils 13 in einer Richtung parallel zu der axialen Richtung der motorseitigen Welle 220 erstreckt. Die pumpenseitige Welle 320 ist koaxial mit der motorseitigen Achse 220 angeordnet.
  • Das Trennelement 10 umfasst ferner einen mit einem Boden versehen ringförmigen Teil 12, der sich in eine Richtung öffnet, in der die Motoreinheit 200 angeordnet ist und in radialer Richtung außerhalb des mit einem Boden versehenen zylindrischen Teils 13 angeordnet ist. In einem Raum, der von dem mit einem Boden versehenen, ringförmigen Teil 12 des Trennelements 10 ausgebildet ist, sind der ausgangsseitige Rotorjochzylinder 233b und die ausgangsseitigen Rotormagneten 231 angeordnet.
  • Wie in 2 gezeigt ist ein pumpenseitiger Rotor 330 in dem mit einem Boden versehenen zylindrischen Teil 13 angeordnet. Der pumpenseitige Rotor 330 ist durch ein pumpenseitiges Lager 321, das in der Mitte des pumpenseitigen Rotors 330 angeordnet ist, so fixiert, dass der pumpenseitige Rotor 330 um die pumpenseitige Welle 320 gedreht werden kann. Die pumpenseitigen Magneten 350 sind auf dem Umfang des pumpenseitigen Rotors 330 in der radialen Richtung des pumpenseitigen Rotors 330 angeordnet. Die pumpenseitigen Magneten 350 sind mit der gleichen Anzahl von Polen wie der Anzahl von Polen der motorseitigen Magneten 250 bereitgestellt. In der vorliegenden Ausführungsform sind acht pumpenseitige Magneten 350 enthalten (siehe 1).
  • Dementsprechend sind die motorseitigen Magneten 250 und die pumpenseitigen Magneten 350 magnetisch miteinander gekoppelt und ein Drehmoment wird in einer kontaktlosen Art und Weise übertragen, wobei das Trennelement 10 zwischen den motorseitigen Magneten 250 und den pumpenseitigen Magneten 350 angeordnet ist. Da die Permanentmagneten den anderen Permanentmagneten in radialer Richtung gegenüberliegen, kann ein Spaltmagnetfluss erhöht sein. Daher kann ein größeres Drehmoment mittels einer Magnetkopplung übertragen werden. Obwohl die Struktur einschließlich Lücken, die aus dem Vorhandensein des Trennelements 10 herrühren, angenommen wird, kann ein Drehmoment, das von der Motoreinheit 200 erzeugt wird, über eine Ebene übertragen werden. Darüber hinaus kann der Außendurchmesser einer berührungslosen Drehmomentübertragungsebene bei Bedarf verringert werden.
  • Die Antriebsmagneten, die magnetisch mit den passiven Magneten gekoppelt sind, sind ohne ein Verbindungselement auf der Seite der Antriebswelle der Motoreinheit angeordnet. Daher kann ein hochzuverlässiges Pumpensystem konstruiert werden.
  • Ähnlich wie bei dem pumpenseitigen Rotor 330 ist ein Laufrad 310 so angeordnet, dass es sich um die pumpenseitige Welle 320 drehen kann. Das Laufrad 310 ist an einer Schraube, die sich an dem distalen Ende der pumpenseitigen Welle 320 befindet, in einer Schubrichtung unter Verwendung einer Laufradbefestigungsscheibe und einer Laufradbefestigungsmutter, die nicht gezeigt sind, befestigt.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist der Außendurchmesser der pumpenseitigen Magneten 350 kleiner als der Außendurchmesser des Laufrades 310 (siehe 1). Dementsprechend fließt ein Fluid wie etwa Wasser, Öl oder Luft, das durch das Laufrad 310 fließt, turbulenzfrei. Dies bewirkt, dass ein Ausfall des Laufrades 310, der von Turbulenzen herrührt, verhindert wird oder Lärm reduziert wird.
  • Die Magnetkopplung zwischen der Pumpeneinheit und der Motoreinheit wird mit einer radialen Struktur erreicht. Dies verhindert einen Vorfall, bei dem die motorseitigen Magneten 250, die Antriebsmagneten sind, und das Trennelement 10 aufgrund einer Änderung in dem Innendruck der Pumpeneinheit miteinander in Kontakt kommen. Schließlich verbessert sich die Zuverlässigkeit.
  • 7A bis 7D zeigen Beispiele von anderen Strukturen der Motorstator-Eisenkerne 241 der Motoreinheit 200. 7A zeigt einen Eisenkern, der durch Aufschichten von elektromagnetischen Stahlblechen bzw. Folien, die aus einem Material wie etwa einem amorphen Material auf Eisenbasis, FINEMET oder Nanokristall hergestellt sind, in einer Umfangsrichtung aufgebaut ist. 7B zeigt ein Beispiel, bei dem ein Pulverkern oder ein Eisenkern, der durch Formpressen von Ferrit gebildet ist, verwendet wird. 7C zeigt ein Beispiel, in dem ein Eisenkern, der durch Aufschichten von elektromagnetischen Stahlblechen bzw. Folien, die aus einem Material wie etwa einem amorphen Material auf Eisenbasis, FINEMET oder Nanokristall hergestellt sind, in einer Umfangsrichtung aufgebaut ist, rechteckige Querschnitte aufweist. 7D zeigt einen Eisenkern, der durch Hinzufügen von Richtungsabhängigkeit zu einem Eisenkern, der aus einem weichmagnetischen Material hergestellt ist, wie er in irgendeiner von 7A bis 7C gezeigt ist, gebildet wird. In einem Axialspalt-Motor ist, da ein magnetischer Fluss in einer axialen Richtung fließt, eine Anisotropie in der Richtung des magnetischen Flusses vorgesehen.
  • In der elektrischen Wasserpumpe der vorliegenden Ausführungsform kann ein spezielles magnetisches Material als die Eisenkerne des Axialspalt-Motors eingesetzt werden. Daher kann die Motoreinheit sehr effizient gestaltet werden.
  • [Zweite Ausführungsform]
  • 8 ist eine Schnittdarstellung eines ausgangsseitigen Rotors 230 einer elektrischen Wasserpumpe gemäß einer zweiten Ausführungsform.
  • In der ersten Ausführungsform sind der Außendurchmesser Dm des ausgangsseitigen Rotorjochbodens 233a und der Außendurchmesser Dc des ausgangsseitigen Rotorjochzylinders 233b im Wesentlichen miteinander identisch. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein ausgangsseitiges Rotorjoch 233 so ausgebildet, dass der Außendurchmesser Dc eines ausgangsseitigen Rotorjochzylinders 233b kleiner als der Außendurchmesser Dm eines ausgangsseitigen Rotorjochbodens 233a ist.
  • Solange eine axiale Länge unverändert bleibt, kann die Größe eines Übertragungsdrehmoments, das von einer Magnetkopplung bereitgestellt wird, mit der Anzahl der Magnetpole, die in die Magnetkopplung involviert sind, und dem Außendurchmesser der Magnetkopplung bestimmt werden. Wenn die Struktur der vorliegenden Ausführungsform eingesetzt wird, kann daher eine elektrische Wasserpumpe mit integrierter Magnetkopplung mit dem Merkmal kleiner Trägheit versehen werden.
  • [Dritte Ausführungsform]
  • 9 ist eine Schnittdarstellung eines ausgangsseitigen Rotors 230 einer elektrischen Wasserpumpe gemäß einer dritten Ausführungsform.
  • In der ersten Ausführungsform sind der ausgangsseitige Rotorjochboden 233a, der die ausgangsseitigen Rotormagneten 231 in axialer Richtung fixiert, und der ausgangsseitige Rotorjochzylinder 233b, der die motorseitigen Magneten 250 in radialer Richtung fixiert, in ein Element (233) integriert. In einem ausgangsseitigen Rotorjoch, das in der vorliegenden Ausführungsform enthalten ist, sind ein ausgangsseitiger Rotorjochboden 233a, der die ausgangsseitigen Rotormagneten 231 in axialer Richtung fixiert, und ein ausgangsseitiger Rotorjochzylinder 233b, der die motorseitigen Magneten 250 in radialer Richtung fixiert, als unterschiedliche Elemente ausgebildet. Zum Beispiel ist in der vorliegenden Ausführungsform der ausgangsseitige Rotorjochboden 233a aus Eisen hergestellt, während der ausgangsseitige Rotorjochzylinder 233b aus Aluminium besteht. In diesem Fall kann die Trägheit eines Rotators reduziert sein.
  • Die vorgenannten elektrischen Wasserpumpen der Ausführungsformen können in einem breiten Bereich von Anwendungen, in denen ein kompaktes und hocheffizientes Pumpensystem erforderlich ist, verwendet werden. Beispielsweise können die elektrischen Wasserpumpen auf allgemeine Rotatorsysteme einschließlich einer Industriepumpe, eines Verdichters, eines Industriegebläses, eines Wasserrad-Generatorsystems für kleine Wasserkraftanwendungen, elektrischer Bordwasserpumpen, elektrischer Bordölpumpen, Pumpen für elektrische Haushaltsgeräte und eines Ventilators für elektrische Haushaltsgeräte und auf Antriebs- oder Energieerzeugungssysteme, die ein Laufrad einsetzen, angewendet werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 6-280779 [0003]

Claims (10)

  1. Elektrische Wasserpumpe (100), die umfasst: eine Motoreinheit (200), die einen Axialspalt-Motor und Antriebsmagneten umfasst; und eine Pumpeneinheit (300), die passive Magneten umfasst, die mit den Antriebsmagneten in einer radialen Richtung magnetisch gekoppelt sind.
  2. Elektrische Wasserpumpe (100) nach Anspruch 1, die ferner ein Trennelement (10) umfasst, das zwischen den Antriebsmagneten der Motoreinheit (200) und den passiven Magneten der Pumpeneinheit (300) angeordnet ist.
  3. Elektrische Wasserpumpe (100) nach Anspruch 2, wobei das Trennelement (10) aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt ist.
  4. Elektrische Wasserpumpe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Antriebsmagneten ringförmig ausgebildet sind und die passiven Magneten auf der Innendurchmesserseite der Antriebsmagneten angeordnet sind.
  5. Elektrische Wasserpumpe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: die Motoreinheit (200) einen Stator (240) und Rotoren (230, 231), die dem Stator (240) in axialer Richtung gegenüberliegen, umfasst; und jeder der Rotoren (230, 231) Rotormagneten, die mehrere Magnetpole aufweisen, und ein Rotorjoch (233), das die Rotormagneten (236) hält, umfasst; und die Antriebsmagneten durch das Rotorjoch (233) gehalten werden.
  6. Elektrische Wasserpumpe (100) nach Anspruch 5, wobei das Rotorjoch (233) so ausgebildet ist, dass es eine mit einem Boden versehene zylindrischen Form aufweist, die Rotormagneten (236) auf dem Boden des Rotorjochs gehalten werden und die Antriebsmagneten auf der Innendurchmesserseite eines zylindrischen Teils des Rotorjochs (233) gehalten werden.
  7. Elektrische Wasserpumpe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Anzahl der Magnetpole auf jedem der Rotoren (230, 231), die in der Motoreinheit (200) enthalten sind, von der Anzahl der Magnetpole der Antriebsmagneten verschieden ist.
  8. Elektrische Wasserpumpe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Antriebsmagneten oder passiven Magneten mit mehreren getrennten Magneten ausgebildet sind.
  9. Elektrische Wasserpumpe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Antriebsmagneten oder passiven Magneten mit ringähnlichen Magneten ausgebildet sind.
  10. Elektrische Wasserpumpe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei: die Motoreinheit (200) ein zylindrisches Antriebsmagnetjoch, das die Antriebsmagneten hält, umfasst; und das Antriebsmagnetjoch so ausgebildet ist, dass der Außendurchmesser des Antriebsmagnetjochs kleiner als der Außendurchmesser des Axialspalt-Motors ist.
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