DE102017222754A1

DE102017222754A1 - Gerotor Pumpe

Info

Publication number: DE102017222754A1
Application number: DE102017222754.0A
Authority: DE
Inventors: Stefan Schoeneich
Original assignee: Magna Powertrain Bad Homburg GmbH
Current assignee: Hanon Systems EFP Deutschland GmbH
Priority date: 2017-12-14
Filing date: 2017-12-14
Publication date: 2019-06-19

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gerotor-Pumpe mit einem inneren Gerotor (1) und einem äußeren Gerotor (2) und einem Elektromotor, der mit einer Rotorwelle (5) gekoppelt ist, wobei der innere Gerotor (1) gleichzeitig den Rotor des Elektromotors bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor ein BLDC Motor ist und der innerer Gerotor (1) Stabmagnete (4) integriert aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gerotor-Pumpe mit einem Elektromotor, der mit einer Rotorwelle gekoppelt ist, wobei der innere Gerotor gleichzeitig den Rotor des Elektromotors bildet.
Stand der Technik
Gerotor Pumpen werden meist als hoch integrierte Einheiten zur Ölschmierung in größeren Serien eingesetzt. Der Kostenvorteil ergibt sich in der Verwendung von gesinterten Verdrängerkörpern in Kombination mit einfacher Gehäusebearbeitung. Häufig werden Gerotorpumpen als eigenständige Pumpen ohne eigene Wellen ausgeführt und auf bestehende Antriebs- oder Zwischenwellen aufgesteckt. Durch den hohen Integrationsgrad in das System des Fahrzeugs werden meist keine rotatorischen Wellendichtungen benötigt.
Diese Art der Zahnradpumpen können auch sehr einfach mit Drehrichtungsumschaltung aufgebaut werden. Dabei ändert sich die Förderrichtung selbst bei wechselnder Drehrichtung nicht.
Aus der japanischen Offenlegungsschrift JP 2007 27 0678 A2 ist eine Gerotorpumpe mit einem Innenzahnrad und einem außen gelagerten Außenzahnrad bekannt, das antriebsmäßig mit einer Antriebswelle verbunden und mit Hilfe einer Kugellagereinrichtung radial gelagert ist.
Die W02016174164 A1 zeigt eine Gerotorpumpe, angetrieben mit einem Elektromotor, der mit einem Pumpenrotor der Fluidpumpe gekoppelt ist, wobei der Elektromotor ein Axialfluss-Elektromotor ist, dessen Elektromotor-Rotor auch der Pumpenrotor ist und der Pumpenrotor und der Elektromotor-Rotor in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind, in dem sich der Pumpenrotor und der Elektromotor-Rotor scheibenformartig als Kombinationsrotor integriert dreht, wobei das gemeinsame Gehäuse einen Fluidzu- und einen Fluidabfluss zu dem Kombinationsrotor aufweist.
Es ist vorgesehen, dass ausgehend von einer Drehachse des Kombinationsrotors, in einer radialen Richtung betrachtet, ein Pumpenraum und axial zur Drehachse ausgerichtete Magnete des Elektromotors angeordnet sind. Dieses erlaubt das Ausbilden von Feldlinien in axialer Richtung, so dass ein Drehmoment auf den Kombinationsrotor aufgeprägt werden kann.
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Gerotorpumpe mit einem minimalen Bauraumbedarf und einem optimierten Antrieb zu schaffen.
Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe wird gelöst mit einer Gerotor-Pumpe mit einem Elektromotor, der mit einer Rotorwelle gekoppelt ist, wobei der innere Gerotor gleichzeitig den Rotor des Elektromotors bildet, wobei der Elektromotor ein BLDC Motor ist und der innerer Gerotor Stabmagnete integriert aufweist.
Durch den Aufbau mit BLDS und Gerotor ist die Pumpe sehr kompakt herstellbar und weist eine hohe Integration auf.
Es ist von Vorteil, dass die Stabmagnete alternierend bezüglich ihrer magnetischen Pole verbaut sind und so den optimalen Fluss der Magnetisierung erlauben. Dadurch ist auch festgelegt, dass der innere Gerotor eine gerade Anzahl an Zähnen haben muss.
Es ist von Vorteil, dass die Stabmagnete im Bereich der Zähne des inneren Gerotors angeordnet sind.
Der vorteilhafte Aufbau beinhaltet, dass der Stator des BLDC- Motors als mindestens ein Leiterplattenstator ausgebildet ist.
Alternativ ist die Lösung, dass der Leiterplattenstator die Gerotor-Pumpe beidseitig abdeckt.
Vorteilhafterweise ist die Gerotor-Pumpe einseitig gelagert.
Die Gerotor-Pumpe hat den Vorteil, dass weitere Verbraucher an die Rotorwelle anschließbar sind.
Es ist vorteilhaft, dass das Gehäuse der Gerotor-Pumpe mit BLDC Motor ein Spritzgussgehäuse ist und dass in das Gehäuse der mindestens eine Leiterplattenstator eingespritzt ist.
Figurenliste
Die Erfindung wird in den Figuren und der nachfolgenden Erfindung beschrieben.

1 zeigt eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Pumpe, sowie einen Schnitt senkrecht zur Rotorwelle,
2 und 3 zeigen Aufsichten auf die Ebenen unterhalb der Gerotorpumpe und oberhalb.

Die Gerotor-Pumpe besitzt ein Pumpengehäuse 3, das die Bauteile der Pumpe sowie eines elektrischen Motors aufnimmt. Das Pumpengehäuse 3 wird von einem Spritzgussgehäuse 11 beidseitig abgeschlossen, kann aber auch vollständig von dem Spritzgussgehäuse 11 umfasst sein. Die Gerotor-Pumpe besteht aus einem inneren Gerotor 1 sowie einem äußeren Gerotor 2. Der innere Gerotor 1 sitzt auf einer Rotorwelle 5 auf, die als 2-Flach ausgebildet ist, um die Drehmomentübertragung des elektrischen Motors zu verbessern. Der innere Gerotor 1, angetrieben von der Rotorwelle 5, stellt auch den Rotor des elektrischen Motors dar. Der innere Gerotor 1 trägt dazu Permanentmagnete, als Stabmagnete 4 ausgebildet sind. Dazu weist der Gerotor 1 zylinderförmige Aufnahmen 20 auf, in die die Stabmagnete 4 eingelassen sind. Dabei kann je nach Material eine vollständige Umspritzung der Stabmagnete 4 erfolgen, wenn der innere Gerotor 1 aus Kunststoff hergestellt wird. Die Stabmagnete sind zylindrisch ausgebildet und weisen eine axiale Magnetisierung auf. Sie werden mit unterschiedlichen Polausrichtungen verbaut, so dass immer ein Nordpol N auf einen Südpol S des nächsten Stabmagneten 4 folgt. Um diese Abfolge der Polarisierung zu gewährleisten muss die Anzahl der Zähne 21 des inneren Gerotors 1 gerade sein. Die zylindrischen Aufnahmen 20 sind in den Zähnen 21 des inneren Gerotors 1 positioniert.
Der innere Gerotor mit den Permanentmagneten dreht sich in der gezahnten Kontur 22 des äußeren Gerotors 2. Die beiden Gerotoren stellen die Gerotor-Pumpe dar, die einen Saugbereich 8 und einen Druckbereich 9 aufweist, wie in der Aufsicht auf die Gerotor-Pumpe in 1 dargestellt ist.
Der innere Gerotor 1, der auch den Rotor des elektrischen Motors darstellt, dreht sich in einem Stator, der in diesem Beispiel ein Leiterplattenstator 6 ist. Der Leiterplattenstator 6 besteht maßgeblich aus einer Leiterplatte 23, einer BLDC Wicklung 7, sowie weiteren elektrischen Bauteilen, die über einen Phasenanschluss 10 elektrisch verbunden und/oder elektrisch gesteuert sind.
Im Längsschnittbild der 1 erkennt man den Aufbau der Gerotor-Pumpe. Die Rotorwelle 5 wird auf einer Seite, der auf der rechten Seite gelegenen Bildseite von einer Wellenlagerung 12 getragen. Die Rotorwelle 5 reicht in den inneren Gerotor 1. Der Leiterplattenstator 6 ist als 2-teiliger Leiterplattenstator ausgebildet, der sowohl auf der rechten als auch auf der linken Seite der Gerotor-Pumpe angeordnet ist. Die Gerotor Pumpe wird von dem ersten Leiterplattenstator 6 und dem zweiten Leiterplattenstator 6' wie ein Sandwich umfasst. Dadurch wird eine Optimierung der BLDC Maschine erreicht, in dem ein optimaler magnetischer Fluss erzeugt wird. Allerdings ist auch denkbar, dass man auf einen Leiterplattenstator verzichtet und die BLDC Maschine nur mit einem Leiterplattenstator betreibt. Die BLDC-Wicklungen 7 sind auf der Leiterplatte des Leiterplattenstator direkt aufgebracht und werden von Scheiben 14 aus Blech abgeschirmt.
In der 2 ist ein Schnitt entlang der Ebene des ersten Leiterplattenstator 6 dargestellt. Man erkennt die BLDC Wicklungen 7, die über den Phasenanschluss 10 angesteuert werden. Der Leiterplattenstator 6 liegt eingebettet im Spritzgussgehäuse 11, und kann auch von Kunststoff umspritzt sein.
In 3 ist ein Schnitt entlang der Ebene des zweiten Leiterplattenstators 6' zu erkennen. Man sieht angedeutet den Saugbereich 8 sowie den Druckbereich 9 der Gerotor-Pumpe. Auch hier sind die BLDC Wicklungen 7 zu erkennen. Auch der zweite Leiterplattenstator 6' ist im Spritzgussgehäuse 11 eingebettet.
Am Wellenstumpf 5A, der auf der Seite der Wellenlagerung 12 aus der Pumpe herausragt, kann ein weiterer Verbraucher angeschlossen sein.
Zur Montage der Gerotor Pumpe werden die Pumpenbauteile, der innerer Gerotor 1 und der äußerer Gerotor 2 in das Gehäuse 3 eingelegt. Die vormontierten oder eingespritzen Leiterplattenstatoren 6, 6' werden mit den Spritzgussgehäusen 11 am Gehäuse 3 der Pumpe befestigt.
Alternativ dazu kann das Gehäuse 3 der Gerotor Pumpe ebenfalls ein eigenes Spritzgussteils ein oder in die beiden Spritzgussgehäuse 11 integriert werden.
Bezugszeichenliste

1: Innerer Gerotor
2: Äußerer Gerotor
3: Pumpengehäuse
4: Stabmagnet
5: Rotorwelle
6: Leiterplatten-Stator
7: Wicklung
8: Saugbereich
9: Druckbereich
10: Phasenanschluss
11: Spritzgussgehäuse
12: Wellenlager
13: Drehrichtung
14: Scheibe
20: Ausnehmung
21: Zahn
22: Kontur
23: Leiterplatte
5A: Wellenstumpf

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

JP 2007270678 A2 [0003]
WO 2016174164 A1 [0004]

Claims

Gerotor-Pumpe mit einem inneren Gerotor (1) und einem äußeren Gerotor (2) und einem Elektromotor, der mit einer Rotorwelle (5) gekoppelt ist, wobei der innere Gerotor (1) gleichzeitig den Rotor des Elektromotors bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor ein BLDC Motor ist und der innerer Gerotor (1) Stabmagnete (4) integriert aufweist.
Gerotor-Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabmagnete (4) alternierend bezüglich ihrer magnetischen Pole (N, S) verbaut sind.
Gerotor-Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabmagnete (4) im Bereich der Zähne (21) des inneren Gerotors (1) angeordnet sind.
Gerotor-Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator des BLDC- Motors als mindestens ein Leiterplattenstator (6, 6') ausgebildet ist
Gerotor-Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiterplattenstator (6,6') die Gerotor-Pumpe beidseitig abdeckt.
Gerotor-Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Gerotor-Pumpe einseitig gelagert ist.
Gerotor-Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Verbraucher an die Rotorwelle (5) anschließbar sind.
Gerotor-Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) der Gerotor-Pumpe mit BLDC Motor mindestens teilweise ein Spritzgussgehäuse (11) ist.
Gerotor-Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass in das Gehäuse (11) der mindestens eine Leiterplattenstator (6, 6') eingespritzt ist.