DE102021125982A1

DE102021125982A1 - Axial pump with axial flow motor

Info

Publication number: DE102021125982A1
Application number: DE102021125982.7A
Authority: DE
Inventors: Luis Herrling; David REICHARDT; Jakob Schnitzer
Original assignee: Nidec GPM GmbH
Current assignee: Nidec GPM GmbH
Priority date: 2021-10-06
Filing date: 2021-10-06
Publication date: 2023-04-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Axialpumpe (1) mit- einem Saugstutzen (4) und einem Druckstutzen (5), die zueinander fluchtend auf einer Längsachse (100) liegen,- einer Axialflussmaschine (2) umfassend ein Gehäuse (3), wenigstens einen Rotor (7), der mit einer Rotorwelle (8) in dem Gehäuse (3) drehbar gelagert ist, und wenigstens ein vom Gehäuse (3) getragenes bestrombares Statorelement (6), das an einer axialen Seite des wenigstens einen Rotors (7) angeordnet ist und das dazu ausgeführt ist, einen axialen magnetischen Fluss durch den wenigstens einen Rotor (7) zu erzeugen,- und wenigstens einem Laufrad (11), das auf der Rotorwelle (8) sitzt, wobei der wenigstens eine Rotor (7) sowie das wenigstens eine Statorelement (6) ringförmig ausgebildet sind und das wenigstens eine Laufrad (11) in Radialrichtung zur Längsachse (100) sowie in Längsrichtung innerhalb des wenigstens einen Rotors (7) angeordnet ist, und wobei das wenigstens eine Laufrad (11) dazu eingerichtet ist, ein Fördermedium entlang der Längsachse (100) innerhalb des wenigstens einen Rotors (7) und des wenigstens einen Statorelementes (8) zu transportieren.The invention relates to an axial pump (1) with a suction connection (4) and a pressure connection (5), which are aligned with one another on a longitudinal axis (100), - an axial flow machine (2) comprising a housing (3), at least one rotor ( 7), which is rotatably mounted with a rotor shaft (8) in the housing (3), and at least one energizable stator element (6) carried by the housing (3), which is arranged on an axial side of the at least one rotor (7) and designed to generate an axial magnetic flux through the at least one rotor (7), and at least one impeller (11) seated on the rotor shaft (8), the at least one rotor (7) and the at least one Stator element (6) are ring-shaped and the at least one impeller (11) is arranged in the radial direction to the longitudinal axis (100) and in the longitudinal direction inside the at least one rotor (7), and wherein the at least one impeller (11) is set up to Transport medium along the longitudinal axis (100) within the at least one rotor (7) and the at least one stator element (8).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Axialpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Kühleinrichtung eines Kraftfahrzeuges mit wenigstens einer Axialpumpe, sowie ein Elektrofahrzeug mit einer Traktionsbatterie und einer solchen Kühleinrichtung.The present invention relates to an axial pump with the features of claim 1, a cooling device of a motor vehicle with at least one axial pump, and an electric vehicle with a traction battery and such a cooling device.

Axialpumpen, bei denen der Saugstutzen und der Druckstutzen zueinander fluchtend liegen, werden vielseitig eingesetzt, zum Beispiel zur Benzinförderung in Kraftfahrzeugen. Axialpumpen werden axial durchströmt. Axialpumpen können beispielsweise Peripheralradpumpen sein, die häufig als Kraftstoffpumpe zum Einsatz kommen. Axialpumpen können auch Axialrad-Pumpen oder Pumpen mit Axialrad- und Peripheralrad-Pumpenstufen sein. Bei mehrstufigen Axialpumpen werden dabei herkömmlicherweise die elektrischen Antriebsmotoren auf der gleichen Achse hinter den eigentlichen Pumpen liegend, angeordnet. Dies wirkt sich negativ auf die Baugröße aus und die Motoren müssen zudem separat entwärmt und über dynamische Wellendichtungen abgedichtet werden. Ebenfalls ist die Leistungssteigerung dieser Konzepte direkt mit einer Erhöhung der axialen Baulänge gekoppelt, da sowohl die Pumpenstufe als auch der Motor in Axialrichtung wachsen.Axial pumps, in which the suction port and the pressure port are aligned with one another, are used in a variety of ways, for example to pump gasoline in motor vehicles. Axial pumps are flowed through axially. Axial pumps can be peripheral wheel pumps, for example, which are often used as fuel pumps. Axial pumps can also be axial impeller pumps or pumps with axial impeller and peripheral impeller pump stages. In the case of multi-stage axial pumps, the electric drive motors are conventionally arranged on the same axis behind the actual pumps. This has a negative effect on the size and the motors also have to be cooled separately and sealed using dynamic shaft seals. The increase in performance of these concepts is also directly coupled with an increase in the axial overall length, since both the pump stage and the motor grow in the axial direction.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Axialpumpe anzugeben, die besonders kompakt ist und nur begrenzten Bauraum benötigt.It is the object of the present invention to specify an axial pump which is particularly compact and requires only limited installation space.

Diese Aufgabe wird von einer Axialpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by an axial pump having the features of claim 1.

Demnach ist eine Axialpumpe mit

- einem Saugstutzen und einem Druckstutzen, die zueinander fluchtend auf einer Längsachse liegen,
- einer Axialflussmaschine umfassend ein Gehäuse, wenigstens einen Rotor, der mit einer Rotorwelle in dem Gehäuse drehbar gelagert ist, und wenigstens einem vom Gehäuse getragenen bestrombaren Statorelement, das an einer axialen Seite des wenigstens einen Rotors angeordnet ist und das dazu ausgeführt ist, einen axialen magnetischen Fluss durch den wenigstens einen Rotor zu erzeugen,
- und wenigstens einem Laufrad, vorgesehen.

Accordingly, an axial pump with

- a suction nozzle and a pressure nozzle, which are aligned with each other on a longitudinal axis,
- An axial flow machine comprising a housing, at least one rotor, which is rotatably mounted with a rotor shaft in the housing, and at least one energizable stator element carried by the housing, which is arranged on an axial side of the at least one rotor and which is designed to have an axial to generate magnetic flux through the at least one rotor,
- And at least one impeller provided.

Das wenigstens eine Laufrad sitzt auf der Rotorwelle und der wenigstens eine Rotor sowie das wenigstens eine Statorelement sind ringförmig ausgebildet. Das wenigstens eine Laufrad ist in Radialrichtung zur Längsachse sowie in Längsrichtung innerhalb des wenigstens einen Rotors angeordnet, wobei das wenigstens eine Laufrad dazu eingerichtet ist, ein Fördermedium in Längsrichtung innerhalb des wenigstens einen Rotors und des wenigstens einen Statorelementes zu transportieren.The at least one impeller sits on the rotor shaft and the at least one rotor and the at least one stator element are ring-shaped. The at least one impeller is arranged in the radial direction relative to the longitudinal axis and in the longitudinal direction within the at least one rotor, with the at least one impeller being set up to transport a pumped medium in the longitudinal direction within the at least one rotor and the at least one stator element.

Die Axialpumpe ist durch die Anordnung der Laufräder innerhalb des Rotors und auf der Rotorwelle besonders kompakt. Die Axialpumpe weist mindestens eine Pumpenstufe (Axialrad oder Peripheralrad) auf. Zudem kann die Axialpumpe modular um weitere Pumpenstufen einfach erweitert werden, da mit jedem Laufrad eine weitere Motorstufe hinzukommt (ein Rotor und ein Statorelement). Bei der Verwendung von mehreren Rotoren sitzen diese alle auf der gleichen Rotorwelle. Axialflussmaschinen ermöglichen hohe Drehmomente und Leistungsdichten in kurzen axialen Bauräumen.The axial pump is particularly compact due to the arrangement of the impellers inside the rotor and on the rotor shaft. The axial pump has at least one pump stage (axial wheel or peripheral wheel). In addition, the modular axial pump can be easily expanded to include additional pump stages, since each impeller adds another motor stage (a rotor and a stator element). When using multiple rotors, they all sit on the same rotor shaft. Axial flow machines enable high torques and power densities in short axial installation spaces.

Vorzugsweise weist das wenigstens eine Laufrad eine Nabe und einen Außenring auf, wobei auf der Außenseite des Außenrings der Rotor sitzt und die Nabe unmittelbar auf der Außenseite der Rotorwelle sitzt. Das Laufrad ist vorzugsweise in Axialrichtung offen.The at least one impeller preferably has a hub and an outer ring, the rotor being seated on the outside of the outer ring and the hub being seated directly on the outside of the rotor shaft. The impeller is preferably open in the axial direction.

Es ist vorteilhaft, wenn der wenigstens eine Rotor eine Mehrzahl von Permanentmagneten aufweist, die die Rotorwelle in einer Umfangsrichtung zur Längsachse umgeben und die auf dem Außenring sitzen. Bevorzugt sind die Permanentmagnete zum Schutz vor dem Fördermedium mit Kunststoff im Spritzgussverfahren umspritzt. Es können auch kunststoffgebundene Magnete eingesetzt werden.It is advantageous if the at least one rotor has a plurality of permanent magnets which surround the rotor shaft in a circumferential direction relative to the longitudinal axis and which are seated on the outer ring. The permanent magnets are preferably encapsulated with plastic in an injection molding process to protect them from the pumped medium. Plastic-bonded magnets can also be used.

Damit der Durchfluss möglichst groß ist, ist es vorteilhaft, wenn der Innendurchmesser des wenigstens einen ringförmigen Statorelementes dem Innendurchmesser des wenigstens einen ringförmigen Rotors entspricht.So that the flow is as large as possible, it is advantageous if the inside diameter of the at least one ring-shaped stator element corresponds to the inside diameter of the at least one ring-shaped rotor.

Bevorzugt weist das wenigstens eine Statorelement eine Kunststoffbeschichtung auf der zur Rotorwelle zeigenden Innenseite auf, die vor dem Fördermedium schützt.The at least one stator element preferably has a plastic coating on the inside facing the rotor shaft, which protects against the pumped medium.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Axialflussmaschine eine Steuereinheit auf, die mit dem wenigstens einen Statorelement elektrisch verbunden ist und die in dem Gehäuse, in Radialrichtung auf der Außenseite des Statorelementes in einem Elektronikraum liegt. Vorzugsweise ist der Elektronikraum von einem das Gehäuse verschließenden Deckel abgeschlossen, wobei der Deckel auf der Außenseite Kühlrippen aufweist. Die Steuereinheit kann dadurch besonders einfach und effizient entwärmt werden.In an advantageous embodiment, the axial flow machine has a control unit which is electrically connected to the at least one stator element and which is located in the housing, in the radial direction on the outside of the stator element in an electronics space. The electronics space is preferably closed off by a cover closing the housing, the cover having cooling ribs on the outside. As a result, the control unit can be cooled in a particularly simple and efficient manner.

Die Axialpumpe kann insgesamt zwei Rotoren aufweisen (zweistufige Ausbildung), die jeweils ein Axialrad außenumfänglich umgeben und drei Statorelemente, die jeweils an gegenüberliegenden axialen Seiten der Rotoren angeordnet sind, wobei die beiden Rotoren und die beiden Axialräder mit der Rotorwelle drehfest verbunden sind. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind an Stelle der Axialräder Peripheralräder vorgesehen.The axial pump can have a total of two rotors (two-stage design), each surrounding an axial wheel on the outside, and three stator elements, each on opposite axial sides of the rotors are arranged, wherein the two rotors and the two axial impellers are rotatably connected to the rotor shaft. In another preferred embodiment, peripheral wheels are provided instead of the axial wheels.

Weiterhin ist eine Kühleinrichtung eines Kraftfahrzeuges mit wenigstens einer zuvor beschriebenen Axialpumpe vorgesehen. Die Kühleinrichtung kann Teil eines Elektrofahrzeugs mit einer Traktionsbatterie sein, wobei die Kühleinrichtung dazu eingerichtet ist, die Traktionsbatterie zu kühlen. Bevorzugt werden dann mehrere dezentrale Axialpumpen eingesetzt, die die Kühlleistungen mittels Teilkühlkreisläufen steuern können.Furthermore, a cooling device of a motor vehicle is provided with at least one axial pump as described above. The cooling device can be part of an electric vehicle with a traction battery, the cooling device being set up to cool the traction battery. Several decentralized axial pumps are then preferably used, which can control the cooling capacity by means of partial cooling circuits.

Es ist auch denkbar, die Axialpumpe zum Fördern von Blut oder anderen Flüssigkeiten im Medizinbereich einzusetzen, da die Axialpumpe die dafür benötigte kleine Baugröße aufweist. Ebenso ist ein Einsatz als Kraftstoffförderpumpe denkbar.It is also conceivable to use the axial pump for conveying blood or other liquids in the medical field, since the axial pump has the small size required for this. Use as a fuel feed pump is also conceivable.

Zwei bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleichen Funktionen tragen gleiche Bezugszeichen. Es zeigen:

1: einen Längsschnitt durch eine Axialpumpe mit einer elektrischen Axialflussmaschine,
2: eine räumliche Darstellung der Axialpumpe der 1,
3: eine räumliche Ansicht einer Pumpenstufe der Axialpumpe der 1,
4: eine Explosionszeichnung einer Axialflussmaschine mit Peripheralrädern als Laufrädern, sowie
5_ einen Längsschnitt durch die Axialflussmaschine der 4.

Two preferred embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings. The same components or components with the same functions have the same reference symbols. Show it:

1 : a longitudinal section through an axial pump with an electric axial flow machine,
2 : a spatial representation of the axial pump 1 ,
3 : a spatial view of a pump stage of the axial pump 1 ,
4 : an exploded drawing of an axial flow machine with peripheral impellers as impellers, and
5 _ a longitudinal section through the axial flow machine 4 .

In der 1 ist eine Axialpumpe 1 mit einer elektrischen Axialflussmaschine 2, auch Scheibenläufer genannt, dargestellt. Die Axialpumpe 1 umfasst ein Gehäuse 3, das zwischen einem Saugstutzen 4 und einem Druckstutzen 5 liegt. Der Saugstutzen 4 und der Druckstutzen 5 liegen fluchtend zueinander auf einer Längsachse 100, die der Rotationsachse der Axialflussmaschine 2 entspricht. Die Axialflussmaschine 2 liegt innerhalb des Gehäuses 3. Sie umfasst drei ringförmige Statorelemente 6 und jeweils in Längsrichtung zwischen zwei Statorelementen 6 angeordnete ringförmige Rotoren 7. Die Axialflussmaschine 2 ist somit zweistufig ausgebildet. In den drei identisch aufgebauten Statorelementen 6 befinden sich nicht dargestellt Wicklungen, die bei Bestromung einen magnetischen Fluss mit Komponenten im Wesentlichen in axialer Richtung durch die Rotoren 7 hindurch erzeugen und die Rotoren 7 in Drehung versetzten können. Die Rotoren 7 sitzen auf einer gemeinsamen Rotorwelle 8. Die Rotorwelle 8 ist an beiden Enden jeweils in einer Gleitlagerstelle 9 drehbar gelagert.In the 1 an axial pump 1 with an electrical axial flow machine 2, also called a disc rotor, is shown. The axial pump 1 comprises a housing 3 which lies between a suction connection 4 and a pressure connection 5 . The suction connection 4 and the pressure connection 5 are aligned with one another on a longitudinal axis 100 which corresponds to the axis of rotation of the axial flow machine 2 . The axial flux machine 2 is located within the housing 3. It comprises three ring-shaped stator elements 6 and ring-shaped rotors 7 each arranged in the longitudinal direction between two stator elements 6. The axial flux machine 2 is therefore designed in two stages. In the three identically constructed stator elements 6 there are windings (not shown) which, when energized, generate a magnetic flux with components essentially in the axial direction through the rotors 7 and can cause the rotors 7 to rotate. The rotors 7 are seated on a common rotor shaft 8. The rotor shaft 8 is rotatably mounted at both ends in a plain bearing point 9, respectively.

In Axialpumpen strömt das Fördermedium axial durch die Pumpe. In dem in der 1 dargestellten Beispiel, strömt das Fördermedium in Längsrichtung zur Längsachse 100. Die Rotorwelle 8 entspricht der Laufradwelle 10, auf der Laufräder 11 der Axialpumpe sitzen.In axial pumps, the pumped medium flows axially through the pump. In the in the 1 example shown, the pumped medium flows in the longitudinal direction to the longitudinal axis 100. The rotor shaft 8 corresponds to the impeller shaft 10 on which the impellers 11 of the axial pump are seated.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei gleichsinnige Laufräder 11 vorgesehen. Die Axialpumpe 1 ist somit zweistufig ausgebildet. Die Laufräder 11 sind Axialräder, die das Fördermedium entlang der Längsachse transportieren. Die Axialräder 11 haben jeweils eine Nabe 12, auf der die Schaufeln 110 außen sitzen und einen die Schaufeln 110 an ihrem äußeren Ende umgebenden Außenring 13, der konzentrisch zur Narbe angeordnet ist. Die Nabe 12 sitzt unmittelbar auf der Rotorwelle 8. Die Rotorwelle 8 ist bevorzugt als Zweiflach ausgebildet und die Naben 12 weisen eine korrespondierende zentrale Öffnung auf, so dass die Axialräder 11 auf der Rotorwelle 8 formschlüssig sitzen.In the illustrated embodiment, two running wheels 11 running in the same direction are provided. The axial pump 1 is thus designed in two stages. The impellers 11 are axial wheels that transport the pumped medium along the longitudinal axis. The axial impellers 11 each have a hub 12 on which the blades 110 are seated on the outside and an outer ring 13 which surrounds the blades 110 at their outer end and is arranged concentrically with the hub. The hub 12 sits directly on the rotor shaft 8. The rotor shaft 8 is preferably designed as a dihedron and the hubs 12 have a corresponding central opening, so that the axial wheels 11 sit on the rotor shaft 8 in a form-fitting manner.

Auf dem Außenring 13 sitzt jeweils ein ringförmiger Rotor 7 der Axialflussmaschine, d.h. auf der Außenseite des Außenrings 13 sind umfänglich auf einer Kreisbahn um die Achse der Rotorwelle (entspricht der Längsachse 100) Permanentmagnete 14 angeordnet. Die Permanentmagnete 14 sind in zwei in Axialrichtung nebeneinander liegenden Reihen mit abwechselnder Polarität angeordnet. Der Innendurchmesser der ringförmigen Statorelemente 6 entspricht dabei dem Innendurchmesser der ringförmigen Rotoren 7. Die Laufräder 11 sitzen auf der Rotorwelle 8 und sind jeweils sowohl in Radialrichtung zur Längsachse als auch in Längsrichtung innerhalb des jeweiligen Rotors 7 angeordnet. Die Laufräder 11 und die Rotoren 7 bilden jeweils ein Rotorelement 15 aus.An annular rotor 7 of the axial flow machine is seated on the outer ring 13, i.e. permanent magnets 14 are arranged on the outside of the outer ring 13 circumferentially on a circular path around the axis of the rotor shaft (corresponds to the longitudinal axis 100). The permanent magnets 14 are arranged in two rows which are adjacent to one another in the axial direction and have alternating polarity. The inner diameter of the ring-shaped stator elements 6 corresponds to the inner diameter of the ring-shaped rotors 7. The impellers 11 are seated on the rotor shaft 8 and are each arranged both in the radial direction to the longitudinal axis and in the longitudinal direction within the respective rotor 7. The running wheels 11 and the rotors 7 each form a rotor element 15 .

Die Axialflussmaschine 2 erstreckt sich vom Saugstutzen 4 zum Druckstutzen 5 und wird von dem Fördermedium in Längsrichtung durchflossen.The axial flow machine 2 extends from the suction port 4 to the pressure port 5 and the pumped medium flows through it in the longitudinal direction.

Die ringförmigen Rotoren 7 können umspritzte Permanentmagnete aufweisen oder kunststoffgebundene Magnete. Die Umspritzung im Spritzgussverfahren dient zum Schutz der Magnete vor dem umgebenden zufördernden Medium. Die Statorelemente 6 weisen bevorzugt eine Kunststoffbeschichtung in Richtung des Fördermediums auf, um vor Kontakt mit diesem geschützt zu werden.The ring-shaped rotors 7 can have overmolded permanent magnets or plastic-bonded magnets. The encapsulation in the injection molding process serves to protect the magnets from the surrounding medium to be conveyed. The stator elements 6 preferably have a plastic coating in the direction of the conveyed medium in order to be protected against contact with it.

Die Axialflussmaschine 2 wird mittels einer Steuereinheit (ECU) 16 angesteuert, die mit den Statorelementen 6 elektrisch verbunden ist. Die Steuereinheit 16 liegt im Gehäuse 3, in Radialrichtung auf der Außenseite der Statorelemente in einem Elektronikraum 17. Der Elektronikraum 17 wird von einem das Gehäuse verschließenden Deckel 18 abgeschlossen. Der Deckel 18 weist auf der Außenseite Kühlrippen auf. Das Gehäuse 3 hat auf der Außenseite angrenzend an den Elektronikraum 17 einen Stecker 19. Der Stecker 19 dient zum Anschluss an eine dafür vorgesehene externe Elektrik.The axial flux machine 2 is controlled by a control unit (ECU) 16 which is electrically connected to the stator elements 6 . The tax The unit 16 is located in the housing 3, in the radial direction on the outside of the stator elements in an electronics compartment 17. The electronics compartment 17 is closed off by a cover 18 that closes the housing. The cover 18 has cooling ribs on the outside. The housing 3 has a plug 19 on the outside adjacent to the electronics compartment 17. The plug 19 is used for connection to an external electrical system provided for this purpose.

2 zeigt die Axialpumpe 1 in einer räumlichen Ansicht. Das Gehäuse 3 ist zylinderförmig. An das Gehäuse 3 schließt sich beidseitig jeweils die Stutzen 4,5 an. Die Verbindungen zwischen dem Gehäuse 3 und den Stutzen 4,5 können beispielsweise geschweißt sein. Der Saugstutzen 4 und der Druckstutzen 5 weisen jeweils einen Anschluss 20 auf, um direkt in eine Verschlauchung integriert werden zu können. 2 shows the axial pump 1 in a spatial view. The housing 3 is cylindrical. The housing 3 is followed on both sides by the sockets 4.5. The connections between the housing 3 and the nozzle 4.5 can be welded, for example. The suction connection 4 and the pressure connection 5 each have a connection 20 in order to be able to be integrated directly into a tubing.

In der 3 ist eine Pumpenstufe mit dazugehöriger Motorstufe dargestellt. Das Axialrad 11 liegt mit den Schaufeln 110 sowohl in Radialrichtung als auch in Axialrichtung innerhalb eines Rotors 7. In Axialrichtung schließt sich an den Rotor einseitig ein ringförmiges Statorelement 6 an. Der Innendurchmesser des Rotors 7 und des Statorelements 6 sind identisch. Das Statorelement 6 sitzt wie der Rotor ebenfalls umfangseitig auf einem Außenring 13.In the 3 a pump stage with the associated motor stage is shown. The axial impeller 11 lies with the blades 110 both in the radial direction and in the axial direction within a rotor 7. In the axial direction, an annular stator element 6 adjoins the rotor on one side. The inner diameter of the rotor 7 and the stator element 6 are identical. Like the rotor, the stator element 6 is also seated on the circumference on an outer ring 13.

In den 4 und 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Axialpumpe 1 mit einer elektrischen Axialflussmaschine 2 dargestellt. Die Axialflussmaschine 2 ist ebenfalls zweistufig ausgebildet. Sie umfasst drei ringförmige Statorelemente 6 und jeweils in Längsrichtung zwischen zwei Statorelementen 6 angeordnete ringförmige Rotoren 7. Die Axialpumpe entspricht im Wesentlichen der vorstehend beschriebenen Pumpe. Im Folgenden wird auf die Unterschiede eingegangen. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel sind die zwei Laufräder der Axialpumpe als Peripheralräder 11 ausgebildet. Peripheralräder 11 weisen viele kleine, zweiströmig beaufschlagte radiale Schaufeln 110 am Umfang auf. Die Peripheralräder 11 haben, wie die Axialräder auch jeweils eine Nabe 12, die unmittelbar auf der Rotorwelle 8 sitzt und einen Außenring 13, auf dessen Außenseite die Permanentmagnete des Rotors angeordnet sind. Die Peripheralräder 11 sind somit ebenfalls jeweils sowohl in Radialrichtung zur Längsachse als auch in Längsrichtung innerhalb des jeweiligen Rotors 7 angeordnet. Innerhalb der drei Statorringe 6 ist jeweils in Längsrichtung und Radialrichtung eine Leitvorrichtung 21 angeordnet. Das Fördermedium wird von einem Einlass zu einem Auslass in Längsrichtung gepumpt. Durch den Einsatz von Peripheralrädern 11 fließt das Fördermedium nicht durch die axiale Mitte, sondern mit einem radialen Abstand zur Mittelachse. Das Fördermedium wird von einem nicht dargestellten Saugstutzen zu einem nicht dargestellten Druckstutzen transportiert, wobei der Saugstutzen und der Druckstutzen fluchtend zueinander auf einer Längsachse 100 liegen, die der Rotationsachse der Axialflussmaschine 2 entspricht.In the 4 and 5 a second exemplary embodiment of an axial pump 1 with an electrical axial flow machine 2 is shown. The axial flow machine 2 is also designed in two stages. It comprises three ring-shaped stator elements 6 and ring-shaped rotors 7 each arranged in the longitudinal direction between two stator elements 6. The axial pump essentially corresponds to the pump described above. The differences are explained below. In contrast to the first exemplary embodiment, the two impellers of the axial pump are designed as peripheral impellers 11 . Peripheral impellers 11 have many small, two-flow radial blades 110 on the circumference. The peripheral gears 11, like the axial gears, each have a hub 12, which is seated directly on the rotor shaft 8, and an outer ring 13, on the outside of which the permanent magnets of the rotor are arranged. The peripheral gears 11 are thus also each arranged both in the radial direction to the longitudinal axis and in the longitudinal direction within the respective rotor 7 . A guide device 21 is arranged within the three stator rings 6 in the longitudinal direction and in the radial direction. The pumped medium is pumped longitudinally from an inlet to an outlet. Through the use of peripheral wheels 11, the conveyed medium does not flow through the axial center but at a radial distance from the central axis. The pumped medium is transported from a suction connection, not shown, to a pressure connection, not shown, with the suction connection and the pressure connection being aligned with one another on a longitudinal axis 100 which corresponds to the axis of rotation of the axial flow machine 2 .

Die Kombination von Axialflussmotor und von in den Rotoren angeordneten Laufrädern macht die Axialpumpe besonders kompakt. Zudem ist die Anordnung beliebig skalierbar und das Druckverhältnis beliebig erweiterbar, da mit jedem Axialrad auch eine weitere Motorstufe hinzukommt. Der Motor sowie die Pumpe weisen daher wenigstens eine Stufe auf. Weitere Vorteile sind die einfache Lagerung, das Wegfallen von Abdichtungen sich drehender Teile, sowie die bessere Entwärmung der Elektronik und des Motors aufgrund des Durchflusses.The combination of an axial flow motor and impellers arranged in the rotors makes the axial pump particularly compact. In addition, the arrangement can be scaled as required and the pressure ratio can be expanded as required, since a further motor stage is added with each axial impeller. The motor and the pump therefore have at least one stage. Further advantages are the simple storage, the omission of seals for rotating parts, as well as the better heat dissipation of the electronics and the motor due to the flow.

Es ist auch denkbar, dass eine Axialradpumpenstufe mit einer Peripheralradpumpenstufe kombiniert wird.It is also conceivable that an axial wheel pump stage is combined with a peripheral wheel pump stage.

Die Axialpumpe kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden. Auf Grund ihrer Größe kann sie zur Kühlung einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeuges (Kraftfahrzeug) dienen. Die Axialpumpen können beispielsweise dezentral in Teilkühlkreisläufen eingebaut werden, so dass je nach erforderlicher Kühlleistung, diese unterschiedlich angesteuert werden können. Peripheralrad-Pumpen kommen häufig als Kraftstoffpumpen zum Einsatz.The axial pump can be used in a motor vehicle, for example. Because of its size, it can be used to cool a traction battery in an electric vehicle (motor vehicle). The axial pumps can, for example, be installed decentrally in partial cooling circuits, so that they can be controlled differently depending on the required cooling capacity. Peripheral wheel pumps are often used as fuel pumps.

Claims

Axial pump (1) with - a suction connection (4) and a pressure connection (5), which are aligned with one another on a longitudinal axis (100), - an axial flow machine (2) comprising a housing (3), at least one rotor (7), the rotatably mounted with a rotor shaft (8) in the housing (3), and at least one energisable stator element (6) carried by the housing (3), which is arranged on an axial side of the at least one rotor (7) and which is designed for this purpose , to generate an axial magnetic flux through the at least one rotor (7), - and at least one impeller (11), characterized in that the at least one impeller (11) is seated on the rotor shaft (8) and the at least one rotor (7 ) and the at least one stator element (6) are ring-shaped and that the at least one impeller (11) is arranged in the radial direction to the longitudinal axis (100) and in the longitudinal direction within the at least one rotor (7), the at least one impeller (11) is set up to convey a conveying medium in the longitudinal direction within the at least one rotor (7) and the to transport at least one stator element (8).

axial pump after claim 1 , characterized in that the at least one impeller (11) has a hub (12) and an outer ring (13), the rotor (7) sitting on the outside of the outer ring (13) and the hub (12) directly on the outside the rotor shaft (8) is seated.

axial pump after claim 1 or 2 , characterized in that the at least one rotor (7) has a plurality of permanent magnets (14) surrounding the rotor shaft (8) in a circumferential direction to the longitudinal axis (100) and sitting on the outer ring (13).

axial pump after claim 3 , characterized in that the at least one rotor (7) has encapsulated permanent magnets or plastic-bonded magnets.

Axial pump according to one of the preceding claims, characterized in that the inside diameter of the at least one ring-shaped stator element (6) corresponds to the inside diameter of the at least one ring-shaped rotor (7).

Axial pump according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one stator element (6) has a plastic coating on the inside facing the rotor shaft.

Axial pump according to one of the preceding claims, characterized in that the axial flow machine has a control unit (16) which is electrically connected to the at least one stator element (6) and which is located in the housing (3), in the radial direction on the outside of the stator element (6 ) is located in an electronics room (17).

axial pump after claim 7 , characterized in that the electronics compartment (17) is closed off by a cover (18) closing the housing, the cover (18) having cooling ribs on the outside.

Axial pump according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one impeller comprises an axial impeller and/or a peripheral impeller.

Axial pump according to one of the preceding claims, characterized in that the axial pump (1) has a total of two rotors (7), which each surround an axial impeller (11) on the outside, and three stator elements (6), which are each located on opposite axial sides of the rotors (7 ) are arranged, the two rotors (7) and the two axial wheels (11) being non-rotatably connected to the rotor shaft (8).

Axial pump according to any of the preceding Claims 1 until 9 , characterized in that the axial pump (1) has a total of two rotors (7), each of which surrounds a peripheral wheel (11) on the outside, and three stator elements (6), which are each arranged on opposite axial sides of the rotors (7), the the two rotors (7) and the two peripheral wheels (11) are non-rotatably connected to the rotor shaft (8).

Cooling device of a motor vehicle with at least one axial pump (1) according to one of the preceding claims.

Electric vehicle with a traction battery and a cooling device claim 12 , wherein the cooling device is designed to cool the traction battery.