DE202023100672U1

DE202023100672U1 - Elektromotor mit integrierter Pumpe

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Publication number: DE202023100672U1
Application number: DE202023100672.8U
Authority: DE
Original assignee: Dana Motion Systems Italia SRL
Current assignee: Dana Motion Systems Italia SRL
Priority date: 2022-02-14
Filing date: 2023-02-13
Publication date: 2023-05-23
Anticipated expiration: 2033-02-14
Also published as: US12113423B2; CN219802012U; US20230258176A1

Abstract

System, das umfasst:
einen Elektromotor mit einer Rotorwelle;
eine Hydraulikpumpe mit einem Zahnrad; und
ein Endglockengehäuse, das ein Ende des Elektromotors umschließt, wobei das Endgehäuse eine Vielzahl von Kühlrippen aufweist, das Endgehäuse ferner das mit der Rotorwelle gekoppelte Zahnrad lagert und das Zahnrad Hydraulikflüssigkeit unter Druck setzt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Beschreibung bezieht sich allgemein auf einen Elektromotor mit integrierter Pumpe und ein Gehäuse dafür.
HINTERGRUND UND ZUSAMMENFASSUNG
Ein Elektromotor kann verwendet werden, um elektrische Energie effizient in mechanische Energie umzuwandeln und eine externe Pumpe über ein Getriebe anzutreiben, z. B. für ein Hydrauliksystem. Bei Anwendungen wie stationären Industriemaschinen, Industriefahrzeugen usw. kann das Volumen von Elektromotor und Pumpe begrenzt sein. Gleichzeitig kann es bestimmte Kopplungsstellen geben, die für Elemente wie Hydraulikschläuche, Rohre oder andere Formen von Leitungen erforderlich sind. Diese Stellen sowie die Leitungen selbst und die damit verbundenen Probleme in Bezug auf Abstand und Knickschutz können das Volumen und den verfügbaren Platz für Motor und Pumpe einschränken. Darüber hinaus können viele Systeme, die mit einem Elektromotor und einer Pumpe ausgestattet sind, thermische Beschränkungen aufweisen. Thermische Probleme können sich auch auf das verfügbare Volumen und die erforderlichen Abstände um den Motor und die Pumpe herum auswirken.
In einem Beispiel können die oben beschriebenen Probleme durch ein System gelöst werden, das Folgendes umfasst: einen Elektromotor mit einer Rotorwelle; eine Hydraulikpumpe mit einem Zahnrad; und ein Endglockengehäuse, das ein Ende des Elektromotors umschließt, wobei das Endgehäuse eine Vielzahl von Kühlrippen aufweist, das Endgehäuse ferner das mit der Rotorwelle gekoppelte Zahnrad trägt und das Zahnrad Hydraulikflüssigkeit unter Druck setzt. Auf diese Weise ist es möglich, eine kompaktere Anordnung zu schaffen und gleichzeitig die Wärmeableitung und den Zugang für hydraulische oder andere Leitungen zu ermöglichen.
Es versteht sich, dass die obige Zusammenfassung dazu dient, in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung näher erläutert werden. Sie ist nicht dazu gedacht, die wichtigsten oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, dessen Umfang eindeutig durch die Ansprüche definiert wird, die auf die detaillierte Beschreibung folgen. Darüber hinaus ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die die oben oder in anderen Teilen dieser Offenbarung genannten Nachteile beheben.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Hydraulikkreislaufs in einem Fahrzeug, der einen Elektromotor mit einer Zahnradpumpe enthält.
2 zeigt eine Seitenansicht des Elektromotors mit der Zahnradpumpe, die im Hydraulikkreislauf aus 1 beschrieben ist, in eine einzige Gehäuseeinheit integriert.
3 zeigt eine Seitenansicht des Elektromotors mit einer Zahnradpumpe aus 2, die die elektrisch betriebene Leitungsseite zeigt.
4 zeigt eine Seitenansicht des Elektromotors mit der Zahnradpumpe aus 2, die die Pumpenseite und die Anschlüsse zeigt.
5 zeigt eine Querschnittdarstellung des Elektromotors mit der Zahnradpumpe aus 2-4 von der Längsebene in 3 und 4 und schneidet die Hydraulikanschlüsse, den Elektromotor und die Zahnradpumpe.
6A zeigt eine Querschnittdarstellung des Elektromotors mit der Zahnradpumpe aus 2-5 von der vertikalen Mittelebene in 3 und 4 und schneidet den Motor und die Zahnradpumpe.
6B zeigt eine vergrößerte Ansicht des Querschnitts des Elektromotors mit der Zahnradpumpe aus 6A einschließlich der Zahnradpumpe, eines Glockengehäuses und der Verbindung des Glockengehäuses mit dem Elektromotor.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
1 veranschaulicht schematisch einen Hydraulikkreislauf, bei dem ein Motor und eine Zahnradpumpe in das Hydrauliksystem eines Radfahrzeugs integriert sind. 2 zeigt eine Außenansicht entlang der x-Achse des Motors und der Zahnradpumpe, die in 1 verwendet werden können. 3 zeigt eine Ansicht entlang der y-Achse oder Drehachse des Motors und der Zahnradpumpe aus 2 von der Leitungsseite aus. 4 zeigt eine Ansicht entlang der y-Achse oder Drehachse des Motors und der Zahnradpumpe aus 2 von der Pumpenseite aus. 5 zeigt einen Ausschnitt aus dem Inneren des Motors und der Zahnradpumpe aus 2, einschließlich der Kanäle der Zahnradpumpe und der Hydraulikschläuche, entlang der z-Achse auf eine zuvor in 3-4 dargestellte Längsebene. 6A zeigt einen Ausschnitt aus dem Inneren des Motors und der Zahnradpumpe aus 2, einschließlich der Kanäle der Zahnradpumpe und der Hydraulikschläuche, entlang x-Achse auf eine zuvor in 3-4 dargestellte Vertikalebene. 6B zeigt eine Detailansicht des Zahnradpumpenausschnitts aus 6A.
Die x-Achse kann als Querachse, die z-Achse kann als Vertikalachse und die y-Achse kann als Längsachse bezeichnet werden. In diesem Beispiel ist die y-Achse zu einer zentralen Drehachse des Elektromotors, des Getriebes und der Pumpe ausgerichtet.
Wie hier beschrieben, sind in einem Beispiel Motor und Pumpe in einer einzigen Gehäuseeinheit untergebracht. Das Gehäuse kann in einem Fahrzeug oder einer stationären Maschine positioniert sein, um hydraulische Systeme zu versorgen und zu regulieren. Die Pumpe arbeitet, um Hydraulikflüssigkeit unter Druck zu setzen und durch einen Hydraulikkreislauf zu leiten. Bei der Pumpe kann es sich um eine Zahnradpumpe mit einem Zahnradpaar handeln, bei der das Ineinandergreifen der Zahnräder zum Pumpen von Flüssigkeit durch Verdrängung führt. Die unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit kann dann Hydraulikmotoren und/oder andere Aktuatoren antreiben.
In einem Beispiel umschließt ein Endglockengehäuse sowohl den Motor als auch die Pumpe. Außerdem kann das Endgehäuse auch ein oder mehrere Zahnräder enthalten, die die Pumpe bilden, wobei eines der Zahnräder direkt mit der Rotorwelle des Motors gekoppelt ist und von dieser angetrieben wird. Eine solche Konfiguration kann mehrere Vorteile bieten. Beispielsweise kann die Konfiguration eine Verringerung der Längslänge bewirken, so dass der Einbauraum bei gleichbleibender Breite reduziert werden kann. Außerdem kann eine solche Konfiguration dazu führen, dass das Glockengehäuse als Wärmesenke wirkt, obwohl es sich in der Nähe der Pumpe befindet. Darüber hinaus kann eine solche Konfiguration die Positionierung von Hydraulikanschlüssen und Kanälen in einer Weise ermöglichen, die eine Längsausrichtung begünstigt (z. B. eine Linie, die parallel zur oder bei der die y-Achse senkrecht zur Querschnittsfläche der Anschlüsse und Kanäle verläuft). Die in Längsrichtung ausgerichteten Anschlüsse können mit ebenfalls in Längsrichtung ausgerichteten Hydraulikleitungen verbunden werden.
In einem Beispiel kann die Pumpe zusätzlich durch einen Flansch verschlossen werden, der Anschlüsse für Hydraulikleitungen enthält. So kann mehr Raumvolumen rund um die Breite des Elektromotors und der Zahnradpumpe für eine alternative Nutzung zur Verfügung stehen. Eine solche Konfiguration kann auch in Längsrichtung ausgerichtete Hydraulikanschlüsse aufnehmen, um den Platz weiter zu verringern, wenn eine Verbindung zwischen der Rotorwelle und dem oberen Zahnrad der Zahnradpumpe in Längsrichtung (z. B. in y-Richtung) reduziert werden kann.
1 zeigt schematisch einen Hydraulikkreislauf 100 in einem Fahrzeug 102. Das beispielhafte Hydrauliksystem in 1 enthält zwei hydraulische Aktuatoren, um zu demonstrieren, wie der Motor und die Pumpe aus 2-6 das Hydrauliksystem antreiben. In anderen Beispielen kann jedoch auch eine geringere oder größere Anzahl von hydraulischen Aktuatoren vorgesehen werden. Das Fahrzeug 102 kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen unterschiedliche Formen annehmen, z. B. ein leichtes, mittleres oder schweres Nutzfahrzeug sein, wie zum Beispiel ein Gabelstapler, Muldenkipper oder Straßenfahrzeug. Der Hydraulikkreislauf 100 und ein Elektromotor 104 (z. B. 202 in 2) und die Zahnradpumpe (z. B. 204 in 2) können für industrielle Anwendungen ausgelegt sein, die Hydraulik erfordern. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann das System ein stationäres Aggregat sein.
1 zeigt, dass der Hydraulikkreislauf 100 angetrieben werden kann und die Hydraulikflüssigkeit 116 durch einen Elektromotor 104 unter Druck gesetzt werden kann, der über eine Pumpe 106 wirkt, in diesem Beispiel eine Zahnradpumpe (z. B. 204 in 2), wie hierin näher erläutert wird, insbesondere im Hinblick auf 2-6B. Der Hydraulikkreislauf 100, der Elektromotor 104 und das Fahrzeug 102 können von einer Antriebsmaschine 108 (z. B. einem Verbrennungsmotor, einem Elektromotor-Generator, einer Batterie oder einer Kombination davon) angetrieben werden. Die Antriebsmaschine 108 dient als Energie-/Stromquelle für den Elektromotor 104.
1 zeigt das Fahrzeug 102, und der Hydraulikkreislauf 100 kann außerdem ein Steuerungssystem 110 beinhalten. 1 zeigt, dass das Steuerungssystem 110 eine hydraulische Steuerung 112 beinhaltet. Die hydraulische Steuerung 112 kann einen Prozessor 114 und einen Speicher 115 enthalten, in dem Anweisungen gespeichert sind, die, wenn sie vom Prozessor 114 ausgeführt werden, die hydraulische Steuerung 112 dazu veranlassen, verschiedene hier beschriebene Verfahren, Steuertechniken usw. durchzuführen.
Das Steuerungssystem 110 und die hydraulische Steuerung 112 empfangen und regulieren die Bedingungen im Kreislauf, die von einem Referenzsignal 118 und den aufgezeichneten Druckbelastungen 120 eingegeben werden. Das Referenzsignal 118 ist ein maschinenlesbares Signal, das dem Hydraulikregler 112 mitteilt, auf welchen Wert die gewünschten Stationaritätsbedingungen des Hydrauliksystems eingestellt werden können. Druckbelastungen 120 können von einem Drucksensor 122, z. B. einem Umformer, aufgezeichnet werden. Bei den Druckbelastungen 120 kann es sich um die von den hydraulischen Aktuatoren 132, 134 erzeugten Drücke handeln.
Das Steuerungssystem 110 kann verwendet werden, um eine Vielzahl von Bedingungen im Hydraulikkreislauf 100 und im Fahrzeug 102 zu ändern, einschließlich des Drucks einer Hydraulikflüssigkeit 116. Einige Komponenten, auf welche die Steuerung einwirkt, können zur Erhöhung des Drucks der Hydraulikflüssigkeit 116 verwendet werden, wie z. B. der Elektromotor 104 und die Pumpe 106. Einige Komponenten, auf welche die Steuerung einwirkt, können direkt an der Betätigung beteiligt sein, wie z. B. ein elektrohydraulisches Ventil 130, ein Hydraulikmotor 132 und ein Hydraulikkolben 134. Es können auch andere Komponenten verwendet werden, um den Druck der Hydraulikflüssigkeit 116 zwischen der Pumpe 106 und den hydraulischen Aktuatoren 132, 134 aufrechtzuerhalten. Weitere Komponenten zur Druckhaltung können ein Druckspeicher 138 und ein Druckentlastungsventil 140 sein.
Die hydraulische Steuerung 112 kann auch die Leistung von der Antriebsmaschine 108 zum Elektromotor 104, den Zustand des Elektromotors 104 und ein elektrohydraulisches Ventil 130 steuern. Ein Servoventilverstärker 136 ist für die Umwandlung von Signalen der hydraulischen Steuerung 112 in Signale mit höherer Amplitude und Energie zuständig, um die Bedingungen des elektrohydraulischen Ventils 130 zu ändern.
In einem Beispiel können die Bedingungen für das elektrohydraulische Ventil 130 beinhalten, welche der Ventilanschlüsse offen, teilweise offen oder geschlossen sind. Wenn beispielsweise der Ventilanschluss eines elektrohydraulischen Ventils 130 geöffnet oder teilweise geöffnet ist, kann die hydraulische Steuerung 112 den Bereich des Anschlusses ändern, der für den Durchfluss der Hydraulikflüssigkeit 116 geöffnet ist.
1 zeigt ein elektrohydraulisches Ventil 130, das mit hydraulischen Aktuatoren 132, 134 verbunden ist. Ein elektrohydraulisches Ventil 130 in Verbindung mit dem Steuerungssystem 110 kann für die Einstellung der Durchflussrate in und aus den hydraulischen Aktuatoren 132, 134 verantwortlich sein. Der erste hydraulische Aktuator ist ein Hydraulikmotor 132. Der zweite hydraulische Aktuator ist ein Hydraulikkolben 134. In anderen Beispielen können das Fahrzeug 102 und der Hydraulikkreislauf 100 jedoch auch andere Formen von hydraulischen Aktuatoren 132, 134 als die in 1 verwenden. Andere Beispiele für hydraulische Aktuatoren 132, 134 wurden in Betracht gezogen und berücksichtigt.
1 zeigt einen Sumpf 142, der mit einem Filter 144 und in Verlängerung mit einer Pumpe 106 verbunden ist. Der Sumpf 142 dient als Behälter für die Hydraulikflüssigkeit 116. Die Hydraulikflüssigkeit 116 kann durch den von der Pumpe 106 erzeugten Druck aus dem Sumpf 142 in den Filter 144 gesaugt werden. Die Pumpe 106 - in diesem Beispiel eine Zahnradpumpe (z. B. 204 in 2) - kann zur Erhöhung oder Verringerung des Drucks der Hydraulikflüssigkeit 116 verwendet werden. Die Pumpe 106 kann mit einem Elektromotor 104 gekoppelt und in einer einzigen Einheit untergebracht sein (z. B. die Motor- und Pumpeneinheit 200 in 2). Der Elektromotor 104 kann für den Antrieb der Pumpe 106 verwendet werden.
1 zeigt außerdem ein Beispiel für einen Druckspeicher 138 und ein Druckentlastungsventil 140. Der Druckspeicher 138 und das Druckentlastungsventil 140 dienen ferner zur Einstellung des Drucks der Hydraulikflüssigkeit 116 und des Hydraulikkreislaufs 100. In diesem Beispiel kann ein einzelner oder eine Vielzahl von Speicherdrucksensoren 156 verwendet werden, um den Druck an Punkten vor und/oder nach dem Druckspeicher 138 zu erfassen und aufzuzeichnen. In diesem Beispiel kann eine separate Druckspeichersteuerung 158 verwendet werden, um die Bedingungen im Druckspeicher 138 und im Druckentlastungsventil 140 zu ändern. 1 zeigt zum Beispiel eine Druckspeichersteuerung 158. In diesem Beispiel trifft die Druckspeichersteuerung 158 Entscheidungen auf der Grundlage der Daten der Speicherdrucksensoren 156 und des Drucksollwerts der hydraulischen Steuerung 112. In anderen Beispielen kann das Fahrzeug 102 jedoch auch andere Vorrichtungen zur Steuerung des Drucks des Druckspeichers 138 als diejenigen aus 1 verwenden.
Als weiteres Beispiel kann die hydraulische Steuerung 112 als alleinige Steuerung und anstelle der Druckspeichersteuerung 158 verwendet werden. Andere Beispiele für Steuerungs- und Sensorsysteme wurden in Betracht gezogen und berücksichtigt.
Bei der Hydraulikflüssigkeit 116 kann es sich beispielsweise um Öl oder eine andere Form von Flüssigkeit handeln, die aus einem Sumpf 142 gesaugt wird. Der Sumpf 142 dient als Vorratsbehälter für die Hydraulikflüssigkeit 116, die im Hydraulikkreislauf 100 des Fahrzeugs 102 verwendet wird. Bevor die Hydraulikflüssigkeit 116 in die Pumpe gelangt, durchläuft sie einen Filter 144, um Partikel oder andere Verunreinigungen zu entfernen, die die Komponenten der Pumpe 106 beeinträchtigen oder verstopfen könnten. Nachdem die Hydraulikflüssigkeit 116 durch den Filter 144 gefiltert wurde, kann die Hydraulikflüssigkeit 116 in die Pumpe 106 gelangen.
In diesem Beispiel wird die vom Elektromotor 104 erzeugte mechanische Energie innerhalb der Pumpe 106 auf die Flüssigkeitsaktuatoren (z. B. Zahnräder) der Pumpe 106 übertragen und dann an die Hydraulikflüssigkeit 116 weitergegeben. Die mechanische Energie erhöht den Volumendurchsatz der Hydraulikflüssigkeit 116. Durch die Erhöhung der Durchflussrate der Hydraulikflüssigkeit 116 durch einen engeren Austrittskanal steigt der Druck der Hydraulikflüssigkeit 116 beim Austritt aus der Pumpe 106.
Zum Beispiel kann die Hydraulikflüssigkeit 116 die Pumpe 106 verlassen und durch Hydraulikleitungen zu den hydraulischen Aktuatoren 132, 134 fließen. In diesem Beispiel erreicht die Hydraulikflüssigkeit 116 an einer Verbindungsstelle 160 eine Abzweigung in der Leitung. Die Hydraulikflüssigkeit 116 an der Verbindungsstelle 160 kann zu einem Druckspeicher 138 und oder zu einem Druckentlastungsventil 140 gedrückt werden.
Der Druckspeicher 138 ist eine hydraulische Energiespeichervorrichtung, welche die Hydraulikflüssigkeit 116 sammelt, um den Druck zu erhalten. Wenn beispielsweise die Durchflussrate und/oder der Druck der Hydraulikflüssigkeit 116 abnimmt, kann der Druckspeicher 138 die Hydraulikflüssigkeit 116 ablassen, um den gewünschten Druck und die Durchflussrate in der Nähe des elektrohydraulischen Ventils 130 aufrechtzuerhalten, bis das Druckungleichgewicht behoben ist.
Das Druckentlastungsventil 140 ist eine Vorrichtung zur Energieabfuhr und Druckreduzierung. Ein weiteres Beispiel: Wenn die Durchflussrate und der Druck der Hydraulikflüssigkeit 116 über ein gewünschtes Niveau hinaus ansteigen, kann das Überdruckventil die Hydraulikflüssigkeit 116 aus der Leitung absaugen, um den Druck im Hydraulikkreislauf 100 zu verringern. In diesem Beispiel kann das Druckentlastungsventil 140 die Hydraulikflüssigkeit 116 so lange in die Nähe des elektrohydraulischen Ventils 130 saugen, bis das Druckungleichgewicht behoben ist. Die Hydraulikflüssigkeit 116, die durch das Druckentlastungsventil 140 gesaugt wird, kann zurück in den Sumpf 142 geleitet werden.
Der Motor und die Pumpe in 2-6 sind als ein Elektromotor 104 und eine Pumpe 106 dargestellt, die zusammen als eine einzige Einheit konzipiert sind. In diesem Beispiel ist die Zahnradpumpe 204 in einer hinteren Endglocke des Motors integriert. In diesem Beispiel ist eine pumpenseitige Glocke als Abschlussflansch des Elektromotors geformt und aufgebaut und stützt den Pumpenkörper. Die Pumpe befindet sich im Glockengehäuse und ist vom Motor getrennt, aber über den Direktantrieb des Rotors mit diesem gekoppelt. Eine solche Konfiguration kann eine geringere Motorgröße ermöglichen, beispielsweise durch eine kürzere Länge und/oder eine geringere Breite. Die Verringerung der Größe eines kombinierten Elektromotors 104 und einer Pumpe 106 für ein Hydrauliksystem kann zu einer effizienteren Nutzung des Raums führen. Die Verkleinerung der Breite eines Hydrauliksystems kann es ermöglichen, dass sich eine Lithium-Ionen-Batterie oder ein Metallhydrid-Bett um die schmaleren Komponenten des Fahrzeugs wölbt und zusätzliches Volumen für das Gehäuse bietet. Außerdem kann durch die Reduzierung des Raumvolumens von Motor, Hydraulikpumpe und Hydraulikkomponenten mehr Volumen für die Entlüftung und Kühlung des Aggregats genutzt werden. Ein weiteres Beispiel: Die Verschmälerung der hydraulischen Komponenten von stationären Industrieanlagen kann es ermöglichen, dass größere, für Menschen zugängliche Räume neben Anlagen mit geringerer Breite angeordnet werden können.
2 zeigt eine Seitenansicht (Blick entlang der x-Achse) des Elektromotors 202 mit integrierter Zahnradpumpe 204, die als Motor- und Pumpeneinheit 200 bezeichnet werden kann. Die Motor- und Pumpeneinheit 200 hat eine linke Seite, die hier als Leitungsseite 206 bezeichnet wird, und eine rechte Seite, die hier als Pumpenseite 207 bezeichnet wird. Die Motor- und Pumpeneinheit 200 enthält ein Pumpenglockengehäuse 208, einen/ein leitungsseitigen/leitungsseitiges Flansch/Glockengehäuse 210 und ein allgemein zylindrisches Rotor-/Statorgehäuse 224, die die beweglichen und elektrischen Komponenten des Elektromotors 202 umschließen. Das Pumpenglockengehäuse 208 und der leitungsseitige Flansch/das Glockengehäuse 210 sind so geformt und aufgebaut, dass sie als Verschlussflansche für den Elektromotor 202 und das Rotor-/Statorgehäuse 224 dienen. Das Pumpenglockengehäuse 208 kann auch die Zahnradpumpe 204 tragen, wie hier beschrieben. Eine leitungsseitige Motorbefestigung 211a ist mit der Motor- und Pumpeneinheit 200 durch eine Vielzahl von leitungsseitigen Motorbefestigungsöffnungen verbunden (z. B. 306 in 3). Eine pumpenseitige Motorbefestigung 211b kann mit der Motor- und Pumpeneinheit 200 durch eine Vielzahl von pumpenseitigen Motorbefestigungsöffnungen verbunden werden (z. B. 406 in 4). Die Motor- und Pumpeneinheit 200 kann an einem Fahrzeug (z. B. an dem Fahrzeug 102 aus 1) mit der leitungsseitigen Motorbefestigung 211a und der pumpenseitigen Motorbefestigung 211b befestigt werden.
2 zeigt den leitungsseitigen Flansch/das Glockengehäuse 210, der/das sich auf der Leitungsseite 206 der Motor- und Pumpeneinheit 200 befindet. Der leitungsseitige Flansch/das Glockengehäuse 210 ist eine Endkappe, die die elektrischen Komponenten des Elektromotors 202 und die Leitungsseite 206 der Welle (z. B. 302 in 3) umschließt. Der obere Teil des leitungsseitigen Flansches/Glockengehäuses 210 enthält ein dreiphasiges Sammelschienengehäuse 222 für die dreiphasige Sammelschiene (z. B. 320 in 3). Die dreiphasige Sammelschiene (z. B. 320 in 3) liefert Strom für die Motor- und Pumpeneinheit 200. Aus dem dreiphasigen Sammelschienengehäuse 222 tritt eine externe Stromleitung 223 aus, die Strom von der dreiphasigen Sammelschiene (z. B. 320 in 3) zum Elektromotor 202 überträgt. Der leitungsseitige Flansch/das Glockengehäuse 210 ist mit der leitungsseitigen 206 Leitungsseiten-Motorbefestigung 211a gekoppelt. Zwar wird diesem Beispiel wird ein Dreiphasenmotor dargestellt, doch kann auch ein Einphasenmotor und/oder ein Gleichstrommotor verwendet werden.
2 zeigt, dass der leitungsseitige Flansch/das Glockengehäuse 210 mit dem Rotor-/Statorgehäuse 224 gekoppelt ist, es umschließt und als Flansch dient. Im vorliegenden Beispiel ist der leitungsseitige Flansch/das Glockengehäuse 210 mit dem Rotor-/Statorgehäuse 224 an einem der Leitungsseite 206 zugewandten Rand verbunden. Der der Leitungsseite 206 zugewandte Rand ist mit einem äußeren leitungsseitigen Flanschabschnitt 226 des leitungsseitigen Flansches/Glockengehäuses 210 verbunden und wird von diesem umgeben. Der leitungsseitige Flansch/das Glockengehäuse 210 ist mit der in Längsrichtung ausgerichteten Fläche (nicht dargestellt) gekoppelt (wobei zur y-Achse und zur Drehachse parallele Achsen die Fläche in einem Winkel von 90° oder 180° schneiden würden) und umschließt einen der Leitungsseite 206 zugewandten Rand unterhalb des äußeren leitungsseitigen Flanschabschnitts 226 des leitungsseitigen Flansches/Glockengehäuses 210. Der leitungsseitige Flansch/das Glockengehäuse 210 ist mit dem Rotor-/Statorgehäuse 224 über leitungsseitige Gehäusekopplungsöffnungen (z. B. 308 in 3) verbunden. So kann beispielsweise der äußere leitungsseitige Flanschabschnitt 226 die einzige Verbindung zwischen dem leitungsseitigen Flansch/Glockengehäuse 210 und dem Rotor-/Statorgehäuse 224 sein. Bei anderen Ausführungsbeispielen können zusätzliche Verbindungen zwischen dem leitungsseitigen Flansch/Glockengehäuse 210 und dem Rotor-/Statorgehäuse 224 vorhanden sein.
Eine Drehachse 230 des Motors erstreckt sich entlang der Länge in y-Richtung der Motor- und Pumpeneinheit 200. Die Drehachse 230 befindet sich nominell in der Mitte und konzentrisch zum Rotor-/Statorgehäuse 224. Die Drehachse 230 ist die Achse, um sich die der Rotor (z. B. 502 in 5) dreht, wenn der Elektromotor 202 in Betrieb ist. Das Rotor-/Statorgehäuse 224 erstreckt sich von einem Glockengehäuserand auf der Leitungsseite 206 unterhalb des äußeren leitungsseitigen Flanschabschnitts 226 entlang der Drehachse 230 und der Länge des Elektromotors 202 bis zu einem Glockengehäuserand auf der Pumpenseite 207. Der der Pumpenseite 207 des Rotor-/Statorgehäuses 224 zugewandte Rand ist mit einem pumpenseitigen Flanschabschnitt 246 des Pumpenglockengehäuses 208 verbunden und von diesem umgeben. Die Oberfläche des Rotor-/Statorgehäuses 224 kann aus Kühlrippen 232 zusammengesetzt sein, die sich entlang der Länge der Drehachse 230 erstrecken (z. B. wenn die Drehachse 230 oder eine zur Drehachse 230 parallele Linie parallel zur Länge der Kühlrippen verläuft). Die Kühlrippen 232 des Rotor-/Statorgehäuses tragen dazu bei, die Wärme während des Betriebs vom Elektromotor 202 abzuleiten. Das Rotor-/Statorgehäuse 224 und die Kühlrippen 232 des Rotor-/Statorgehäuses können aus einem Material mit hohem Wärmeaustausch, wie z. B. Aluminium, gegossen sein. Materialien mit hohem Wärmeaustausch können die Wärmeabfuhr zusätzlich unterstützen. Die Wärmeübertragung durch die Kühlrippen 232 des Rotor-/Statorgehäuses verringert die Wahrscheinlichkeit, dass der Elektromotor 202 aufgrund von Überhitzung zum Stillstand kommt.
2 zeigt das Pumpenglockengehäuse 208, das den gesamten Umfang der Zahnradpumpe 204 um die Drehachse 230 umschließt. Das Pumpenglockengehäuse 208 kann auch die Pumpe und die Glockenseite des Rotor-/Statorgehäuses 224 umschließen, so dass das Pumpenglockengehäuse 208 als Verschlussflansch dient. Der pumpenseitige Flanschabschnitt 246 des Pumpenglockengehäuses 208 umschließt und stützt das Rotor-/Statorgehäuse 224. Der pumpenseitige Flanschabschnitt 246 des Pumpenglockengehäuses 208 kann die Kopplung der Zahnradpumpe 204 mit dem Elektromotor 202 unterstützen. Der pumpenseitige Flanschabschnitt 246 kann die einzige Verbindung zwischen dem Pumpenglockengehäuse 208 und dem Rotor-/Statorgehäuse 224 sein. In Alternativen können zusätzliche Verbindungen zwischen dem Pumpenglockengehäuse 208 und dem Rotor-/Statorgehäuse 224 vorhanden sein.
2 zeigt, dass das Pumpenglockengehäuse 208 eine Vielzahl von Glockengehäuse-Kühlrippen 242 am pumpenseitigen Flanschabschnitt 246 beinhaltet, der mit dem Rotor-/Statorgehäuse 224 verbunden ist. Die Glockengehäuse-Kühlrippen 242 und die Zwischenräume 244 dazwischen verlaufen parallel zur x-Achse (wobei die x-Achse oder eine zur x-Achse parallele Linie parallel zur Länge der Kühlrippen verlaufen würde). Die Glockengehäuse-Kühlrippen 242 bieten zusätzliche Oberfläche für den Wärmeaustausch. Auf diese Weise kann bei der Montage in einem Fahrzeug 102 der durch die Bewegung des Fahrzeugs 102 erzeugte Luftstrom entlang der x-Achse für eine erhöhte Luftströmung und damit für eine Wärmeübertragung vom Pumpenglockengehäuse 208 an die Umgebungsluft sorgen.
Das Pumpenglockengehäuse 208 einschließlich der Glockengehäuse-Kühlrippen 242 kann aus einem Material mit hohem Wärmeaustausch, wie z. B. Aluminium, gegossen werden, um die Wärmeabfuhr weiter zu unterstützen. Die erhöhte Wärmeübertragung und -abfuhr durch die Glockengehäuse-Kühlrippen 242 und die Zwischenräume 244 dazwischen verringert die Wahrscheinlichkeit, dass der Elektromotor 202 aufgrund von Überhitzung zum Stillstand kommt oder Schaden nimmt. Die erhöhte Wärmeübertragung und -abfuhr durch die Glockengehäuse-Kühlrippen 242 und die Zwischenräume 244 dazwischen verringert die Wahrscheinlichkeit einer Degradation durch akute und/oder allmähliche thermische Verformung/Temperaturbelastung weiter.
Ein Pumpenflansch 250 ist am Ende des Pumpenglockengehäuses 208 befestigt und umschließt die Zahnradpumpe 204. Der Pumpenflansch 250 kann zum Beispiel die Zahnradpumpe 204 im Pumpenglockengehäuse umschließen und sichern. Der Pumpenflansch 250 kann für Wartungsarbeiten an der Zahnradpumpe 204 entfernt werden. Das Pumpenglockengehäuse 208 ist auch mit der pumpenseitigen Motorbefestigung 211b verbunden. Das Pumpenglockengehäuse 208 und der Pumpenflansch 250 können dazu beitragen, die Zahnradpumpe 204 vor Abrieb, der Ansammlung von Partikeln oder anderen Faktoren zu schützen, die eine akute oder chronische Verschlechterung verursachen können. Sowohl der Pumpenflansch 250 als auch das Pumpenglockengehäuse 208 tragen dazu bei, die Zahnradpumpe 204 in einer stabilen Position zu halten, ohne dass eine Vielzahl von Verbindungen zwischen der Zahnradpumpe 204 und dem Elektromotor 202 erforderlich ist.
3 zeigt eine Ansicht von der Leitungsseite 206 des Elektromotors 202 mit Blick entlang der Drehachse 230. Die Drehachse 230 verläuft entlang der Welle 302 des Elektromotors 202. Die Drehachse 230 ist die Achse, um sich die der Rotor (z. B. 502 in 5) dreht. In der Mitte von 3 ist teilweise eine Welle 302 sichtbar.
Es kommen drei Arten von Anschlussöffnungen infrage, die zur Montage oder zum Anschluss von Komponenten an den leitungsseitigen Flansch/das Glockengehäuse 210 verwendet werden können. Es kann eine Vielzahl von leitungsseitigen Motorbefestigungsöffnungen 306 vorhanden sein, um die leitungsseitige Motorbefestigung 211a mit dem leitungsseitigen Flansch/Glockengehäuse 210 zu verbinden. Es kann eine Vielzahl von leitungsseitigen Motorkopplungsöffnungen 304 vorhanden sein, um den leitungsseitigen Flansch/das Glockengehäuse 210 mit dem Elektromotor 202 zu verbinden. Es kann eine Vielzahl von leitungsseitigen Gehäusekopplungsöffnungen 308 vorhanden sein, um den leitungsseitigen Flansch/das Glockengehäuse 210 mit dem Rotor-/Statorgehäuse 224 zu verbinden.
3 zeigt, dass die Welle 302 von leitungsseitigen Motorkopplungsöffnungen 304 umgeben ist. Die leitungsseitigen Motorkopplungsöffnungen 304 verbinden den Körper des Elektromotors 202 mit dem leitungsseitigen Flansch/Glockengehäuse 210 unter Verwendung eines Endrings 312 und leitungsseitiger Schrauben 314. 3 zeigt, dass die leitungsseitigen Schrauben 314 innerhalb der leitungsseitigen Motorkopplungsöffnungen 304 angeordnet sein können. Wie zum Beispiel in 2 dargestellt, können die leitungsseitigen Schrauben 314 durch die leitungsseitigen Motorkopplungsöffnungen 304, den Endring 312, den leitungsseitigen Flansch/das Glockengehäuse 210 und in einen weiteren Satz von Öffnungen (nicht dargestellt) im Körper des Elektromotors 202 geschraubt werden. Die leitungsseitigen Schrauben 314 und der Endring 312 können den leitungsseitigen Flansch/das Glockengehäuse 210 mit dem Elektromotor 202 verbinden. Es gibt jedoch auch andere Verfahren zur Kopplung des leitungsseitigen Flansches/Glockengehäuses 210 mit dem Elektromotor 202, die in Erwägung gezogen wurden. 3 zeigt die leitungsseitigen Motorbefestigungsöffnungen 306 in der leitungsseitigen Motorbefestigung 211a. Die leitungsseitigen Motorbefestigungsöffnungen 306 und die leitungsseitigen Motorbefestigungsschrauben 316 können verwendet werden, um den leitungsseitigen Flansch/das Glockengehäuse 210 und die Motor- und Pumpeneinheit 200 mit der leitungsseitigen Motorbefestigung 211a zu verbinden. Zum Beispiel können die leitungsseitigen Motorbefestigungsschrauben 316 durch die leitungsseitigen Motorbefestigungsöffnungen 306 und weitere Öffnungen in der Motor- und Pumpeneinheit 200 geschraubt werden. Die leitungsseitigen Motorbefestigungsschrauben 316 können den leitungsseitigen Flansch/das Glockengehäuse 210 und die Motor- und Pumpeneinheit 200 mit der leitungsseitigen Motorbefestigung 211a verbinden. Es gibt jedoch auch andere Verfahren zur Kopplung des leitungsseitigen Flansches/Glockengehäuses 210 und der Motor- und Pumpeneinheit 200 mit der leitungsseitigen Motorbefestigung 211a, die in Erwägung gezogen wurden.
3 zeigt die leitungsseitigen Gehäusekopplungsöffnungen 308. Die leitungsseitigen Gehäusekopplungsöffnungen 308 und die leitungsseitigen Schrauben 314 können den leitungsseitigen Flansch/das Glockengehäuse 210 mit dem Rotor-/Statorgehäuse 224 verbinden. Im Beispiel werden die leitungsseitigen Schrauben 314 durch die leitungsseitigen Gehäusekopplungsöffnungen 308 und in einen anderen Satz ausgerichteter Öffnungen (nicht dargestellt) im Rotor-/Statorgehäuse 224 geschraubt. Es gibt jedoch auch andere Verfahren zur Kopplung des leitungsseitigen Flansches/Glockengehäuses 210 mit dem Rotor-/Statorgehäuse 224, die in Erwägung gezogen wurden.
3 zeigt einen Ausschnitt aus dem dreiphasigen Sammelschienengehäuse 222. Der Ausschnitt zeigt eine dreiphasige Sammelschiene 320 innerhalb des dreiphasigen Sammelschienengehäuses 222. 3 zeigt eine deutlichere Ansicht der externen Stromleitung 223, wie sie von dem dreiphasigen Sammelschienengehäuse 222 und über den leitungsseitigen Flansch/das Glockengehäuse 210 herunterläuft. Die dreiphasige Sammelschiene 320 überträgt Strom von einer elektrischen Quelle zur externen Stromleitung 223. Die dreiphasige Sammelschiene 320 kann auch verhindern, dass ein Strom über den maximalen Schwellenwert hinaus ansteigt, der auf die externe Stromleitung 223 übertragen werden kann. Die dreiphasige Sammelschiene 320 kann verhindern, dass hohe oder stark schwankende Ströme die elektrischen Komponenten des Elektromotors 202 beeinträchtigen. Die dreiphasige Sammelschiene 320 kann die elektrische Versorgung auch in verschiedene Stromkreise aufteilen. Die dreiphasige Sammelschiene 320 teilt die Verdrahtung in drei separate Phasen auf, um drei Phasen von Wicklungen innerhalb des Stators zu versorgen (z. B. 504 in 5). In einem Beispiel kann die externe Stromleitung 223 aus drei Phasen zusammengesetzt, die sich beim Eintritt in die Welle 302 aufteilen, um verschiedene Phasen von Wicklungen zu versorgen. Ein Kabel von jeder Phase kann durch die externe Stromleitung 223 geführt und über eine Kabelschuh-, Mutter- und Schraubenanordnung mit der dreiphasigen Sammelschiene 320 verbunden werden. Es sind jedoch auch andere Verbindungen zwischen der dreiphasigen Sammelschiene 320 und der externen Stromleitung 223 möglich und wurden in Betracht gezogen.
Die externe Stromleitung 223 wird an einen Anschluss 322 im Endring 312 angeschlossen. Der Endringanschluss 322 verbindet die externe Stromleitung 223 mit dem Elektromotor 202, wodurch die Wicklungen des Stators (z. B. 504 in 5) mit Strom zum Drehen des Rotors (z. B. 502 in 5) versorgt werden. Die externe Stromleitung 223 kann in mehrere Kabel mit drei separaten Phasen aufgeteilt sein, welche die verschiedenen Phasen der Wicklungen im Stator laden (z. B. 504 in 5). Eine sekundäre Leitung 324 erstreckt sich von einer Austrittsöffnung 326 in eine Eintrittsöffnung 328 im leitungsseitigen Flansch/Glockengehäuse 210. Die sekundäre Leitung 324 ist eine Erdungsleitung. An der Oberseite des Gehäuses der Motor- und Pumpeneinheit 200 kann sich eine Vielzahl von Ringschrauben 330 befinden. Die Ringschrauben 330 können zur Befestigung von Zugstangen, Winden und/oder Komponenten verwendet werden, damit die Motor- und Pumpeneinheit 200 mit Hilfe eines Flaschenzugs aus dem Fahrzeug 102 gehoben werden kann.
Die Drehachse 230 verläuft in Längsrichtung und erstreckt sich entlang der Länge des Elektromotors 202. Die Drehachse 230 ist die Achse, um sich die der Rotor (z. B. 502 in 5) dreht, wenn der Elektromotor 202 in Bewegung ist. Eine Längsmittelebene 332 erstreckt sich über die Mitte von 3 und schließt die Drehachse 230 ein. Die Längsmittelebene 332 ist parallel zur x-y-Ebene und teilt den Motor. Eine Längsschnittebene 334 liegt parallel zur Längsmittelebene 332. Die Längsschnittebene 334 liegt in der z-Achse tiefer als die Längsmittelebene 332. Die Längsschnittebene 334 ist eine Mittelebene, die auf den Mittelpunkt der Hydraulikanschlüsse zentriert ist (z. B. 408a, 408b in 4).
Eine vertikale Mittelebene 336 erstreckt sich nach unten durch die Mitte des Motors. Die Drehachse 230 kann zur vertikalen Mittelebene 336 ausgerichtet sein (z. B. auf und im Wesentlichen parallel zur y-Achse) und schließt die Drehachse 230 ein. Die vertikale Mittelebene 336 liegt parallel zur y-z-Ebene.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht der Motor- und Pumpeneinheit 200 von der Pumpenseite 207 aus gesehen entlang der Drehachse 230. Die Drehachse 230 erstreckt sich entlang der Welle 302 der Motor- und Pumpeneinheit 200.
4 zeigt den Pumpenflansch 250, der sich in der Nähe der Mitte des Pumpenglockengehäuses 208 befindet. Der Mittelpunkt des Pumpenflansches 250 kann sich nominell am Schnittpunkt zwischen der Längsschnittebene 334 und der vertikalen Mittelebene 336 befinden. In jeder der Ecken des Pumpenflansches 250 befindet sich eine Vielzahl von Flanschkopplungsöffnungen 404. Die Flanschkopplungsöffnungen 404 ermöglichen die Verbindung des Pumpenflansches 250 mit dem Pumpenglockengehäuse 208. Unterhalb der Flanschkopplungsöffnungen 404 befinden sich pumpenseitige Motorbefestigungsöffnungen 406. Die pumpenseitigen Motorbefestigungsöffnungen 406 können für die Verbindung des Pumpenglockengehäuses 208 und der Motor- und Pumpeneinheit 200 mit der pumpenseitigen Motorbefestigung 211b verantwortlich sein. 4 zeigt auch einen Hydraulikeinlassanschluss 408a und einen Hydraulikauslassanschluss 408b am Pumpenflansch 250 und in der Mitte des Pumpenglockengehäuses 208.
Die Flanschkopplungsöffnungen 404 können mit einer Vielzahl von pumpenseitigen Verbindungselementen, wie z. B. Schrauben 414, verwendet werden. Zur Befestigung des Pumpenflansches 250 an der Zahnradpumpe 204 und dem Pumpenglockengehäuse 208 können Unterlegscheiben 416 verwendet werden. Die pumpenseitigen Schrauben 414 können durch die Unterlegscheiben 416, die Flanschkopplungsöffnungen 404 und einen weiteren Satz von Öffnungen im Pumpenglockengehäuse 208 geschraubt werden. Nach dem Einschrauben können die Flanschkopplungsöffnungen 404, die pumpenseitigen Schrauben 414 und die Unterlegscheiben 416 den Pumpenflansch 250 und das Pumpenglockengehäuse 208 miteinander verbinden. Es können jedoch auch andere Verfahren zur Verbindung des Pumpenflansches 250 und des Pumpenglockengehäuses 208 verwendet werden, z. B. Schweißen, Schrauben und/oder Klammern.
4 zeigt ein Paar Hydraulikanschlüsse 408a, 408b am Pumpenflansch 250. Die Anschlüsse beinhalten einen Hydraulikeinlassanschluss 408a und einen Hydraulikauslassanschluss 408b. Die Hydraulikflüssigkeit 116 wird von der Zahnradpumpe 204 in den Hydraulikeinlassanschluss 408a gesaugt. Die Hydraulikflüssigkeit 116 tritt aus dem Hydraulikauslassanschluss 408b aus, nachdem sie von der Zahnradpumpe 204 unter Druck gesetzt wurde. Der Hydraulikeinlassanschluss 408a und der Hydraulikauslassanschluss 408b sind so angeordnet, dass sie den Zugang zu den Hydraulikleitungen ermöglichen, die dann von der Strahlungswärme des Motors entfernt positioniert sind.
Das Pumpenglockengehäuse 208 beinhaltet auch integrierte Hydraulikkanäle (z. B. 522 und 524 in 4) für die Verteilung der Hydraulikflüssigkeit 116. Die Form des Pumpenglockengehäuses 208, der Zahnradpumpe 204, des Pumpenflansches 250 und der Hydraulikanschlüsse 408a, 408b kann so gestaltet sein, dass die Flüssigkeitsleitungen (z. B. die Hydraulikkanäle 522 und 524 in 4) ausreichend vom Rest der Motor- und Pumpeneinheit 200 getrennt sind. 4 zeigt die Längsschnittebene 334. Die Längsschnittebene 334 unterteilt den Hydraulikeinlassanschluss 408a und den Hydraulikauslassanschluss 408b.
4 zeigt die pumpenseitigen Motorbefestigungsöffnungen 406 in der pumpenseitigen Motorbefestigung 211b. Die pumpenseitigen Motorbefestigungsöffnungen 406 verbinden das Pumpenglockengehäuse 208 und die Zahnradpumpe 204 mit der pumpenseitigen Motorbefestigung 211b. Zum Beispiel können die pumpenseitigen Motorbefestigungsschrauben 420 durch die pumpenseitigen Motorbefestigungsöffnungen 406 und weitere Öffnungen in der Motor- und Pumpeneinheit 200 geschraubt werden. Die pumpenseitigen Motorbefestigungsöffnungen 406 und die pumpenseitigen Motorbefestigungsschrauben 420 können das Pumpenglockengehäuse 208 und die Motor- und Pumpeneinheit 200 mit der pumpenseitigen Motorbefestigung 211b verbinden. Es gibt jedoch auch andere Verfahren zur Verbindung des Pumpenglockengehäuses 208 und der Motor- und Pumpeneinheit 200 mit der pumpenseitigen Motorbefestigung 211b, die, wie hier beschrieben, verwendet werden können.
5 ist eine Querschnittdarstellung der Motor- und Pumpeneinheit 200. Der Querschnitt ist aus der Längsschnittebene 334 geschnitten, um das Innere der Motor- und Pumpeneinheit 200 zu zeigen. 5 ist eine Ansicht von oben entlang der z-Achse auf die Längsschnittebene 334.
5 zeigt verschiedene Komponenten, darunter den Rotor 502, einen Stator 504, eine Rotorantriebswelle 506, das leitungsseitige Rotorwellenlager 508 und ein pumpenseitiges Rotorwellenlager 510. Der leitungsseitigen Flansch/das Glockengehäuse 210 und das Rotor-/Statorgehäuse 224 können elektrische Komponenten des Elektromotors 202 umschließen, wie z. B. die Rotorantriebswelle 506, den Rotor 502, den Stator 504, die Wicklungen innerhalb des Stators, das leitungsseitige Rotorwellenlager 508 und das pumpenseitige Rotorwellenlager 510.
5 zeigt auch das Innere der Zahnradpumpe 204. Im Inneren der Pumpe befinden sich ein Hydraulikeinlasskanal 522 und ein Hydraulikauslasskanal 524. Eine Hydraulikeinlasseitung 526 kann über den Hydraulikeinlassanschluss 408a mit dem Hydraulikeinlasskanal 522 verbunden werden. Die Hydraulikauslassleitung 528 kann über den Hydraulikauslassanschluss 408b mit dem Hydraulikauslasskanal 524 verbunden werden. Die Hydraulikeinlasseitung 526 ist mit einer Einlassdüse 532 für den Hydraulikeinlasskanal 522 ausgestattet. Die Hydraulikauslassleitung 528 ist mit einer Auslassdüse 534 für den Hydraulikauslasskanal 524 versehen.
Das Innere des Elektromotors 202 enthält den Stator 504 und den Rotor 502, die durch einen Freiraum 542 getrennt sind. Der Stator 504 ist eine feststehende, stationäre Komponente des Motors, die den Rotor 502 umgibt. Der Rotor 502 erstreckt sich von der Rotorantriebswelle 506 aus. Der Rotor 502 und die Rotorantriebswelle 506 drehen sich um die Drehachse 230 und werden durch das pumpenseitige Rotorwellenlager 510 und das leitungsseitigen Rotorwellenlager 508 gelagert.
Der Elektromotor 202 kann ein Dreiphasen-Wechselstrommotor (AC) sein. Zur Erzeugung mechanischer Energie durch den Elektromotor 202 kann ein elektrischer Wechselstrom durch die dreiphasige Sammelschiene 320 geschickt und in drei Stromphasen aufgeteilt werden. Der Wechselstrom oszilliert zwischen einem hohen positiven Strom und einem negativen Strom, ähnlich wie eine Sinuswelle.
In einem Beispiel ist die Welle des Rotors (z. B. die Rotorantriebswelle 506) direkt in die Komponenten der Zahnradpumpe 204 integriert und mit ihnen verbunden, einschließlich eines der Zahnräder der Pumpe. In einem Beispiel sind der Elektromotor 202 und die Zahnradpumpe 204 über eine direkte Kopplung zwischen einer männlichen Kopplung auf der Antriebswelle des Rotors (z. B. der Rotorantriebswelle 506) des Elektromotors 202 und einer weiblichen Kopplung innerhalb des oberen Zahnrads 602a der Zahnradpumpe 204 drehgekoppelt. Der Motor kann die Zahnradpumpe 204 mit Hilfe der männlichen Kopplung der Antriebswelle des Elektromotors 202 und des weiblichen Kopplungsteils der Zahnradpumpe 204 antreiben.
In einem Beispiel können die Phasen der Verdrahtung durch den Stator 504 hindurchgeführt und/oder über eine externe Stromleitung 223 mit ihm verbunden werden. In diesem Beispiel überträgt die externe Stromleitung 223 den Strom von der dreiphasigen Sammelschiene 320 in den leitungsseitigen Flansch/das Glockengehäuse 210 in der Nähe der Rotorantriebswelle 506 des Elektromotors 202. In diesem Beispiel können die Phasen der Verdrahtung beim Eintritt in den Endringanschluss 322 aufgeteilt werden, um an verschiedene Phasen der Wicklungen des Stators 504 angeschlossen zu werden und diese mit Strom zu versorgen. In diesem Beispiel kann es sechs Wicklungsbündel geben, wobei die einzelnen Wicklungen der gleichen Phase zueinander ausgerichtet sind (z. B. kann eine Linie senkrecht zu jeder Wicklung einer ähnlichen Phase senkrecht zu beiden sein). Die Kupferdrähte im dreiphasigen Sammelschienengehäuse 222, die externe Stromleitung 223 und die Wicklungen des Stators 504 können emailliert sein, um zu verhindern, dass Drähte der gleichen und unterschiedlicher Phasen untereinander Strom ableiten können.
Das leitungsseitige Rotorwellenlager 508 und das pumpenseitige Rotorwellenlager 510 können Ringstrukturen mit einem glatten äußeren Versteifungselement und einem inneren Rollenelement sein. Das innere Rollenelement kann kleine Kugeln oder Kugellager enthalten, die den Innenring der Rotorwellenlager 508, 510 auskleiden. Die Rotorwellenlager 508, 510 umschlie-ßen und lagern die Rotorantriebswelle 506, um die Wahrscheinlichkeit einer Fehlausrichtung zu verringern. Das innere Rollenelement ermöglicht es, dass sich die Rotorantriebswelle 506 mit geringerem Widerstand dreht, während der Stator 504 den Rotor 502 in Rotation versetzt.
Wenn sie vom Elektromotor 202 angetrieben wird und an die Hydraulikleitungen 526, 528 angeschlossen ist, kann die Zahnradpumpe 204 Hydraulikflüssigkeit 116 mit einem niedrigeren Druck in den Hydraulikeinlasskanal 522 saugen und Hydraulikflüssigkeit 116 mit einem höheren Druck aus dem Hydraulikauslasskanal 524 spülen. Die Hydraulikflüssigkeit 116 kann aus der Hydraulikeinlasseitung 526 in den Hydraulikeinlasskanal 522 gesaugt werden. Eine Hydraulikeinlasseitung 526 kann über einen Hydraulikeinlassanschluss 408a mit dem Hydraulikeinlasskanal 522 verbunden werden. An der Hydraulikeinlasseitung 526 ist eine Einlassdüse 532 angebracht. Die Einlassdüse 532 kann verwendet werden, um die Hydraulikeinlasseitung 526 mit dem Hydraulikeinlassanschluss 408a zu verbinden und abzudichten. Die Zahnradpumpe 204 kann Hydraulikflüssigkeit 116 in die Hydraulikauslassleitung 528 leiten. Die Hydraulikauslassleitung 528 ist über den Hydraulikauslassanschluss 408b mit dem Hydraulikauslasskanal 524 verbunden. An der Hydraulikauslassleitung 528 ist eine Auslassdüse 534 angebracht. Die Auslassdüse 534 kann die Hydraulikauslassleitung 528 mit dem Hydraulikauslassanschluss 408b verbinden und abdichten. Die Form des Pumpenglockengehäuses 208, des Pumpenflansches 250 und des Körpers der Zahnradpumpe 204 ist so gestaltet, dass ein Hydraulikeinlasskanal 522 und ein Hydraulikauslasskanal 524 von der Innenfläche des Pumpenglockengehäuses 208 und vom Elektromotor 202 getrennt sind.
Die Hydraulikkanäle 522, 524 und die Hydraulikanschlüsse 408a, 408b können so gestaltet sein, dass sie vom Pumpenglockengehäuse 208 und der Zahnradpumpe 204 getrennt sind. Die Hydraulikkanäle 522, 524 und/oder die Hydraulikanschlüsse 408a, 408b können aus einem Material mit geringerem Wärmeaustausch gegossen sein. Durch die Gestaltung der Hydraulikkanäle 522, 524 und/oder der Hydraulikanschlüsse 408a, 408b wird die Integrität der Hydraulikflüssigkeit 116 bewahrt und die hydraulische Leistung der beispielhaften Motor- und Pumpeneinheit 200 erhöht. Die Hydraulikkanäle 522, 524 können dazu ausgelegt sein, die Hydraulikflüssigkeit 116 und den Flüssigkeitsbereich auf einer konstanten Temperatur zu halten. In einigen Ausführungsbeispielen können die Hydraulikkanäle 522, 524 dazu ausgelegt sein, die Hydraulikflüssigkeit 116 und den Flüssigkeitsbereich auf einer niedrigeren Temperatur zu halten als das Pumpenglockengehäuse 208, die Zahnradpumpe 204 und die Motor- und Pumpeneinheit 200.
So ist beispielsweise eine geringere Wärmeübertragung auf eine Hydraulikflüssigkeit 116 erwünscht, die empfindlich auf Temperaturänderungen reagieren kann. In diesem Beispiel können die Hydraulikkanäle 522, 524 und die Hydraulikanschlüsse 408a, 408b so konfiguriert werden, dass sie getrennt und aus einem Material mit geringerem Wärmeaustausch gegossen sind, um die Hydraulikflüssigkeit 116 und den Flüssigkeitsbereich auf einer niedrigeren Temperatur zu halten. Bei diesem Beispiel können auch andere Teile der Zahnradpumpe 204 aus einem Material mit geringerem Wärmeaustausch gegossen werden, um die Hydraulikflüssigkeit 116 und den Flüssigkeitsbereich auf einer niedrigeren Temperatur zu halten. Die Wärmeübertragung von der Motor- und Pumpeneinheit 200 auf die Hydraulikflüssigkeit 116 kann durch die Glockengehäuse-Kühlrippen 242 auf der Pumpenseite 207 weiter reduziert werden.
6A und 6B sind Seitenansichten der Motor- und Pumpeneinheit 200, die die vertikale Mittelebene 336 im Querschnitt zeigen. Der Querschnitt wird aus der vertikalen Mittelebene 336 geschnitten, um eine seitliche Innenansicht der Zahnradpumpe 204 zu zeigen. 6A und 6B sind aus der Perspektive entlang der x-Achse und auf die vertikale Mittelebene 336 gerichtet.
6A ist ein Querschnitt der Motor- und Pumpeneinheit 200. 6B ist eine vergrößerte Version des Querschnitts, der die Zahnradpumpe 204 und das Pumpenglockengehäuse 208 einschließt. 6A ist ähnlich wie 5, aber aus einer anderen Perspektive mit einem Ausschnitt, der auf der vertikalen Mittelebene 336 basiert.
6B zeigt, dass die Zahnradpumpe 204 ein oberes Zahnrad 602a und ein unteres Zahnrad 602b enthält. Das obere Zahnrad 602a kann mit einem Wellenzahnradeinsatz 604 und in Verlängerung mit der Rotorantriebswelle 506 gekoppelt sein. 6B zeigt auch ein pumpenseitiges Rotorwellenlager 510, eine Wellendichtung 606, eine Vielzahl von Zahnradpumpenlagern 608 und ein unabhängiges Zahnrad 610, das die Rotorantriebswelle 506 und die Zahnräder 602a, 602b der Zahnradpumpe 204 zusätzlich lagern kann. Das unabhängige Zahnrad 610 kann als Gegengewicht zur Rotorantriebswelle 506 dienen.
Die Rotorantriebswelle 506 beinhaltet einen Wellenzahnradeinsatz 604, der sich über das pumpenseitige Rotorwellenlager 510 und die Wellendichtung 606 hinaus erstreckt. Der Wellenzahnradeinsatz 604 erstreckt sich in einen Kopplungshohlraum 612 im oberen Zahnrad 602a der Zahnradpumpe 204 und rastet darin ein. Das obere Zahnrad 602a ist so konfiguriert, dass der Wellenzahnradeinsatz 604 direkt in den Kopplungshohlraum 612 eingekuppelt wird, um Platz zu sparen. Der durch den Kopplungshohlraum 612 und den Wellenzahnradeinsatz 604 verringerte Platzbedarf ermöglicht eine Verringerung der Längslänge der Motor- und Pumpeneinheit 200 bei gleichbleibender Längs- und/oder Querlänge des Rotors 502 und des Stators 504. Die Beibehaltung einer ähnlichen Längs- und Querlänge für den Rotor 502 und den Stator 504 kann eine bessere Verpackung des Motors 202 ermöglichen.
In einem Beispiel fehlen dem System weitere Kopplungen, die von der Zahnradpumpe 204 und/oder dem Pumpenglockengehäuse 208 ausgehen und an der Rotorantriebswelle 506 befestigt werden können. Dem System fehlen weitere Kopplungen, die sich von der Zahnradpumpe 204 und/oder dem Pumpenglockengehäuse 208 aus erstrecken und unmittelbar um die Rotorantriebswelle 506 herum in den Elektromotor 202 eingesetzt und/oder an ihm befestigt werden können. Die Reduzierung von Bauteilen, wie z. B. der zusätzlichen Kopplungen und/oder einer von der Rotorantriebswelle 506 getrennten Pumpenwellenanordnung, reduziert die Komplexität der Motor- und Pumpeneinheit 200. Durch die Verringerung der Komplexität der Kopplung zwischen dem Motor 202 und der Zahnradpumpe 204 wird die Abnutzung der Rotorantriebswelle 506 und der Kopplung reduziert.
Die Kopplung zwischen dem Wellenzahnradeinsatz 604 und dem Kopplungshohlraum 612 ist eine Steckverbindung, die aus einer einzigen Kopplung bestehen kann. Die Steckverbindung kann einfacher und größer sein und den größten Teil des Wellenzahnradeinsatzes 604 und des Kopplungshohlraums 612 zwischen dem Wellenzahnradeinsatz 604 und dem Kopplungshohlraum 612 einschließen, wodurch die Anzahl der beweglichen Teile reduziert wird. Die Kopplung kann auch eine bessere Lagerung der Rotorantriebswelle 506 sowie eine Lagerung der Zahnräder 602a, 602b der Zahnradpumpe 204 gewährleisten. Der Wellenzahnradeinsatz 604 und der Kopplungshohlraum 612 können den Platz in der Motor- und Pumpeneinheit 200 verringern, da sich ein Großteil des für die Kopplung benötigten Volumens im oberen Zahnrad 602a befindet. Die Verringerung des Platzbedarfs kann dazu führen, dass die Motor- und Pumpeneinheit 200 eine geringere Längslänge aufweist.
Das obere Zahnrad 602a und das untere Zahnrad 602b der Zahnradpumpe 204 können von einer Vielzahl von Zahnradpumpenlagern 608 gelagert werden. Die Zahnradpumpenlager 608 haben eine glatte, ringförmige Struktur, die die Zahnräder 602a, 602b umschließt und trägt. Ein Zahnradpumpenlager 608 kann ein glattes äußeres Versteifungselement und ein inneres Rollenelement aufweisen. Das innere Rollenelement kann kleine Kugeln oder Kugellager enthalten, die den Innenring der Zahnradpumpenlagers 608 auskleiden. Das innere Rollenelement ermöglicht ein leichtes Drehen der Zahnräder 602a, 602b während des Pumpvorgangs der Zahnradpumpe 204.
Die Wellendichtung 606 umgibt die Rotorantriebswelle 506 beim Übergang in den Wellenzahnradeinsatz 604. Die Wellendichtung 606 verhindert, dass Hydraulikflüssigkeit 116 von der Zahnradpumpe 204 in den Elektromotor 202 eindringt. Die Wellendichtung 606 verhindert, dass Feuchtigkeit aus dem Inneren und Äußeren der Pumpe in den Elektromotor 202 eindringt. In bestimmten Ausführungsbeispielen kann die Wellendichtung 606 z. B. ein O-Ring sein. Es sind jedoch auch andere Ausführungsbeispiele der Wellendichtung 606 möglich und in Betracht gezogen worden, wie z. B. Abstreifer usw.
Wenn sich der Rotor 502 des Elektromotors 202 dreht, dreht sich die Rotorantriebswelle 506 um die Drehachse 230. Der Wellenzahnradeinsatz 604 dreht sich im Wesentlichen mit der Rotorantriebswelle 506. Das obere Zahnrad 602a, das mit dem Wellenzahnradeinsatz 604 gekoppelt ist, muss sich drehen, wenn sich der Rotor 502 dreht. Die Zähne des oberen Zahnrads 602a und die Zähne des unteren Zahnrads 602b können miteinander verzahnt sein. Durch das Ineinandergreifen der Zähne wird das untere Zahnrad 602b gezwungen, sich mit dem oberen Zahnrad 602a zu drehen. Die mechanische Energie aus der Drehung der Rotorantriebswelle 506 kann auf die Zahnräder 602a, 602b der Zahnradpumpe 204 übertragen werden. Der Druck der Hydraulikflüssigkeit 116 kann über die Zahnräder 602a, 602b erhöht werden. Wenn die Hydraulikflüssigkeit 116 in die Zahnradpumpe 204 gesaugt und zwischen den Zahnrädern 602a, 602b angetrieben wird, kann ein Teil der mechanischen Energie auf die Hydraulikflüssigkeit 116 übertragen werden. Die zusätzliche mechanische Energie und der erzwungene Durchfluss durch einen kleineren Kanal (z. B. den Hydraulikauslasskanal 524) können den Druck der Hydraulikflüssigkeit 116 erhöhen und eine Druckdifferenz in der Zahnradpumpe 204 erzeugen. Die Zahnradpumpe 204 kann kontinuierlich Hydraulikflüssigkeit 116 mit höherem Druck in die Hydraulikauslassleitung 528 aussto-ßen, wenn der Elektromotor 202 in Betrieb ist.
Die Figuren zeigen eine Beispielkonfiguration mit der relativen Anordnung der verschiedenen Komponenten. Wenn diese Elemente in direktem Kontakt zueinander stehen oder direkt gekoppelt sind, können sie zumindest in einem Beispiel als in direktem Kontakt bzw. direkt gekoppelt bezeichnet werden. In ähnlicher Weise können Elemente, die nebeneinander oder aneinander angrenzend dargestellt sind, zumindest in einem Beispiel aneinander oder aneinander angrenzend sein. So können beispielsweise Komponenten, die in flächigem Kontakt zueinander liegen, als in flächigem Kontakt stehend bezeichnet werden. Als weiteres Beispiel können in mindestens einem Fall Elemente, die voneinander getrennt sind und zwischen denen sich nur ein Zwischenraum befindet und die keine anderen Komponenten aufweisen, als solche bezeichnet werden. In noch einem weiteren Beispiel können Elemente, die über/untereinander, auf gegenüberliegenden Seiten oder links/rechts voneinander dargestellt sind, als solche bezeichnet werden, und zwar relativ zueinander. Wie in den Figuren dargestellt, kann ein oberstes Element oder ein oberster Punkt des Elements als „Oberseite“ der Komponente und ein unterstes Element oder ein unterster Punkt des Elements als „Unterseite“ der Komponente bezeichnet werden. Die hier verwendeten Begriffe Oberseite/Unterseite, oberer/unterer, oberhalb/unterhalb können sich auf eine vertikale Achse der Figuren beziehen und zur Beschreibung der Positionierung von Elementen der Figuren zueinander verwendet werden. So sind in einem Beispiel Elemente, die oberhalb anderer Elemente angezeigt werden, vertikal über den anderen Elementen angeordnet. Als weiteres Beispiel können die Formen der in den Figuren dargestellten Elemente als solche bezeichnet werden (z. B. kreisförmig, gerade, eben, gekrümmt, abgerundet, abgeschrägt, abgewinkelt o. ä.). Ferner können die dargestellten Elemente, die sich gegenseitig schneiden, in mindestens einem Beispiel als sich schneidende Elemente oder als einander schneidende Elemente bezeichnet werden. Darüber hinaus kann ein Element, das innerhalb eines anderen Elements oder außerhalb eines anderen Elements dargestellt wird, als solches bezeichnet werden.
In einem Beispiel kann eine Verlängerung der Rotorantriebswelle verwendet werden, die in einen Hohlraum im oberen Zahnrad der Zahnradpumpe eingesetzt wird. Die Verlängerung der Rotorantriebswelle kann in den Hohlraum des oberen Zahnrads der Zahnradpumpe eingekoppelt werden. Dadurch kann das obere Zahnrad der Zahnradpumpe direkt mit der Welle des Motors gekoppelt werden, was den Platzbedarf reduziert. Zum Beispiel kann der Motor in seiner Länge reduziert werden. Alternativ kann die Motorlänge für eine bestimmte Einbauvariante erhöht werden, um die Motorleistung zu steigern.
Der Begriff „etwa“ bedeutet, sofern nicht anders angegeben, plus oder minus fünf Prozent des Bereichs.
Die folgenden Ansprüche weisen insbesondere auf bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen hin, die als neu und nicht naheliegend angesehen werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer solcher Elemente einschließen, wobei zwei oder mehr solcher Elemente weder erforderlich noch ausgeschlossen sind. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Einreichung neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche, ob sie nun einen breiteren, engeren, gleichen oder anderen Geltungsbereich als die ursprünglichen Ansprüche aufweisen, werden ebenfalls als zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gehörig betrachtet.

Claims

System, das umfasst: einen Elektromotor mit einer Rotorwelle; eine Hydraulikpumpe mit einem Zahnrad; und ein Endglockengehäuse, das ein Ende des Elektromotors umschließt, wobei das Endgehäuse eine Vielzahl von Kühlrippen aufweist, das Endgehäuse ferner das mit der Rotorwelle gekoppelte Zahnrad lagert und das Zahnrad Hydraulikflüssigkeit unter Druck setzt.
System nach Anspruch 1, wobei das Endgehäuse ein einziges, durchgehendes und monolithisches Endgehäuse ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner einen Pumpenflansch umfasst, der direkt mit dem Endglockengehäuse gekoppelt ist, um die Hydraulikpumpe zu umschließen, wobei der Pumpenflansch einen Hydraulikanschluss für die Zufuhr der unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeit aufweist.
System nach Anspruch 3, wobei der Flansch eine Vielzahl von Längsdurchgangslöchern mit Verbindern aufweist, die den Flansch mit dem Endglockengehäuse verbinden.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlrippen horizontal und vertikal ausgerichtet sind.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hydraulikpumpe ein zweites Zahnrad beinhaltet, das sich vertikal unter dem Zahnrad befindet und mit dem Zahnrad kämmt, um die Hydraulikpumpe zu bilden.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner eine motorseitige Befestigung umfasst, die direkt mit dem Endglockengehäuse gekoppelt ist.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Endglocke einen integrierten, einheitlichen und monolithischen Verschlussflansch und Pumpenkörper bildet.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Endglocke im Wesentlichen aus Aluminium besteht.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Endglocke keine Hydraulikflüssigkeitsleitungen enthält und wobei die Endglocke keine Hydraulikflüssigkeitsanschlüsse enthält, wobei die Hydraulikpumpe aus dem Zahnrad und einem zweiten Zahnrad gebildet ist, wobei das Zahnrad und das zweite Zahnrad die einzigen Zahnräder sind und ausschließlich Hydraulikflüssigkeit unter Druck setzen.