DE2912684C2

DE2912684C2 - Von Kraftstoff durchströmter Elektromotor in einem Kraftstoff-Förderaggregat

Info

Publication number: DE2912684C2
Application number: DE2912684A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl.-Ing. 7123 Sachsenheim Kemmner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-03-30
Filing date: 1979-03-30
Publication date: 1986-03-13
Also published as: DE2914285A1; GB2046642A; DE2912684A1; JPS55144739A; JPS55136840A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Elektromotor nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei solchen Elektromotoren ist es allgemein bekannt, den Anker oder Ankerteile insbesondere dann, wenn die Elektromotoren zur Bildung eines Kraftstoff-Förderaggregats in einem Verbund mit de ~i von ihnen anzutreibenden Pumpenteil angeordnet sind, mit einem Kunstharz zu imprägnieren, so daß sich eine mechanische Verfestigung im Wicklungsbereich erzielen läßt.

So wird bei der herkömmlichen Ankerfertigung für Elektromotoren für Elektrokraftstoffpumpen so vorgegangen, daß zunächst das Lamellenpaket auf der Welle bzw. auf einem Trägerrohr mit Kunststoff umspritzt wird, und zwar einmal zum Zwecke einer Befestigung auf dieser Welle und zum anderen zur Erzielung einer Isolierung gegenüber dem Wicklungsdraht. Danach wird die Wicklung auf dem Anker aufgebracht und die Wicklung mit einem Kunstharz imprägniert, um eine mechanische Verfestigung zu erzielen. An diese Kunstharzimprägnierung schließt sich eine längere Trocknungs- und Aushärtungsphase an. Zum Schluß ist es erforderlich, einen solcherart hergestellten Anker auszuwuchten, was vor allem auch aufgrund der sich ungleichmäßig verteilenden Harzmassen notwendig ist. Diese Arbeitsgänge sind vergleichsweise sehr aufwendig und ziehen zum Teil auch noch Nachfolgearbeiten nach sich, beispielsweise das Entfernen von Spritzhäuten am Paketumfang, die bei der Umspritzung entstehen und die beim Abbrechen die Gefahr von Pumpenausfällen in sich bergen.

Nachteilig ist auch, daß sich an den Wicklungsteilen und/oder an der Paketisolation des Ankers unter der Einwirkung von Kraftstoff, gegebenenfalls auch nur von bestimmten Kraftstoffkomponenten und unter einer möglicherweise erhöhten Temperatureinwirkung Harzablösungen ergeben, so daß es auch aus diesem Grunde zu Funktionsstörungen einer Elektrokraftstoffpumpe kommen kann. Die Imprägnierung bzw. Beschichtung des Ankers mit Kunstharz erfolgt üblicherweise in Form einer Tauchimprägnierung mit geeigneten Phenolharzen.

Bekannt ist es, bei einem Elektromotor das Rotorpaket gegenüber der diesen tragenden Welle durch eine Kunststoffzwischenschicht zu isolierten bzw. durch eingespritzten Kunststoff zu stützen und zu fixieren (FR-PS 14 16 309).

Ferner ist es bekannt, bei einem Verfahren zur Herstellung einer Leiterisolation aus mit Kunstharz imprägnierten Isolierbändern oder Folien den elektrischen Leiter vor oder nach der Imprägnierung mit einem geeigneten Harz mit einem Schrumpfschlauch? zu überziehen und anschließend den Schrumpfvorgang des Schrumpfschlauches einzuleiten (DE-AS 1 11 301). Auf diese Weise sollen zwischen einer äußeren Wickelisolation Hohlräume und Lunker vermieden werden, denn der Schrumpfschlauch bewirkt ein Aufeinanderpressen der einzelnen Lagen. Eine nachfolgende Entfernung des Schrumpfschlauches nach Aushärten des Harzes ist freigestellt; der Schrumpfschlauch wird daher hier lediglich als formgebendes Mittel für die Leiterisolation verwendet

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen rationell gefertigten Anker für Elektromotoren in einem Kraftstoff-Förderaggregst zu schaffen, bei dem die mechanische Sicherung der Ankerwicklung einfach, störungssicher und kraftstoffbeständig ausgebildet ist und insbesondere auch im Betrieb des Elektromotors, also bei Drehung des Ankers eine strömungsgünstige Form desselben sicherstellt.

Vorteile der Erfindung

Diese Aufgabe löst der erfindungsgemäße Elektromotor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs und hat den Vorteil, daß den gestellten Festigkeits- und Funktionsanforderungen besser und mit geringerem Aufwand entsprochen werden kann, wobei sich durch die Schrumpfschlauchumhüllung des Ankers ein besonders einfaches Fertigungsverfahren mit sehr geringen Investitionskosten ergibt.

Da die Wicklungssicherung durch den fest anliegenden Schrumpfschlauch erfolgt, kafc'i eine Ankerimprägnierung völlig entfallen; außerdem ergibt sich eine wesentliche Verkürzung des Fertigungsablaufs durch Wegfall von Trocknungs- und Aushärtungsphasen.

Vorteilhaft ist auch, daß eine Entfernung der Spritzhaut nach der Ankerumspritzung nicht mehr erforderlieh ist, da wegen der vollständigen Umhüllung durch den Schrumpfschlauch Teile nicht mehr abbrechen können.

Da der Schrumpfschlauch ein radial-symmetrisches Gebilde ist, ist auch eine Auswuchtung des Ankers nach

so der Umhüllung mit dem Schrumpfschlauch nicht mehr notwendig, denn eine einseitige Anhäufung von Imprä- £nierharz kann nicht mehr auftreten. Schließlich verhindert die Schrumpfschlauchumhüllung die Korrosionsgefahr an blanken Ankerblechen, denn der Schrumpfschlauch umgibt und festigt nicht nur die Wicklungsteile, sondern umhüllt auch vollständig die nach außen sonst sichtbaren Ankerbleche und dichtet diese gegenüber der Umgebung ab.

Besonders vorteilhaft ist schließlich noch, daß wegen der durch den Schrumpfschlauch erzielbaren glatten Ankeroberfläche Leistungsverluste durch Flüssigkeitsreibung und -verwirbelung vermindert werden. Dieser Gesichtspunkt ist von besonderer Bedeutung bei der sogenannten nassen Elektrokraftstoffpumpe, bei weleher der geförderte oder angesaugte Kraftstoff auch den Elektropumpenbereich durchströmt.

Schließlich ist besonders wegen der sehr geringen Wanddicke des Schrumpfschlauches eine Bceinträchti-

gung der Motorleistung durch einen gegebenenfalls größeren Luftspalt nicht zu befürchten.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Kraftstoff-Förderaggregats möglich. Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung des Schrumpfschlauchs als doppelwandiger Schrumpfschlauch mit schnell schmelzender Innenwand, wodurch während des Schrumpfvorganges auch eine besonders innige und feste Verbindung des Schrumpfschlauchs mit den Wicklungsbereichen und sonstigen Ankerteilen möglich ist.

Zeichnung

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert Die Zeichnung zeigt in Seitenansicht und teilweise im Schnitt eine mögliche Ausführungsform eines Ankers einer Elektrokraftstoffpumpe mit Änkerpaket und Wicklung sowie mit Schrumpfschlauchumhüllung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

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Der Grundgedanke vorliegender Erfindung besieht darin. Anker von Elektromotoren an sich beliebigen Aufbaus dadurch gegenüber äußeren Einflüssen zu schützen und einen extrem hohen Festigkeitsgrad für die Wicklung zu erreichen, daß der gesamte Anker von einem Schrumpfschlauch umhüllt wird.

In der Zeichnung ist lediglich der Anker des Elektromotors einer Elektrokraftstoffpumpe, deren speziellen Aufbau und deren Zuordnung zu einem Pumpenteil nicht Gegenstand der Erfindung ist, dargestellt und mit ί bezeichnet. Der Anker sitzt auf einer zentralen Welle oder Achse 2 und besteht aus dem Ankerlamellenpaket 3, der Ankerwicklung 4 und dem Kollektor 5, dessen einzelne Segmente mit bestimmten Wicklungsbereichen elektrisch leitend, wie bei 6 angedeutet, verbunden sind.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der drehbare Teil des Ankers über eine Hohlwelle 7 mit beidseitigen Lagern 8a und Bb auf der feststehenden Achse 2 gelagert, die in beliebiger Weise innerhalb des Gehäuses einer Elektrokraftstoffpumpe gehalten sein kann. Der Antrieb des in der Zeichnung nicht dargestellten Pumpenteils erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel mit Hilfe eines Mitnehmers 10, der auf der dem Kollektor 5 abgewandten Seite des Ankers angeordnet ist und mit Mitnahmefingern 10a, iOb in den auf diese Art angetriebenen Drehteil der Pumpe eingreift.

Bei der üblichen Anordnung des Elektromotors befindet sich dieser zusammen mit dem von ihm angetriebenen Pumpenteil (am häufigsten Seitenkanal- oder Rollenzellenpumpe) in einem gemeinsamen Gehäuse, so daß der Bereich des Elektromotors vom geförderten, gelegentlich auch von dem lediglich unter Saugdruck stehenden Kraftstoff durchströmt wird und der Anker sich im Kraftstoff dreht. Es kornrTH so zu mechanisch engsten, unter Krafteinwirkung stehenden Berührungen des gesamten Ankerbereichs mit dem Kraftstoff, zu einer entsprechenden Flüssigkeitsreibung und Flüssigkcitsverwirbelung, gegebenenfalls auch bei erhöhten Temperaturen.

Es gelingt, einen Tiechanisch absolut festen und kraft· sloffbeständigen Überzug für den gesamten Ankerbereich zur Verfügung zu stellen, indem nämlich der gesamte Anker, mit Ausnahme des Kollektors 5 und eines bestimmten Übergangsbereichs zwischen Kollektor und dem eigentlichen Wicklungs- und Ankerlamellenbereich, von einem Schrumpfschlauch 11 umhüllt und überzogen ist Ein solcher Schrumpfschlauch ist ein aus Kunststoff bestehendes Wärmeschrumpferzeugnis und weist vor seiner Verwendung als Ankerumhüllung die Form einer schlauchartigen, an beiden Seiten offenen Kunststoffröhre auf, deren Durchmesser geringfügig größer ist als der Ankerdurchmesser, so daß der Anker in die Kunststoffröhre eingeführt werden kann.

Eine solche Kunststoffröhre, deren Länge entsprechend dem jeweiligen Bedarf von einem größeren Kunststoffrohrerzeugnis abgeschnitten werden kann. verfügt bei normaler Umgebungstemperatur über eine außerordentliche Formbeständigkeit, entwickelt aber bei Erhitzung die Tendenz, sich bis zu etwa 50% ihres ursprünglichen Volumens zu verkleinern, und zwar bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel primär in radialer Richtung, also nicht notwendigerweise in der Längsachse des Ankers.

Üblicherweise und bevorzugt verfügen geeignete Schrumpfschlaucherzeugnisse über einen doppelwandigen Aufbau und bestehen aus geeigneten Kunststoffen. Dabei weist bevorzugt die Außenwand ein sogenanntes elastisches Formgedächtnis auf, d. h. sie ist, wie erwähnt, in der Lage, radial innerhalb weniger Sekunden bei Erhitzung auf beispielsweise nur 50% des früheren Innendurchmessers zu schrumpfen, sofern diesem Schrumpfvorgang kein Hindernis in den Weg gelegt wird. Geeignete, einen solchen Schrumpfvorgang bewirkende Temperaturen liegen bei etwa 110° und darüber.

Bevorzugt ist aber die Innenwandung des Schrumpfschlauches so ausgelegt, daß sie bei dieser Temperatur schmilzt oder zumindest anschmilzt so daß die weiche, angeschmolzene Innenwand von der schrumpfenden, aber fest bleibenden Außenwand in sämtliche Freiräume und an sämtliche Ankerbestandteile fest angepreßt wird. Dies bedeutet mit anderen Wor'en, daß der schmelzende Innenwandkunststoff unter erheblichem Druck, der auf das Schrumpfungsvermögen der Außenwand zurückzuführen ist, an sämtliche Wicklungsdrähte des Ankers angepreßt wird und bei Abkühlung innerhalb kurzer Zeit vollständig zu einem absolut harten und außerordentlich widerstandsfähigen Gebilde erstarrt und aushärtet. Es ergibt sich so ein hervorragender Schutz für den Anker einer Elektrokraftstoffpumpe, ein Schutz, der auch durch spätere mechanische oder dynamische Einflüsse, außerdem durch auf die Einwirkung von Kraftstoff zurückzuführende Einflüsse nicht mehr beeinträchtigt werden kann, so daß sich neben den weiter vorn schon erwähnten Vorzügen auch eine extrem hohe Lebensdauer eines solchermaßen geschützten Aggregats ergibt.

Zur Herstellung eines mit einem Schrumpfschlauch umhüllten Ankers wird dabei so vorgegangen, da3 der Anker normal gefertigt wird mit Paketumspritzung und der auf dieser aufgebrachten Wicklung. Anstelle des bisher üblichen Imprägniervorganges mit anschließender Trocknung und Entfernung von Spritzhäuten und Harztropfen durch Feilen oder Bürsten wird nun über das Blechpaket des Ankers und über die Wicklung sowie teilweise die beiden Wicklungsköpfe eir. entsprechend langer Abschnitt eines Schrumpfschlauches geschoben und im Ofen oder durch Heißluftgebläse einer Temperatur ausgesetzt, die den erwähnten Schrumpfvorgang hervorruft. Dadurch legt sich der Schlauch eng um Blechpaket und Wicklung, so daß diese nach Aushärtung und Erstarrung fest und unverrückbar zusammen-

gehalten und geschützt sind. D;i der ganze Schrumpfvorgang in kurzer Zeit beendet ist. ergibt sich eine beschleunigte rationelle Fertigung, ohne daß eine thermische Schädigung der Ankerteile /u befürchten ist.

Es versteht sich, daß bei der Anwt-idung im Bereich von Elektrokraftstoffpumpen ein Schiumpfschlauch aus einem entsprechend kraftstoffbeständigen Kunststoffmaterial vorgesehen ist.

Hierzu I Blatt Zeichnungen io

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Claims

Patentansprüche:

1. Von Kraftstoff durchströmter Elektromotor in einem Kraftstoff-Förderaggregat, dessen Ankerblechpaket mit Kunststoff umhüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung des Ankers (1) durch einen Schrumpfschlauch (11) gebildet ist

2. Elektromotor nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der Schrumpfschlauch ein doppelwandiger Kunststoffschlauch mit schmelzbarer Innenwand und unschmelzbarer, stark schrumpffähiger Außenwand ist.

3. Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Kollektormotors die Länge des im wesentlichen radial schrumpfenden Schrumpfsehlauchs in etwa der Länge des Ankers ohne Kollektor entspricht.