EP2978972A1 - Pumpe mit elektromotor - Google Patents

Pumpe mit elektromotor

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EP2978972A1
EP2978972A1 EP14703603.2A EP14703603A EP2978972A1 EP 2978972 A1 EP2978972 A1 EP 2978972A1 EP 14703603 A EP14703603 A EP 14703603A EP 2978972 A1 EP2978972 A1 EP 2978972A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
permanent magnets
sintered
pump
electric motor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14703603.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Josef Frank
Alexander Fuchs
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2978972A1 publication Critical patent/EP2978972A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/0057—Driving elements, brakes, couplings, transmission specially adapted for machines or pumps
    • F04C15/008—Prime movers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12—Both compacting and sintering
    • B22F3/16—Both compacting and sintering in successive or repeated steps
    • B22F3/164—Partial deformation or calibration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/009—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of turbine components other than turbine blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/10—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/28—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/03—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies having permanent magnets
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    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/12—Impregnating, heating or drying of windings, stators, rotors or machines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2230/00—Manufacture
    • F04C2230/20—Manufacture essentially without removing material
    • F04C2230/22—Manufacture essentially without removing material by sintering

Definitions

  • the present invention relates to a pump with an electric motor according to the
  • the preamble of claim 1 a method for producing a rotor with permanent magnets according to the preamble of claim 5 and a
  • Fuel pumps for conveying fuel to an internal combustion engine comprising a stator and a rotor with
  • Permanent magnet excited rotor permanent magnets are installed or integrated in the rotor.
  • the rotor and the permanent magnets are produced in a separate sintering process.
  • a green compact for the rotor is first pressed from a sintered material with a forming and pressing tool, and then this green compact is sintered in a sintering furnace and after sintering
  • the green compacts for the permanent magnets are pressed from a different sintered material by a forming and pressing tool and then sintered in a sintering furnace.
  • the sintering of the green compacts for the permanent magnets is carried out separately from the sintering of the green compact of the rotor. After sintering the green compacts of the permanent magnets, these are reworked.
  • the sintered Permanent magnets are inserted into recesses on the sintered rotor and fixed to the rotor by means of adhesive. As a result, a complicated cohesive attachment of the sintered permanent magnets by means of adhesive to the recesses of the rotor is disadvantageously required.
  • DE 299 13 367 111 shows an internal gear pump with at least one internally toothed ring gear and a meshing, externally toothed impeller, with or without a sickle, and with an electric drive, which is formed by the fact that the ring gear inside a rotor of a brushless
  • Electric motor and the rotor adjacent to a stator is arranged, wherein the rotor containing the ring gear outside of a bearing or a
  • Sliding bearing is rotatably supported, wherein the stator relative to the rotor and against the interior of the pump is shielded and sealed by the fact that located between the stator and rotor bearings or bearings for
  • Liquid impermeable and is tightly connected at its two end faces each with a cover.
  • Pump according to the invention with electric motor in particular for a motor vehicle, for conveying a fluid, comprising an impeller with conveying elements, of which a rotational movement about a rotation axis is executable, an existing on the impeller working space, an electric motor with a stator and a rotor, wherein the rotor provided with permanent magnets,
  • a housing wherein the rotor and the permanent magnets are made by sintering, wherein the permanent magnets are connected to the rotor with a material-locking sintered connection to the rotor.
  • Permanent magnets are on the rotor with a cohesive
  • the cohesive sintered connection is produced in a common sintering process of both the green compact for the rotor and the green compacts for the permanent magnets, and thereby can be applied to the complex adhesive bond in an advantageous manner between the Permanent magnets and the rotor are dispensed with.
  • the production of the pump with electric motor is thus much cheaper and easier.
  • the impeller with the conveying elements and the electric motor are arranged within the housing.
  • the permanent magnets are arranged in recesses, in particular in blind holes or in through holes, of the rotor and / or the permanent magnets are connected to the rotor with a positive connection with the rotor, in particular due to a corresponding geometry of
  • Recesses and / or geometry of the permanent magnets In an arrangement of the permanent magnets in the recesses of the rotor, these can be particularly easily attached to the rotor. In addition, the guaranteed
  • the recesses have a corresponding geometry and the permanent magnets have a complementary complementary geometry, so that thereby an additional positive connection between the permanent magnet and the rotor is present, in particular for example in that additional grooves are arranged on the recesses within which a head start of
  • Permanent magnets is arranged.
  • the pump is integrated in the electric motor or vice versa, by the rotor is formed by the impeller and / or the
  • Permanent magnets on the rotor are connected to a frictional connection with the rotor.
  • the permanent magnets and the rotor are made of a different sintered material, so that thereby a different shape change occurs during sintering and thereby the permanent magnets on the rotor, in particular at the recesses of the rotor, under a bias and thus positively connected to the rotor.
  • the rotor is made with the permanent magnets with a method described in this patent application and / or the pump is designed as an internal gear pump and / or the electric motor is commutated electronically.
  • Method according to the invention for producing a rotor with permanent magnets for an electric motor with the following steps: shaping, in particular pressing or casting, a green body for the rotor of a sintered material, in particular of a sintering powder or a sintered granulate, molding, in particular pressing or casting, green bodies for the
  • Permanent magnets of a sintered material in particular of a sintered powder or a sintered granules, sintering of the green compact of the rotor to the rotor in a sintering process, sintering of the green compacts for the permanent magnets to the
  • Permanent magnets in a sintering process connecting the permanent magnets to the rotor, wherein the green compact for the rotor and the green compacts for the
  • Permanent magnets are connected to the green compacts of the rotor,
  • the green compacts of the permanent magnets and the green compact of the rotor are heated, in particular below the melting temperature, and this leads to a reduction in the volume of the green compacts as a change in shape and thus to a compaction, as well as to a surface diffusion between the particles of the sintering materials, so that thereby during sintering the green of the
  • Permanent magnets are connected to the green compacts of the rotor.
  • the green compact for the rotor is molded and pressed from a first sintered material, in particular a first sintered powder or a first sintered granule, and the green bodies for the permanent magnets are formed and pressed from a second sintered material, in particular a second sintered powder or a second sintered granulate, and the First and second sintered material consist of a different material and / or the green compacts of
  • Permanent magnets are non-positively connected to the green compact of the rotor during the sintering process and / or the green compact for the rotor and the green compacts for the permanent magnets are sintered in an identical sintering furnace, in particular a vacuum furnace.
  • the first and second sintered material are different, since the rotor requires a different material than for the
  • the first and second sintered material during sintering a different volume reduction as a change in shape, and the volume reduction of the rotor is smaller than the volume reduction of
  • the second sintered material is introduced into recesses, in particular in blind holes or through holes, of the green compact of the rotor, and subsequently the second sintered powder is introduced inside the recesses of the rotor
  • Green bodies for the permanent magnets formed and pressed.
  • the green compact for the rotor with a first shape
  • Pressing tool formed and pressed and the green compacts are for the
  • Permanent magnets molded and pressed with the second forming and pressing tool, and preferably, the first and second forming and pressing tool are different.
  • the green compact for the rotor is first molded, in particular pressed, and then the green compacts are used for the rotor
  • Pressing tool for shaping and pressing the green body of the rotor in this case has a geometry, so that additional geometries are formed on the recesses of the rotor, for. B. a groove or a bore, so that subsequently when introducing the second sintered material in the recess after pressing the green body of the rotor and the second sintered material for the permanent magnets fills in these additional geometries and thereby is an additional
  • the first sintered material in particular the first sintered powder or the first sintered granules
  • the forming and pressing tool in particular the first forming and pressing tool
  • the second sintering material in particular the second sintering powder or the second sintered granules
  • the permanent magnets after the
  • the permanent magnets are magnetized. This is possible because the permanent magnets are formed of a corresponding material.
  • the rotor with the permanent magnets is processed after the common sintering process with at least one further method, in particular sandblasting and / or grinding and / or polishing and / or deburring and / or cleaning and / or clamping and / or packaging.
  • Method according to the invention for producing a pump with an electric motor comprising the steps of: providing an impeller with conveying elements for the pump, making available a housing, making available an electric motor with a stator and a
  • Rotor for driving the pump wherein the rotor is provided with permanent magnets and the rotor and the permanent magnets are produced with sintering, arranging and mounting the impeller with conveying elements and the
  • Electric motor with the housing, in particular within the housing, to the pump with electric motor, wherein the rotor is made with the permanent magnets with a method described in this patent application.
  • the impeller and the rotor are produced in such a way that the impeller with the conveying elements and the rotor is formed and / or an electronically commutated electric motor to
  • the pump is provided as an internal gear pump with an internal gear and an external gear, and in particular, the external gear is made to the effect that the
  • the permanent magnets and / or the second sintered material for the permanent magnets consist at least partially, in particular completely, of a mixture of neodymium (Nd), iron (Fe) and boron (B) or of a mixture of samarium (Sm), Cobalt (Co) and iron
  • the conveying elements are blades or teeth of a gear.
  • the pump is a gear pump, in particular internal gear pump.
  • the impeller forms the rotor and / or on or in the impeller, the permanent magnets are arranged or integrated, d. H.
  • the pump is integrated in the electric motor or vice versa.
  • the pump is integrated in the electric motor or vice versa, preferably, the pump and the electric motor are inseparable units.
  • the pump with electric motor comprises a
  • the pump is an external gear pump or a centrifugal pump or a vane cell pump.
  • the pump with, preferably integrated, electric motor comprises a, preferably electronic, control unit for controlling the energization of the electromagnets.
  • Suitably consists of the housing of the prefeed pump and / or the housing of the high-pressure pump and / or the inner and / or outer gear at least partially, in particular completely, made of metal, for. As steel or aluminum.
  • the delivery rate of the electrical feed pump can be controlled and / or regulated.
  • FIG. 1 is a highly schematic view of a high-pressure injection system
  • FIG. 2 is a perspective view of a prefeed pump without housing and a stator
  • FIG. 3 is an exploded view of the prefeed pump of FIG. 2,
  • FIG. 4 is a plan view of a green compact of the rotor before a sintering process in a first embodiment
  • FIG. 5 shows a plan view of the green compact of the rotor with the green bodies of the permanent magnets before the sintering process in a second
  • FIG. 6 is a section AA of FIG. 4 of the green of the rotor
  • Fig. 7 shows a section BB of FIG. 5 of the green compact of the rotor with a green compact of a permanent magnet and
  • FIG. 8 is a flowchart of a method for producing a rotor with permanent magnets.
  • FIG. 1 shows a pump arrangement 1 of a high-pressure injection system 2.
  • An electric prefeed pump 3 conveys fuel from a fuel tank 41 through a fuel line 35. Subsequently, the fuel is conveyed from the electric prefeed pump 3 to a high-pressure pump 7.
  • the high-pressure pump 7 is of an internal combustion engine 39 by means of a
  • the electric prefeed pump 3 has an electric motor 4 and a pump 5 (FIGS. 2 and 3).
  • the electric motor 4 of the pump 5 is integrated into the pump 5 and further, the electric prefeed pump 3 at the
  • High pressure pump 7 arranged directly.
  • the high pressure pump 7 promotes
  • Fuel under high pressure for example, a pressure of 1000, 3000 or 4000 bar, through a high-pressure fuel line 36 to a high-pressure rail 42.
  • a combustion chamber for example, a combustion chamber, not shown
  • Fuel is returned by means of a return fuel line 37 to the
  • the porting openings 28 (FIG. 2) of the electric prefeed pump 3 are connected to the high-pressure pump 7 without an external connection.
  • the mounting position of the electric prefeed pump 3 to the high-pressure pump 7 is chosen to the effect that by short
  • Pre-feed pump 3 a fuel filter 38 is installed.
  • the fuel line 35 can be formed inexpensively from the fuel tank 41 to the electric prefeed pump 3 in an advantageous manner, as they do not Must withstand overpressure.
  • the electric motor 4 (FIGS. 2 and 3) of the electric prefeed pump 3 is operated with three-phase current or alternating current and can be controlled and / or regulated in power.
  • the three-phase current or alternating current for the electric motor 4 is from a power electronics, not shown, from a DC voltage network of a vehicle electrical system of a motor vehicle
  • the electric prefeed pump 3 is thus an electronically pumped prefeed pump 3rd
  • the electric prefeed pump 3 has a housing 8 with a housing pot 10 and a housing cover 9 (FIG. 3). Within the housing 8 of
  • Pre-feed pump 3 are the pump 5 as internal gear pump 6 and
  • Gear pump 26 and the electric motor 4 is arranged.
  • the housing pot 10 is provided with a recess 56.
  • the electric motor 4 has a stator 13 with windings 14 as electromagnets 15 and a soft iron core 45 as a soft magnetic core 32, which is formed as a laminated core 33.
  • the pump 5 is positioned as an internal gear pump 6 with an internal gear 22 with an internal gear ring 23 and an external gear 24 with an external gear ring 25.
  • the inner and outer gear 22, 24 thus represents a gear 20 and an impeller 18 and the inner and outer toothed ring 23, 25 have teeth 21 as conveying elements 19.
  • External gear 22, 24 forms a working space 47.
  • permanent magnets 17 are installed, so that the external gear 24 also forms a rotor 16 of the electric motor 4.
  • the electric motor 4 is thus integrated into the pump 5 or vice versa.
  • the electromagnets 15 of the stator 13 are alternately energized, so that due to the on the
  • Electromagnet 15 resulting magnetic field of the rotor 16 and the
  • External gear 24 is set in a rotational movement about a rotation axis 27.
  • electrical contact elements 34 are arranged, which serve to energize the electromagnets 15.
  • the contact elements 34 are after assembly in the recess 56 of the housing pot 10th
  • the housing cover 9 serves as a bearing 11 or thrust bearing 11 or slide bearing 1 1 for the inner or outer gear 22, 24. Further, in the housing cover 9, a suction port opening 29 and a pressure porting opening 30, each as
  • the housing pot 9 and the housing cover 10 each have three holes 46, in which screws not shown for
  • Permanent magnets 17 are manufactured with sintering. 4 and 6, a first embodiment of the green compact 51 for the rotor 16 is shown. From a first sintered material, for. B. a sintered powder, the green body 51 is pressed or molded for the rotor 16 with a first mold and pressing tool 58. In this case, the green body 51 has six recesses 48 as blind holes 49. After pressing the green body 51 for the rotor 16 is a second
  • blind holes 49 filled and with a second forming and pressing tool 59 the second sintered material in the six blind holes 49 is pressed. During pressing, an additional compression of the second sintered material takes place.
  • the first forming and pressing tool 58 has a corresponding geometry, so that the green compact 51 of the rotor 16 with the six recesses 48 as
  • blind holes 49 are formed and with the external teeth ring 25 with teeth 21.
  • permanent magnets 17 both sintered permanent magnets 17 without magnetic properties and magnetic permanent magnets 17 after magnetization with a magnetic field are considered.
  • a second embodiment of the green body 51 for the rotor 16 is shown. In the following, essentially only the
  • the recesses 48 are not formed as blind holes 49 but as through holes 50.
  • the second sintered material has already been filled in the through holes 50 and then by means of the second forming and pressing tool 59, the second sintered material in the
  • FIG. 8 shows a flowchart for producing the rotor 16.
  • feeding 53 of the first sintered substance to the first forming and feeding takes place Pressing tool 58.
  • the first sintered material consists for example of sintered steel.
  • feeding 54 of the second sintered material of neodymium (Nd), iron (Fe) and boron (B) takes place.
  • Green compacts 51 of the rotor 16 introduced and then there is a pressing 57 of the green compacts 52 of the permanent magnets 17 within the recesses 48 with the second forming and pressing tool 59.
  • the green compact 51 of the rotor 17 with the already pressed green bodies 52 of the permanent magnets 17 within the Recesses 48 introduced into a vacuum furnace 61 as a sintering furnace and then takes place here sintering 60 and a sintering process 60 so that together and at the same time the green body 51 of the rotor 16 are sintered with the green body 52 of the permanent magnets 17 in the vacuum furnace 61 and heated.
  • after taking out the sintered rotor 16 with the sintered permanent magnet 17 and the cooling takes place
  • Transport 64 and a subsequent reworking with sand blasting 62 After a further transport 64 is an insert 65 in a clamping nest. In addition, takes place between the sandblasting 62 and the packaging 63, a material testing 31. After inserting 65 in the clamping nest, not shown, a clamping 66 and then a reworking by
  • Deburring 71 and the cleaning 72 a further transport 64 is performed. After cleaning 72, a magnetization 74 of the permanent magnets 17 or of the sintered permanent magnets 17 takes place, which after sintering still have no magnetic properties or a magnetic field. Between the cleaning 72 and the magnetizing 74, a visual inspection 73 is carried out.
  • Permanent magnet 17 is carried out a test 75 of the magnetic field of the magnetic permanent magnets 17. At the end of the manufacturing process, the rotors 16 are supplied to the permanent magnet 17 to the step of packaging 63.
  • the green body 51 of the rotor 16 without the permanent magnet 17 or the green bodies 52 of the permanent magnets 17 is pressed separately from the green bodies 52 for the permanent magnets 17 and then the green compact 51 for the rotor 16 and the green compacts 52 for the permanent magnets 17 together and simultaneously sintered in the vacuum furnace 61, so that thereby the green compacts 52 for the permanent magnets 17 cohesively with a

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Abstract

Pumpe (5) mit Elektromotor (4), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, zum Fördern eines Fluides, umfassend ein Laufrad (18) mit Förderelementen (19), von dem um eine Rotationsachse (27) eine Rotationsbewegung ausführbar ist, einen an dem Laufrad (18) vorhandenen Arbeitsraum, einen Elektromotor mit einem Stator (13) und einem Rotor (16), wobei der Rotor (16) mit Permanentmagneten (17) versehen ist, vorzugsweise ein Gehäuse (8), der Rotor (16) und die Permanentmagnete (17) mittels Sintern hergestellt sind, wobei die Permanentmagnete (17) an dem Rotor (16) mit einer stoffschlüssigen Sinterverbindung mit dem Rotor (16) verbunden sind

Description

Beschreibung
Titel
Pumpe mit Elektromotor Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpe mit Elektromotor gemäß dem
Oberbegriff des Anspruches 1 , ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors mit Permanentmagneten gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 5 und ein
Verfahren zur Herstellung einer Pumpe mit Elektromotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 13.
Stand der Technik
Pumpen mit Elektromotor werden für die verschiedensten technischen
Anwendungen zum Fördern eines Fluides eingesetzt. Beispielsweise dienen
Kraftstoffpumpen zum Fördern von Kraftstoff zu einem Verbrennungsmotor. Der Elektromotor der Pumpe umfasst einen Stator sowie einen Rotor mit
Permanentmagneten. Bei einem Elektromotor mit einem
permanentmagneterregten Rotor sind in den Rotor Permanentmagnete eingebaut oder integriert.
Der Rotor als auch die Permanentmagnete werden dabei in einem getrennten Sinterprozess hergestellt. Hierzu wird zunächst aus einem Sinterstoff mit einem Form- und Presswerkzeug ein Grünling für den Rotor gepresst und anschließend dieser Grünling in einem Sinterofen gesintert und nach dem Sintern
nachbearbeitet. Die Grünlinge für die Permanentmagneten werden aus einem anderen Sinterstoff von einem Form- und Presswerkzeug gepresst und anschließend in einem Sinterofen gesintert. Dabei erfolgt das Sintern der Grünlinge für die Permanentmagneten getrennt von dem Sintern des Grünlings des Rotors. Nach dem Sintern der Grünlinge der Permanentmagnete werden diese nachbearbeitet. Zur Anordnung bzw. Integration der gesinterten Permanentmagnete werden diese in Aussparungen an dem gesinterten Rotor eingebracht und mittels Klebstoff an dem Rotor befestigt. Dadurch ist in nachteiliger Weise eine aufwendige stoffschlüssige Befestigung der gesinterten Permanentmagnete mittels Klebstoff an den Aussparungen des Rotors erforderlich.
Die DE 299 13 367 111 zeigt eine Innenzahnradpumpe mit wenigstens einem innenverzahnten Hohlrad und einem damit kämmenden, außen verzahnten Laufrad, mit oder ohne Sichel, und mit einem elektrischen Antrieb, der dadurch gebildet ist, dass das Hohlrad das Innere eines Rotors eines bürstenlosen
Elektromotors und dem Rotor benachbart ein Stator angeordnet ist, wobei der das Hohlrad enthaltende Rotor außenseitig von einem Lager oder einem
Gleitlager drehbar gehalten ist, wobei der Stator gegenüber dem Rotor und gegenüber dem Inneren der Pumpe dadurch abgeschirmt und abgedichtet ist, dass das zwischen Stator und Rotor befindliche Lager oder Gleitlager für
Flüssigkeit undurchlässig und an seinen beiden Stirnseiten jeweils mit einem Abschlussdeckel dicht verbunden ist.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Erfindungsgemäße Pumpe mit Elektromotor, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, zum Fördern eines Fluides, umfassend ein Laufrad mit Förderelementen, von dem um eine Rotationsachse eine Rotationsbewegung ausführbar ist, einen an dem Laufrad vorhandenen Arbeitsraum, einen Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor, wobei der Rotor mit Permanentmagneten versehen ist,
vorzugsweise ein Gehäuse, wobei der Rotor und die Permanentmagnete mittels Sintern hergestellt sind, wobei die Permanentmagnete an dem Rotor mit einer stoffschlüssigen Sinterverbindung mit dem Rotor verbunden sind. Die
Permanentmagnete sind an dem Rotor mit einer stoffschlüssigen
Sinterverbindung verbunden. Die stoffschlüssige Sinterverbindung wird bei einem gemeinsamen Sinterprozess sowohl des Grünlings für den Rotor als auch der Grünlinge für die Permanentmagnete hergestellt und dadurch kann auf die aufwendige Klebeverbindung in vorteilhafter Weise zwischen den Permanentmagneten und dem Rotor verzichtet werden. Die Herstellung der Pumpe mit Elektromotor ist dadurch wesentlich kostengünstiger und einfacher.
Zweckmäßig sind das Laufrad mit den Förderelementen und der Elektromotor innerhalb des Gehäuses angeordnet.
Insbesondere sind die Permanentmagnete in Aussparungen, insbesondere in Sacklöchern oder in Durchgangslöchern, des Rotors angeordnet und/oder die Permanentmagnete sind an dem Rotor mit einer formschlüssigen Verbindung mit dem Rotor verbunden, insbesondere aufgrund eine entsprechenden Geometrie der
Aussparungen und/oder Geometrie der Permanentmagnete. Bei einer Anordnung der Permanentmagnete in den Aussparungen des Rotors können diese besonders einfach an dem Rotor befestigt werden. Darüber hinaus gewährleistet die
Anordnung in den Aussparungen auch eine formschlüssige Befestigung der Permanentmagnete in dem Rotor. Darüber hinaus weisen die Aussparungen eine entsprechende Geometrie auf und die Permanentmagnete eine entspreche komplementär geformte Geometrie auf, so dass dadurch eine zusätzliche formschlüssige Verbindung zwischen dem Permanentmagnet und dem Rotor vorhanden ist, insbesondere beispielsweise dadurch, dass an den Aussparungen zusätzliche Nuten angeordnet sind, innerhalb derer ein Vorsprung der
Permanentmagnete angeordnet ist.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Pumpe in den Elektromotor integriert oder umgekehrt, indem der Rotor von dem Laufrad gebildet ist und/oder die
Permanentmagnete an dem Rotor sind mit einer kraftschlüssigen Verbindung mit dem Rotor verbunden. Die Permanentmagnete und der Rotor bestehen aus einem anderen Sinterstoff, so dass dadurch während des Sinterns eine unterschiedliche Formänderung auftritt und dadurch die Permanentmagnete an dem Rotor, insbesondere an den Aussparungen des Rotors, unter einer Vorspannung und damit kraftschlüssig mit dem Rotor verbunden sind.
In einer ergänzenden Ausführungsform ist der Rotor mit den Permanentmagneten mit einem in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Verfahren hergestellt und/oder die Pumpe ist als eine Innenzahnradpumpe ausgebildet und/oder der Elektromotor ist elektronisch kommutiert. Erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Rotors mit Permanentmagneten für einen Elektromotor mit den Schritten: Formen, insbesondere Pressen oder Gießen, eines Grünlings für den Rotor aus einem Sinterstoff, insbesondere aus einem Sinterpulver oder einem Sintergranulat, Formen, insbesondere Pressen oder Gießen, von Grünlingen für die
Permanentmagnete aus einem Sinterstoff, insbesondere aus einem Sinterpulver oder einem Sintergranulat, Sintern des Grünlings des Rotors zu dem Rotor in einem Sinterprozess, Sintern der Grünlinge für die Permanentmagnete zu den
Permanentmagneten in einem Sinterprozess, Verbinden der Permanentmagnete mit dem Rotor, wobei der Grünling für den Rotor und die Grünlinge für die
Permanentmagnete zusammen in einem gemeinsamen Sinterprozess gleichzeitig gesintert und dadurch, insbesondere mit einer stoffschlüssigen Sinterverbindung, miteinander verbunden werden. Der Grünling für den Rotor und die Grünlinge für die Permanentmagneten werden in einem gemeinsamen Sinterprozess gleichzeitig gesintert, so dass dadurch während des Sinterns die Grünlinge der
Permanentmagnete mit dem Grünlinge des Rotors verbunden werden,
insbesondere mit der stoffschlüssigen Sinterverbindung. Während des Sinterns werden die Grünlinge der Permanentmagnete und der Grünling des Rotors erwärmt, insbesondere unterhalb der Schmelztemperatur, und es kommt dabei zu einer Verringerung des Volumens der Grünlinge als Formänderung und dadurch zu einer Verdichtung, sowie zu einer Oberflächendiffusion zwischen den Partikeln der Sinterstoffe, so dass dadurch während des Sinterns die Grünlinge der
Permanentmagnete mit dem Grünlinge des Rotors verbunden werden. Vorzugsweise wird der Grünling für den Rotor aus einem ersten Sinterstoff, insbesondere einem ersten Sinterpulver oder einem ersten Sintergranulat, geformt und gepresst und die Grünlinge für die Permanentmagnete werden aus einem zweiten Sinterstoff, insbesondere einem zweiten Sinterpulver oder einem zweiten Sintergranulat, geformt und gepresst und der erste und zweite Sinterstoff bestehen aus einem unterschiedlichen Material und/oder die Grünlinge der
Permanentmagnete werden während des Sinterprozesses kraftschlüssig mit dem Grünling des Rotors verbunden und/oder der Grünling für den Rotor und die Grünlinge für die Permanentmagnete werden in einem identischen Sinterofen, insbesondere Vakuumofen, gesintert. Der erste und zweite Sinterstoff sind unterschiedlich, da für den Rotor ein anderes Material benötigt wird als für die
Permanentmagnete. Weisen der erste und zweite Sinterstoff während des Sinterns eine unterschiedliche Volumenreduzierung als Formänderung auf, und ist die Volumenreduzierung des Rotors kleiner als die Volumenreduzierung der
Permanentmagnete bzw. der Grünlinge der Permanentmagnete, kommt es zu einer Vorspannung zwischen den Grünlingen der Permanentmagnete bzw. den
Permanentmagneten und dem Grünling des Rotors bzw. dem Rotor, so dass dadurch die Permanentmagnete kraftschlüssig mit dem Rotor verbunden werden.
In einer Variante wird der zweite Sinterstoff in Aussparungen, insbesondere in Sachlöcher oder Durchgangslöcher, des Grünlings des Rotors eingebracht und anschließend wird das zweite Sinterpulver innerhalb der Aussparungen des
Grünlings des Rotors mit einem zweiten Form- und Presswerkzeug zu den
Grünlingen für die Permanentmagnete geformt und gepresst.
Zweckmäßig wird der Grünling für den Rotor mit einem ersten Form- und
Presswerkzeug geformt und gepresst und die Grünlinge werden für die
Permanentmagnete mit dem zweiten Form- und Presswerkzeug geformt und gepresst und vorzugsweise sind das erste und zweite Form- und Presswerkzeug unterschiedlich. In einer weiteren Ausführungsform wird zuerst der Grünling für den Rotor geformt, insbesondere gepresst, und anschließend die Grünlinge werden für die
Permanentmagnete geformt, insbesondere gepresst, und/oder aufgrund einer entsprechenden Geometrie der Aussparungen des Grünlings des Rotors werden die Grünlinge der Permanentmagnete bzw. die Permanentmagnete formschlüssig mit dem Grünling des Rotors bzw. dem Rotor verbunden. Das Form- und
Presswerkzeug zur Formung und Pressung des Grünlings des Rotors weist dabei eine Geometrie auf, so dass an den Aussparungen des Rotors Zusatzgeometrien ausgebildet sind, z. B. eine Nut oder eine Bohrung, so dass anschließend beim Einbringen des zweiten Sinterstoffes in die Aussparung nach dem Pressen des Grünlings des Rotors auch der zweite Sinterstoff für die Permanentmagnete sich in diese Zusatzgeometrien einfüllt und dadurch ist zu einer zusätzlichen
formschlüssigen Verbindung zwischen dem Grünling des Rotors bzw. dem Rotor und den Grünlingen der Permanentmagnete bzw. den Permanentmagneten hergestellt wird. Auch aufgrund der Anordnung der Permanentmagnete in den Aussparungen kommt es zu einer formschlüssigen Verbindung zwischen den
Permanentmagneten und dem Rotor. Insbesondere wird der erste Sinterstoff, insbesondere das erste Sinterpulver oder das erste Sintergranulat, automatisiert zu dem Form- und Presswerkzeug, insbesondere dem ersten Form- und Presswerkzeug, für den Rotor zugeführt und/oder der zweite Sinterstoff, insbesondere das zweite Sinterpulver oder das zweite Sintergranulat, wird automatisiert zu dem Form- und Presswerkzeug, insbesondere dem zweiten Form- und Presswerkzeug, für die Permanentmagnete zugeführt. In einer weiteren Ausgestaltung werden die Permanentmagnete nach dem
Sinterprozess, insbesondere innerhalb der Aussparungen des Rotors, magnetisiert. Nach dem Sinterprozess und vorzugsweise weiteren Verfahrensschritten werden die Permanentmagnete magnetisiert. Dies ist möglich, da die Permanentmagnete aus einem entsprechenden Material ausgebildet sind.
In einer ergänzenden Variante wird der Rotor mit den Permanentmagneten nach dem gemeinsamen Sinterprozess mit wenigstens einem weiteren Verfahren, insbesondere Sandstrahlen und/oder Schleifen und/oder Polieren und/oder Entgraten und/oder Reinigen und/oder Spannen und/oder Verpacken, bearbeitet.
Erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Pumpe mit Elektromotor, insbesondere einer in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Pumpe mit Elektromotor, zum Fördern eines Fluides, mit den Schritten: zur Verfügung stellen eines Laufrades mit Förderelementen für die Pumpe, zur Verfügung stellen eines Gehäuses, zur Verfügung stellen eines Elektromotors mit einem Stator und einem
Rotor zum Antrieb der Pumpe, wobei der Rotor mit Permanentmagneten versehen ist und der Rotor als auch die Permanentmagnete mit Sintern hergestellt werden, Anordnen und Montieren des Laufrades mit Förderelementen und des
Elektromotors mit dem Gehäuse, insbesondere innerhalb des Gehäuses, zu der Pumpe mit Elektromotor, wobei der Rotor mit den Permanentmagneten mit einem in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Verfahren hergestellt wird.
In einer weiteren Variante werden das Laufrad und der Rotor dahingehend hergestellt, dass von dem Laufrad mit dem Förderelementen auch der Rotor gebildet wird und/oder ein elektronisch kommutierter Elektromotor wird zur
Verfügung gestellt. In einer weiteren Ausgestaltung wird die Pumpe als eine Innenzahnradpumpe mit einem Innenzahnrad und einem Außenzahnrad zur Verfügung gestellt und insbesondere wird das Außenzahnrad dahingehend hergestellt, dass das
Außenzahnrad das Laufrad mit Zähnen als Förderelemente und den Rotor mit den
Permanentmagneten bildet.
In einer weiteren Ausführungsform besteht der Rotor und/oder der erste
Sinterstoff für den Rotor wenigstens teilweise, insbesondere vollständig,
Stahl, insbesondere Sinterstahl, oder aus weichmagnetischem Eisen.
In einer ergänzenden Ausgestaltung bestehen die Permanentmagnete und/oder der zweite Sinterstoff für die Permanentmagnete wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus einer Mischung von Neodym (Nd), Eisen (Fe) und Bor (B) oder aus einer Mischung aus Samarium (Sm), Kobalt (Co) und Eisen
(Fe).
In einer weiteren Ausgestaltung sind die Förderelemente Schaufeln oder Zähne eines Zahnrades.
In einer ergänzenden Variante ist die Pumpe eine Zahnradpumpe, insbesondere Innenzahnradpumpe.
In einer weiteren Ausgestaltung bildet das Laufrad den Rotor und/oder an oder in dem Laufrad sind die Permanentmagnete angeordnet oder integriert, d. h.
vorzugsweise ist die Pumpe in den Elektromotor integriert oder umgekehrt.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Pumpe in den Elektromotor oder umgekehrt integriert, vorzugsweise stellen die Pumpe und der Elektromotor untrennbare Baueinheiten dar.
In einer weiteren Variante umfasst die Pumpe mit Elektromotor eine
Einlassöffnung und eine Auslassöffnung für das Fluid, die in den Arbeitsraum münden. In einer weiteren Ausgestaltung ist die Pumpe eine Außenzahnradpumpe oder eine Kreiselpumpe oder eine Flügelzellenpumpe.
Zweckmäßig umfasst die Pumpe mit, vorzugsweise integriertem, Elektromotor eine, vorzugsweise elektronische, Steuerungseinheit zur Steuerung der Bestromung der Elektromagnete.
Zweckmäßig besteht das Gehäuse der Vorförderpumpe und/oder das Gehäuse der Hochdruckpumpe und/oder das Innen- und/oder Außenzahnrad wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Metall, z. B. Stahl oder Aluminium.
Insbesondere ist die Förderleistung der elektrischen Vorförderpumpe steuerbar und/oder regelbar.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine stark schematisierte Ansicht eines Hochdruckeinspritzsystems,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Vorförderpumpe ohne Gehäuse und eines Stators,
Fig. 3 eine Explosionsdarstellung der Vorförderpumpe gemäß Fig. 2,
Fig. 4 eine Draufsicht eines Grünlings des Rotors vor einem Sinterprozess in einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 5 eine Draufsicht des Grünlings des Rotors mit den Grünlingen der Permanentmagnete vor dem Sinterprozess in einem zweiten
Ausführungsbeispiel,
Fig. 6 einen Schnitt A-A gemäß Fig. 4 des Grünlings des Rotors, Fig. 7 einen Schnitt B-B gemäß Fig. 5 des Grünlings des Rotors mit einem Grünling eines Permanentmagneten und
Fig. 8 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines Rotors mit Permanentmagneten.
Ausführungsformen der Erfindung In Fig. 1 ist eine Pumpenanordnung 1 eines Hochdruckeinspritzsystems 2 dargestellt. Eine elektrische Vorförderpumpe 3 fördert aus einem Kraftstofftank 41 durch eine Kraftstoffleitung 35 Kraftstoff. Anschließend wird der Kraftstoff von der elektrischen Vorförderpumpe 3 zu einer Hochdruckpumpe 7 gefördert. Die Hochdruckpumpe 7 ist von einem Verbrennungsmotor 39 mittels einer
Antriebswelle 44 angetrieben.
Die elektrische Vorförderpumpe 3 weist einen Elektromotor 4 und eine Pumpe 5 auf (Fig. 2 und 3). Dabei ist der Elektromotor 4 der Pumpe 5 in die Pumpe 5 integriert und ferner ist die elektrische Vorförderpumpe 3 an der
Hochdruckpumpe 7 unmittelbar angeordnet. Die Hochdruckpumpe 7 fördert
Kraftstoff unter Hochdruck, beispielsweise einem Druck von 1000, 3000 oder 4000 bar, durch eine Hochdruckkraftstoffleitung 36 zu einem Hochdruck-Rail 42. Von dem Hochdruck-Rail 42 wird der Kraftstoff unter Hochdruck von einem Injektor 43 einem nicht dargestellten Verbrennungsraum des
Verbrennungsmotors 39 zugeführt. Der nicht für die Verbrennung benötigte
Kraftstoff wird mittels einer Rücklaufkraftstoffleitung 37 wieder zu dem
Kraftstofftank 41 zurückgeführt. Die Portingöffnungen 28 (Fig. 2) der elektrischen Vorförderpumpe 3 sind ohne eine externe Verbindung mit der Hochdruckpumpe 7 verbunden. Die Anbauposition der elektrischen Vorförderpumpe 3 an der Hochdruckpumpe 7 ist dabei dahingehend gewählt, dass durch kurze
hydraulische Verbindungen der Kraftstoff von der Druckseite der Vorförderpumpe 3 zu der Saugseite der Hochdruckpumpe 7 geleitet werden kann. In der
Kraftstoffleitung 35 von dem Kraftstofftank 41 zu der elektrischen
Vorförderpumpe 3 ist ein Kraftstofffilter 38 eingebaut. Dadurch kann in vorteilhafter Weise die Kraftstoffleitung 35 vom Kraftstofftank 41 zu der elektrischen Vorförderpumpe 3 kostengünstig ausgebildet werden, da sie keinem Überdruck standhalten muss. Der Elektromotor 4 (Fig. 2 und 3) der elektrischen Vorförderpumpe 3 wird mit Drehstrom bzw. Wechselstrom betrieben und ist in der Leistung steuerbar und/oder regelbar. Der Drehstrom bzw. Wechselstrom für den Elektromotor 4 wird von einer nicht dargestellten Leistungselektronik aus einem Gleichspannungsnetz eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeuges zur
Verfügung gestellt. Die elektrische Vorförderpumpe 3 ist damit eine elektronisch kummutierte Vorförderpumpe 3.
Die elektrische Vorförderpumpe 3 weist ein Gehäuse 8 mit einem Gehäusetopf 10 und einem Gehäusedeckel 9 auf (Fig. 3). Innerhalb des Gehäuses 8 der
Vorförderpumpe 3 sind die Pumpe 5 als Innenzahnradpumpe 6 bzw.
Zahnradpumpe 26 und der Elektromotor 4 angeordnet. Der Gehäusetopf 10 ist mit einer Ausnehmung 56 versehen. Der Elektromotor 4 weist einen Stator 13 mit Wicklungen 14 als Elektromagnete 15 und einen Weicheisenkern 45 als weichmagnetischen Kern 32 auf, der als ein Blechpaket 33 ausgebildet ist.
Innerhalb des Stators 13 ist die Pumpe 5 als Innenzahnradpumpe 6 mit einem Innenzahnrad 22 mit einem Innenzahnring 23 und ein Außenzahnrad 24 mit einem Außenzahnring 25 positioniert. Das Innen- und Außenzahnrad 22, 24 stellt damit ein Zahnrad 20 und ein Laufrad 18 dar und der Innen- und Außenzahnring 23, 25 weisen Zähne 21 als Förderelemente 19 auf. Zwischen dem Innen- und
Außenzahnrad 22, 24 bildet sich ein Arbeitsraum 47 aus. In das Außenzahnrad 24 sind Permanentmagnete 17 eingebaut, so dass das Außenzahnrad 24 auch einen Rotor 16 des Elektromotors 4 bildet. Der Elektromotor 4 ist damit in die Pumpe 5 integriert bzw. umgekehrt. Die Elektromagnete 15 des Stators 13 werden abwechselnd bestromt, so dass aufgrund des sich an den
Elektromagneten 15 entstehenden Magnetfeldes der Rotor 16 bzw. das
Außenzahnrad 24 in eine Rotationsbewegung um eine Rotationsachse 27 versetzt wird. An dem Stator 13 sind elektrische Kontaktelemente 34 angeordnet, welcher zur Bestromung der Elektromagnete 15 dienen. Die Kontaktelemente 34 sind nach der Montage in der Ausnehmung 56 des Gehäusetopfes 10
angeordnet.
Der Gehäusedeckel 9 dient als Lager 11 bzw. Axiallager 11 bzw. Gleitlager 1 1 für das Innen- bzw. Außenzahnrad 22, 24. Ferner sind in den Gehäusedeckel 9 eine Saug-Portingöffnung 29 und eine Druck-Portingöffnung 30, jeweils als
Portingöffnungen 28, eingearbeitet. Durch die Saug-Portingöffnung 29 strömt das zu fördernde Fluid, nämlich Kraftstoff, in die Vorförderpumpe 3 ein aus der Druck-Portingöffnung 30 strömt der Kraftstoff wieder aus der Vorförderpumpe 3 aus. Außerdem weist der Gehäusetopf 9 und der Gehäusedeckel 10 jeweils drei Bohrungen 46 auf, in denen nicht dargestellte Schrauben zum
Zusammenschrauben des Gehäusetopfes 9 und des Gehäusedeckels 10 positioniert sind.
Ein Grünling 51 für den Rotor 16 und die Grünlinge 52 für die
Permanentmagnete 17 werden mit Sintern hergestellt. In Fig. 4 und 6 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des Grünlings 51 für den Rotor 16 dargestellt. Aus einem ersten Sinterstoff, z. B. einem Sinterpulver, wird mit einem ersten Formund Presswerkzeug 58 der Grünling 51 für den Rotor 16 gepresst bzw. geformt. Dabei weist der Grünling 51 sechs Aussparungen 48 als Sacklöcher 49 auf. Nach dem Pressen des Grünlings 51 für den Rotor 16 wird ein zweiter
Sinterstoff, z. B. ein Sinterpulver, in die sechs Aussparungen 48 als
Sacklöcher 49 eingefüllt und mit einem zweiten Form- und Presswerkzeug 59 wird der zweite Sinterstoff in den sechs Sacklöchern 49 gepresst. Beim Pressen erfolgt ein zusätzliches Verdichten des zweiten Sinterstoffes. Dabei weist das erste Form- und Presswerkzeug 58 eine entsprechende Geometrie auf, so dass der Grünling 51 des Rotors 16 mit den sechs Aussparungen 48 als
Sacklöcher 49 ausgebildet ist und mit dem Außenzahnring 25 mit Zähnen 21.Als Permanentmagnete 17 werden sowohl gesinterte Permanentmagnete 17 ohne magnetische Eigenschaften als auch magnetische Permanentmagnete 17 nach dem Magnetisieren mit einem Magnetfeld betrachtet.
In Fig. 5 und 7 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des Grünlings 51 für den Rotor 16 dargestellt. Im Nachfolgenden werden im Wesentlichen nur die
Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 und 6
beschrieben. Die Aussparungen 48 sind nicht als Sacklöcher 49 sondern als Durchgangslöcher 50 ausgebildet. In Fig. 5 und 7 wurde bereits der zweite Sinterstoff in die Durchgangslöcher 50 eingefüllt und anschließend mittels des zweiten Form- und Presswerkzeuges 59 der zweite Sinterstoff in den
Durchgangslöchern 50 verdichtet und verpresst. In Fig. 8 ist ein Ablaufdiagramm zur Herstellung des Rotors 16 dargestellt. Zuerst erfolgt ein Zuführen 53 des ersten Sinterstoffes zu dem ersten Form- und Presswerkzeug 58. Der erste Sinterstoff besteht dabei beispielsweise aus Sinterstahl. Nach dem Pressen des ersten Sinterstoffes in dem ersten Form- und Presswerkzeug 58 zu dem Grünling 51 des Rotors 16 mit den Aussparungen 48 erfolgt ein Zuführen 54 des zweiten Sinterstoffes aus Neodym (Nd), Eisen (Fe) und Bor (B). Dabei wird der zweite Sinterstoff in die Aussparungen 48 des
Grünlings 51 des Rotors 16 eingeführt und anschließend erfolgt ein Pressen 57 der Grünlinge 52 der Permanentmagnete 17 innerhalb der Aussparungen 48 mit dem zweiten Form- und Presswerkzeug 59. Anschließend wird der Grünling 51 des Rotors 17 mit den bereits gepressten Grünlingen 52 der Permanentmagnete 17 innerhalb der Aussparungen 48 in einen Vakuumofen 61 als Sinterofen eingebracht und anschließend erfolgt hier ein Sintern 60 bzw. ein Sinterprozess 60, so dass gemeinsam und gleichzeitig der Grünling 51 des Rotors 16 mit dem Grünling 52 der Permanentmagnete 17 in dem Vakuumofen 61 gesintert und erwärmt werden. Darauffolgend erfolgt nach dem Herausnehmen des gesinterten Rotors 16 mit den gesinterten Permanentmagneten 17 und dem Abkühlen ein
Transport 64 und einem anschließenden Nachbearbeiten mit Sandstrahlen 62. Nach einem weiteren Transport 64 erfolgt ein Einlegen 65 in ein Spannnest. Darüber hinaus erfolgt zwischen dem Sandstrahlen 62 und dem Verpacken 63 eine Werkstoffprüfung 31. Nach dem Einlegen 65 in das nicht dargestellte Spannnest erfolgt ein Spannen 66 und darauffolgend ein Nachbearbeiten durch
Schleifen 67 der beiden Planflächen des Rotors 16. Darauffolgend erfolgt ein Polieren 68 und ein Einlegen 70 in eine nicht dargestellte Entgratvorrichtung. Zwischen dem Polieren 68 und dem Einlegen 70 in die Entgratvorrichtung erfolgt zusätzlich eine Stichprobenprüfung 69 auf die Außenmaße des Rotors 16.
Anschließend erfolgt ein Entgraten 71 sowie ein Reinigen 72. Zwischen dem
Entgraten 71 und dem Reinigen 72 wird ein weiterer Transport 64 ausgeführt. Nach dem Reinigen 72 erfolgt ein Magnetisieren 74 der Permanentmagnete 17 bzw. der gesinterten Permanentmagnete 17, die nach dem Sintern noch keine magnetischen Eigenschaften bzw. ein Magnetfeld aufweisen. Zwischen dem Reinigen 72 und dem Magnetisieren 74 wird eine Sichtprüfung 73 ausgeführt.
Nach dem Magnetisieren der gesinterten Permanentmagnete 17 zu den
Permanentmagneten 17 erfolgt eine Prüfung 75 des Magnetfeldes der magnetischen Permanentmagnete 17. Zum Ende des Herstellungsverfahrens werden die Rotoren 16 mit den Permanentmagneten 17 dem Verfahrensschritt des Verpackens 63 zugeführt. Insgesamt betrachtet sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur
Herstellung des Rotors 16 mit den Permanentmagneten 17 wesentliche Vorteile verbunden. Der Grünling 51 des Rotors 16 ohne den Permanentmagneten 17 bzw. den Grünlingen 52 der Permanentmagnete 17 wird getrennt von den Grünlingen 52 für die Permanentmagnete 17 gepresst und anschließend wird der Grünling 51 für den Rotor 16 und die Grünlinge 52 für die Permanentmagnete 17 gemeinsam und gleichzeitig in dem Vakuumofen 61 gesintert, so dass dadurch die Grünlinge 52 für die Permanentmagnete 17 stoffschlüssig mit einer
Sinterverbindung mit dem Grünling 51 für den Rotor 16 verbunden werden.
Dadurch ist in vorteilhafter Weise nur ein Sinterprozesse zur Herstellung des Rotors 16 und mit den Permanentmagneten 17 erforderlich und eine zusätzliche und aufwendige Klebeverbindung zwischen den gesinterten Permanentmagneten 17 und dem gesinterten Rotor 16 mit einem Klebstoff ist nicht mehr erforderlich. Dadurch können in vorteilhafter Weise die Kosten für die Herstellung des Rotors 16 mit den Permanentmagneten 17 deutlich reduziert werden und es kann eine besonders zuverlässige und dauerhafte stoffschlüssige Sinterverbindung zwischen den Permanentmagneten 17 und dem Rotor 16 hergestellt werden.

Claims

Ansprüche
Pumpe (5) mit Elektromotor (4), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, zum Fördern eines Fluides, umfassend
- ein Laufrad (18) mit Förderelementen (19), von dem um eine
Rotationsachse (27) eine Rotationsbewegung ausführbar ist,
- einen an dem Laufrad (18) vorhandenen Arbeitsraum (47),
- einen Elektromotor (4) mit einem Stator (13) und einem Rotor (16), wobei der Rotor (16) mit Permanentmagneten (17) versehen ist,
- vorzugsweise ein Gehäuse (8), wobei
- der Rotor (16) und die Permanentmagnete (17) mittels Sintern
hergestellt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (17) an dem Rotor (16) mit einer stoffschlüssigen Sinterverbindung mit dem Rotor (16) verbunden sind.
Pumpe mit Elektromotor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (17) in Aussparungen (48), insbesondere in Sacklöchern (49) oder in Durchgangslöchern (50), des Rotors (16) angeordnet sind
und/oder
die Permanentmagnete (17) an dem Rotor (16) mit einer formschlüssigen Verbindung mit dem Rotor (16) verbunden sind, insbesondere aufgrund eine entsprechenden Geometrie der Aussparungen (48) und/oder Geometrie der Permanentmagnete (17). Pumpe mit Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (5) in den Elektromotor (4) integriert ist oder umgekehrt, indem der Rotor (16) von dem Laufrad (18) gebildet ist
und/oder
die Permanentmagnete (17) an dem Rotor (16) mit einer kraftschlüssigen Verbindung mit dem Rotor (16) verbunden sind.
Pumpe mit Elektromotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (16) mit den Permanentmagneten (17) mit einem Verfahren gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 5 bis 12 hergestellt ist und/oder
die Pumpe (5) als eine Innenzahnradpumpe (6) ausgebildet ist und/oder
der Elektromotor (4) elektronisch kommutiert ist.
Verfahren zur Herstellung eines Rotors (16) mit Permanentmagneten (17) für einen Elektromotor (4) mit den Schritten:
- Formen, insbesondere Pressen oder Gießen, eines Grünlings (51) für den Rotor (16) aus einem Sinterstoff, insbesondere aus einem Sinterpulver oder einem Sintergranulat,
- Formen, insbesondere Pressen oder Gießen, von Grünlingen (52) für die Permanentmagnete (17) aus einem Sinterstoff, insbesondere aus einem Sinterpulver oder einem Sintergranulat,
- Sintern des Grünlings (51) des Rotors (16) zu dem Rotor (16) in
einem Sinterprozess,
- Sintern der Grünlinge (52) für die Permanentmagnete (17) zu den Permanentmagneten (17) in einem Sinterprozess,
- Verbinden der Permanentmagnete (17) mit dem Rotor (16), dadurch gekennzeichnet, dass der Grünling (51) für den Rotor (16) und die Grünlinge (52) für die Permanentmagnete (17) zusammen in einem gemeinsamen
Sinterprozess gleichzeitig gesintert und dadurch, insbesondere mit einer stoffschlüssigen Sinterverbindung, miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Grünling (51) für den Rotor (16) aus einem ersten Sinterstoff, insbesondere einem ersten Sinterpulver oder einem ersten
Sintergranulat, geformt und gepresst werden und die Grünlinge (52) für die Permanentmagnete (17) aus einem zweiten Sinterstoff, insbesondere einem zweiten Sinterpulver oder einem zweiten Sintergranulat, geformt und gepresst werden und der erste und zweite Sinterstoff aus einem unterschiedlichen Material bestehen
und/oder
die Grünlinge (52) der Permanentmagnete (17) während des
Sinterprozesses kraftschlüssig mit dem Grünling (51) des Rotors (16) verbunden werden
und/oder
der Grünling (51) für den Rotor (16) und die Grünlinge (52) für die Permanentmagnete (17) in einem identischen Sinterofen, insbesondere Vakuumofen, gesintert werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Sinterstoff in Aussparungen (48), insbesondere in Sachlöcher (49) oder Durchgangslöcher (50), des Grünlings (51) des Rotors (16) eingebracht wird und anschließend das zweite Sinterpulver innerhalb der Aussparungen (48) des Grünlings (51) des Rotors (16) mit einem zweiten Form- und Presswerkzeug (59) zu den Grünlingen (52) für die
Permanentmagnete (17) geformt und gepresst wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Grünling (51) für den Rotor (16) mit einem ersten Form- und
Presswerkzeug (58) geformt und gepresst wird und die Grünlinge (52) für die Permanentmagnete (17) mit dem zweiten Form- und Presswerkzeug (59) geformt und gepresst werden und vorzugsweise das erste und zweite Form- und Presswerkzeug (58, 59) unterschiedlich sind.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst der Grünling (51) für den Rotor (16) geformt, insbesondere gepresst, wird und anschließend die Grünlinge (52) für die
Permanentmagnete (17) geformt, insbesondere gepresst, werden und/oder
aufgrund einer entsprechenden Geometrie der Aussparungen (48) des Gründlings (51) des Rotors (16) die Grünlinge (52) der
Permanentmagnete (17) bzw. die Permanentmagnete (17) formschlüssig mit dem Grünling (51) des Rotors (16) bzw. dem Rotor (16) verbunden werden.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sinterstoff, insbesondere das erste Sinterpulver oder das erste Sintergranulat, automatisiert zu dem Form- und Presswerkzeug (58), insbesondere dem ersten Form- und Presswerkzeug (58), für den Rotor (16) zugeführt wird
und/oder der zweite Sinterstoff, insbesondere das zweite Sinterpulver oder das zweite Sintergranulat, automatisiert zu dem Form- und Presswerkzeug (59), insbesondere dem zweiten Form- und Presswerkzeug (59), für die Permanentmagnete (17) zugeführt wird.
1 1. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (17) nach dem Sinterprozess, insbesondere innerhalb der Aussparungen des Rotors (16), magnetisiert werden.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (16) mit den Permanentmagneten (17) nach dem gemeinsamen Sinterprozess mit wenigstens einem weiteren Verfahren, insbesondere Sandstrahlen und/oder Schleifen und/oder Polieren und/oder Entgraten und/oder Reinigen und/oder Spannen und/oder Verpacken, bearbeitet wird.
13. Verfahren zur Herstellung einer Pumpe (4) mit Elektromotor (5),
insbesondere einer Pumpe (4) mit Elektromotor (5) gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 4, zum Fördern eines Fluides, mit den Schritten:
- zur Verfügung stellen eines Laufrades (18) mit Förderelementen (19) für die Pumpe (5),
- zur Verfügung stellen eines Gehäuses (8),
- zur Verfügung stellen eines Elektromotors (4) mit einem Stator (13) und einem Rotor (16) zum Antrieb der Pumpe (5), wobei der Rotor (16) mit Permanentmagneten (17) versehen ist und der Rotor (16) als auch die Permanentmagnete (17) mit Sintern hergestellt werden,
- Anordnen und Montieren des Laufrades (18) mit Förderelementen (19) und des Elektromotors (4) mit dem Gehäuse, insbesondere innerhalb des Gehäuses (8), zu der Pumpe (5) mit Elektromotor (4), dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (16) mit den Permanentmagneten (17) mit einem Verfahren gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 5 bis 12 hergestellt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (18) und der Rotor (16) dahingehend hergestellt werden, dass von dem Laufrad (18) mit dem Förderelementen (19) auch der Rotor
(16) gebildet wird
und/oder
ein elektronisch kommutierter Elektromotor (4) zur Verfügung gestellt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (5) als eine Innenzahnradpumpe (6) mit einem Innenzahnrad (22) und einem Außenzahnrad (24) zur Verfügung gestellt wird und insbesondere das Außenzahnrad (24) dahingehend hergestellt wird, dass das Außenzahnrad (24) das Laufrad (18) mit Zähnen (21) als
Förderelemente (19) und den Rotor (16) mit den Permanentmagneten
(17) bildet.
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