WO1999063644A1 - Förderaggregat für kraftstoff - Google Patents

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WO1999063644A1
WO1999063644A1 PCT/DE1999/001342 DE9901342W WO9963644A1 WO 1999063644 A1 WO1999063644 A1 WO 1999063644A1 DE 9901342 W DE9901342 W DE 9901342W WO 9963644 A1 WO9963644 A1 WO 9963644A1
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WO
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rotor
impeller
fuel delivery
delivery unit
unit according
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Application number
PCT/DE1999/001342
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English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Dobler
Michael HÜBEL
Willi Strohl
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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Priority to KR1020007000939A priority patent/KR20010022360A/ko
Priority to US09/463,865 priority patent/US6361291B1/en
Priority to JP2000552755A priority patent/JP2002517971A/ja
Priority to EP99932621A priority patent/EP1000455A1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/04—Feeding by means of driven pumps
    • F02M37/048—Arrangements for driving regenerative pumps, i.e. side-channel pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/04—Feeding by means of driven pumps
    • F02M37/08—Feeding by means of driven pumps electrically driven
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D13/0646—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the hollow pump or motor shaft being the conduit for the working fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D5/00—Pumps with circumferential or transverse flow
    • F04D5/002—Regenerative pumps
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans

Definitions

  • the invention relates to a fuel delivery unit of the type defined in the preamble of claim 1.
  • the delivery pump and the electric motor for driving it are arranged in a housing next to one another.
  • the pump or impeller which is equipped with vanes or impeller blades on its circumference, is non-rotatably seated on a shaft of the rotor or rotor, which carries a rotor or armature winding lying in slots and rotates in a stator or stator covered with permanent magnet segments.
  • the power supply to the armature winding is carried out via a commutator or commutator located on the rotor shaft and two current brushes resting radially on the commutator under spring pressure.
  • the fuel delivery unit according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that by combining the rotating parts of the delivery unit, i.e. the impeller of the feed pump and the rotor of the electric motor, a very simple and compact structure is achieved in a single part, which can be produced with little manufacturing effort.
  • the conveyor unit can be very flat, that is, with an extremely low axial Dimension to be executed.
  • the increasing outside diameter of the conveyor unit in connection with the usual design of the conveyor unit is not only not a disadvantage, but also opens up the possibility for additional measures to improve the efficiency of the conveyor unit.
  • Dispensing with the commutator and current brushes means that brush wear is eliminated, so that the service life of the conveyor unit is increased.
  • the electric motor is designed as a DC motor, the necessary commutation of the current in the stator winding is carried out electronically.
  • the cylindrical piamp chamber is delimited by two radially extending, axially spaced side walls and a peripheral wall connecting the two side walls along their circular periphery.
  • Impeller is opposite the side walls with a gap distance
  • the inner surface of the stator formed by a grooved laminated core forms the peripheral wall of the pump chamber.
  • the impeller has a variety of in
  • Vane chambers delimiting radial impeller blades by a
  • Outer ring are interconnected.
  • the permanent magnets are on the
  • plastic-bonded rare earth magnets can be used, which are preferably embedded in the plastic matrix of the impeller.
  • a groove-like side channel open to the pump chamber is formed concentrically to the impeller axis with an interrupter web remaining between the side channel end and the side channel beginning, based on the flow direction.
  • the beginning of the side channel of at least one side channel is connected to a suction opening and the end of the side channel is connected to a pressure outlet, the axes of the inlet and outlet channels from the suction opening and to the pressure outlet being either axially or preferably radially aligned.
  • Fig. 1 shows a longitudinal or meridial section of the conveyor unit, the section being formed in the upper half of the illustration
  • FIG. 2 shows sections of the same representation as in FIG. 1 modified conveyor unit
  • Fig. 3 shows another preferred example in which the electric motor
  • Fig. 4 shows a rotor cage of the asynchronous motor with oblique grooves
  • the delivery unit shown schematically in FIG. 1 serves to deliver fuel from a reservoir to the engine of a motor vehicle.
  • the delivery unit is usually arranged in connection with a filter bowl as a so-called tank installation unit in the fuel tank or fuel tank of the motor vehicle.
  • the delivery unit has a delivery pump 11 designed as a flow or side channel pump and an electric motor 12 driving the delivery pump 11.
  • Feed pump 11 and electric motor 12 are accommodated in a common housing 13.
  • the structure and operation of the feed pump 11 is known and described for example in DE 40 20 521 AI.
  • a pump chamber 14 is formed in the housing 13 and is delimited in the axial direction by two radially extending, axially spaced-apart side walls 141, 142 and in the circumferential direction by a peripheral wall 143 connecting the two side walls 141, 142 along their ice-shaped periphery.
  • a pump or impeller 16 is arranged in the pump chamber 14 and sits on a shaft 17 in a rotationally fixed manner.
  • the shaft 17 is received with two shaft ends in two bearings 18, 19, which in the two Side walls 141, 142 are formed.
  • the axis of the shaft 17 is colinear with the impeller axis 161 and the axis of the pump chamber 14.
  • the impeller 16 has a plurality of circumferentially spaced radial impeller blades 20, only two of which can be seen in the drawing.
  • the impeller blades 20 are connected to one another by an outer ring 21.
  • Two impeller blades 20 delimit between them a blade chamber 22 which is axially open.
  • the impeller 16 lies opposite the side walls 141, 142 at a gap distance, and the outer ring 21 encloses a radial gap with the peripheral wall 143 of the pump chamber 14.
  • each side wall 141, 142 of the pump chamber 14 a groove-like side channel 23 or 24 is formed which is open towards the pump chamber 14 and is arranged concentrically to the impeller axis 161 and an interrupter web remains in the circumferential direction almost over 330 ° from the beginning of a side channel.
  • the side channel start 231 and 241 of the side channels 23, 24 can be seen in the lower sectional view.
  • the end of the side channel is offset by a circumferential angle of approximately 330 °.
  • Each side channel 23, 24 is connected via a radially oriented inflow channel 25 or 26 to a suction opening 27 of the delivery unit.
  • the side channel ends of the two side channels 23, 24, which cannot be seen here, are each connected to a pressure port of the delivery unit via an outlet channel.
  • the side channel ends of the two side channels 23, 24, which cannot be seen here, are each connected to a pressure port of the delivery unit via an outlet channel.
  • only the side channel beginning 231 of the side channel 23 is connected to an inflow channel 25 and only the side channel end of the side channel 24 is connected to an outflow channel.
  • the inflow channel 26 is omitted on the right in the sectional view, and the side channel 24 shows a cross section in this area, as is indicated by the broken lines in the drawing.
  • the inflow channels 25, 26 can be arranged axially, but the radial orientation has the advantage of lower flow losses and can be because of easily realize relatively large outer diameter of the conveyor unit.
  • the electric motor 12 which is designed with an internal pole rotor, has, in a known manner, a stator 28 and a rotor 29, which is integrated into the impeller 16 of the feed pump 11 in order to achieve an extremely flat design of the feed unit. Its magnetic poles are formed by permanent magnet segments 30 which are fastened on the outer ring 21 of the impeller 16. In order to achieve a favorable magnetic yoke, the outer ring 21 is preferably made of servomagnetic material.
  • the stator 28 is a grooved laminated core
  • An armature winding 32 is usually arranged in the grooves of the laminated core 31, of which only the two end windings 321 and 322 and the two connecting lines 323 and 324 can be seen in the schematic drawing
  • the electric motor 12 is commutated electronically.
  • the impeller 16 of the feed pump 11 is made of plastic, there is a manufacturing advantage if the permanent magnet segments 30 are made of plastic ferrites or are plastic-bonded rare earth magnets.
  • the side walls 141 and 142 of the pump chamber 14 are formed here on the one hand by a cover 131 which closes the housing 13 at the end and by a radial flange 132 arranged in the housing 13.
  • a stub shaft 33 protruding at right angles into the pump chamber 14 is formed in one piece, on which the impeller 16 rotates freely is stored. After inserting the impeller 16, the cover 131 is placed tightly on the housing 13 and firmly connected to it.
  • FIG. 3 shows a further preferred exemplary embodiment in which the electric motor 12 is an asynchronous motor 34, in particular a three-phase asynchronous motor.
  • the stator 28 for example, as can already be seen in FIG. 1, forms the stator 28 with a laminated core 31 and an armature winding 32
  • the rotor 29 of the asynchronous motor 34 is the impeller 16.
  • the rotor 29 is a short-circuit rotor.
  • This squirrel-cage rotor has a rotor cage 35.
  • the rotor cage 35 of the squirrel-cage rotor is preferably made of copper, bronze or aluminum. These materials have favorable electromagnetic properties as well as good manufacturing and strength properties.
  • the rotor cage is preferably manufactured in one piece.
  • the impeller 16 and the rotor cage 35 in turn form a unit.
  • the impeller 16 and the rotor cage 35 can also be manufactured separately from one another and then combined into one unit.
  • This unit in turn preferably has a coating 36.
  • the coating enables a smooth completion of all surfaces of the unit formed by the impeller 16 and the rotor cage 35. This minimizes gap losses in the pump chamber 14 of the feed pump 11.
  • the coating 36 is achieved, for example, by dipping in an appropriate bath. Another method is the encapsulation of the unit consisting of the impeller 16 and the rotor cage 35.
  • FIG. 3 enables the pump wheel 16 to be manufactured in a simplified and very cost-effective manner.
  • the use of a rotor cage 35 avoids wear and high manufacturing costs.
  • the rotor cage 35 is arranged on the outer circumference 37 of the impeller 16.
  • the rotor cage 35 is offset further inward from the impeller axis 161, but without thereby affecting the side channels 23, 24 or vane chambers 22.
  • This slightly further inward arrangement of the rotor cage 35 is advantageous, for example, if the unit comprising the rotor cage 35 and the impeller 16 is composed of several parts.
  • the short-circuit rotor expediently has a star-delta switchover 38.
  • the electric motor 12 runs in a delta connection.
  • the starting current which is several times the nominal current, to be reduced by using partial voltages. This also reduces the torque required to start the electric motor 12 as a function of the square of the voltage as well as the starting current to approximately one third.
  • Figure 4 shows the rotor cage 35 with inclined grooves 37.
  • the inclination has the advantage that electromagnetic harmonics are suppressed.
  • Another advantage of using a short-circuit rotor for the electric motor is that it has no unique number of pole pairs.
  • the rotor cage 35 can therefore be used in different electric motors with different numbers of pole pairs of the stator, which supports a modular system for different feed pumps.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoff-Förderaggregat mit einer Seitenkanalpumpe, die in einem Gehäuse (13) eine Pumpenkammer (14) und in der Pumpenkammer (14) ein Laufrad (16) aufweist, und mit einem das Laufrad (16) antreibenden Elektromotor (12) mit einem Stator (28) und einem Rotor (29). Das Laufrad (16) des Kraftstoff-Förderaggregats ist gleichzeitig der Rotor (29) eines Asynchronmotors. Der Elektromotor (12) lässt sich aus wenigen und dabei sehr störunanfälligen wie widerstandsfähigen Bauteilen zusammensetzen.

Description

Förderaggregat für Kraftstoff
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Förderaggregat für Kraftstoff der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.
Bei einem bekannten Förderaggregat dieser Art zum Fördern von Kraftstoff aus einem KraftstofEbehälter zu einer Breimkrairmaschine eines Kraftfahrzeugs (WO 95/25885) sind die Förderpumpe und der Elektromotor zu deren Antrieb in einem Gehäuse nebeneinander angeordnet. Das Pumpen- oder Laufrad, das an seinem Umfang mit Flügeln oder Laufradschaufeln besetzt ist, sitzt drehfest auf einer Welle des Rotors oder Läufers, der eine in Nuten einliegende Rotor- oder Ankerwicklung trägt und in einem mit Permanentmagnetsegmenten belegten Ständer oder Stator umläuft. Die Stronizuführung zur Ankerwicklung erfolgt über einen auf der Rotorwelle sitzenden Kommutator oder Stromwender und zwei auf den Kommutator unter Federdruck radial aufliegenden Strombürsten.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Förderaggregat für Kraftstoff mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß durch Zusammenfassung der drehenden Teile des Förderaggregats, also des Laufrads der Förderpumpe und des Rotors des Elektromotors, zu einem einzigen Teil ein sehr einfacher und kompakter Aufbau erzielt wird, der mit geringem Fertigungsaufwand herstellbar ist. Insbesondere kann das Förderaggregat sehr flach, also mit extrem geringer axialer Abmessung, ausgeführt werden. Der dabei sich vergrößernde Außendurchmesser des Förderaggregats stellt im Zusammenhang mit der üblichen Ausbildung des Förderaggregats nicht nur keinen Nachteil dar, sondern eröffnet die Möglichkeit für zusätzliche Maßnahmen zur Verbesserung des Wirkungsgrads des Förderaggregats. Durch den Verzicht auf Kommutator und Strombürsten entfällt der Bürstenverschleiß, so daß sich die Lebensdauer des Förderaggregats erhöht. Bei der Ausbildung des Elektromotors als Gleichstrommotor wird die notwendige Kommutierung des Stroms in der Statorwicklung elektronisch vorgenommen.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Förderaggregats möglich.
Gemäß einer bevorzugten AuslMirungsform der Erfindung ist die zylinderförmige Piαmpenkammer von zwei sich radial erstreckenden, voneinander axial beabstandeten Seitenwänden und einer die beiden Seitenwände längs deren kreisförmigen Peripherie miteinander verbindenden Peripheriewand begrenzt. Das
Laufrad liegt jeweils mit Spaltabstand den Seitenwänden gegenüber, und die
Innenfläche des von einem genuteten Blechpaket gebildeten Stators bildet die Peripherwand der Pumpenkammer. Das Laufrad weist eine Vielzahl von in
Umfangsrichtung voneinander beabstandeten, zwischen sich axial offene
Schaufelkammern begrenzenden radialen Laufradschaufeln auf, die durch einen
Außenring miteinander verbunden sind. Die Permanentmagnete sind auf dem
Außenring befestigt und werden bei Ausführung des Förderaggregats in Kunststoff bevorzugt aus Plastoferriten hergestellt.
Alternativ hierzu können kunststoffgebundene Seltenerdmagnete eingesetzt werden, die vorzugsweise in die Kunststoffinatrix des Laufrades eingelagert sind. Gemäß einer vorteilhaften Ausfiihrungsform der Erfindung ist in jeder Seitenwand der Pumpenkammer ein zum Pumpenraum hin offener, nutartiger Seitenkanal konzentrisch zur Laufradachse mit einem zwischen Seitenkanalende und Seitenkanalanfang, bezogen auf die Strömungsrichtung, verbleibenden Unterbrechersteg ausgebildet. Der Seitenkanalanfang mindestens eines Seitenkanals steht mit einer Ansaugöffhung und das Seitenkanalende mit einem Druckauslaß in Verbindung, wobei die Achsen der Zu- und Abströmkanäle von der Ansaugöffhung und zu dem Druckauslaß entweder axial oder vorzugsweise radial ausgerichtet sind. Durch die besonders vorteilhafte radiale Zu- und Abströmung des Kraftstoffs in die bzw. aus der Pumpenkammer wird eine wesentliche Reduzierung der Strömungsverluste erreicht und damit der Wirkungsgrad der Pumpe verbessert. Die radiale An- und Abströmung wird im Gegensatz zu den herkömmlichen Seitenkanalpumpen problemlos durch den aufgrund der erfindungsgemäßen Bauweise vergrößerten Außendurchmesser des Förderaggregats möglich, da dadurch in radialer Richtung genügend Bauraum für die Unterbringung entsprechender Zu- und Abströmkanäle vorhanden ist.
Zeichnung
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:
Fig. 1 einen Längs- oder Meridialschnitt des Förderaggregats, wobei der Schnitt in der oberen Hälfte der Darstellung durch das ausgebildete
Strömungsgebiet und in der unteren Hälfte der Darstellung durch den Ansaugbereich des Förderaggregats geführt ist,
Fig. 2 ausschnittsweise eine gleiche Darstellung wie in Fig. 1 eines modifizierten Förderaggregates,
Fig. 3 ein weiteres bevorzugtes Beispiel, bei dem der Elektromotor ein
Asynchronmotor ist,
Fig. 4 einen Läuferkäfig des Asynchronmotors mit schräg verlaufenden Nuten, und
Fig. 5, 6, 7 unterschiedliche, verwendbare Stäbe für den Läuferkäfig.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Das in Fig. 1 schematisch dargestellte Förderaggregat dient zum Fördern von Kraftstoff aus einem Vorratsbehälter zur Brermkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Üblicherweise wird das Förderaggregat in Verbindung mit einem Filtertopf als sog. Tankeinbaueinheit in dem KraftstofEbehälter oder Kraftstofftank des Kraftfahrzeugs angeordnet. Das Förderaggregat weist eine als Strömungs- oder Seitenkanalpumpe ausgebildete Förderpumpe 11 und einen die Förderpumpe 11 antreibenden Elektromotor 12 auf. Förderpumpe 11 und Elektromotor 12 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 13 aufgenommen. Der Aufbau und die Wirkungsweise der Förderpumpe 11 ist bekannt und beispielsweise in der DE 40 20 521 AI beschrieben. Im Gehäuse 13 ist eine Pumpenkammer 14 ausgebildet, die in Achsrichtung von zwei sich radial erstreckenden, voneinander axial beabstandeten Seitenwänden 141, 142 und in Umfangsrichtung von einer die beiden Seitenwände 141, 142 längs deren lαeisförmiger Peripherie miteinander verbindende Peripherwand 143 begrenzt ist. In der Pumpenkammer 14 ist ein Pumpen- oder Laufrad 16 angeordnet, das drehfest auf einer Welle 17 sitzt. Die Welle 17 ist mit beiden Wellenenden in zwei Lagern 18, 19 aufgenommen, die in den beiden Seitenwänden 141, 142 ausgebildet sind. Die Achse der Welle 17 ist kolinear mit der Laufradachse 161 und der Achse der Pumpenkammer 14. Das Laufrad 16 weist eine Vielzahl von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten, radialen Laufradschaufeln 20 auf, von denen in der Zeichnung nur zwei zu sehen sind. Die Laufradschaufeln 20 sind durch einen Außenring 21 miteinander verbunden. Jeweils zwei Laufradschaufeln 20 begrenzen zwischen sich eine Schaufelkammer 22, die axial offen ist. Das Laufrad 16 liegt mit Spaltabstand den Seitenwänden 141, 142 gegenüber, und der Außenring 21 schließt mit der Peripheriewand 143 der Pumpenkammer 14 einen radialen Spalt ein. In jeder Seitenwand 141, 142 der Pumpenkammer 14 ist ein zur Pumpenkammer 14 hin offener, nutartiger Seitenkanal 23 bzw. 24 ausgebildet, der konzentrisch zur Laufradachse 161 angeordnet ist und in Umfangsrichtung nahezu über 330° von einem Seitenkanalanfang ein Unterbrechersteg verbleibt. In der Zeichnung sind im unteren Schnittbild lediglich der Seitenkanalanfang 231 und 241 der Seitenkanäle 23, 24 zu sehen. Das Seitenkanalende ist demgegenüber um etwa 330° Umfangswinkel versetzt angeordnet. Jeder Seiterikanal 23, 24 steht über einen radial ausgerichteten Zuströmkanal 25 bzw. 26 mit einer Ansaugöffhung 27 des Förderaggregats in Verbindung. Die hier nicht zu sehenden Seitenkanalenden der beiden Seitenkanäle 23, 24 stehen über je einen Ablaufkanal mit einem Druckstutzen des Förderaggregats in Verbindung. Die hier nicht zu sehenden Seitenkanalenden der beiden Seitenkanäle 23, 24 stehen über je einen Ablaufkanal mit einem Druckstutzen des Förderaggregats in Verbindung. In einer alternativen Aus:£ührangsforrn der Erfindung ist nur der Seitenkanalanfang 231 des Seitenkanals 23 mit einem Zuströmkanal 25 und lediglich das Seitenkanalende des Seitenkanals 24 mit einem Abströmkanal verbunden. In diesem Fall entfällt der Zuströmkanal 26 rechts im Schnittbild, und der Seitenkanal 24 zeigt in diesem Bereich einen Querschnitt, wie er in der Zeichnung strichliniert angedeutet ist. Darüber hinaus können die Zuströmkanäle 25, 26 axial angeordnet werden, jedoch hat die radiale Ausrichtung den Vorteil der geringeren Strömungsverluste und läßt sich wegen des relativ großen Außendurchmessers des Förderaggregats leicht realisieren.
Der mit sog. Innenpolläufer ausgebildete Elektromotor 12 weist in bekannter Weise einen Stator 28 und einen Rotor 29 auf, der zur Erzielung einer extrem flachen 5 Bauweise des Förderaggregats in das Laufrad 16 der Förderpumpe 11 integriert ist. Seine Magnetpole werden von Permanentmagnetsegmenten 30 gebildet, die auf dem Außenring 21 des Laufrads 16 befestigt sind. Zur Erzielung eines günstigen magnetischen Rückschlusses ist der Außenring 21 bevorzugt aus servomagnetischem Material ausgebildet. Der Stator 28 ist als genutetes Blechpaket
10 31 koaxial zur Laufradachse 161 im Gehäuse 13 so angeordnet, daß die Innenringfläche des Blechpakets 31 die Peripherwand 143 der Pumpenkammer 14 bildet. In den Nuten des Blechpakets 31 ist üblicherweise eine Ankerwicklung 32 angeordnet, von der in der schematischen Zeichnung nur die beiden stirnseitigen Wickelköpfe 321 und 322 und die beiden Anschlußleitungen 323 und 324 zu sehen
15 sind. Im Falle eines Gleichstromantriebs wird der Elektromotor 12 elektronisch kommutiert.
Wird das Laufrad 16 der Förderpumpe 11 aus Kunststoff hergestellt, so ergibt sich ein Fertigungsvorteil, wenn die Permanentmagnetsegmente 30 aus Plastoferriten hergestellt werden bzw. kunststoffgebundene Seltenerdmagnete sind.
20
Das in Fig. 2 ausschnittsweise im Schnitt dargestellte weitere Ausführungsbeispiel des Förderaggregats ist lediglich hinsichtlich der Lagerung des Laufrades 16 im Gehäuse 13 modifiziert und stimmt im übrigen mit dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel überein, so daß gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen
25 gekennzeichnet sind. Die Seitenwände 141 und 142 der Pumpenkammer 14 sind hier einerseits von einem das Gehäuse 13 stirnseitig abschließenden Deckel 131 und von einem im Gehäuse 13 angeordneten, radialen Flansch 132 gebildet. Am Gehäuseflansch 132 ist ein rechtwinklig in die Pumpenkammer 14 hineinragender Wellenstumpf 33 einstückig ausgebildet, auf dem das Laufrad 16 freidrehend gelagert ist. Nach Einsetzen des Laufrads 16 wird der Deckel 131 dicht auf das Gehäuse 13 aufgesetzt und mit diesem fest verbunden.
Figur 3 zeigt ein weiteres bevorzugtes Ausiührungsbeispiel, bei dem der Elektromotor 12 ein Asynchronmotor 34 ist, insbesondere ein Drehstrom- Asynchronmotor. Während der Stator 28, beispielsweise wie schon in Fig. 1 ersichtlich, mit einem Blechpaket 31 und einer Ankerwicklung 32 den Stator 28 bildet, ist in Fig.3 der Rotor 29 des Asynchronmotors 34 das Laufrad 16. Der Rotor 29 ist ein Kurzschlußläufer. Dieser Kurzschlußläufer hat einen Läuferkäfig 35. Der Läuferkäfig 35 des Kurzschlußläufers ist vorzugsweise aus Kupfer, Bronze oder Aluminium. Diese Materialien weisen günstige elektromagnetische Eigenschaften ebenso wie gute Fertigungs- wie Festigkeitseigenschaften auf. Zur Einsparung von Fertigungsschritten wird der Läuferkäfig bevorzugt in einem Stück gefertigt. Das Laufrad 16 und der Läuferkäfig 35 wiederum bilden eine Einheit. Dieses ermöglicht beispielsweise, daß das Laufrad 16 und der Läuferkäfig 35 in einem Stück gegossen sind. Jedoch können das Laufrad 16 und der Läuferkäfig 35 auch jeweils voneinander getrennt hergestellt und anschließend zu einer Einheit zusammengefaßt werden. Diese Einheit wiederum weist vorzugsweise eine Beschichtung 36 auf. Die Beschichtung ermöglicht einen glatten Abschluß aller Oberflächen der aus dem Laufrad 16 und dem Läuferkäfig 35 gebildeten Einheit. Dadurch werden Spaltverluste in der Pumpenkammer 14 der Förderpumpe 11 minimiert. Die Beschichtung 36 wird beispielsweise durch Tauchen in einem entsprechende Bad erzielt. Eine andere Methode ist das Umspritzen der Einheit aus Laufrad 16 und Läuferkäfig 35.
Die in Fig.3 gezeigte Ausgestaltung ermöglicht eine vereinfachte und sehr kostengünstige Herstellung des Pumpenrades 16. Einerseits werden prinzipbedingt keine Permanentmagnete benötigt. Andererseits vermeidet die Verwendung eines Läuferkäfigs 35 Verschleiß und hohe Herstellungskosten. Auch läßt sich der Elektromotor 12 aus wenigen und dabei sehr störunanfalligen wie widerstandsfähigen Bauteilen zusammensetzen.
Wie in Fig. 3 dargestellt, ist der Läuferkäfig 35 am Außenumfang 37 des Laufrades 16 angeordnet. In einer anderen, hier nicht näher dargestellten Ausführung ist der Läuferkäfig 35 weiter nach innen zur Laufradachse 161 versetzt angeordnet, ohne dadurch jedoch die Seitenkanäle 23, 24 bzw. Schaufelkammern 22 zu beeinträchtigen. Diese etwas weiter nach innen versetzte Anordnung des Läuferkäfigs 35 ist beispielsweise vorteilhaft, wenn die Einheit aus Läuferkäfig 35 und Laufrad 16 aus mehreren Teilen zusammengesetzt ist. Zweckmäßigerweise weist der Kurzschlußläufer eine Stern-Dreieck-Umschaltung 38 auf. Im Betrieb des Elektromotors 12 läuft dieser in Dreiecksschaltung. Für den Anlauf des Elektromotors 12 wird dieser in Stern geschaltet. Dadurch gelingt es, daß der beim Anlauf um ein Mehrfaches des Nennstromes betragende Anlaufstrom durch Verwendung von Teilspannungen sich herabsetzen läßt. Dadurch wird ebenfalls das notwendige Drehmoment zum Anlaufen des Elektromotors 12 in Abhängigkeit zum Quadrat der Spannung ebenso wie der Anlaufstrom auf etwa ein Drittel verringert.
Figur 4 zeigt den Läuferkäfig 35 mit schräg verlaufenden Nuten 37. Die Schrägstellung hat den Vorteil, daß elektromagnetische Oberwellen unterdrückt werden. Ein weiterer Vorteil der Verwendung eines Kurzschlußläufers für den Elektromotor ist es, daß dieser keine eindeutige Polpaarzahl aufweist. Der Läuferkäfig 35 kann daher in unterschiedliche Elektromotoren mit verschiedenen Polpaarzahlen des Ständers eingesetzt werden, was ein Baukastensystem für verschiedene Förderpumpen unterstützt.
Fig. 5, Fig. 6 und Fig. 7 zeigen unterschiedliche Stäbe, die beim Asynchronmotor vorzugsweise verwendet werden. Über die Form der Läuferstäbe und Läufernuten lassen sich die Kennlinien für das Drehmoment und den Ständerstrom stark beeinflussen. Für die Fördeφumpe haben sich besonders vorteilhaft Rundstäbe 40, zusammengehörende Doppelstäbe 41 und voneinander getrennte Doppelstäbe 42 erwiesen. Aber auch andere Formen und Geometrien der Stäbe sind wählbar.

Claims

Patentansprüche
1. Kraftstoff-Förderaggregat mit einer Seitenkanalpumpe, die in einem Gehäuse (13) eine Pumpenkammer (14) und in der Pumpenkammer (14) ein Laufrad (16) aufweist, und mit einem das Laufrad (16) antreibenden Elektromotor (12) mit einem Stator (28) und einem Rotor (29), dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (16) der Rotor (29) eines Asynchronmotors ist.
2. Kraftstoff-Förderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (29) ein Kurzschlußläufer ist.
3. Kraftstoff-Förderaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschlußläufer einen Läuferkäfig (35) hat.
4. Kraftstoff-Förderaggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Läuferkäfig (35) des Kurzschlußläufers aus Kupfer, Bronze oder Alimiinium besteht.
5. Kraftstoff-Förderaggregat nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (16) und der Läuferkäfig (35) eine Einheit bilden.
6. Kraftstoff-Förderaggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (16) und der Läuferkäfig (35) in einem Stück gegossen sind.
7. Kraftstoff-Förderaggregat nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (16) und der Läuferkäfig (35) als Einheit eine Beschichtung (36) aufweisen.
8. Kraftstoff-Förderaggregat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit (36) umspritzt ist.
9. Kraftstoff-Förderaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Läuferkäfig (35) am Außenumfang (37) des
Laufrades (16) angeordnet ist.
10. Kraftstoff-Förderaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Läuferkäfig (35) schrägverlaufende Nuten (39) hat.
11. Kraftstoff-Förderaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Läuferkäfig (35) Rundstäbe (40) aufweist.
12. Kraftstoff-Förderaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Läuferkäfig (35) Doppelstäbe (41) aufweist.
13. Kraftstoff-Förderaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieses an eine Stern-Dreieck-Umschaltung (38) angeschlossen ist.
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