WO2011035971A2 - Pumpe mit elektromotor - Google Patents

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WO2011035971A2
WO2011035971A2 PCT/EP2010/061283 EP2010061283W WO2011035971A2 WO 2011035971 A2 WO2011035971 A2 WO 2011035971A2 EP 2010061283 W EP2010061283 W EP 2010061283W WO 2011035971 A2 WO2011035971 A2 WO 2011035971A2
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Josef Frank
Alexander Fuchs
Klaus Ortner
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Robert Bosch Gmbh
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    • 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 present invention relates to a pump with electric motor according to the preamble of claim 1, a method of manufacturing a pump with electric motor according to the preamble of claim 10 and a
  • fuel pumps are used to deliver fuel to an internal combustion engine.
  • the electric motor of the pump comprises a stator and a rotor with
  • Permanent magnets In the manufacture of the rotor of the electric motor, the rotor is first produced without the permanent magnet and then the permanent magnets made of a magnetic material or substance are glued to the rotor. Notwithstanding this, the permanent magnets can also be fixed by means of a rotor completely enclosing ring or cylinder on the rotor.
  • the ring or cylinder represents the outer end of the rotor and by means of the ring, the permanent magnets between the ring and the rest of the rotor are clamped or fastened.
  • Such attachment of the permanent magnets to the rotor is complicated and requires restrictions in the shaping of the permanent magnets.
  • DE 10 2006 056 822 A1 shows a disk set, in particular for a rotor of an electric motor, comprising a multiplicity of individual laminations stacked on one another, each having segments distributed over the circumference, which have beads distributed radially inwardly over the circumference are separated from each other and which are each provided with a recess in which at least one magnet is arranged, wherein the individual lamellae mechanically joined together and / or adhere to each other by means of magnetic force of the magnets.
  • DE 697 35 741 T2 shows a motor for driving a rotary shaft using a reluctance torque, said motor comprising: a stator core formed by combining a plurality of core elements in an annular shape, wherein the plurality of elements comprise teeth, outer peripheral parts and slits between the teeth; a sealed coil wound around each of the teeth and a rotor core including a plurality of inner permanent magnets of a flat plate-like shape along a circumferential direction of the rotor core, the rotor core supporting the rotary shaft and facing the teeth.
  • 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, a limiting part, in particular a housing, wherein the impeller with the
  • Conveying elements is disposed within the boundary part, a forming between the impeller and the boundary part working space, an electric motor with a stator and a rotor with permanent magnets for driving the pump, wherein the permanent magnets of the rotor at least partially, in particular completely, consist of a compound material with a Basic material and at least one magnetic substance.
  • the permanent magnets of the rotor can be made particularly simple due to the formation of the compound material and in particular also very easy to be attached to the rotor.
  • the preparation of the pump with the electric motor can thus be simplified on the one hand and thereby the production is cheaper and on the other hand, the shape and positioning on the rotor more free, so that thereby a smaller volume of compound material is required compared to conventional permanent magnets, which can be saved in an advantageous manner expensive magnetic material or magnetic material.
  • the permanent magnets are produced by means of injection molding.
  • the permanent magnets made of the compound material can be molded onto the rotor in a particularly simple manner.
  • the permanent magnets are arranged in recesses of the rotor. An arrangement of the permanent magnets in
  • Recesses of the rotor allows not only a cohesive, with a corresponding geometry, but also a positive attachment of the
  • the recesses may be geometrically arbitrarily shaped and these can nevertheless be back-injected in an advantageous manner simply by means of injection molding.
  • the permanent magnets are material and / or positively secured to the rotor.
  • the base material is a, preferably thermoplastic, plastic.
  • the conveying elements are blades or teeth of a
  • the pump is a 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 rotor is partially made of sheet metal plates.
  • the metal plates are surrounded by an insulating layer. The Insulation around the metal plates and the formation of the rest of the rotor made of sheet metal plates has the task that in the rotor no or very little
  • the rotor is at least partially, in particular completely made of sintered steel.
  • Method according to the invention for producing a pump with an electric motor comprising the steps of: providing an impeller with conveying elements of which a rotational movement is executable about a rotation axis
  • Begrenzsstages in particular a housing, wherein the impeller is arranged with the conveying elements within the boundary part, to
  • an electric motor having a stator and a rotor with permanent magnets for driving the pump, mounting the impeller with conveying elements, the limiting part and the electric motor to the pump with electric motor, wherein the permanent magnets of the rotor are produced by injection molding of an injection molding material.
  • the permanent magnets can thus be produced very easily during injection molding.
  • the attachment to the rest of the rotor, for example, from sheet metal plates or sintered steel, is particularly simple because the permanent magnets are molded only to the other rotor during injection molding.
  • the permanent magnets can have any shape and are very easily positioned and fixed at any position on the rotor.
  • material for producing the permanent magnets namely in particular a compound material, can be saved in an advantageous manner, thereby saving expensive magnetic material or magnetic materials.
  • a compound material with, preferably thermoplastic, plastic as a base material and at least one magnetic material is used as the injection molding material.
  • the rotor is inserted into the injection mold in the manufacture of the rotor, then an injection molding material, in particular the compound material, introduced into the injection mold, so that the permanent magnets are molded onto the rotor.
  • the rotor for example made of sheet metal plates or of sintered steel, is first produced without the permanent magnet and then inserted into an injection mold. After insertion into the injection mold is the
  • Permanent magnets molded from the compound material to the other rotor and thus also firmly bonded.
  • the injection molding material is introduced into a recess on the rotor.
  • the permanent magnets made of injection molding material are positively and / or firmly bonded to the rotor.
  • a corresponding geometry of the recesses of the rotor is also a form-fitting
  • a hollow shaft is arranged on the impeller and the stator is formed within the hollow shaft.
  • the limiting part is an external gear and the impeller with blades an internal gear in an embodiment of the pump with electric motor as an internal gear pump.
  • the pump with electric motor comprises a
  • Inlet opening and an outlet opening for the fluid which open into the working space.
  • Inventive injection system in particular for a motor vehicle, for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine or for injecting an exhaust aftertreatment medium, for.
  • the pump with, preferably integrated, electric motor comprises a, preferably electronic, control unit for controlling the energization of the electromagnets.
  • the pump is a turbomachine.
  • Fig. 1 shows a cross section of a pump in one
  • Fig. 2 shows a cross section of the pump in one
  • FIG. 3 shows a cross section of a rotor with permanent magnets
  • Fig. 4 is a highly schematic view of an injection system
  • Fig. 5 is a highly schematic view of the injection system
  • Fig. 6 is a view of a motor vehicle
  • Fig. 7 is a greatly simplified representation of an injection mold, in which the rotor is arranged.
  • Fig. 1 is a cross section of a pump 1 with an integrated electric motor 2 for conveying a fluid, for. As fuel, shown for an injection system 3.
  • the pump 1 designed as an external gear pump 30 thus serves to convey fuel in a motor vehicle 4.
  • two wheels 5 are arranged with conveying elements 7.
  • the conveying elements 7 are formed as teeth 32 of a gear 9, wherein the teeth 32 of the two gears 9 and wheels 5 mesh, so that only one impeller 5 must be driven and thus the second, here right wheel 5 characterized in a
  • Rotation movement is offset with.
  • the two wheels 5 thereby execute a rotational movement about an axis of rotation 6.
  • the axis of rotation 6 stands perpendicular to the plane of FIG. 1.
  • the housing 19 has an inlet opening 20 and an outlet opening 21 for the fluid to be delivered.
  • the direction of movement of the two wheels 5 is oppositely directed according to the illustration of the arrows in Fig. 1st
  • the left wheel 5 moves in the clockwise direction and the right wheel 5 moves counterclockwise.
  • a working space 1 1 is formed between the wheels 5 and the housing 19.
  • the left wheel 5 and left gear 9 is innein job provided with permanent magnets 16 and thereby represents a rotor 15 of the electric motor 2.
  • As a sliding bearing or a rolling bearing is not shown in Fig. 1.
  • stator 14 of the electric motor 2 is present.
  • the stator 14 has electromagnets 17, which are designed as coils 18.
  • the coils 18 are energized by means of an electronic control device, not shown, so that thereby the coils 18 and the magnetic field generated by them, the rotor 15 is set in motion due to the force exerted on the permanent magnets 16.
  • a second embodiment of the pump 1 is shown as a centrifugal pump 31.
  • the stator 14 of the electric motor 2 is present within the impeller 5.
  • blades 8 are formed as conveying elements 7.
  • the housing 19 does not have a illustrated inlet opening 20 and the outlet opening 21 shown in FIG.
  • the inlet opening 20 as a suction side is aligned in such a way that the inflow of the fluid to be conveyed takes place parallel to the axis of rotation 6 of the impeller 5. Due to the sectional formation in Fig. 2, this is
  • Inlet opening 20 is not shown.
  • a hollow shaft is arranged on the impeller 5.
  • the hollow shaft is fixedly connected to the impeller 5 and within the hollow shaft, the stator 14 is formed.
  • Permanent magnets 16 are also arranged on the hollow shaft.
  • the rotor 15 has axial recesses 13 both in the first embodiment of FIG. 1 and in the second embodiment of FIG. The
  • Permanent magnets 16 of the rotor 15 are made of a
  • the compound material 12 produced.
  • the compound material 12 consists of a thermoplastic and magnetic materials.
  • Thermoplastic plastic serves as a base material for the compound material and the magnetic substances serve to ensure that the permanent magnets 16 have magnetic properties.
  • This also applies analogously to the second embodiment, namely the centrifugal pump 31.
  • the permanent magnets 16 can be attached to the rotor 15 in a particularly simple manner.
  • the geometry of the recesses 13 is arbitrary, so that they can be made particularly simple, because the permanent magnets 16 are injected only in the recesses 13 during injection molding. This can very easily manufacturing inaccuracies in the production of
  • Recesses 13 are balanced. A further attachment or additional means for attaching the permanent magnets 16 to the rotor 15 is not required in an advantageous manner.
  • a further embodiment of a rotor 15 is shown.
  • the rotor 15 serves as a rotor in an electric motor 2, wherein the electric motor 2 and the pump 1 are not integrated, ie represent separate and separable units (not shown). At the outer end of the rotor 15 off
  • Sheet metal or sintered steel seven axial recesses 13 are formed.
  • the axial recesses 13 have undercuts.
  • the injection molding tool 34 has a geometry such that permanent magnets 16 according to the form in FIG. 3 form when the compound material 12 is introduced into the injection molding tool 34.
  • the forming permanent magnets 16 engage in the undercuts of the recesses 13, so that between the permanent magnet 16 and the rest of the rotor 15 in addition to the cohesive connection due to the attachment of the permanent magnets 16 during injection and a
  • the permanent magnets 16 are thus secured to the rotor 15 in a particularly reliable and reliable manner.
  • Fig. 4 is a highly schematic view of the injection system 3 is shown.
  • the injection system 3 is used for injecting a
  • Combustion chamber 23 of the internal combustion engine 22 of the motor vehicle 4 is shown.
  • the pump 1 thereby promotes fuel from a fuel tank 26 through a fuel line 28 to a high-pressure pump 33. Die
  • High-pressure pump 33 conveys the fuel into a high-pressure rail 27. From the high-pressure rail 27, the fuel is injected into the combustion chamber 23. For this required injection members are not shown in Fig. 5. Overall, with the inventive pump 1 with
  • the permanent magnets 16 of the rotor 15 are made of compound material 12 with thermoplastic and magnetic materials.
  • the shape of the permanent magnets 16 is thus essentially arbitrary and can be different
  • the permanent magnets 16 can be attached to the rotor 15 in a particularly simple and effective manner, and due to the arbitrary geometric shape of the permanent magnets 16, expensive magnetic material or expensive magnetic materials can be saved.

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Abstract

Pumpe (1) mit Elektromotor (2), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, zum Fördern eines Fluides, umfassend ein Laufrad (5) mit Förderelementen (7), von dem um eine Rotationsachse (6) eine Rotationsbewegung ausführbar ist, ein Begrenzungsteil (10), insbesondere ein Gehäuse (19), wobei das Laufrad (5) mit den Förderelementen (7) innerhalb des Begrenzungsteiles (10) angeordnet ist, einen zwischen dem Laufrad (5) und dem Begrenzungsteil (10) sich ausbildenden Arbeitsraum (11), einen Elektromotor (2) mit einem Stator (14) und einem Rotor (15) mit Permanentmagneten (16) zum Antrieb der Pumpe, wobei die Permanentmagnete (16) des Rotors (15) wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus einem Compoundmaterial (12) bestehen mit einem Grundstoff und wenigstens einem magnetischen Stoff.

Description

Beschreibung
Titel
Pumpe mit Elektromotor
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpe mit Elektromotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 , ein Verfahren zur Herstellung eine Pumpe mit Elektromotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 10 und ein
Einspritzsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 15.
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 der Herstellung des Rotors des Elektromotors wird zunächst der Rotor ohne den Permanentmagneten hergestellt und anschließend werden die Permanentmagnete aus einem magnetischen Material bzw. Stoff auf den Rotor aufgeklebt. Abweichend hiervon können die Permanentmagneten auch mittels eines den Rotor vollständig umschließenden Ringes oder Zylinders auf dem Rotor befestigt werden. Der Ring bzw. Zylinder stellt dabei das äußere Ende des Rotors dar und mittels des Ringes sind die Permanentmagnete zwischen dem Ring und dem übrigen Rotor eingeklemmt bzw. befestigt. Eine derartige Befestigung der Permanentmagnete an dem Rotor ist aufwendig und bedingt Einschränkungen bei der Formgebung der Permanentmagnete.
Die DE 10 2006 056 822 A1 zeigt ein Lamellenpaket, insbesondere für einen Rotor eines Elektromotors, umfassend eine Vielzahl von aufeinander gestapelten Einzellamellen, die jeweils über den Umfang verteilte Segmente aufweisen, welche durch radial nach innen weisende über den Umfang verteilte Sicken voneinander getrennt sind und welche jeweils mit einer Ausnehmung versehen sind, in der mindestens ein Magnet angeordnet ist, wobei die Einzellamellen mechanisch miteinander gefügt und/oder mittels magnetischer Kraft der Magnete aneinander haften.
Die DE 697 35 741 T2 zeigt einen Motor zum Antreiben einer Drehwelle unter Verwendung eines Reluktanz-Drehmoments, wobei der genannte Motor umfasst: einen Statorkern, der durch Kombination einer Mehrzahl von Kernelementen in einer ringförmigen Form ausgebildet ist, wobei die Mehrzahl von Elementen Zähne, äußere Umfangsteile und Schlitze zwischen den Zähnen umfasst; eine dichte Wicklung, die um jeden der Zähne gewickelt ist und einen Rotorkern, der eine Mehrzahl von inneren Permanentmagneten von flacher, plattenartiger Form entlang einer Umfangsrichtung des Rotorkerns einschließt, wobei der Rotorkern die Drehwelle stützt und den Zähnen gegenüberliegt.
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, ein Begrenzungsteil, insbesondere ein Gehäuse, wobei das Laufrad mit den
Förderelementen innerhalb des Begrenzungsteiles angeordnet ist, einen zwischen dem Laufrad und dem Begrenzungsteil sich ausbildenden Arbeitsraum, einen Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor mit Permanentmagneten zum Antrieb der Pumpe, wobei die Permanentmagnete des Rotors wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus einem Compoundmaterial bestehen mit einem Grundstoff und wenigstens einem magnetischen Stoff.
Die Permanentmagnete des Rotors können aufgrund der Ausbildung aus dem Compoundmaterial besonders einfach hergestellt und insbesondere auch besonders einfach am Rotor befestigt werden. Die Herstellung der Pumpe mit dem Elektromotor kann damit einerseits vereinfacht werden und dadurch wird die Herstellung preiswerter und andererseits die Formgebung und die Positionierung am Rotor freier, so dass dadurch ein geringeres Volumen an Compoundmaterial gegenüber herkömmlichen Permanentmagneten benötigt wird, womit in vorteilhafter Weise teure magnetisches Material bzw. magnetischer Stoff eingespart werden kann.
Insbesondere sind die Permanentmagnete mittels Spritzgießen hergestellt. Bei der Herstellung mittels Spritzgießens können die Permanentmagnete aus dem Compoundmaterial besonders einfach an den Rotor angespritzt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung sind die Permanentmagnete in Ausnehmungen des Rotors angeordnet. Eine Anordnung der Permanentmagnete in
Ausnehmungen des Rotors ermöglicht neben einer stoffschlüssigen, bei einer entsprechenden Geometrie, auch eine formschlüssige Befestigung der
Permanentmagnete aus dem Compoundmaterial an dem Rotor. Dabei können die Ausnehmungen geometrisch beliebig geformt sein und diese können trotzdem in vorteilhafter Weise einfach mittels Spritzgießen hinterspritzt werden.
In einer ergänzenden Ausführungsform sind die Permanentmagnete stoff- und/oder formschlüssig an dem Rotor befestigt.
Vorzugsweise ist der Grundstoff ein, vorzugsweise thermoplastischer, Kunststoff.
In einer Variante sind die Förderelemente Schaufeln oder Zähne eines
Zahnrades.
Zweckmäßig ist die Pumpe eine Zahnradpumpe.
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 Ausgestaltung besteht der Rotor teilweise aus Blechplatten. Vorzugsweise sind die Blechplatten mit einer Isolierschicht umgegeben. Die Isolierung um die Blechplatten sowie die Ausbildung des übrigen Rotors aus Blechplatten hat die Aufgabe, dass im Rotor keine oder nur sehr geringe
Wirbelströme auftreten.
In einer weiteren Ausgestaltung besteht der Rotor wenigstens teilweise, insbesondere vollständig aus Sinterstahl.
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, von dem um eine Rotationsachse eine Rotationsbewegung ausführbar ist, zur Verfügung stellen eines
Begrenzungsteiles, insbesondere eines Gehäuses, wobei das Laufrad mit den Förderelementen innerhalb des Begrenzungsteiles angeordnet wird, zur
Verfügung stellen eines Elektromotors mit einem Stator und einem Rotor mit Permanentmagneten zum Antrieb der Pumpe, Montieren des Laufrades mit Förderelementen, des Begrenzungsteiles und des Elektromotors zu der Pumpe mit Elektromotor, wobei die Permanentmagnete des Rotors mittels Spritzgießen aus einem Spritzgießmaterial hergestellt werden.
Die Permanentmagnete können beim Spritzgießen somit sehr einfach hergestellt werden. Die Befestigung an dem übrigen Rotor, beispielsweise aus Blechplatten oder aus Sinterstahl, ist dabei besonders einfach, weil die Permanentmagnete lediglich an den übrigen Rotor beim Spritzgießen angespritzt werden. Damit können die Permanentmagnete eine beliebige Form aufweisen und sehr einfach an jeder beliebigen Position am Rotor positioniert und befestigt werden. Somit kann in vorteilhafter Weise Material zur Herstellung der Permanentmagnete, nämlich insbesondere ein Compoundmaterial, eingespart werden und dadurch teures magnetisches Material bzw. magnetische Stoffe eingespart werden.
In einer ergänzenden Variante wird als Spritzgießmaterial ein Compoundmaterial mit, vorzugsweise thermoplastischen, Kunststoff als Grundstoff und wenigstens einem magnetischen Stoff genutzt.
In einer weiteren Variante wird bei der Herstellung des Rotors der Rotor in das Spritzgießwerkzeug eingefügt, anschließend wird ein Spritzgießmaterial, insbesondere das Compoundmaterial, in das Spritzgießwerkzeug eingebracht, so dass die Permanentmagnete an den Rotor angespritzt werden. Der Rotor, beispielsweise aus Blechplatten oder aus Sinterstahl, wird zunächst ohne den Permanentmagneten hergestellt und anschließend in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt. Nach dem Einlegen in das Spritzgießwerkzeug wird das
Compoundmaterial in das Spritzgießwerkzeug eingespritzt und damit die
Permanentmagnete aus dem Compoundmaterial an dem übrigen Rotor angespritzt und damit auch stoffschlüssig befestigt.
In einer weiteren Ausgestaltung wird das Spritzgießmaterial in eine Ausnehmung an dem Rotor eingebracht.
Insbesondere werden die Permanentmagnete aus Spritzgießmaterial form- und/oder stoffschlüssig an dem Rotor befestigt. Bei einer entsprechenden Geometrie der Ausnehmungen des Rotors ist auch eine formschlüssige
Befestigung der aus Compoundmaterial hergestellten Permanentmagnete am Rotor möglich.
Vorzugsweise ist an dem Laufrad eine Hohlwelle angeordnet und der Stator ist innerhalb der Hohlwelle ausgebildet.
In einer Variante ist das Begrenzungsteil ein Außenzahnrad und das Laufrad mit Schaufeln ein Innenzahnrad bei einer Ausführung der Pumpe mit Elektromotor als Innenzahnradpumpe.
In einer weiteren Variante umfasst die Pumpe mit Elektromotor eine
Einlassöffnung und eine Auslassöffnung für das Fluid, die in den Arbeitsraum münden.
Erfindungsgemäßes Einspritzsystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Verbrennungsraum eines Verbrennungsmotors oder zum Einspritzen eines Abgasnachbehandlungsmediums, z. B. eine
Harnstoff-Wasser-Lösung, in ein Abgasrohr eines Verbrennungsmotors mit einer Pumpe zum Fördern des Kraftstoffes oder des Abgasnachbehandlungsmediums, wobei die Pumpe als eine in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebene Pumpe mit Elektromotor ausgebildet ist. Zweckmäßig umfasst die Pumpe mit, vorzugsweise integriertem, Elektromotor eine, vorzugsweise elektronische, Steuerungseinheit zur Steuerung der Bestromung der Elektromagnete.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung ist die Pumpe eine Strömungsmaschine.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 einen Querschnitt einer Pumpe in einem
ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 einen Querschnitt der Pumpe in einem
zweiten Ausführungsbeispiel,
Fig. 3 einen Querschnitt eines Rotors mit Permanentmagneten,
Fig. 4 eine stark schematisierte Ansicht eines Einspritzsystems
in einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 5 eine stark schematisierte Ansicht des Einspritzsystems
in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
Fig. 6 eine Ansicht eines Kraftfahrzeuges und
Fig. 7 eine stark vereinfachte Darstellung eines Spritzgießwerkzeuges, in dem der Rotor angeordnet ist.
Ausführungsformen der Erfindung In Fig. 1 ist ein Querschnitt einer Pumpe 1 mit integriertem Elektromotor 2 zum Fördern eines Fluides, z. B. Kraftstoff, für ein Einspritzsystem 3 dargestellt. Die als Außenzahnradpumpe 30 ausgebildete Pumpe 1 dient damit zum Fördern von Kraftstoff in einem Kraftfahrzeug 4.
Innerhalb eines Gehäuses 19 als Begrenzungsteil 10 sind zwei Laufräder 5 mit Förderelementen 7 angeordnet. Die Förderelemente 7 sind als Zähne 32 eines Zahnrades 9 ausgebildet, wobei die Zähne 32 der beiden Zahnräder 9 bzw. Laufräder 5 ineinandergreifen, so dass nur ein Laufrad 5 angetrieben werden muss und damit auch das zweite, hier rechte Laufrad 5 dadurch in eine
Rotationsbewegung mit versetzt wird. Die beiden Laufräder 5 führen dabei eine Rotationsbewegung um eine Rotationsachse 6 aus. Die Rotationsachse 6 steht dabei senkrecht auf der Zeichenebene von Fig. 1 . Das Gehäuse 19 weist dabei eine Einlassöffnung 20 und eine Auslassöffnung 21 für das zu fördernde Fluid auf. Die Bewegungsrichtung der beiden Laufräder 5 ist dabei entgegengesetzt gerichtet entsprechend der Darstellung der Pfeile in Fig. 1 . Das linke Laufrad 5 bewegt sich dabei im Uhrzeigersinn und das rechte Laufrad 5 bewegt sich dabei entgegen dem Uhrzeigersinn. Zwischen den Laufrädern 5 und dem Gehäuse 19 bildet sich dabei ein Arbeitsraum 1 1 aus. Das linke Laufrad 5 bzw. linke Zahnrad 9 ist inneinseitig mit Permanentmagneten 16 versehen und stellt dabei einen Rotor 15 des Elektromotors 2 dar. Die Lagerung der beiden Laufräder 5, z. B. eine Gleitlagerung oder eine Wälzlagerung, ist in Fig. 1 nicht dargestellt.
Innerhalb des linken Laufrades 5 ist ein Stator 14 des Elektromotors 2 vorhanden. Der Stator 14 weist Elektromagnete 17 auf, die als Spulen 18 ausgebildet sind. Die Spulen 18 werden dabei mittels einer nicht dargestellten elektronischen Steuerungseinrichtung bestromt, so dass dadurch die Spulen 18 und das durch sie erzeugte Magnetfeld der Rotor 15 in Bewegung gesetzt wird aufgrund der Kraft, die auf die Permanentmagnete 16 ausgeübt wird.
In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Pumpe 1 als Kreiselpumpe 31 dargestellt. Im Nachfolgenden werden im Wesentlichen nur die Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 dargestellt. In analoger Weise zu dem ersten Ausführungsbeispiel ist innerhalb des Laufrades 5 der Stator 14 des Elektromotors 2 vorhanden. Am Laufrad 5 sind Schaufeln 8 als Förderelemente 7 ausgebildet. Zwischen dem Laufrad 5 und dem Gehäuse 19 der Kreiselpumpe 31 bildet sich damit der Arbeitsraum 1 1 aus. Das Gehäuse 19 weist dabei eine nicht dargestellte Einlassöffnung 20 und die in Fig. 2 dargestellte Auslassöffnung 21 auf. Die Einlassöffnung 20 als Saugseite ist dabei dahingehend ausgerichtet, dass die Einströmung des zu fördernden Fluides parallel zu der Rotationsachse 6 des Laufrades 5 erfolgt. Aufgrund der Schnittbildung in Fig. 2 ist diese
Einlassöffnung 20 nicht dargestellt.
In einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist an dem Laufrad 5 eine Hohlwelle angeordnet. Die Hohlwelle ist fest mit dem Laufrad 5 verbunden und innerhalb der Hohlwelle ist der Stator 14 ausgebildet. Die
Permanentmagnete 16 sind dabei auch an der Hohlwelle angeordnet.
In dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine
Pumpe 1 mit integriertem Elektromotor 2. Dabei stellt der Rotor 15 des
Elektromotors 2 auch das Laufrad 5 der Pumpe 1 dar. Der Rotor 15 weist dabei axiale Ausnehmungen 13 sowohl beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 als auch beim zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 auf. Die
Permanentmagnete 16 des Rotors 15 sind dabei aus einem
Compoundmaterial 12 hergestellt. Das Compoundmaterial 12 besteht dabei aus einem thermoplastischen Kunststoff und magnetischen Stoffen. Der
thermoplastische Kunststoff dient dabei als Grundstoff für das Compoundmaterial und die magnetischen Stoffe dienen dazu, dass die Permanentmagnete 16 magnetische Eigenschaften aufweisen. Bei der Herstellung der
Außenzahnradpumpe 30 und der Kreiselpumpe 31 wird zunächst der Rotor 15 bzw. das Laufrad 5 mit den Ausnehmungen 13 hergestellt. Nach der Herstellung des Rotors 15 mit den Ausnehmungen 13 wird der Rotor 15 in ein
Spritzgießwerkzeug 34 eingelegt (Fig. 7) und anschließend in die axialen
Ausnehmungen 13 das Compoundmaterial 12 eingespritzt. Dies gilt analog auch für das zweite Ausführungsbeispiel, nämlich die Kreiselpumpe 31. Dadurch können die Permanentmagnete 16 besonders einfach an dem Rotor 15 befestigt werden. Die Geometrie der Ausnehmungen 13 ist dabei beliebig, so dass diese besonders einfach hergestellt werden können, weil die Permanentmagnete 16 lediglich in den Ausnehmungen 13 beim Spritzgießen eingespritzt werden. Damit können sehr einfach Fertigungsungenauigkeiten bei der Herstellung der
Ausnehmungen 13 ausgeglichen werden. Eine weitere Befestigung oder zusätzliche Einrichtung zum Befestigen der Permanentmagnete 16 an dem Rotor 15 ist dabei in vorteilhafter Weise nicht erforderlich. In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Rotor 15 abgebildet. Der Rotor 15 dient als Rotor in einen Elektromotor 2, wobei der Elektromotor 2 und die Pumpe 1 nicht integriert sind, d. h. separate und trennbare Baueinheiten darstellen (nicht dargestellt). An dem äußeren Ende des Rotors 15 aus
Blechplatten oder Sinterstahl sind sieben axiale Ausnehmungen 13 ausgebildet. Die axialen Ausnehmungen 13 weisen dabei Hinterschneidungen auf. Nach der Herstellung des Rotors 15 wird der Rotor 15 in ein Spritzgießwerkzeug 34 eingebracht. Das Spritzgießwerkzeug 34 weist dabei eine derartige Geometrie auf, dass beim Einführen von Compoundmaterial 12 in das Spritzgießwerkzeug 34 sich Permanentmagnete 16 gemäß der Form in Fig. 3 ausbilden. Die sich ausbildenden Permanentmagnete 16 greifen dabei in die Hinterschneidungen der Ausnehmungen 13 ein, so dass sich zwischen dem Permanentmagneten 16 und dem übrigen Rotor 15 neben der stoffschlüssigen Verbindung aufgrund des Anbringens der Permanentmagnete 16 beim Einspritzen auch eine
formschlüssige Verbindung ausbildet. Die Permanentmagnete 16 sind somit besonders sicher und zuverlässig an dem Rotor 15 befestigt.
In Fig. 4 ist eine stark schematisierte Ansicht des Einspritzsystems 3 dargestellt. Das Einspritzsystem 3 dient zum Einspritzen eines
Abgasnachbehandlungsmediums, z. B. eine Harnstoffwasserlösung, in
Abgasrohr 24 eines Verbrennungsmotors 22 des Kraftfahrzeuges 4. Die Pumpe 1 fördert dabei aus einem Vorratsbehälter 25 das
Abgasnachbehandlungsmedium durch Leitungen 29 für das
Abgasnachbehandlungsmedium in das Abgasrohr 24. Weitere Einrichtungen zur Steuerung der Förderleistung der Pumpe 1 oder eines Einspritzventiles zum Einspritzen des Abgasnachbehandlungsmediums in das Abgasrohr 24 sind in Fig. 4 nicht dargestellt.
In Fig. 5 ist das Einspritzsystem 3 zum Einspritzen von Kraftstoff in einen
Verbrennungsraum 23 des Verbrennungsmotors 22 des Kraftfahrzeuges 4 dargestellt. Die Pumpe 1 fördert dabei Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 26 durch eine Kraftstoffleitung 28 zu einer Hochdruckpumpe 33. Die
Hochdruckpumpe 33 fördert den Kraftstoff in ein Hochdruck-Rail 27. Aus dem Hochdruck-Rail 27 wird der Kraftstoff in den Verbrennungsraum 23 eingespritzt. Hierfür erforderliche Einspritzorgane sind in Fig. 5 nicht dargestellt. Insgesamt betrachtet sind mit der erfindungsgemäßen Pumpe 1 mit
Elektromotor 2 wesentliche Vorteile verbunden. Die Permanentmagnete 16 des Rotors 15 werden aus Compoundmaterial 12 mit thermoplastischem Kunststoff und magnetischen Stoffen hergestellt. Die Formgebung der Permanentmagnete 16 ist damit im Wesentlichen beliebig und kann auf unterschiedliche
geometrische Anforderungen am Rotor 15 angepasst werden. Ferner können die Permanentmagnete 16 besonders einfach und effektiv am Rotor 15 befestigt werden und es können aufgrund der beliebigen geometrischen Form der Permanentmagnete 16 teures magnetisches Material bzw. teure magnetische Stoffe eingespart werden.

Claims

Ansprüche
1 . Pumpe (1 ) mit Elektromotor (2), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, zum Fördern eines Fluides, umfassend
- ein Laufrad (5) mit Förderelementen (7), von dem um eine
Rotationsachse (6) eine Rotationsbewegung ausführbar ist,
- ein Begrenzungsteil (10), insbesondere ein Gehäuse (19),
- wobei das Laufrad (5) mit den Förderelementen (7) innerhalb des Begrenzungsteiles (10) angeordnet ist,
- einen zwischen dem Laufrad (5) und dem Begrenzungsteil (10) sich ausbildenden Arbeitsraum (1 1 ),
- einen Elektromotor (2) mit einem Stator (14) und einem Rotor (15) mit Permanentmagneten (16) zum Antrieb der Pumpe, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (16) des Rotors (15) wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus einem Compoundmaterial (12) bestehen mit einem Grundstoff und wenigstens einem magnetischen Stoff.
2. Pumpe mit Elektromotor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (16) mittels Spritzgießen hergestellt sind.
3. Pumpe mit Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (16) in Ausnehmungen (13) des Rotors (15) angeordnet sind.
4. Pumpe mit Elektromotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (16) stoff- und/oder formschlüssig an dem Rotor (15) befestigt sind.
5. Pumpe mit Elektromotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundstoff ein, vorzugsweise thermoplastischer, Kunststoff ist.
6. Pumpe mit Elektromotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderelemente (7) Schaufeln (8) oder Zähne (32) eines Zahnrades (9) sind.
7. Pumpe mit Elektromotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (1 ) eine Zahnradpumpe (30) ist.
8. Pumpe mit Elektromotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (5) den Rotor (15) bildet
und/oder
an oder in dem Laufrad (5) die Permanentmagnete (16) angeordnet oder integriert sind
9. Pumpe mit Elektromotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (1 ) in den Elektromotor (2) oder umgekehrt integriert ist.
10. Verfahren zur Herstellung einer Pumpe (1 ) mit Elektromotor (2),
insbesondere einer Pumpe (1 ) mit Elektromotor (2) gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Ansprüche, zum Fördern eines Fluides, mit den Schritten:
- zur Verfügung stellen eines Laufrades (5) mit Förderelementen (7), von dem um eine Rotationsachse (6) eine Rotationsbewegung ausführbar ist,
- zur Verfügung stellen eines Begrenzungsteiles (10), insbesondere eines Gehäuses (19),
- wobei das Laufrad (5) mit den Förderelementen (7) innerhalb des Begrenzungsteiles (10) angeordnet wird,
- zur Verfügung stellen eines Elektromotors (2) mit einem Stator (14) und einem Rotor (15) mit Permanentmagneten (16) zum Antrieb der Pumpe (1 ),
- Montieren des Laufrades (5) mit Förderelementen (7), des
Begrenzungsteiles (10) und des Elektromotors (2) zu der Pumpe (1 ) mit Elektromotor (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (16) des Rotors (15) mittels Spritzgießen aus einem Spritzgießmaterial hergestellt werden.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Spritzgießmaterial ein Compoundmaterial (12) mit, vorzugsweise thermoplastischen, Kunststoff als Grundstoff und wenigstens einem magnetischen Stoff genutzt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei der Herstellung des Rotors (15) der Rotor (15) in das
Spritzgießwerkzeug (34) eingefügt wird, anschließend ein
Spritzgießmaterial, insbesondere das Compoundmaterial (12) in das Spritzgießwerkzeug (34) eingebracht wird, so dass die
Permanentmagnete (16) an den Rotor (15) angespritzt werden.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Spritzgießmaterial (34) in eine Ausnehmung (13) an dem Rotor (15) eingebracht wird.
14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (16) aus Spritzgießmaterial form- und/oder stoffschlüssig an dem Rotor (15) befestigt werden.
15. Einspritzsystem (3), insbesondere für ein Kraftfahrzeug (4), zum
Einspritzen von Kraftstoff in einen Verbrennungsraum (23) eines
Verbrennungsmotors (22) oder zum Einspritzen eines
Abgasnachbehandlungsmediums, z. B. eine Harnstoff-Wasser-Lösung, in ein Abgasrohr (24) eines Verbrennungsmotors (22) mit einer Pumpe (1 ) zum Fördern des Kraftstoffes oder des Abgasnachbehandlungsmediums, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (1 ) als eine Pumpe (1 ) mit Elektromotor (2) gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.
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