WO2014095874A1 - Electric motor-driven water pump - Google Patents

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WO2014095874A1
WO2014095874A1 PCT/EP2013/076915 EP2013076915W WO2014095874A1 WO 2014095874 A1 WO2014095874 A1 WO 2014095874A1 EP 2013076915 W EP2013076915 W EP 2013076915W WO 2014095874 A1 WO2014095874 A1 WO 2014095874A1
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WO
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rotor
pump
water pump
impeller
fitting
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/076915
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German (de)
French (fr)
Inventor
Uwe Klippert
Christoph Otto
Original Assignee
Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg
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Publication date
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Classifications

    • 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
    • F04D13/021—Units comprising pumps and their driving means containing a coupling
    • 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
    • F04D13/0606—Canned motor pumps

Definitions

  • the invention relates to an electromotive water pump, in particular centrifugal or radial pump for a motor vehicle cooling system, having an electronically commutated electric motor whose rotor, which is rotatably mounted about a preferably rotationally fixed motor shaft, drives a pump wheel.
  • Water pumps can generally be categorized into so-called secondary pumps and mainstream pumps.
  • a main flow pump is primarily used for cooling the internal combustion engine of a motor vehicle.
  • Conventional water pumps are typically powered by the V-belt of the internal combustion engine.
  • Such water pumps are therefore directly coupled to the engine speed of the engine, which may result in certain operating situations of the vehicle to an unbalanced cooling of the engine. So a sufficient volume flow must be ensured both in the idle engine with hot engine, as well as at maximum speed. This leads at high speed to unwanted turbulence and power losses through the mechanical pump.
  • an electromotive water pump for the cooling circuit of an internal combustion engine is already known, the drive is controlled electrically or electronically by means of an electric motor which drives a pump.
  • An elec- tromotive water pump can be used in many areas of the engine compartment and can be controlled electronically (electronically) by the engine speed.
  • a V-belt can basically be dispensed with, which in turn can lead to an approximately 10% (10%) CO 2 saving.
  • Such a water pump in particular centrifugal or radial pump, usually has a pump housing with a suction nozzle and a discharge nozzle having pump cover and with a motor housing part on which the stator and the impeller driving the rotor of the electronic commu DC motor receives.
  • a split pot can be arranged in the pump housing.
  • the impeller is typically arranged in a spiral channel of the pump housing.
  • EP 1 850 010 B1 discloses an electromotive water pump with an integrated electric motor, the rotor of which drives a pump wheel designated there as a pump impeller.
  • the impeller is integral with a hollow rotor shaft, in which a rotatably mounted on a fixed axis bearing is pressed.
  • US 2006/0177321 A1 discloses a magnetic pump whose plastic-encapsulated rotor has form-locking elements in the form of beads into which corresponding form-fitting pins of a pump wheel made of fiber-reinforced plastic engage in a form-fitting manner.
  • radially inwardly locking lugs are provided which snap into a corresponding annular groove of the rotor extrusion.
  • the invention has for its object to provide a particular constructive and assembly technology particularly suitable electromotive water pump.
  • an electromotive water pump with electronically commutated electric motor is provided, the impeller via a positive connection to couple with the rotor.
  • the positive connection between the pump cover and the impeller driving the impeller is suitably realized by self-finding form-fitting contours or structures on the rotor and the impeller.
  • the water pump expediently has a pump housing with a motor housing part accommodating the electric motor and with a pump cover which is preferably flanged thereto.
  • the rotor carries in an advantageous embodiment at its end facing the impeller a form-fitting toothing, in which engages an integrally formed on the impeller, in particular complementary, form-fitting toothing.
  • the teeth are expediently provided with axial starting bevels on the free end, so that in the course of assembly the intermeshing toothings can glide past one another in virtually any desired rotational position of the pump wheel relative to the rotor and thus reliably engage with one another.
  • the impeller which is preferably produced as a plastic injection molded part, this has on the rotor facing the inside of a circumferential outer collar.
  • the impeller engages over the front side of the rotor with its outer collar.
  • the rotor is expediently designed on the front side with an inner collar, from which a number of positive-locking elements extend radially inwards as a star-shaped form-fitting toothing.
  • the impeller suitably has a number of form-fitting elements as a star-shaped form-fitting toothing.
  • the rotor is preferably designed as a laminated core with stacked rotor laminations. Between this formed, in particular circular segment-shaped rotor sections permanent magnets are arranged in a star shape.
  • a plastic molding or plastic injection-molded part has a number of axial outer struts, which are arranged between the rotor sections of the rotor lamination stack. Radial outer axial struts are suitably aligned with the rotor sections on the outside or on the outside circumference and are suitably formed on the rotor-end form-fitting part, which has the positive-locking toothing.
  • the plastic molded part expediently also has a rotor-bottom-side molded part, to which the outer struts are integrally formed.
  • the advantages achieved by the invention are in particular that by means of a positive connection between the rotor and the impeller of an electric motor driven water pump on the one hand a structural or constructive separation of functions of rotor and impeller is achieved, which can be realized on the modular principle with a little effort feasible variation of the water pump, in particular with regard to their hydraulic characteristic, allows and allows different rotor and impeller variants, which can be combined with each other.
  • the form-fitting elements provided for this purpose provide a large number of transfer surfaces, so that the interface designed as a form-locking connection between the rotor and the impeller can be injection-molded in plastic.
  • Preferably bevelled tooth flanks of form-fit teeth designed positive engagement teeth improve their self-discovery in the course of the production of the joint connection between the impeller and the rotor.
  • the positive connection between the impeller and the rotor can also take place in that the rotor-side permanent magnets project beyond the front side of the rotor and thus form its form-locking elements, which engage in corresponding or complementary form-fitting contours in the impeller.
  • the impeller may be joined to the front side of the rotor laminated core, in that the impeller has integrally formed joining structures which engage positively in corresponding joining contours of the rotor or rotor laminated core.
  • a rotor cap which is preferably injection-molded from plastic or a rotor lid which holds the positive-locking elements for the connection having the impeller.
  • This embodiment is particularly suitable for a rotor partially coated with plastic.
  • a plastic injection-molded part can be provided with an adapted to the cross-sectional area of the rotor laminated core ground or ground disk with axial struts molded thereon.
  • the axial struts extend in the installed state radially inwardly and radially outwardly in the region of the receiving pockets for the permanent magnets formed between the circular segment-like rotor laminations, which secure the radially inner axial struts against radial deflection in the inserted state.
  • the securing of the radially outer axial struts is suitably via the molded or on the separate rotor lid, which engages over the radially outer axial struts ELId lake with a corresponding cover collar.
  • FIG. 1 is a perspective view of an electromotive water pump connected via a housing flange with a motor housing part pump cover of a pump housing,
  • FIG. 3 in a perspective view of the rotor and with this positively connected pump impeller
  • Fig. 4 shows the rotor and the impeller in an exploded view
  • FIGS. 1 and 2 show an electric motor driven water pump 1 with a pump cover 2 and with a motor housing part 3, which is connected via a ckelflansch 4 and a housing flange 5 are bolted together to form a pump housing 6.
  • the pump cover 2 has an axial inlet nozzle 8 and also an axially oriented drain or discharge nozzle 9.
  • the pumped liquid enters via the suction nozzle 8 and is radially conveyed by means of an electric motor-driven pump impeller 10 on a spiral path, ie perpendicular to a fixed, ie rotationally fixed motor shaft 1 1 and exits via the discharge nozzle 9 from the water pump 1.
  • an electrically or electronically commutated electric motor with a stator 12 and with a rotor 13 rotating about the motor axis 1 1 is arranged inside the motor housing part 3.
  • the rotor 13 is positively coupled to the impeller 10 and rotatably mounted axially about the fixed motor shaft 1 1 in a cover-side slide bearing 14 and in a cup bottom side slide bearing 15.
  • a split pot 16 is held in the pump housing 10, i. practically hooked in these.
  • the split pot 16 at its pot end facing away from the 18 open pipe end a radially extended tube collar 19 with double-cranked, about double-L or z-shaped Spaltrohrflansch 20, with the split pot 16 in the flange 4, 5 between the pump cover. 2 and the motor housing part 3 is held.
  • the containment shell which separates the rotor-side wet space from the stator-side dry space, is suitably designed in two parts and comprises the pot bottom 18, which is preferably made of aluminum, and a can with this, in particular by means of a bayonet connection, connected split tube 21 which is suitably made of plastic.
  • the split tube 21 has a number of distributed on the outer circumference axial struts 22, between which the stator 12 is arranged with the coil windings 23.
  • an electronics 24 is arranged for controlling the engine inside the motor housing part 6. This is suitably cooled during operation of the water pump 1 by means of the conveyed fluid (water) via the bottom of the pot 18.
  • Figures 3 and 4 show the rotor 13 and the impeller 10 in the joined or unassembled state.
  • the connection between the impeller 10 and the rotor 13 is designed as a positive connection.
  • the rotor 13 on its the pump impeller 10 facing rotor end face 25 a form-fitting toothing 26 with a number of star-shaped arranged form-fitting teeth 27, of which only one is designated.
  • the form-fitting teeth 27 extend radially inwardly starting from a rotor-side inner collar 28.
  • the positive fit teeth 27 are suitably integrally formed on the inner collar 28 on the inner wall side.
  • the form-fitting teeth 27 are ELId disorder - ie on the impeller 10 facing the tooth top - running with bevelled tooth flanks 29 to form with bevels, which are wedge-shaped in the axial direction 30 to the impeller 10 towards each other.
  • the impeller 10 also has a form-fitting toothing 31 with a number of star-shaped form-fitting teeth 32. These are likewise executed on the tooth side with run-on slopes 33.
  • the impeller 10, which is preferably designed as a plastic injection molded part, has a circumferential outer collar 34, which surrounds the form-fitting toothing 31 to form an annular free space 35.
  • the outer collar 34 of the impeller 10 engages over the inner collar 28 of the rotor 13.
  • the pump cover side and the rotor-side positive interlocking teeth 31 and 26 intermesh and self-locating.
  • the impeller 10 has a central sleeve 36, via whose central passage opening 37, the fixed motor shaft 1 1 to the pump cover and there in a cover-side bushing 38 (Fig. 2) is guided.
  • the form-fitting teeth 32 of the pump cover 10 adjoin this collar 36 radially outward.
  • the form-fitting teeth 32 of the pump cover-side positive-fit toothing 31 can be molded onto the sleeve 36.
  • the rotor 13 is constructed as a rotor core of a plurality of stacked rotor laminations, wherein the rotor lamination stack a number of circular segment-like Rotor sections 40 forms. Between these are located radially outer axial outer struts 41 as part of a plastic molding 42, which end face the rotor-side form-fitting toothing 26 and axially opposite a disc-shaped base or base 43 includes. At this bottom part 43 extending in the axial direction 30 axial struts 41 are integrally formed.
  • the rotor-side deck area can be designed as a separate molded part 44 in the manner of a rotor lid. Preferably, however, this molded part 44 is also an integral part of the plastic part 42.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

The invention relates to a water pump (1) driven by an electric motor with an electronically commutated electric motor contained in a pump casing (6), the rotor (13) of which motor is rotatably mounted about a, preferably rotationally fixed, motor axle (11) and drives a pump wheel (10) wherein the pump wheel (10) is coupled with the rotor (13) by way of an interlocking connection (26, 31).

Description

Beschreibung  description
Elektromotorische Wasserpumpe  Electromotive water pump
Die Erfindung betrifft eine elektromotorische Wasserpumpe, insbesondere Kreiseloder Radialpumpe für ein Kraftfahrzeugkühlsystem, mit einem elektronisch kom- mutierten Elektromotor, dessen um eine, vorzugsweise drehfeste, Motorachse drehbar gelagerter Rotor ein Pumpenrad antreibt. The invention relates to an electromotive water pump, in particular centrifugal or radial pump for a motor vehicle cooling system, having an electronically commutated electric motor whose rotor, which is rotatably mounted about a preferably rotationally fixed motor shaft, drives a pump wheel.
Wasserpumpen können grundsätzlich kategorisiert werden in so genannte Neben- strompumpen und Hauptstrompumpen. Eine Hauptstrompumpe dient vorrangig zur Kühlung des Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs. Herkömmliche Wasserpumpen werden typischerweise über den Keilriemen des Verbrennungsmotors angetrieben. Derartige Wasserpumpen sind daher direkt an die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors gekoppelt, was bei bestimmten Betriebssituationen des Fahrzeugs zu einer unausgewogenen Kühlung des Verbrennungsmotors führen kann. So muss ein ausreichender Volumenstrom sowohl im Standgas bei heißem Motor, als auch bei Höchstdrehzahl sichergestellt sein. Dies führt bei Höchstdrehzahl zu ungewollten Turbulenzen und Verlustleistungen durch die mechanische Pumpe. Water pumps can generally be categorized into so-called secondary pumps and mainstream pumps. A main flow pump is primarily used for cooling the internal combustion engine of a motor vehicle. Conventional water pumps are typically powered by the V-belt of the internal combustion engine. Such water pumps are therefore directly coupled to the engine speed of the engine, which may result in certain operating situations of the vehicle to an unbalanced cooling of the engine. So a sufficient volume flow must be ensured both in the idle engine with hot engine, as well as at maximum speed. This leads at high speed to unwanted turbulence and power losses through the mechanical pump.
Auch ist bereits eine elektromotorische Wasserpumpe für den Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine bekannt, deren Antrieb elektrisch oder elektronisch gesteuert mittels eines Elektromotors erfolgt, der ein Pumpenrad antreibt. Eine elekromo- torische Wasserpumpe ist in vielen Bereichen des Motorraums einsetzbar und von der Motordrehzahl praktisch unabhängig (elektronisch) steuerbar, wobei zudem grundsätzlich ein Keilriemen entfallen kann, was wiederum zu einer etwa zehnpro- zentigen (10%igen) C02- Einsparung führen kann. Also, an electromotive water pump for the cooling circuit of an internal combustion engine is already known, the drive is controlled electrically or electronically by means of an electric motor which drives a pump. An elec- tromotive water pump can be used in many areas of the engine compartment and can be controlled electronically (electronically) by the engine speed. In addition, a V-belt can basically be dispensed with, which in turn can lead to an approximately 10% (10%) CO 2 saving.
Eine derartige Wasserpumpe, insbesondere Kreisel- oder Radialpumpe, weist üblicherweise ein Pumpengehäuse mit einem einen Saugstutzen und einen Druckstutzen aufweisenden Pumpendeckel sowie mit einem Motorgehäuseteil auf, das den Stator und den das Pumpenrad antreibenden Rotor des elektronisch kommu- tierten Gleichstrommotors aufnimmt. Zur Trennung zwischen einemTrockenraum, in dem der Stator angeordnet ist, und einem Nassraum, in dem der Rotor als Nassläufer angeordnet ist, kann im Pumpengehäuse ein Spalttopf angeordnet sein. Das Pumpenrad ist typischerweise in einem Spiralkanal des Pumpengehäuses angeordnet. Such a water pump, in particular centrifugal or radial pump, usually has a pump housing with a suction nozzle and a discharge nozzle having pump cover and with a motor housing part on which the stator and the impeller driving the rotor of the electronic commu DC motor receives. For separation between a drying space in which the stator is arranged, and a wet space in which the rotor is arranged as a wet rotor, a split pot can be arranged in the pump housing. The impeller is typically arranged in a spiral channel of the pump housing.
So ist beispielsweise aus der EP 1 850 010 B1 eine elektromotorische Wasserpumpe mit integriertem Elektromotor bekannt, dessen Rotor ein dort als Pumpenlaufrad bezeichnetes Pumprad antreibt. Das Pumpenrad ist einstückig mit einer Rotorhohlwelle, in welche ein auf einer feststehenden Achse drehbar gelagertes Festlager eingepresst ist. For example, EP 1 850 010 B1 discloses an electromotive water pump with an integrated electric motor, the rotor of which drives a pump wheel designated there as a pump impeller. The impeller is integral with a hollow rotor shaft, in which a rotatably mounted on a fixed axis bearing is pressed.
Aus der DE 101 52 497 A1 ist eine elektromotorische Pumpe bekannt, deren Rotor in ein aus Kunststoff bestehendes, ringförmiges Schutzgehäuse eingebettet ist. An dieses ist koaxial zur Welle ein axialer Zylinderansatz angeformt, der axial erstreckende Zähne bzw. Nuten aufweist, die zu entsprechenden Nuten bzw. Zähnen eines an das Pumpenrad angeformten Ansatzes komplementär sind. Auf diese Weise wird eine formschlüssige Verbindung zwischen Pumpenrad und rotorsei- tiger Schutzeinrichtung hergestellt. From DE 101 52 497 A1 an electromotive pump is known, whose rotor is embedded in an existing plastic, annular protective housing. At this coaxial with the shaft, an axial cylinder shoulder is formed, which has axially extending teeth or grooves which are complementary to corresponding grooves or teeth of an integrally formed on the impeller approach. In this way, a positive connection between impeller and rotorsei- tiger protective device is produced.
Die US 2006/0177321 A1 offenbart eine Magnetpumpe, deren mit Kunststoff um- spritzter Rotor Formschlusselemente in Form von Sicken aufweist, in welche korrespondierende Formschlusszapfen eines aus faserverstärktem Kunststoff bestehenden Pumpenrades formschlüssig eingreifen. Zu den pumpenradseitigen Formschlusselementen radial innenliegend sind Rastlaschen vorgesehen, die in eine korrespondierende Ringnut der Rotorumspritzung einschnappen. US 2006/0177321 A1 discloses a magnetic pump whose plastic-encapsulated rotor has form-locking elements in the form of beads into which corresponding form-fitting pins of a pump wheel made of fiber-reinforced plastic engage in a form-fitting manner. To the pumpenradseitigen interlocking elements radially inwardly locking lugs are provided which snap into a corresponding annular groove of the rotor extrusion.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine insbesondere konstruktiv und montagetechnisch besonders geeignete elektromotorische Wasserpumpe anzugeben. The invention has for its object to provide a particular constructive and assembly technology particularly suitable electromotive water pump.
Hierzu ist bei einer elektromotorischen Wasserpumpe mit elektronisch kommutier- tem Elektromotor vorgesehen, das Pumpenrad über eine Formschlussverbindung mit dem Rotor zu koppeln. Die Formschlussverbindung zwischen dem Pumpendeckel und dem das Pumpenrad antreibenden Rotor ist geeigneterweise durch selbstfindende Formschlusskonturen oder -strukturen am Rotor und am Pumpenrad realisiert. Dadurch wird bei der Montage der Wasserpumpe ein praktisch fehlerfreies Fügen des Pumpenrades mit dem Rotor erreicht. Die Wasserpumpe weist zweckmäßigerweise ein Pumpengehäuse mit einem den Elektromotor aufnehmenden Motorgehäuseteil und mit einem daran vorzugsweise angeflanschten Pumpendeckel auf. For this purpose, an electromotive water pump with electronically commutated electric motor is provided, the impeller via a positive connection to couple with the rotor. The positive connection between the pump cover and the impeller driving the impeller is suitably realized by self-finding form-fitting contours or structures on the rotor and the impeller. As a result, a virtually error-free joining of the impeller to the rotor is achieved during assembly of the water pump. The water pump expediently has a pump housing with a motor housing part accommodating the electric motor and with a pump cover which is preferably flanged thereto.
Der Rotor trägt in vorteilhafter Ausgestaltung an dessen dem Pumpenrad zugewandten Stirnseite eine Formschlussverzahnung, in welche ein an das Pumpenrad angeformte, insbesondere komplementäre, Formschlussverzahnung eingreift. Die Verzahnung ist hierbei zweckmäßigerweise freiendseitig mit axialen Anlaufschrägen versehen, so dass im Zuge der Montage praktisch in jeder beliebigen Drehstellung des Pumpenrades gegenüber dem Rotor die miteinander kämmenden Verzahnungen aneinander entlang gleiten und somit zuverlässig ineinander greifen können. The rotor carries in an advantageous embodiment at its end facing the impeller a form-fitting toothing, in which engages an integrally formed on the impeller, in particular complementary, form-fitting toothing. In this case, the teeth are expediently provided with axial starting bevels on the free end, so that in the course of assembly the intermeshing toothings can glide past one another in virtually any desired rotational position of the pump wheel relative to the rotor and thus reliably engage with one another.
In geeigneter Ausgestaltung des Pumpenrades, das vorzugsweise als Kunststoffspritzteil hergestellt wird, weist dieses auf der dem Rotor zugewandten Innenseite einen umlaufenden Außenkragen auf. In der Formschlussverbindung übergreift das Pumpenrad mit dessen Außenkragen den Rotor stirnseitig. Der Rotor ist hierzu zweckmäßigerweise stirnseitig mit einem Innenkragen ausgeführt, von welchem ausgehend eine Anzahl von Formschlusselementen als sternförmig ausgeführte Formschlussverzahnung radial nach innen verlaufen. Auch weist das Pumpenrad geeigneterweise eine Anzahl von Formschlusselementen als sternförmige Formschlussverzahnung auf. Diese verlaufen geeigneterweise ausgehend von einer zentralen Manschette zur Durchführung der Motorachse des Elektromotors radial nach außen. In a suitable embodiment of the impeller, which is preferably produced as a plastic injection molded part, this has on the rotor facing the inside of a circumferential outer collar. In the positive connection, the impeller engages over the front side of the rotor with its outer collar. For this purpose, the rotor is expediently designed on the front side with an inner collar, from which a number of positive-locking elements extend radially inwards as a star-shaped form-fitting toothing. Also, the impeller suitably has a number of form-fitting elements as a star-shaped form-fitting toothing. These extend suitably, starting from a central sleeve for carrying out the motor axis of the electric motor radially outward.
Der Rotor ist vorzugsweise als Blechpaket mit gestapelten Rotorblechen ausgeführt. Zwischen dadurch gebildeten, insbesondere kreissegmentförmigen Rotorabschnitten sind Permanentmagnete sternförmig angeordnet. Ein Kunststoffformteil oder Kunststoffspritzteil weist eine Anzahl von axialen Außenstreben auf, die zwischen den Rotorabschnitten des Rotorblechpakets angeordnet sind. Radial außen liegende Axialstreben fluchten hierbei geeigneterweise mit den Rotorabschnitten mantel- oder außenumfangsseitig und sind geeigneterweise an das rotorstirnseiti- ge Formschlussteil angeformt, welches die Formschlussverzahnung aufweist. Das Kunststoffformteil weist zweckmäßigerweise auch ein rotorbodenseitiges Formteil auf, an welches die Außenstreben angeformt sind. The rotor is preferably designed as a laminated core with stacked rotor laminations. Between this formed, in particular circular segment-shaped rotor sections permanent magnets are arranged in a star shape. A plastic molding or plastic injection-molded part has a number of axial outer struts, which are arranged between the rotor sections of the rotor lamination stack. Radial outer axial struts are suitably aligned with the rotor sections on the outside or on the outside circumference and are suitably formed on the rotor-end form-fitting part, which has the positive-locking toothing. The plastic molded part expediently also has a rotor-bottom-side molded part, to which the outer struts are integrally formed.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass mittels einer Formschlussverbindung zwischen dem Rotor und dem Pumpenrad einer elektromotorisch angetriebenen Wasserpumpe einerseits eine bauliche oder konstruktive Funktionstrennung von Rotor und Pumpenrad erreicht ist, die nach dem Baukastenprinzip eine mit geringem Aufwand realisierbare Variation der Wasserpumpe, insbesondere hinsichtlich deren hydraulischer Kennlinie, ermöglicht und verschiedene Rotor- und Pumpenradvarianten ermöglicht, die miteinander kombiniert werden können. Die hierzu vorgesehenen Formschlusselemente stellen eine Vielzahl von Übertragungsflächen zur Verfügung, so dass die als Formschlussverbindung ausgeführte Schnittstelle zwischen dem Rotor und dem Pumpenrad in Kunststoff gespritzt ausgeführt werden kann. Vorzugsweise angeschrägte Zahnflanken von als Formschlusszähne ausgeführten Formschlussverzahnungen verbessern deren Selbstfindung im Zuge der Herstellung der Fügeverbindung zwischen dem Pumpenrad und dem Rotor. The advantages achieved by the invention are in particular that by means of a positive connection between the rotor and the impeller of an electric motor driven water pump on the one hand a structural or constructive separation of functions of rotor and impeller is achieved, which can be realized on the modular principle with a little effort feasible variation of the water pump, in particular with regard to their hydraulic characteristic, allows and allows different rotor and impeller variants, which can be combined with each other. The form-fitting elements provided for this purpose provide a large number of transfer surfaces, so that the interface designed as a form-locking connection between the rotor and the impeller can be injection-molded in plastic. Preferably bevelled tooth flanks of form-fit teeth designed positive engagement teeth improve their self-discovery in the course of the production of the joint connection between the impeller and the rotor.
Die Formschlussverbindung zwischen dem Pumpenrad und dem Rotor kann auch dadurch erfolgen, dass die rotorseitigen Permanentmagnete stirnseitig den Rotor überragen und somit dessen Formschlusselemente bilden, die in korrespondierende bzw. komplementäre Formschlusskonturen im Pumpenrad eingreifen. Alternativ kann das Pumpenrad mit dem Rotorblechpaket stirnseitig gefügt sein, indem das Pumpenrad angeformte Fügestrukturen aufweist, die in entsprechende Fügekonturen des Rotors bzw. Rotorblechpakets formschlüssig eingreifen. The positive connection between the impeller and the rotor can also take place in that the rotor-side permanent magnets project beyond the front side of the rotor and thus form its form-locking elements, which engage in corresponding or complementary form-fitting contours in the impeller. Alternatively, the impeller may be joined to the front side of the rotor laminated core, in that the impeller has integrally formed joining structures which engage positively in corresponding joining contours of the rotor or rotor laminated core.
Auch kann eine vorzugsweise aus Kunststoff gespritzte Rotorkappe oder ein Rotordeckel bereitgestellt werden, der die Formschlusselemente für die Verbindung mit dem Pumpenrad aufweist. Diese Ausführungsform eignet sich besonders bei einem teilweise mit Kunststoff umspritzten Rotor. Hierzu kann ein Kunststoffspritzteil mit einer an die Querschnittfläche des Rotorblechpakets angepassten Bodenoder Grundscheibe mit daran angeformten Axialstreben bereit gestellt werden. It is also possible to provide a rotor cap which is preferably injection-molded from plastic or a rotor lid which holds the positive-locking elements for the connection having the impeller. This embodiment is particularly suitable for a rotor partially coated with plastic. For this purpose, a plastic injection-molded part can be provided with an adapted to the cross-sectional area of the rotor laminated core ground or ground disk with axial struts molded thereon.
Die Axialstreben verlaufen im Montagezustand radial innenliegend und radial außenliegend im Bereich der zwischen den kreissegmentartigen Rotorblechabschnitten gebildeten Aufnahmetaschen für die Permanentmagnete, wobei diese im eingesetzten Zustand die radial innenliegenden Axialstreben gegen ein radiales Auslenken sichern. Die Sicherung der radial außenliegenden Axialstreben erfolgt geeigneterweise über den angeformten bzw. über den separaten Rotordeckel, der die radial außenliegenden Axialstreben freiendseitig mit einem entsprechenden Deckelkragen übergreift. The axial struts extend in the installed state radially inwardly and radially outwardly in the region of the receiving pockets for the permanent magnets formed between the circular segment-like rotor laminations, which secure the radially inner axial struts against radial deflection in the inserted state. The securing of the radially outer axial struts is suitably via the molded or on the separate rotor lid, which engages over the radially outer axial struts freiendseitig with a corresponding cover collar.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen: Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Show:
Fig. 1 in perspektivischer Darstellung eine elektromotorische Wasserpumpe mit über einen Gehäuseflansch mit einem Motorgehäuseteil verbundenem Pumpendeckel eines Pumpengehäuse,1 is a perspective view of an electromotive water pump connected via a housing flange with a motor housing part pump cover of a pump housing,
Fig. 2 die Wasserpumpe gemäß Fig. 1 in einer Schnittdarstellung mit einem Stator und mit einem um eine zentrale Motorachse drehbar gelagerten Rotor, der ein Pumpenrad antreibt,1 in a sectional view with a stator and with a rotor rotatably mounted about a central motor axis, which drives a impeller,
Fig. 3 in perspektivischer Darstellung den Rotor und das mit diesem formschlüssig verbundene Pumpenrad, und Fig. 3 in a perspective view of the rotor and with this positively connected pump impeller, and
Fig. 4 den Rotor und das Pumpenrad in einer Explosionsdarstellung mit  Fig. 4 shows the rotor and the impeller in an exploded view
Blick auf selbstfindende Formschlussverzahnungen.  Look at self-finding form-fitting toothings.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.
Die Figuren 1 und 2 zeigen eine elektromotorisch angetriebene Wasserpumpe 1 mit einem Pumpendeckel 2 und mit einem Motorgehäuseteil 3, die über einen De- ckelflansch 4 und einen Gehäuseflansch 5 zu einem Pumpengehäuse 6 miteinander verschraubt sind. Der Pumpendeckel 2 weist einen axialen Zulaufstutzen 8 sowie einen ebenfalls axial orientierten Ablauf- oder Druckstutzen 9 auf. Bei der nach dem Kreisel- oder Radialpumpenprinzip arbeitenden Wasserpumpe 1 tritt das Fördermedium (Wasser) über den Saugstutzen 8 ein und wird mittels eines elektromotorisch angetriebenen Pumpenrades 10 auf einer Spiralbahn radial, also senkrecht zu einer feststehenden, d.h. drehfesten Motorachse 1 1 nach außen befördert und tritt über den Druckstutzen 9 aus der Wasserpumpe 1 aus. FIGS. 1 and 2 show an electric motor driven water pump 1 with a pump cover 2 and with a motor housing part 3, which is connected via a ckelflansch 4 and a housing flange 5 are bolted together to form a pump housing 6. The pump cover 2 has an axial inlet nozzle 8 and also an axially oriented drain or discharge nozzle 9. When working on the centrifugal or Radialpumpenprinzip water pump 1, the pumped liquid (water) enters via the suction nozzle 8 and is radially conveyed by means of an electric motor-driven pump impeller 10 on a spiral path, ie perpendicular to a fixed, ie rotationally fixed motor shaft 1 1 and exits via the discharge nozzle 9 from the water pump 1.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist innerhalb des Motorgehäuseteils 3 ein elektrisch oder elektronisch kommutierter Elektromotor mit einem Stator 12 und mit einem um die Motorachse 1 1 rotierenden Rotor 13 angeordnet. Der Rotor 13 ist mit dem Pumpenrad 10 formschlüssig gekoppelt und um die feststehende Motorachse 1 1 in einem deckelseitigen Gleitlager 14 sowie in einem topfbodenseitigen Gleitlager 15 drehbar axial gelagert. Zwischen dem Stator 12 und dem Rotor 13 ist ein Spalttopf 16 im Pumpengehäuse 10 gehalten, d.h. in diesen praktisch eingehängt. Hierzu weist der Spalttopf 16 an dessen einem Topfboden 18 abgewandten offenen Rohrende einen radial ausgezogenen Rohrkragen 19 mit doppelt abgekröpftem, etwa doppel-L- oder z-förmigem Spaltrohrflansch 20 auf, mit dem der Spalttopf 16 in der Flanschverbindung 4, 5 zwischen dem Pumpendeckel 2 und dem Motorgehäuseteil 3 gehalten ist. As can be seen from FIG. 2, an electrically or electronically commutated electric motor with a stator 12 and with a rotor 13 rotating about the motor axis 1 1 is arranged inside the motor housing part 3. The rotor 13 is positively coupled to the impeller 10 and rotatably mounted axially about the fixed motor shaft 1 1 in a cover-side slide bearing 14 and in a cup bottom side slide bearing 15. Between the stator 12 and the rotor 13, a split pot 16 is held in the pump housing 10, i. practically hooked in these. For this purpose, the split pot 16 at its pot end facing away from the 18 open pipe end a radially extended tube collar 19 with double-cranked, about double-L or z-shaped Spaltrohrflansch 20, with the split pot 16 in the flange 4, 5 between the pump cover. 2 and the motor housing part 3 is held.
Der Spalttopf, der den rotorseitigen Nassraum vom statorseitigen Trockenraum trennt, ist geeigneterweise zweiteilig ausgeführt und umfasst den Topfboden 18, der vorzugsweise aus Aluminium besteht, und ein mit diesem formschlüssig, insbesondere mittels einer Bajonettverbindung, verbundenes Spaltrohr 21 , das geeigneterweise aus Kunststoff besteht. Das Spaltrohr 21 weist eine Anzahl von am Außenumfang verteilt angeordneten Axialstreben 22 auf, zwischen denen der Stator 12 mit dessen Spulenwicklungen 23 angeordnet ist. Auf der Unterseite des Topfbodens 18 des Spalttopfes 16 ist innerhalb des Motorgehäuseteils 6 eine Elektronik 24 zur Motorsteuerung angeordnet. Diese wird im Betrieb der Wasserpumpe 1 geeigneterweise mittels des geförderten Fluides (Wasser) über den Topfboden 18 gekühlt. Die Figuren 3 und 4 zeigen den Rotor 13 und das Pumpenrad 10 in gefügtem bzw. nicht gefügtem Zustand. Die Verbindung zwischen dem Pumpenrad 10 und dem Rotor 13 ist als Formschlussverbindung ausgeführt. Hierzu weist der Rotor 13 auf dessen dem Pumpenrad 10 zugewandten Rotorstirnseite 25 eine Formschlussverzahnung 26 mit einer Anzahl von sternförmig angeordneten Formschlusszähnen 27 auf, von denen lediglich eine bezeichnet ist. Die Formschlusszähne 27 erstrecken sich ausgehend von einem rotorseitigen Innenkragen 28 radial nach innen. Die Formschlusszähen 27 sind dabei geeigneterweise an den Innenkragen 28 innenwandseitig angeformt. Die Formschlusszähne 27 sind freiendseitig - also auf der dem Pumpenrad 10 zugewandten Zahnoberseite - mit angeschrägten Zahnflanken 29 unter Bildung von mit Anlaufschrägen ausgeführt, die in Axialrichtung 30 zum Pumpenrad 10 hin keilförmig einander zugeneigt sind. The containment shell, which separates the rotor-side wet space from the stator-side dry space, is suitably designed in two parts and comprises the pot bottom 18, which is preferably made of aluminum, and a can with this, in particular by means of a bayonet connection, connected split tube 21 which is suitably made of plastic. The split tube 21 has a number of distributed on the outer circumference axial struts 22, between which the stator 12 is arranged with the coil windings 23. On the underside of the pot bottom 18 of the split pot 16, an electronics 24 is arranged for controlling the engine inside the motor housing part 6. This is suitably cooled during operation of the water pump 1 by means of the conveyed fluid (water) via the bottom of the pot 18. Figures 3 and 4 show the rotor 13 and the impeller 10 in the joined or unassembled state. The connection between the impeller 10 and the rotor 13 is designed as a positive connection. For this purpose, the rotor 13 on its the pump impeller 10 facing rotor end face 25 a form-fitting toothing 26 with a number of star-shaped arranged form-fitting teeth 27, of which only one is designated. The form-fitting teeth 27 extend radially inwardly starting from a rotor-side inner collar 28. The positive fit teeth 27 are suitably integrally formed on the inner collar 28 on the inner wall side. The form-fitting teeth 27 are freiendseitig - ie on the impeller 10 facing the tooth top - running with bevelled tooth flanks 29 to form with bevels, which are wedge-shaped in the axial direction 30 to the impeller 10 towards each other.
Das Pumpenrad 10 weist ebenfalls eine Formschlussverzahnung 31 mit einer Anzahl von sternförmigen Formschlusszähnen 32 auf. Diese sind ebenfalls zahnend- seitig mit Anlaufschrägen 33 ausgeführt. Das Pumpenrad 10, das vorzugsweise als Kunststoffspritzteil ausgeführt ist, weist einen umlaufenden Außenkragen 34 auf, der die Formschlussverzahnung 31 unter Bildung eines ringförmigen Freiraums 35 umgibt. In der Formschlussverbindung 26, 31 mit dem Rotor 13 übergreift der Außenkragen 34 des Pumpenrades 10 den Innenkragen 28 des Rotors 13. Dabei greifen die pumpendeckelseitigen und die rotorseitigen Formschlussverzahnungen 31 bzw. 26 kämmend und dabei selbstfindend ineinander. The impeller 10 also has a form-fitting toothing 31 with a number of star-shaped form-fitting teeth 32. These are likewise executed on the tooth side with run-on slopes 33. The impeller 10, which is preferably designed as a plastic injection molded part, has a circumferential outer collar 34, which surrounds the form-fitting toothing 31 to form an annular free space 35. In the interlocking connection 26, 31 with the rotor 13, the outer collar 34 of the impeller 10 engages over the inner collar 28 of the rotor 13. In this case, the pump cover side and the rotor-side positive interlocking teeth 31 and 26 intermesh and self-locating.
Das Pumpenrad 10 weist eine zentrale Manschette 36 auf, über deren zentrale Durchgangsöffnung 37 die feststehende Motorachse 1 1 zum Pumpendeckel hin und dort in eine deckelseitige Lagerbuchse 38 (Fig. 2) geführt ist. An diese Manschette 36 schließen sich radial nach außen gerichtet die Formschlusszähne 32 des Pumpendeckels 10 an. Die Formschlusszähne 32 der pumpendeckelseitigen Formschlussverzahnung 31 können an die Manschette 36 angeformt sein. The impeller 10 has a central sleeve 36, via whose central passage opening 37, the fixed motor shaft 1 1 to the pump cover and there in a cover-side bushing 38 (Fig. 2) is guided. The form-fitting teeth 32 of the pump cover 10 adjoin this collar 36 radially outward. The form-fitting teeth 32 of the pump cover-side positive-fit toothing 31 can be molded onto the sleeve 36.
Der Rotor 13 ist als Rotorblechpaket aus einer Vielzahl von gestapelten Rotorblechen aufgebaut, wobei das Rotorblechpaket eine Anzahl von kreissegmentartigen Rotorabschnitten 40 bildet. Zwischen diesen befinden sich radial außen liegende axiale Außenstreben 41 als Teil eines Kunststoffformteils 42, welches stirnseitig die rotorseitige Formschlussverzahnung 26 und axial gegenüberliegend ein scheibenförmiges Boden- oder Grundteil 43 umfasst. An dieses Bodenteil 43 sind die sich in Axialrichtung 30 erstreckenden Axialstreben 41 angeformt. Der rotorseitige Deckbereich kann als separates Formteil 44 nach Art eines Rotordeckels ausgeführt sein. Vorzugsweise ist jedoch auch dieses Formteil 44 einstückiger Bestandteil des Kunststoffteils 42. The rotor 13 is constructed as a rotor core of a plurality of stacked rotor laminations, wherein the rotor lamination stack a number of circular segment-like Rotor sections 40 forms. Between these are located radially outer axial outer struts 41 as part of a plastic molding 42, which end face the rotor-side form-fitting toothing 26 and axially opposite a disc-shaped base or base 43 includes. At this bottom part 43 extending in the axial direction 30 axial struts 41 are integrally formed. The rotor-side deck area can be designed as a separate molded part 44 in the manner of a rotor lid. Preferably, however, this molded part 44 is also an integral part of the plastic part 42.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Wasserpumpe 34 Außenkragen 1 water pump 34 outer collar
2 Pumpendeckel 35 Freiraum  2 pump lids 35 free space
3 Motorgehäuseteil 36 Manschette  3 Motor housing part 36 Cuff
4 Deckelflansch 37 Durchgangsöffnung 4 Cover flange 37 Through opening
5 Gehäuseflansch 38 deckelseitiger Lagerbuchse5 housing flange 38 cover side bearing bush
6 Pumpengehäuse 39 Rotorblech 6 pump housing 39 rotor plate
8 Zulaufstutzen 40 Rotorabschnitt  8 inlet connection 40 rotor section
9 Ablauf-/Druckstutzen 41 Außenstrebe  9 Drain / discharge connection 41 External strut
10 Pumpenrad 42 Kunststoffformteil  10 Impeller 42 Plastic molded part
1 1 Motorachse 43 bodenseitiges Formteil 1 1 motor shaft 43 bottom-side molding
12 Stator 44 rotorstirnseitiges Formteil12 stator 44 rotor front-side molding
13 Rotor 13 rotor
14 deckelseitiges Gleitlager  14 cover-side slide bearing
15 topfbodenseitiges Gleitlager  15 cup bottom side slide bearing
16 Spalttopf  16 containment shell
18 Topfboden  18 pot bottom
19 Rohrkragen  19 pipe collar
20 Spaltrohrflansch  20 gap tube flange
21 Spaltrohr  21 can
22 Axialstrebe  22 axial strut
23 Spulenwicklung  23 coil winding
24 Elektronik  24 electronics
25 Rotorstirnseite  25 rotor front side
26 rotorseitige Formschlussverzahnung  26 rotor-side form-fitting toothing
27 Formschlusszahn  27 positive tooth
28 Innenkragen  28 inner collar
29 Zahnflanke/Anlaufschräge  29 tooth flank / starting slope
30 Axialrichtung  30 axial direction
31 pumpenradseitige Formschlussverzahnung  31 impeller-side positive-locking toothing
32 Formschlusszahn  32 positive tooth
33 Anlaufschräge  33 run-up slope

Claims

Ansprüche claims
1 . Elektromotorische Wasserpumpe (1 ) mit in einem Pumpengehäuse (6) einem elektronisch kommutierten Elektromotor, dessen um eine, vorzugsweise drehfeste, Motorachse (1 1 ) drehbar gelagerter Rotor (13) ein Pumpenrad (10) antreibt, wobei 1 . Electromotive water pump (1) with in a pump housing (6) an electronically commutated electric motor whose about a, preferably non-rotatable, motor shaft (1 1) rotatably mounted rotor (13) drives a pump (10), wherein
das Pumpenrad (10) über eine Formschlussverbindung (26, 31 ) mitdem Rotor (13) gekoppelt ist,  the impeller (10) is coupled to the rotor (13) via a positive connection (26, 31),
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Rotor (13) stirnseitig einen Innenkragen (28) aufweist, von welchem ausgehend eine Anzahl von Formschlusselementen als eine Formschlussverzahnung (26) sternförmig radial nach innen verlaufen  in that the rotor (13) has an inner collar (28) at the end, from which a number of form-fitting elements as a form-fit toothing (26) extend radially inwards in a star-shaped manner
und  and
dass das Pumpenrad (10) eine zentrale Manschette (36) zur Durchführung der Motorachse (1 1 ) aufweist, von welcher ausgehend eine Anzahl von Formschlusselementen als eine Formschlussverzahnung (31 ) sternförmig radial nach außen verlaufen.  in that the impeller (10) has a central sleeve (36) for passing through the motor axis (1 1), from which a number of form-locking elements as a form-fit toothing (31) extend radially outwards in a star-shaped manner.
2. Elektromotorische Wasserpumpe (1 ) nach Anspruch 1 , 2. Electromotive water pump (1) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das Pumpenrad (10) auf der dem Rotor (13) zugewandten Innenseite einen umlaufenden Außenkragen (34) aufweist, der in der Formschlussverbindung mit dem Rotor (13) diesen stirnseitig übergreift. the pump wheel (10) has a circumferential outer collar (34) on the inner side facing the rotor (13), which engages over the end face in the form-locking connection with the rotor (13).
3. Elektromotorische Wasserpumpe (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, 3. Electromotive water pump (1) according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Rotor (13) ein Kunststoffformteil (42) mit einem sich über die Rotorstirnseite (25) erstreckenden und dort die Formschlussverzahnung (26) aufweisenden Formteil (44) umfasst.  the rotor (13) comprises a plastic molded part (42) with a molded part (44) extending over the rotor end face (25) and having there the form-fitting toothing (26).
4. Elektromotorische Wasserpumpe (1 ) nach Anspruch 3, 4. Electromotive water pump (1) according to claim 3,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das Kunststoffformteil (42) eine Anzahl von axialen Außenstreben (41 ) aufweist, die zwischen Rotorabschnitten (40) des als Blechpaket ausgeführten Rotors (13) angeordnet sind.  in that the plastic molded part (42) has a number of axial outer struts (41) which are arranged between rotor sections (40) of the rotor (13) designed as a laminated core.
5. Elektromotorische Wasserpumpe (1 ) nach Anspruch 4, 5. Electromotive water pump (1) according to claim 4,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Außenstreben (41 ) an das rotorstirnseitige Formteil (44) angeformt sind.  in that the outer struts (41) are integrally formed on the rotor-end molding (44).
6. Elektromotorische Wasserpumpe (1 ) nach Anspruch 4 oder 5, 6. Electromotive water pump (1) according to claim 4 or 5,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Außenstreben (41 ) an ein rotorbodenseitiges Formteil (43) angeformt sind.  that the outer struts (41) are integrally formed on a rotor-bottom-side molded part (43).
7. Elektromotorische Wasserpumpe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, 7. Electromotive water pump (1) according to one of claims 1 to 6, characterized
dass die Formschlusszähne (27, 32) der rotorseitigen und/oder der pum- penradseitigen Formschlussverzahnung (26, 31 ) mit angeschrägten Zahnflanken (29, 33) ausgebildet sind.  the form-fitting teeth (27, 32) of the rotor-side and / or the pump-wheel-side form-fitting toothing (26, 31) are formed with bevelled tooth flanks (29, 33).
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