WO2010094375A1 - Kühlmittelpumpe für fahrzeuge - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a coolant pump for vehicles according to the preamble of claim 1.
- Electric coolant pumps have the advantage over mechanically driven coolant pumps that the effective pumping capacity can be regulated in a simple manner in accordance with the current cooling requirement. This is especially relevant in the starting phase, since the engine reaches its operating temperature faster with an optimally controlled coolant pump, which has a positive effect on fuel consumption and exhaust emissions. Electric coolant pumps are also relevant to electric vehicles whose batteries need to be cooled, at least in some operating conditions.
- coolant pumps are currently being used, which are driven by brushless electric motors with external coils, in which the inner rotor equipped with permanent magnets and the associated impeller run in the coolant. Pumps with internal rotor motors are z. B. also known from process engineering or heating and correspondingly large and heavy. Due to their size and weight, therefore, the known from the automotive field electric coolant pumps have not been able to prevail in the motorcycle field.
- the object of the invention is to provide an electrically driven coolant pump, which has a compact design and low weight and which is particularly suitable for use in the motorcycle area.
- the basic principle of the invention consists in a coolant pump which is driven by an "external rotor motor.”
- the rotatably arranged rotor or rotor is arranged radially outside the stator provided with one or more electric coils.
- “Radially outward” means that the rotor in FIG Circumferentially distributed a plurality of permanent magnets are arranged, which are arranged radially outside of the stator coil.
- FIG. 1 shows a cross section through an electric coolant pump according to the invention.
- FIG. 2 shows the rotor of the coolant pump shown in Figure 1 in a perspective view.
- FIG. 1 shows an electric coolant pump 1 which has a housing 2 and a brushless external rotor motor 3 arranged therein.
- the Brushless external rotor motor 3 which is also referred to below as an electric motor, has a stator 2 screwed to the housing 2 with a plurality of stator coils 5, which are supplied via a led out of the housing 2 electrical connection line 6 with power, and a rotor or Runner 7.
- the stator 4 has a cylindrical recess 9 extending in an axial direction 8 of the coolant pump 1.
- two bearings 10, 11 are arranged, in which, for. B. may be ceramic bearings or plain bearings.
- the bearing distance can be increased compared to the construction of a conventional water pump.
- the front bearing sits closer to the force application point. Therefore, the bearings can be made smaller, which is the size of the good.
- the rotor 7 has an impeller 7a, a rotor shaft 7b and a circular cylindrical portion 7c protruding in the axial direction 8 from the rear side of the impeller 7a, on the inside of which a plurality of permanent magnets 12 are distributed in the circumferential direction. There is a narrow annular gap 13 between the circular-cylindrical section 7c or the permanent magnet 12 and the stator coils 5.
- the rotor 7 is rotatably mounted in the stator 4 via the rotor shaft 7b and the two bearings 10, 11.
- the housing 2 may be completely filled with coolant. Through a partial flow return to the suction side, e.g. Via bores 7d in the impeller 7a, a cooling of the stator coils can be achieved.
- the stator coils 5 are coated with a protective layer 14.
- the protective layer 14 may be, for. B. a lacquer layer or a rubber layer.
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Abstract
Kühlmittelpumpe (1) für Fahrzeuge, insbesondere für Motorräder, mit einem Gehäuse (2), in dem ein als Außenläufer ausgebildeter Elektromotor (3) angeordnet ist, welcher die Kühlmittelpumpe (1) antreibt.
Description
Kühlmittelpumpe für Fahrzeuge
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlmittelpumpe für Fahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Im Pkw-Bereich werden seit geraumer Zeit elektromotorisch angetriebene Wasser- bzw. Kühlmittelpumpen zum Umpumpen von Kühlmittel im Kühlsystem des Verbrennungsmotors eingesetzt. Elektrische Kühlmittelpumpen haben gegenüber mechanisch angetriebenen Kühlmittelpumpen den Vorteil, dass die effektive Pumpleistung in einfacher Weise entsprechend dem momentanen Kühlbedarf geregelt werden kann. Dies ist vor allem in der Startphase relevant, da der Motor bei einer optimal geregelten Kühlmittelpumpe schneller seine Betriebstemperatur erreicht, was sich positiv auf Kraftstoffverbrauch und Abgasemissionen auswirkt. Elektrische Kühlmittelpumpen sind auch für Elektrofahrzeuge relevant, deren Batterien zumindest in manchen Betriebszuständen gekühlt werden müssen.
Im Automobilbereich werden derzeit Kühlmittelpumpen eingesetzt, die von bürstenlosen Elektromotoren mit außen liegenden Spulen angetrieben werden, bei denen der innen liegende, mit Permanentmagneten bestückte Läufer und das damit verbundene Pumpenrad in der Kühlflüssigkeit laufen. Pumpen mit Innenläufermotoren sind als Spaltrohrmotoren z. B. auch aus der Verfahrenstechnik oder dem Heizungsbau bekannt und entsprechend groß und schwer. Aufgrund ihrer Baugröße und ihres Gewichts haben sich daher die aus dem Pkw-Bereich bekannten elektrischen Kühlmittelpumpen bislang nicht im Motorradbereich durchsetzen können.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrisch angetriebene Kühlmittelpumpe zu schaffen, die einen kompakten Aufbau und ein geringes Gewicht aufweist und die insbesondere für einen Einsatz im Motorrad bereich geeignet ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Das Grundprinzip der Erfindung besteht in einer Kühlmittelpumpe, die von einem „Außenläufermotor" angetriebenen wird. Der drehbar angeordnete Rotor bzw. Läufer ist radial außerhalb des mit einer bzw. mehreren elektrischen Spulen versehenen Stators angeordnet. „Radial außerhalb" bedeutet, dass am Läufer in Umfangsrichtung verteilt mehrere Permanentmagneten angeordnet sind, welche radial außerhalb der Statorspule angeordnet sind. Mit einem derartigen Elektromotor lässt sich die Baugröße der Kühlmittelpumpe gegenüber herkömmlichen elektrischen Kühlmittelpumpen mit Innenläufern verringern, was einen Einsatz auch im Motorradsegment ermöglicht. Der Vorteil der geringeren Baugröße und des geringen Gewichts lässt sich aber auch im Automobilbereich gewinnbringend einsetzen.
Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 einen Querschnitt durch eine elektrische Kühlmittelpumpe gemäß der Erfindung; und
Figur 2 den Läufer der in Figur 1 gezeigten Kühlmittelpumpe in perspektivischer Darstellung.
Figur 1 zeigt eine elektrische Kühlmittelpumpe 1 , die ein Gehäuse 2 und einen darin angeordneten bürstenlosen Außenläufermotor 3 aufweist. Der
bürstenlose Außenläufermotor 3, der im Folgenden auch kurz als Elektromotor bezeichnet wird, weist einen mit dem Gehäuse 2 verschraubten Stator 4 mit mehreren Statorspulen 5 auf, die über eine aus dem Gehäuse 2 herausgeführte elektrische Anschlussleitung 6 mit Strom versorgt werden, sowie einen Rotor bzw. Läufer 7.
Der Stator 4 weist eine sich in einer Axialrichtung 8 der Kühlmittelpumpe 1 erstreckende zylindrische Ausnehmung 9 auf. In der Ausnehmung 9 sind in Axialrichtung 8 voneinander beabstandet zwei Lager 10, 11 angeordnet, bei denen es sich z. B. um keramische Wälzlager oder um Gleitlager handeln kann. Der Lagerabstand kann gegenüber der Konstruktion einer herkömmlichen Wasserpumpe vergrößert werden. Zudem sitzt das vordere Lager näher am Krafteinleitungspunkt. Daher können die Lager kleiner dimensioniert werden was der Baugröße zu Gute kommt.
Der Läufer 7 weist ein Pumpenrad 7a, eine Läuferwelle 7b und einen in Axialrichtung 8 von der rückwärtigen Seite des Pumpenrads 7a abstehenden kreiszylindrischen Abschnitt 7c auf, an dessen Innenseite in Umfangsrichtung verteilt mehrere Permanentmagneten 12 angeordnet sind. Zwischen dem kreiszylindrischen Abschnitt 7c bzw. dem Permanentmagneten 12 und den Statorspulen 5 befindet sich ein enger Ringspalt 13.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, ist der Läufer 7 über die Läuferwelle 7b und die beiden Lager 10, 11 im Stator 4 drehbar gelagert.
Das Gehäuse 2 kann vollständig mit Kühlmittel befüllt sein. Über eine Teilstrom rückführung zur Saugseite, z.B. über Bohrungen 7d im Pumpenrad 7a kann eine Kühlung der Statorspulen erreicht werden. Zum Schutz der Statorspulen 5 vor dem Kühlmittel sind die Statorspulen 5 mit einer Schutzschicht 14 überzogen. Bei der Schutzschicht 14 kann es sich z. B. um eine Lackschicht oder um eine Gummischicht handeln.
Claims
1. Kühlmittelpumpe (1 ) für Fahrzeuge, insbesondere für Motorräder, mit einem Gehäuse (2), in dem ein Elektromotor (3) angeordnet ist, der einen Läufer (7) aufweist, welcher mit einem Pumporgan (7a) verbunden bzw. gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (3) ein Außenläufermotor ist.
2. Kühlmittelpumpe (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (3) ein bürstenloser Außenläufermotor ist.
3. Kühlmittelpumpe (1 ) nach einem der Ansprüchel oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (3) mindestens eine elektrische Spule (5) aufweist, die radial innerhalb des Läufers (7) angeordnet ist.
4. Kühlmittelpumpe (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (5) auf einem Statorteil (4) oder auf einem mit dem Gehäuse (2) verbundenen, separaten Statorteil (4) angeordnet ist.
5. Kühlmittelpumpe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (7) eine Läuferwelle (7b) aufweist, die radial innerhalb der Spule (5) gelagert ist.
6. Kühlmittelpumpe (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Läuferwelle (7b) in dem Statorteil (4) des Gehäuses bzw. in dem mit dem Gehäuse (2) verbundenen separaten Statorteil (4) ge4lagert ist.
7. Kühlmittelpumpe (1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Läuferwelle (7b) mittels zweier Lager (10, 11 ) gelagert ist, wobei es sich bei den Lagern um keramische Wälzlager oder um Gleitlager handelt.
8. Kühlmittelpumpe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumporgan (7a) ein Pumpenrad ist, das einen in Richtung einer Drehachse (8) des Läufers (7) stirnseitig vom Pumpenrad (7) abstehenden kreiszylindrischen Abschnitt (7c) aufweist, welcher die Spule (5) von außen her zumindest teilweise radial umschließt, wobei an einer radialen Innenseite des kreiszylindrischen Abschnitts (7c) in Umfangsrichtung verteilt mehrere Permanentmagneten (12) angeordnet sind.
9. Kühlmittelpumpe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) zumindest teilweise, insbesondere im Bereich des Pumporgans (7a), der Läuferwelle (7b) und der Spule (5), mit Kühlmittel, insbesondere mit einem Wasser-Glykol- gemisch, befüllt ist, wobei die Spule (5) mit einer Schutzschicht (14) überzogen ist, welche die Spule (5) vor dem Kühlmittel schützt.
10. Fahrzeug, insbesondere Motorrad mit einem Verbrennungsmotor, der einen Kühlkreislauf aufweist, dadurch gekennzeichnet dass, in dem Kühlkreislauf eine Kühlmittelpumpe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 angeordnet ist.
11. Elektrofahrzeug mit einer Batterie zur Versorgung eines Antriebsmotors des Elektrofahrzeugs mit elektrischer Energie, wobei die Batterie an einen Kühlkreislauf angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kühlkreislauf eine Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10 angeordnet ist.
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