Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
BRUSHLESS DC MOTOR FOR DRIVING A PUMP
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/140312
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a brushless DC motor (1) for driving a pump, having a housing (3) which comprises a winding chamber (17), which is filled with a conveying medium during operation, and an electronics chamber (16) which is separate from the conveying medium and in which electronics chamber (16) an electronics system (5) is accommodated, which electronics system is separated by a separating wall (7) from a winding (4) which is arranged in the winding chamber (17) and to which current can be applied by means of the electronics system (5), wherein a conductor (8) passes through the separating wall (7) and forms an electrical connection between the electronics system (5) and the winding (4), having a seal (9) which is arranged between the conductor (8) and the separating wall (7) and hermetically seals off the electronics system (5) from the winding chamber (17), and having a permanent-magnet rotor (6) which drives the pump and is rotatably mounted within the housing (3).

Inventors:
BERNREUTHER GEORG (DE)
DIETRICH NIKOLAUS (DE)
Application Number:
DE2017/200011
Publication Date:
August 24, 2017
Filing Date:
January 30, 2017
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
BÜHLER MOTOR GMBH (DE)
International Classes:
H02K11/33; H02K3/50; H02K5/128; H02K7/116; H02K7/14; H02K9/197; H02K21/14
Foreign References:
DE3130287A11983-02-17
EP2072754A22009-06-24
US20150333589A12015-11-19
EP1118527A12001-07-25
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche

1 . Bürstenloser Gleichstrommotor (1 ) zum Antrieb einer Pumpe (2), mit einem Gehäuse (3), das eine im Betrieb mit einem Fördermedium gefüllte

Wicklungskammer (17), und eine vom Fördermedium getrennte

Elektronikkammer (1 6) umfasst, in welcher Elektronikkammer (1 6) eine Elektronik (5) aufgenommen ist, die durch eine Trennwand (7) von einer in der Wicklungskammer (17) angeordneten und mittels der Elektronik (5)

bestrombaren Wicklung (4) getrennt ist, wobei ein Leiter (8) die Trennwand (7) durchdringt und eine elektrische Verbindung zwischen der Elektronik (5) und der Wicklung (4) bildet, einer Dichtung (9), welche zwischen dem Leiter (8) und der Trennwand (7) angeordnet ist und die Elektronik (5) hermetisch von der Wicklungskammer (17) abdichtet und mit einem permanentmagnetischen, die Pumpe (2) antreibenden Rotor (6), der innerhalb des Gehäuses (3) drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (9) eine Ringschnurdichtung (O-Ring) ist, dass der Leiter (8) aus einem Abschnitt eines die Wicklung (4) bildenden Wicklungsdrahts besteht, die Dichtung (9) in einer Dichtungsaufnahme (10) radial formschlüssig aufgenommen und durch ein Sicherungselement (13) in der Dichtungsaufnahme (10) gesichert ist.

2. Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (8) im Bereich der Dichtung (9) und innerhalb der

Wicklungskammer (17) elektrisch isoliert ist.

3. Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsaufnahme (10) einstückiger Bestandteil der Trennwand (7) ist.

4. Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (8) an einer Kontaktstelle (14) mit einer Leiterbahn (1 1 ) eines Leiterbahnträgers (12) elektrisch verbunden ist und die Kontaktstelle (14) in einem Trockenbereich eines Stators (15) angeordnet ist.

5. Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (13) in seiner Grundform topfartig ausgebildet ist, wobei im Topfboden (19) ein Durchgang (20) vorhanden ist, welcher den Leiter (8) aufnimmt.

6. Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Topfboden (19) des Sicherungselements (13) einstückiger Hohlzylinder (21 ), um den Durchgang (20) herum angeordnet ist und in die Dichtungsaufnahme (10) vorspringt.

7. Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 1 , 5 oder 6, dadurch

gekennzeichnet, dass eine Wandung (22) des Sicherungselements (13) um den Leiter (8), um die Dichtung (9) und um die Dichtungsaufnahme (10) herum angeordnet ist.

8. Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 1 , 5, 6 oder 7, dadurch

gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (13) mit der

Dichtungsaufnahme (10) durch eine Schnappverbindung mechanisch verbunden ist.

9. Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (13) mit dem Leiterbahnträger (12) einstückig ist.

10. Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiterbahnträger (12) parallel zur Trennwand (7) angeordnet ist und mit dieser Trennwand (7) mechanisch verbunden ist.

1 1 . Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Verbindung zwischen dem Leiterbahnträger (12) und der Trennwand (7) eine Warmverprägung ist.

12. Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 1 und mindestens einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (8) an seinem Ende deutlich angefast ist, so dass das Leiterende einen Einführkegel bildet.

13. Bürstenloser Gleichstrommotor nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Leiter (8) die Trennwand (7) durchdringen, welche durch jeweils eine eigene

Ringschnurdichtung (O-Ring) abgedichtet sind.

14. Bürstenloser Gleichstrommotor nach Anspruch 1 und 13, dadurch

gekennzeichnet, dass mehrere Sicherungselemente (13) vorhanden sind, welche jeweils eine Dichtung (9) in ihrer jeweiligen Dichtungsaufnahme (10) halten.

15. Bürstenloser Gleichstrommotor nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (6) ein Nassläufer ist.

16. Bürstenloser Gleichstrommotor nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichstrommotor (1 ) zum Antrieb einer Ölpumpe dient.

Description:
Titel: Bürstenloser Gleichstrommotor zum Antrieb einer Pumpe

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen bürstenlosen Gleichstrommotor (1 ) zum Antrieb einer Pumpe (2), mit einem Gehäuse (3), das eine im Betrieb mit einem Fördermedium gefüllte Wicklungskammer (17), und eine vom Fördermedium getrennte

Elektronikkammer (1 6) umfasst, in welcher Elektronikkammer (1 6) eine Elektronik (5) aufgenommen ist, die durch eine Trennwand (7) von einer in der Wicklungskammer (17) angeordneten und mittels der Elektronik (5) bestrombaren Wicklung (4) getrennt ist, wobei ein Leiter (8) die Trennwand (7) durchdringt und eine elektrische

Verbindung zwischen der Elektronik (5) und der Wicklung (4) bildet, einer Dichtung (9), welche zwischen dem Leiter (8) und der Trennwand (7) angeordnet ist und die Elektronik (5) hermetisch von der Wicklungskammer (17) abdichtet und mit einem permanentmagnetischen, die Pumpe (2) antreibenden Rotor (6), der innerhalb des Gehäuses (3) drehbar gelagert ist.

Der Einfachheit halber wird von einem Leiter gesprochen. Für den Fachmann ist jedoch klar, dass zum Betreiben einer Wicklung zumindest zwei Leiter nötig sind, die im Sinne der Erfindung nicht notwendigerweise auf die gleiche Art abgedichtet sein müssen.

Aus der DE 34 23 31 6 A1 ist eine gattungsgemäße Pumpe bekannt. Hierbei handelt es sich um eine Kraftstoffpumpe, deren Elektronikkammer vollständig innerhalb eines mit Kraftstoff durchströmten Motorgehäuses angeordnet ist. Dabei sind die

elektrischen Verbindungen zwischen der Elektronik und der Wicklung einander nicht zugewandt angeordnet, dies erschwert die Montage. Weiter sind Kontaktstifte vorgesehen, die als Glasdurchführungen ausgeführt sind. Die zusätzlichen Kontakte und vor allem die Verglasung bedeuten einen erheblichen Fertigungsaufwand.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher einen bürstenlosen

Gleichstrommotor zum Antrieb einer Pumpe darzustellen, der besonders einfach aufgebaut ist, bei dem ein hoher Dichtungsgrad erreicht wird und der einfach zu montieren ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch Verwendung eines handelsüblichen Bauteils, wie einer Ringschnurdichtung, werden keine zusätzlichen Werkzeuge zu deren Herstellung erforderlich. Die

Verwendung des Wicklungsdrahtes selbst als Dichtungspartner, ist kein Zusatzteil vonnöten und auch eine zusätzliche Kontaktstelle kann entfallen. Dies erhöht einerseits den Montageaufwand und die Montagegeschwindigkeit und sorgt darüber hinaus für eine geringere Wahrscheinlichkeit von Kontaktfehlern. Eine

Dichtungsaufnahme sorgt einerseits für eine einfache Montage der Dichtung und andererseits für eine Lagersicherung und verbesserte Abdichtung des

Leiterdurchgangs durch die Trennwand. Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung eines Sicherungselements zur Sicherung der Dichtung in der

Dichtungsaufnahme erwiesen. Hierdurch ist u. a. gewährleistet, dass die Dichtung nicht während der Montage verloren gehen kann.

Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen dargestellt. Durch die Isolierung des Leiters im Bereich der Dichtung wird verhindert, dass Kupferionen in das Fördermedium gelangen.

Es ist vorteilhaft die Dichtungsaufnahme als einstückigen Bestandteil der Trennwand auszuführen. Da die Trennwand in der Regel als Kunststoffspritzgussteil hergestellt wird fällt für die Anformung der Dichtungsaufnahme kein höherer Fertigungsaufwand an.

Kontakte sind besonders sensibel gegenüber Feuchtigkeit, deshalb ist vorgesehen, dass die notwendige Kontaktstelle des Leiters mit einer Leiterbahn eines

Leiterbahnträgers in einem Trockenbereich des Stators angeordnet ist.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist das Sicherungselement in seiner Grundform topfartig ausgebildet, wobei im Topfboden ein Durchgang vorhanden ist, welcher den Leiter aufnimmt. Die Topfform erlaubt, dass die Dichtung axial als auch radial gesichert werden kann. Zudem kann das Sicherungselement wegen des Durchgangs über den Leiter geschoben werden.

Weiter ist vorgesehen, dass ein mit dem Topfboden des Sicherungselements einstückiger Hohlzylinder um den Durchgang herum angeordnet ist und in die Dichtungsaufnahme vorspringt. Dieser Hohlzylinder dient als Axialanschlag und damit als Axialsicherung für die Dichtung.

Zweckmäßigerweise ist eine Wandung des Sicherungselements um den Leiter, um die Dichtung und um die Dichtungsaufnahme herum angeordnet. Diese Ausbildung erleichtert es, das Sicherungselement mit der Dichtungsaufnahme durch eine Schnappverbindung mechanisch zu verbinden.

Gemäß einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass das Sicherungselement mit dem Leiterbahnträger einstückig ist. Dadurch werden Teile eingespart und entsprechende Werkzeug- und Montagekosten vermieden.

Der Leiterbahnträger ist parallel zur Trennwand angeordnet und mit dieser mechanisch verbunden. Auf einfache Weise lässt sich diese mechanische

Verbindung zwischen dem Leiterbahnträger und der Trennwand durch eine

Warmverprägung herstellen.

Um eine einfache und prozesssichere Montage zu gewährleisten, ist der Leiter an seinem Ende deutlich angefast, so dass es einen Einführkegel bildet.

Je nach Wicklungsart sind mehrere Leiter vorhanden, welche die Trennwand durchdringen und durch jeweils eine eigene Ringschnurdichtung (O-Ring)

abgedichtet sind. Entsprechend sind mehrere Sicherungselemente vorhanden, welche jeweils eine Dichtung in ihrer jeweiligen Dichtungsaufnahme halten.

Der Rotor ist ein Nassläufer und der Gleichstrommotor dient beispielsweise zum Antrieb einer Ölpumpe. Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Motors und Fig. 2 eine Prinzipskizze einer Variante.

Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen bürstenlosen

Gleichstrommotors 1 zum Antrieb einer Pumpe, mit einem Gehäuse 3, das eine im Betrieb mit einem Fördermedium gefüllte Wicklungskammer 17 und eine vom

Fördermedium getrennte Elektronikkammer 16 umfasst, in welcher Elektronikkammer 16 eine Elektronik 5 aufgenommen ist, die durch eine Trennwand 7 von einer in der Wicklungskammer 17 angeordneten und mittels der Elektronik 5 bestrombaren Wicklung 4 getrennt ist. Ein Leiter 8 durchdringt die Trennwand 7 und bildet eine elektrische Verbindung zwischen der Elektronik 5 und der Wicklung 4. Eine

Ringschnurdichtung (O-Ring) 9, welche zwischen dem Leiter 8 und der Trennwand 7 angeordnet ist, dichtet die Elektronik 5 hermetisch von der Wicklungskammer 17 ab. Weiter ist gezeigt eine Rotorkammer 18, welche durch ein Spaltrohr 23 radial begrenzt ist, ein Statorblechpaket 24, das die Wicklung 4 unter Zwischenlage einer Isolierung (nicht erkennbar) aufnimmt. Die Trennwand 7 umfasst eine

Dichtungsaufnahme 10, welche die Ringschnurrichtung 9 aufnimmt. Die

Dichtungsaufnahme 10 ist in Form eines Hohlzylinders 21 ausgebildet und wird durch ein Sicherungselement 13 abgedeckt, welches eine Durchführung 26 für den Leiter 8 aufweist. Eine Wandung 22 des Sicherungselements 13 umfasst die

Dichtungsaufnahme 10 radial und axial und weist einen ringartigen Vorsprung 27 auf, welcher in den Hohlzylinder der Dichtungsaufnahme 10 eingreift. Der Leiter 8 ist insbesondere im Bereich der Dichtung 9 und einer Kontaktstelle 14 abisoliert. Die Kontaktstellen 14 werden durch Leiterbahnen 1 1 auf einem Leiterbahnträger 12 gebildet. Der Leiterbahnträger 12 und die Leiterbahnen 1 1 weisen eine mit den Durchgängen 20 und Durchführungen 26 fluchtende Ausnehmungen auf. Der

Leiterbahnträger 12 umfasst elektronische Bauteile 25 und stellt damit die Elektronik 5 dar. Die Leiterbahnen 1 1 und die Bauteile 25 sind lediglich stilisiert dargestellt. Fig. 2 zeigt eine Prinzipskizze zur einer Variante des erfindungsgemäßen elektronisch kommutiertem Gleichstrommotors 1 ', mit einer Pumpe 2' und einer Elektronikkammer 16', welche durch eine Trennwand 7' von einer Wicklungskammer 17' und einer Rotorkammer 18' abgetrennt und mit Hilfe einer Dichtung 9'

abgedichtet ist. Die Wicklungskammer 17' ist durch ein Spaltrohr 23' von der

Rotorkammer 18' getrennt. Die Pumpe 2' besteht aus einem Zahnrad 30' und einem Hohlrad 31 ', welche eine Gerotorpumpe bilden. Innerhalb der Rotorkammer 18' befindet sich ein permanent magnetischer Rotor 6' auf einer Welle 29'. Die Welle 29' verbindet den Rotor 6' mit dem Zahnrad 30'. Zu Kühlzwecken wird ein bewickelter Stator 15' des elektronisch kommutierten Gleichstrommotors 1 ' mit dem

Fördermedium durchströmt. Die Elektronikkammer 1 6' ist durch Dichtungen 9' in Form von Ringschnurdichtungen abgedichtet. Die Ringschnurdichtungen sind für diesen Zweck in Dichtungsaufnahmen 10' aufgenommen, welche einstückig mit der Trennwand 7' sind. Ein Leiterbahnträger 12' verschließt die Dichtungsaufnahmen 10' und hält die Dichtungen 9' formschlüssig. Der Leiterbahnträger 12' ist auf

Aufnahmezapfen 28' montiert, welche einstückig mit der Trennwand 7' sind. Der Leiterbahnträger 12' ist elektrisch mit einem Stecker 32' verbunden, indem

Steckerstifte 33' unmittelbar in den auch als Leiterplatte dienenden Leiterbahnträger 12' eingepresst sind. Leiter 8', welche Wicklungsenden einer Wicklung 4' sind, verlaufen durch die Trennwand 7' in die Dichtungsaufnahmen 10' hindurch, wobei sie die Dichtungen 9' aufnehmen und sind schließlich an Leiterbahnen des

Leiterbahnträgers 12' elektrisch angeschlossen.

Bezugszeichenliste

Gleichstrommotor 33 Steckerstift

Pumpe

Gehäuse

Wicklung

Elektronik

Rotor

Trennwand

Leiter

Dichtung

Dichtungsaufnahme

Leiterbahn

Leiterbahnträger

Sicherungselement

Kontaktstelle

Stator

Elektronikkammer

Wicklungskammer

Rotorkammer

Topfboden

Durchgang

Hohlzylinder

Wandung

Spaltrohr

Statorblechpaket

elektronische Bauteile

Durchführung

Vorsprung

Aufnahmezapfen

Welle

Zahnrad

Hohlrad

Stecker