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Patent Searching and Data


Title:
EXPANSION VALVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/221784
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an expansion valve (1), - having a housing (4), a sensor (29), a stepping motor (6) or a BLDC motor, a valve seat (7) and a valve body (8) interacting therewith, - wherein the stepping motor (6) or the BLDC motor has a rotor (10) and a stator enclosing the rotor (10), - wherein the rotor (10) has a shaft (13) and a permanent magnet body (14) fixed thereto for conjoint rotation, - wherein the sensor (29) is designed for acquiring an axial position and/or an angle of rotation of the permanent magnet body (14). An expansion valve (1) with optimized installation space requirement while simultaneously being inexpensive can be created in this way.

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Inventors:
MOSER CHRISTOPH PETER (AT)
SCHADLER WERNER (AT)
WETZL MARIO (AT)
Application Number:
PCT/EP2020/061842
Publication Date:
November 05, 2020
Filing Date:
April 29, 2020
Export Citation:
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Assignee:
MAHLE INT GMBH (DE)
International Classes:
H02K11/215; F16K31/04; F16K37/00; F25B41/06; H02K7/14; H02K37/14
Domestic Patent References:
WO2016092035A12016-06-16
WO2018033025A12018-02-22
Foreign References:
EP3392538A12018-10-24
JP2003329698A2003-11-19
EP2768125A22014-08-20
Attorney, Agent or Firm:
BRP RENAUD UND PARTNER MBB (DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Expansionsventil (1 ) für eine Klimaanlage (2), einen Batteriekühler und/oder einen Ölkühler eines Kraftfahrzeugs (3),

- mit einem Gehäuse (4), einem Sensor (29), einem Schrittmotor (6) oder einem BLDC-Motor, einem Ventilsitz (7) sowie einem damit zusammenwirkenden Ventilkörper (8),

- wobei der Schrittmotor (6) oder der BLDC-Motor einen Rotor (10) einen den Rotor (10) umgebenden Stator aufweist,

- wobei der Rotor (10) eine Welle (13) sowie einen drehfest damit verbundenen Permanentmagnetkörper (14) aufweist,

- wobei der Sensor (29) zur Erfassung einer axialen Position und/oder eines Drehwinkels des Permanentmagnetkörpers (14) ausgebildet ist.

2. Expansionsventil nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Permanentmagnetkörper (14) topfförmig ausgebildet ist und einen Sig nalgeberbereich (15) und einen Rotorbereich (16) besitzt.

3. Expansionsventil nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Signalgeberbereich (15) dem Sensor (29) zugewandt ist und der Rotor bereich (16) die Welle (13) umgibt. 4. Expansionsventil nach Anspruch 2 oder 3,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Welle (13) einen ersten Längsendbereich (17) und einen zweiten Längsendbereich (18) aufweist und mit ihrem ersten Längsendbereich (17) dreh test in dem Signalgeberbereich (15) des Permanentmagnetkörpers (14) angeord net ist und an ihrem zweiten Längsendbereich (18) eine sacklochartige Ausneh mung (19) zur Aufnahme des Ventilkörpers (8) aufweist.

5. Expansionsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

- dass die Welle (13) und der Ventilkörper (8) zumindest teilweise innerhalb ei ner Ventilkörperführung (9) angeordnet sind,

- dass die Welle (13) ein Außengewinde (21 ) und die Ventilkörperführung (9) ein zugehöriges Innengewinde (22) aufweisen, oder umgekehrt, so dass bei ei nem Verdrehen der Welle (13) eine Axialverstellung derselben zusammen mit dem Permanentmagnetkörper (14) erfolgt und dadurch der Ventilkörper (8) auf den Ventilsitz (7) gedrückt oder von diesem abgehoben wird.

6. Expansionsventil nach Anspruch 4 oder 5,

dadurch gekennzeichnet,

- dass die Welle (13) an ihrem ersten Längsendbereich (17) formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Signalgeberbereich (15) des Permanentmag netkörpers (14) verbunden ist, oder

- dass die Welle (13) formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Rotorbe reich (16) des Permanentmagnetkörpers (14) verbunden ist. 7. Expansionsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Welle (13) ein Außengewinde (21 ) und die Ventilkörperführung (9) ein zugehöriges Innengewinde (22) aufweisen, oder umgekehrt, so dass bei einem Verdrehen der Welle (13) eine Axialverstellung derselben unabhängig vom Per manentmagnetkörper (14) erfolgt und dadurch der Ventilkörper (8) auf den Ven tilsitz (7) gedrückt oder von diesem abgehoben wird.

8. Expansionsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Signalgeberbereich (15) und/oder der Permanentmagnetkörper (14) einen konstanten Abstand zum Sensor (29) aufweisen/aufweist.

9. Expansionsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

dass die Welle (13) im Permanentmagnetkörper (14) axial beweglich gelagert ist.

10. Expansionsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Permanentmagnetkörper (14) so mit der Welle (13) befestigt ist, dass beide in axialer Bewegungsrichtung gekoppelt sind.

11. Expansionsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10,

dadurch gekennzeichnet,

- dass der Sensor (29) an einer Steuerplatine (5) angeordnet ist, und/oder

- dass ein Spalttopf (25) vorgesehen ist, der den Rotor (10) umgibt und einen rotorseitigen Nassbereich (26) von einem statorseitigen Trockenbereich (27) trennt. 12. Expansionsventil nach einem der Ansprüche 2 bis 11 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Permanentmagnetkörper (14) in seinem Rotorbereich (16) mehrere ra dial zur Welle (13) beabstandete und sich in Axialrichtung (12) erstreckende Magnetpole (28) aufweist, die zudem in Umfangsrichtung alternierend angeord net sind.

13. Expansionsventil nach einem der Ansprüche 2 bis 12,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Permanentmagnetkörper (14) in seinem Signalgeberbereich (15) zu mindest ein Magnetpolpaar aufweist.

14. Expansionsventil nach einem der Ansprüche 2 bis 13,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Welle (13) den Signalgeberbereich (15) des Permanentmagnetkörpers

(14) durchbricht.

15. Permanentmagnetkörper (14) für ein Expansionsventil (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, der topfförmig ausgebildet ist und einen Signalgeberbereich

(15) und einen Rotorbereich (16) besitzt und in seinem Rotorbereich (16) mehre re sich in Axialrichtung (12) erstreckende Magnetpole (28) aufweist, die zudem in Umfangsrichtung alternierend angeordnet sind.

16. Permanentmagnetkörper nach Anspruch 15,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Permanentmagnetkörper (14) in seinem Signalgeberbereich (15) zu mindest ein Magnetpolpaar aufweist. 17. Klimaanlage (2) eines Kraftfahrzeugs (3) mit einem Verdichter (33), einem Verdampfer (34), einem Kondensator (35) und einem Expansionsventil (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.

*****

Description:
Expansionsventil

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Expansionsventil für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft außerdem einen Permanentmagnetkörper für ein solches Expansionsventil sowie eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs mit einem derartigen Expansionsventil.

Expansionsventile, auch Drosselventile genannt, sind Ventile, die durch eine lo kale Verengung eines Strömungsquerschnitts den Druck eines durchfließenden Fluides vermindern und dadurch eine Volumenzunahme bzw. Expansion bewir ken. In Klimaanlagen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, reduziert ein solches Ex pansionsventil den Druck eines Kältemittels, das üblicherweise als nahezu sie dende Flüssigkeit in das Expansionsventil eindringt. H ierbei erfährt es eine isent- halpe Zustandsänderung, da das Kältemittel beim Durchgang durch das Expan sionsventil entspannt (Druckabfall von z.B. 10bar auf 1 bar bei gleichzeitigen Ab fall der Flüssigkeitstemperatur). Das Ziel der Expansion im Ventil ist, dass die Flüssigkeit mit geringer Überhitzung (noch flüssig) in den Verdampfer gelangt. Im Weiteren gelangt das Kältemittel in den Verdampfer, in welchem der Verdamp fungsprozess des flüssigen Anteiles des Kältemittels Wärme aus der Umgebung aufnimmt und dadurch verdampft. Das durch den Verdampfer (Wärmetauscher) strömende Fluid bzw. Luft wird dabei gekühlt.

Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten elektrischen Expansi onsventilen ist jedoch, dass diese zur Erfassung einer Ventilstellung üblicher weise separate, an einem Rotor eines Expansionsventils angeordnete Perma nentmagnete aufweisen, die nicht nur einen zusätzlichen Montageaufwand erfor dern, sondern auch einen zusätzlichen Bauraumbedarf. Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für ein elektri sches Expansionsventil eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausfüh rungsform anzugeben, welche sich insbesondere durch eine kompakte Bauweise auszeichnet.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängi gen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen eine Position eines Ventilkörpers bestimmenden Permanentmagneten in einen die Rotation eines den Ventilkörper bewirkenden Permanentmagneten zu integrieren und dadurch nicht nur insgesamt einen geringeren Materialeinsatz zu erreichen, sondern insbesondere auch den für den Positionsmagneten bislang erforderli chen Bauraumbedarf zu reduzieren. Das erfindungsgemäße Expansionsventil, welches beispielsweise für eine Klimaanlage und/oder auch für einen Wärmetau scher (Chiller) zur Batteriekühlung oder Ölkühlung eines Kraftfahrzeugs einge setzt werden kann, besitzt ein Gehäuse, einen Sensor, einen Schrittmotor oder einen BLDC-Motor, einen Ventilsitz sowie einen damit zusammenwirkenden Ven tilkörper. Der Ventilkörper ist vorzugsweise als sogenannte Ventilnadel ausgebil det und kann mittels einer Feder in seine Schließstellung gegen den Ventilsitz vorgespannt sein, wobei eine derartige Feder insbesondere zum Toleranzaus gleich einetzbar ist. Der Schrittmotor oder der BLDC-Motor besitzt einen Rotor sowie einen diesen umgebenden Stator, beispielswiese zumindest zwei diesen Rotor umgebenden elektrischen Spulen, die in Axialrichtung des Rotors beab- standet zueinander angeordnet sind. Ein Verstellen des Ventilkörpers und damit ein Öffnen bzw. Schließen des Expansionsventils erfolgt dabei durch ein Verdre hen des Rotors, woraufhin dieser zusammen mit dem Ventilkörper in Axialrich tung verstellt werden. Der Rotor besitzt eine Welle sowie einen drehfest damit verbundenen Permanentmagnetkörper. Bei einem Verdrehen der Welle erfolgt eine Axialverstellung derselben zusammen mit dem Ventilkörper in Richtung des Ventilsitzes oder von diesem weg. Über den Sensor werden/wird eine axiale Po sition und/oder ein Drehwinkel des Permanentmagnetkörpers erfasst und dadurch die Öffnungsstellung bzw. die Schließstellung des Expansionsventils überwacht. Durch den erfindungsgemäßen Gedanken, wonach in den Perma nentmagnetkörper sowohl die für das Verdrehen der Welle erforderlichen Perma nentmagnete, als auch die zur Erfassung der Stellung des Ventilkörpers und da mit zur Erfassung eines Öffnungszustandes des Expansionsventils erforderlichen Permanentmagnete integriert sind, kann ein besonders kompakt bauender Per manentmagnetkörper erzielt werden, der nicht nur einen für das Expansionsventil erforderlichen Bauraumbedarf reduziert, sondern auch den Materialeinsatz zur Herstellung des Permanentmagnetkörpers. Das erfindungsgemäße Expansions ventil kann somit kostengünstig, ressourcenschonend und bauraumoptimiert her gestellt werden.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Permanentmagnetkör per topfförmig ausgebildet und besitzt einen Signalgeberbereich und einen Ro torbereich. Der Signalgeberbereich ist dabei vorzugsweise dem Sensor zuge wandt, während der Rotorbereich die Welle umgibt. Aufgrund des Umstandes, dass der Rotorbereich des Permanentmagnetkörpers beabstandet ringförmig um die Welle angeordnet ist, kann ein Teil der Welle innerhalb des Rotorbereichs des Permanentmagnetkörpers angeordnet und dadurch platzsparend untergebracht werden.

Zweckmäßig weist die Welle einen ersten Längsendbereich und einen zweiten Längsendbereich auf und ist mit ihrem ersten Längsendbereich drehfest in dem Signalgeberbereich des Permanentmagnetkörpers angeordnet und weist an ih rem zweiten Längsendbereich eine sacklochartige Ausnehmung zur Aufnahme des Ventilkörpers auf. Auch hierdurch kann eine besonders bauraumoptimierte Ausführungsform erreicht werden.

Zweckmäßig sind die Welle und der Ventilkörper zumindest teilweise innerhalb einer Ventilkörperführung angeordnet, wobei die Welle ein Außengewinde und die Ventilkörperführung ein zugehöriges Innengewinde aufweisen, oder umge kehrt, so dass bei einem Verdrehen der Welle eine Axialverstellung derselben zusammen mit dem Permanentmagnetkörper erfolgt und dadurch der Ventilkör per auf den Ventilsitz gedrückt oder von diesem abgehoben wird. In diesem Fall kann der Sensor somit eine Axialverstellung und/oder eine Verdrehung des Per manentmagnetkörpers erfassen, da sich dieser zusammen mit der Welle bei ei nem Verdrehen derselben axial verstellt. Alternativ kann selbstverständlich auch vorgesehen sein, dass die Welle ein Außengewinde und die Ventilkörperführung ein zugehöriges Innengewinde aufweisen, oder umgekehrt, wobei bei einem Ver drehen der Welle eine Axialverstellung derselben unabhängig vom Permanent magnetkörper erfolgt und dadurch der Ventilkörper auf den Ventilsitz gedrückt oder von diesem abgehoben wird. In diesem Fall erfasst der Sensor somit aus schließlich eine Verdrehung des Permanentmagnetkörpers, da sich in diesem Fall bei einem Verdrehen der Welle nur diese axial verstellt, nicht aber der Per manentmagnetkörper, der axial an seiner Stelle und damit im selben Abstand zum Sensor verbleibt.

Das Außengewinde an der Welle und das zugehörige Innengewinde kann gene rell analog zu einer Gewindespindel betrachtet werden, bei der eine rotatorische Bewegung in eine translatorische Bewegung umgewandelt wird. Gewindespin deln bestehen aus einer Gewindestange, also einem zylindrischen Rundstab, auf dem bei einfachen Anwendungen ein Trapez-, Spitz- oder Flachgewinde aufge bracht ist. Besonders vorteilhaft aus Kostengründen ist dabei ein Spitzgewinde, insbesondere mit den metrischen Maßen M5 x 0,25.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist ein Spalttopf vorgesehen, der den Rotor umgibt und einen rotorseitigen Nassbereich von einem statorseitigen Trockenbereich trennt. Das erfindungsgemäße Expan sionsventil kann somit als sogenannter Nassläufer ausgebildet sein, bei welchem der Rotor im Kältemittel angeordnet ist. Durch den Spalttopf können jedoch die vergleichsweise empfindlichen Spulen sowie die Elektronik der Steuerungsplatine zuverlässig trocken gehalten werden, wodurch diese geschützt angeordnet sind und dadurch das erfindungsgemäße Expansionsventil langfristig funktionsfähig gehalten werden kann.

Zweckmäßig weist der Permanentmagnetkörper in seinem Signalgeberbereich zumindest ein Magnetpolpaar auf. Ein derartiges Magnetpolpaar, bestehend aus einem Nordpol und einem Südpol, ermöglicht für einen zugehörigen Sensor, bei spielsweise einen 3D-Hallsensor, eine vergleichsweise einfache Abstands- bzw. Entfernungsmessung und/oder eine Drehwinkeländerung, welche direkt in einen Öffnungsgrad des Expansionsventils umgerechnet werden kann. Über einen der artigen 3D-Hallsensor kann eine kontakt- und berührungslose Abstandserfassung erfolgen, was insbesondere den großen Vorteil bietet, dass der 3D-Hallsensor im Trockenbereich des Expansionsventils angeordnet werden kann, während der Rotor bzw. der Permanentmagnetkörper im Nassbereich angeordnet werden können. Über einen derartigen Sensor ist es möglich, sämtliche Raumrichtungen mit einem einzigen Sensor zu erfassen, was nicht nur Kostenvorteile, sondern auch Bauraumvorteile bietet. Derartige Hallsensoren bieten darüber hinaus den großen Vorteil, dass sie auch dann ein Signal liefern, sofern das Magnetfeld, wo rin sich der jeweilige Hallsensor befindet, konstant ist. Demzufolge kann eine Drehwinkelstellung bzw. eine Entfernung des Rotors und vom Hallsensor und damit auch ein Öffnungszustand des Expansionsventils vergleichsweise einfach erfasst werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung durchbricht die Welle den Signalgeberbereich des Permanentmagnetkörpers.

Dies bietet den großen Vorteil, dass bei einem Zusammenbau des erfindungs gemäßen Expansionsventils, bei welchem zunächst die Feder (optional) in die sacklochartige Ausnehmung am zweiten Längsendbereich der Welle eingescho ben und anschließend der Ventilkörper eingesteckt wird, auch ein Ringelement in die sacklochartige Ausnehmung eingepresst werden kann, welches eine maxima le Ausfahrstellung des Ventilkörpers aus der sacklochartigen Ausnehmung be grenzt. Zum Einpressen eines derartigen Ringelements muss die Welle gegen ein Widerlager gedrückt werden, was bei einer den Permanentmagnetkörper durchbrechenden Welle vergleichsweise einfach möglich ist, da sich in diesem Fall die Welle nicht am Permanentmagnetkörper abstützt, sondern direkt an ei nem entsprechenden Widerlager. Hierdurch lassen sich erhebliche Montagevor teile des Rotors erzielen.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist die Welle an ihrem ersten Längsendbereich formschlüssig und/oder stoff schlüssig mit dem Signalgeberbereich des Permanentmagnetkörpers verbunden. Beispielsweise ist hierbei denkbar, dass die Welle eine entsprechende Ausneh mung bzw. Rändelung oder einen Kragen aufweist, wobei der Signalgeberbe reich des zugehörigen Permanentmagnetkörpers komplementär dazu ausgebil dete Negativkonturen besitzt. Hierdurch lässt sich eine formschlüssige Verbin dung zwischen dem Permanentmagnetkörper und der Welle erreichen, welche durch beispielsweise das Verwenden eines Klebstoffs zusätzlich unterstützt wer den kann. Durch beispielsweise einen unrunden Kragen an der Welle kann eine vergleichsweise einfache formschlüssige und drehmomentübertragende Verbin- düng zwischen der Welle und dem Signalgeberbereich des Permanentmagneten erreicht werden.

Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, einen Permanentmagnetkörper für ein in den vorherigen Absätzen beschriebenes Ex pansionsventil anzugeben, der topfförmig ausgebildet ist und einen den Topfbo den bildenden Signalgeberbereich sowie einen eine Topfwand bildenden Rotor bereich besitzt und der in seinem Rotorbereich mehrere sich in Axialrichtung er streckende Magnetpole aufweist, die zudem in Umfangsrichtung alternierend an geordnet sind. Ein derartiger Permanentmagnetkörper kann dabei als vorgefertig te Baugruppe hergestellt oder aber in zwei Teilen geliefert werden, wobei sich die beiden Teile vergleichsweise einfach formschlüssig auf eine zugehörige Welle stecken und formschlüssig mit dieser verbinden lassen. Zusätzlich könnte bei dieser Version mit den beiden Halbschalen oder bei der fertig hergestellten, das heißt einteiligen Version des Permanentmagnetkörpers ein Klebstoff zur drehfes ten Fixierung der Welle im Signalgeberbereich des Permanentmagneten einge setzt werden. Mittels eines derartigen erfindungsgemäßen Permanentmagnet körpers kann ein besonders kompakt bauender Magnet geschaffen werden, der aufgrund seines Rotorbereichs zudem in der Lage ist, einen Großteil der Welle sowie zumindest einen Teil eines nadelförmigen Ventilkörpers sowie einer Ventil körperführung in sich aufzunehmen und dadurch ebenfalls besonders bauraum optimiert anzuordnen.

Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, eine Klimaanlage des Kraftfahrzeugs mit einem Verdichter, einem Verdampfer, einem Kondensator und einem in den vorherigen Absätzen beschriebenen Expansions ventil anzugeben, um dadurch die in den vorherigen Absätzen beschriebenen Vorteile des Expansionsventils auf die Klimaanlage übertragen zu können. Die Erfindung beruht zusätzlich auf dem Gedanken ein solches Expansionsventil in einem Ölkühler oder einer Kühlanlage für Batterien mittels Wärmetauscher (Chiller Kältemittel-Kühlwasserkreislauf) und Kondensator in Kombination mit der Fahrzeugklimaanlage oder auch in einem unabhängigen Kühlkreislauf einzuset zen.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Un teransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschrei bung anhand der Zeichnungen.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, son dern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, oh ne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen darge stellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Kompo nenten beziehen.

Es zeigen, jeweils schematisch,

Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Expansions ventil,

Fig. 2 eine Detailschnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Per manentmagnetkörper,

Fig. 3 eine Klimaanlage mit einem erfindungsgemäßen Expansionsventil. Entsprechend der Fig. 1 , weist ein erfindungsgemäßes Expansionsventil 1 für eine Klimaanlage 2 eines Kraftfahrzeugs 3 (vgl. Fig. 3) ein Gehäuse 4, einen Sensor 29, eine Steuerungsplatine 5, einen Schrittmotor 6 oder einen BLDC- Motor, einen Ventilsitz 7 sowie einen damit zusammenwirkenden Ventilkörper 8 und eine fest mit dem Gehäuse 4 verbundene Ventilkörperführung 9 auf. Der Schrittmotor 6 oder der BLDC-Motor besitzt einen Rotor 10 sowie in diesem Fall zumindest zwei den Rotor 10 umgebende Spulen 11 , die den Stator bilden. Die Spulen 11 sind dabei in Axialrichtung 12 gesehen zueinander versetzt bzw. be- abstandet angeordnet. Der Rotor 10 wiederum besitzt eine Welle 13 sowie einen drehfest damit verbundenen Permanentmagnetkörper 14 (vgl. insbesondere Fig. 2), der vorzugsweise topfförmig ausgebildet ist und einen Signalgeberbereich 15 sowie einen Rotorbereich 16 besitzen kann. Der Signalgeberbereich 15 ist dabei der Steuerungsplatine 5 bzw. dem Sensor 29 zugewandt, während der Rotorbe reich 16 einen Großteil der Welle 13 umgibt. Der Sensor 29 ist erfindungsgemäß zur Erfassung einer axialen Position und/oder eines Drehwinkels des Perma nentmagnetkörpers 14 ausgebildet. Die Welle 13 ist im gezeigten Fall seitens des Permanentmagnetkörpers 14 auch im Bereich des Signalgeberbereichs 15 von diesem umgeben. Die Welle 13 besitzt einen ersten Längsendbereich 17 sowie einen zweiten Längsendbereich 18 (vgl. auch die Fig. 2) und ist mit ihrem ersten Längsendbereich 17 fest, insbesondere drehfest, in dem Signalgeberbereich 15 des Permanentmagnetkörpers 14 eingebunden und weist zudem an ihrem zwei ten Längsendbereich 18 eine sacklochartige Ausnehmung 19 zur Aufnahme des Ventilkörpers 8 sowie eine diesen in Richtung gegen den Ventilsitz 7 vorspan nende Feder 20 auf.

Wie dabei insbesondere der Fig. 1 zu entnehmen ist, sind die Welle 13 und der Ventilkörper 8 zumindest teilweise innerhalb der Ventilkörperführung 9 angeord net, welche ihrerseits wiederum fest mit dem Gehäuse 4, insbesondere bei spielsweise durch ein Verpressen oder ein Verkleben, verbunden ist. Zum Verstellen des Ventilkörpers 8 in Axialrichtung 12 und damit zu einem Öff nen bzw. Schließen des erfindungsgemäßen Expansionsventils 1 , erfolgt ein Verdrehen des Rotors 10, wobei die Axialverstellung vorzugsweise durch ein zwischen der Welle 13 und der Ventilführung 9 angeordnetes Gewinde bewirkt werden kann. Hierzu besitzt die Welle 13 ein Außengewinde 21 , während die Ventilkörperführung 9 ein zugehöriges und mit dem Außengewinde 21 zusam menwirkendes Innengewinde 22 aufweist, so dass bei einem Verdrehen der Wel le 13 eine Axialverstellung derselben zusammen mit dem Permanentmagnetkör per 14 erfolgt und dadurch der Ventilkörper 8 auf den Ventilsitz 7 gedrückt oder von diesem abgehoben wird. Ein Verdrehen des Rotors 10 wird dabei durch ein entsprechendes Bestromen des Stators bzw. der Spulen 11 bewirkt. Wird somit der Rotor 10 verdreht, so wird er beispielsweise in Axialrichtung 12 gemäß der Fig. 1 nach unten verstellt, woraufhin die in der sacklochartigen Ausnehmung 19 angeordnete Feder 20 gedrückt und damit gespannt wird und den Ventilkörper 8 gegen den gehäuseseitigen Ventilsitz 7 vorspannt. Erfolgt durch ein entspre chendes Bestromen der Spulen 11 ein entgegengesetztes Verdrehen des Rotors 10, so wird dieser in Axialrichtung 12 nach oben verstellt, wodurch die Feder 20 entspannt und zunächst die Anpresskraft des Ventilkörpers 8 auf den Ventilsitz 7 reduziert wird, bis der Ventilkörper 8 mit seinem Kragen 24 an einem in die sack lochartige Ausnehmung 19 eingepressten Ringelement 23 anliegt. In diesem Zu stand ist der maximale Ausfahrzustand des Ventilkörpers 8 aus der sacklocharti gen Ausnehmung 19 erreicht, so dass bei einem weiteren nach oben Verstellen des Rotors 10 ein Abheben des Ventilkörpers 8 vom Ventilsitz 7 erfolgt.

Dabei kann bei einem Verdrehen der Welle 13 eine Axialverstellung derselben zusammen mit dem Permanentmagnetkörper 14 oder getrennt zu diesem erfol gen und dadurch der Ventilkörper 8 auf den Ventilsitz 7 gedrückt oder von die sem abgehoben werden. Das Ringelement 23 kann dabei in die sacklochartige Ausnehmung 19 einge presst werden, wobei stets ein Radialabstand zum Ventilkörper 8 verbleibt, so dass dieser berührungsfrei zum Ringelement 23 angeordnet ist. Generell kann die Welle 13 in einem oberen Bereich, das heißt im Bereich oberhalb der Feder 20, in der Ventilkörperführung 9 gleitgelagert sein.

Betrachtet man die Fig. 1 weiter, so kann man erkennen, dass ein den Rotor 10 umgebender Spalttopf 25 vorgesehen ist, der einen rotorseitigen Nassbereich 26 von einem spulenseitigen/statorseitigen Trockenbereich 27 trennt. Somit ist die Steuerungsplatine 5 ebenso wie der Stator bzw. die Spulen 11 im Trockenbereich 27 und dadurch geschützt angeordnet.

Betrachtet man den erfindungsgemäßen Permanentmagnetkörper 14 näher (vgl. insbesondere Fig. 2), so kann man erkennen, dass dieser in seinem Rotorbereich 16 mehrere radial zur Welle 13 beabstandete und sich in Axialrichtung 12 erstre ckende Magnetpole 28 (Nord-Süd) aufweist, die zudem in Umfangsrichtung alter nierend angeordnet sind. In seinem Signalgeberbereich 15 besitzt der Perma nentmagnetkörper 14 zumindest ein Magnetpolpaar, welches gemäß der Fig. 2 aus einem halbkreisförmigen Nordpol und einem halbkreisförmigen Südpol be steht. An der Steuerungsplatine 5 ist zudem ein Sensor 29, insbesondere ein 3D- Flallsensor (vgl. Fig. 1 ) angeordnet, der der Welle 13 zugewandt ist und welcher einen Abstand zwischen einem ersten Längsende 30 der Welle 13 und dem 3D- Flallsensor und damit einen Öffnungszustand des Expansionsventils 1 erfassen kann.

Wie dabei den Fig. 1 und 2 zu entnehmen ist, durchbricht die Welle 13 des Ro tors 10 den Signalgeberbereich 15 des Permanentmagnetkörpers 14, was weiter den großen Vorteil bietet, dass bei einem Einpressen des Ringelements 23 in die sacklochartige Ausnehmung 19 am zweiten Längsendbereich 18 der Welle 13, nach dem Einsetzen der Feder 20 und des Ventilkörpers 8 eine Abstützung nicht über den Permanentmagnetkörper 14 erfolgt, sondern ausschließlich über die Welle 13 selbst, da diese mit ihrem Längsende 30 gemäß den Fig. 1 und 2 über den Signalgeberbereich 15 des Permanentmagnetkörpers 14 hinausreicht.

Eine Verbindung zwischen dem Permanentmagnetkörper 14 und der Welle 13 erfolgt dabei über einen Formschluss und/oder Stoffschluss, wobei denkbar ist, dass die Welle 13 an ihrem ersten Längsendbereich 17 formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Signalgeberbereich 15 des Permanentmagnetkörpers 14 verbunden ist. Eine Formschlussverbindung, die darüber hinaus eine Drehmo mentübertragung erlaubt, ist beispielsweise durch eine unrunden Formschluss körper 31 und eine dazu komplementär ausgebildete Negativkontur 32 im Per manentmagnetkörper 14 denkbar. Über eine derartige Formschlussverbindung kann eine Drehmomentübertragung zwischen dem Permanentmagnetkörper 14 und der Welle 13 erfolgen, wobei eine Axialverstellung zwischen diesen erlaubt werden kann. Selbstverständlich kann die drehfeste Verbindung zwischen dem Permanentmagnetkörper 14 und der Welle 13 zusätzlich durch einen Klebstoff und damit einen Stoffschluss unterstützt werden. In diesem Fall wäre eine axiale Relativverstellung zwischen Permanentmagnetkörper 14 und Welle 13 unterbun den. Insbesondere bei diesem Fall wäre der Permanentmagnetkörper 14 so mit der Welle 13 befestigt, dass beide in axialer Bewegungsrichtung gekoppelt sind. Denkbar ist hierbei beispielsweise, dass der Signalgeberbereich 15 aus zwei halbkreisförmigen Magnetpolen (Nord-Süd) besteht, die in Radialrichtung auf den Formschlusskörper 31 der Welle 13 aufgesetzt und anschließend fest mit diesen verbunden werden.

Auch denkbar ist, dass die Welle 13 direkt mit einem Kunststoff, insbesondere Thermoplast z.B. PA 6, umspritzt wird, dem magnetisierbare Partikel (Ferrum, Neodym ... ) beigemischt sind und so der Permanentmagnetkörper 14 hergestellt wird. Gegenüber gesinterten Varianten bietet dies den Vorteil einer hohen Festig keit und Bindung an die Welle 13.

Durch die Integration sowohl des Signalgeberbereichs 15 als auch des Rotorbe reichs 16 in einen einteiligen Permanentkörper 14 kann eine Funktionsintegration geschaffen werden, so dass der zum Verdrehen des Rotors 10 und damit zum Öffnen bzw. Schließen es Expansionsventils 1 erforderliche Rotorbereich 16 und der zur Erfassung eines Öffnungszustandes bzw. Schließzustandes des Expan sionsventils 1 erforderliche Signalgeberbereich 15 in einen einzigen, gemeinsa men Permanentmagnetkörper 14 integriert werden können, wodurch dieser kom pakter baut.

Generell ist auch denkbar, dass der Signalgeberbereich 15 und/oder der Perma nentmagnetkörper 14 einen konstanten Abstand zum Sensor 29 aufwei sen/aufweist. In diesem Fall erfolgt somit eine Verstellung des Expansionsventils 1 ausschließlich durch ein Verdrehen des Permanentmagnetkörpers 14.

Hierbei kann die Welle 13 im Permanentmagnetkörper 14 axial beweglich gela gert sein.

Eingesetzt werden kann das erfindungsgemäße Expansionsventil 1 zusammen mit dem erfindungsgemäßen Permanentmagnetkörper 14 beispielsweise in einer Klimaanlage 2 eines Kraftfahrzeugs 3, wie dies gemäß der Fig. 3 dargestellt ist, wobei eine derartige Klimaanlage 2 zusätzlich einen Verdichter 33, einen Ver dampfer 34, sowie einen Kondensator 35 umfasst.

Mit dem erfindungsgemäßen Expansionsventil 1 lässt sich somit ein kostengüns tiges, funktionsintegriertes und zudem bauraumoptimiertes Expansionsventil 1 schaffen.

*****