CN117693632A - 噪声优化的离心泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种离心泵(2)，其具有电动马达(1)，该电动马达具有马达壳体(3)和基体(7)。电动马达(1)包括马达电子器件(4)。马达电子器件(4)由用于导出热量的布置结构(5)来承载。用于导出热量的布置结构(5)具有轮廓(9)，该轮廓与马达壳体(3)的轮廓(10)相应地构造，以用于两个轮廓(9、10)的直接接触。

Description

噪声优化的离心泵

技术领域

本发明涉及一种离心泵，其具有电动马达，该电动马达具有马达壳体和基体，其中，电动马达包括马达电子器件，该马达电子器件由用于导出热量的布置结构来承载。

背景技术

这类电动马达一般已知并且主要以大批量的方式制造。电动马达在此由抗转动地与马达轴连接的转子、具有经卷绕的定子组的定子、具有处在外侧上的冷却肋的定子壳体、具有滚动轴承或滑动轴承的在两侧的轴承盖、以及在与驱动侧对置的轴端部上抗转动地与轴连接的风扇叶轮构成，该风扇叶轮被牢固地与定子壳体连接的风扇罩所包围。

在定子壳体处经常布置有盒、所谓的电子器件壳体，马达电子器件的组成部件安装在该电子器件壳体中。马达电子器件通常包括变频器和功率控制部和/或转速调节部。这样的电子器件壳体通常布置在基座上，因此电动马达的废热不会影响马达电子器件，并且由马达风扇所产生的冷却空气流也能够用于冷却马达电子器件。

为此，风扇罩一方面将沿径向从风扇叶轮逸出的冷却空气沿轴向方向引导至定子壳体的冷却肋，并且另一方面阻止通过布置在风扇叶轮的流入侧上的格栅而进入异物。

US 4963778描述了一种具有静态变频器的电动马达，该静态变频器通过自由空间来与电动马达间隔开地布置。通过风机的转动来产生空气流，该空气流对电动马达和变频器进行冷却。借助于通气壳体来改善冷却。

在DE 10339585 A1中描述了一种用于具有变频器的电动马达的沿轴向所产生的冷却空气流，该冷却空气流借助于空气引导元件被偏转以用于冷却沿径向构造的接线盒。空气引导元件能够可变地布置，以便实现足够冷却的目的。

DE 102008051650 A1公开了一种具有对马达和马达电子器件进行共同冷却的发明，其中，在风扇叶轮驱动空气流以用于冷却马达和开关盒之前，通过电子器件冷却部的进入格栅来吸入空气流。

由于接线盒在基座上的间距而难以实现将马达电子器件紧凑且节省结构空间地布置到电动马达处。在此，用于冷却马达和电子器件的风机通常必须产生巨大的空气运动，该空气运动会引起明显的噪声生成。

EP 2110929 B1描述了一种变频器，该变频器在四周装配在电动马达上。为了导出热量，除了纵向肋外，冷却肋还倾斜地且横向地与产生热量的构件连接。在此，变频器通过联接框架来与电动马达间隔开。冷却肋以不利的方式单侧地封闭，由此使得仅以减少的方式构造冷却空气流并且同时会表现出不那么低噪声。

发明内容

本发明的目的是，尽可能紧凑地构造一种具有电动马达的离心泵，并且同时为电动马达及其马达电子器件提供足够的冷却性能。在此，电动马达及其冷却布置结构应该能够以尽可能低的噪声生成运行。通过电动马达及其马达电子器件的结构应该有利于对备用件的更换。设备应该能够容易且成本低廉地制造。

这种目的按照本发明通过一种具有电动马达的离心泵来实现。优选的变型方案能够由从属权利要求、说明书和附图得出。

按照本发明，用于导出热量的布置结构具有轮廓，该轮廓与马达壳体的轮廓相对应地构造。由此，完全集成的离心泵布置结构的两部分完美地相对于彼此配合并且形成紧凑以及经位置空间优化的单元，而完全不存在大的结构和间距。同时，轮廓的构造方案能够实现对完全集成的离心泵布置结构的最佳的热量导出以及高效、经噪声降低的冷却。

轮廓通常描述物体的轮廓或侧影。该轮廓能够对于观察者而言表现为将物体与其周围环境划分开的曲线。物体的轮廓依赖于物体的形状并且勾勒出线条，通过该线条来界定某物。

在本发明的意义中，用于导出热量的布置结构的轮廓以及马达壳体的轮廓也能够以全面状的、闭合的本体的形式构造。此外，轮廓也能够由元件形成，该元件局部地以及敞开地形成轮廓的形状并且能够具有中断部或者省略部。在本发明的一种有利的变型方案中，用于导出热量的布置结构的轮廓由表面扩大的元件并非全面状地形成，并且马达壳体的轮廓通过全面状的、柱状的马达壳体本身构成。

术语“相对应地”表示与某物一致或者对应于某物。在本发明的意义中，用于导出热量的布置结构以及马达壳体的轮廓一致地配合。轮廓如此相对应，使得构件无缝地定位到彼此处，以便形成紧凑的以及集成的总形状。

按照本发明，用于导出热量的布置结构具有与其一体式地构造的表面扩大的元件。在本发明的一种优选的变型方案中涉及到铝铸件，该铝铸件由具有所模制的冷却肋的、承载着马达电子器件的基体构成。在此，冷却肋板状地构造，以便增大用于释放热量的表面。材料铝是特别有利地合适的，以便将马达和马达电子器件的所形成的废热快速地引导到冷却肋中，在那里，经噪声降低的冷却空气流吸收热量并且将其从完全集成的离心泵布置结构引走。

理想地，用于导出热量的布置结构的基体以一种形状构造，以便相应地与马达壳体的形状相配合。在此，基体在中部中具有经提高的支座并且具有带有加深部的两个外部的安装平面。以有利的方式，基体的形状也能够实现完全集成的离心泵布置结构的紧凑的设计方案。

在本发明的一种特别有利的变型方案中，马达壳体柱状地构造。这对应于用于电动马达的最佳的结构空间利用并且因此是用于完全集成的离心泵布置结构的紧凑的、经位置空间优化的设计方案的基础。

按照本发明，马达壳体能够具有导出热量的元件，该导出热量的元件以冷却肋的形式垂直地和/或水平地布置到马达壳体处。为了对用于导出热量的布置结构进行最佳地配合，马达壳体的上方的分段没有冷却肋。

具有所放置的马达电子器件的电动马达的紧凑的设计方案通过导出热量的布置结构的弓形或拱形地构造的轮廓来实现。弓形或拱形的轮廓以有利的方式对应于马达壳体的柱状形状。

理想地，用于导出热量的布置结构连同所模制的冷却肋以及电动马达的柱状的壳体形成冷却通道。为此，冷却肋的相对于马达壳体的接触面与马达壳体的轮廓相对应地构造，从而该接触面具有马达壳体的曲率。通过相应地构造的轮廓得到冷却通道的梯形的横截面。

在本发明的一种特别有利的变型方案中，用于导出热量的布置结构的外部的板状的冷却肋与马达壳体的冷却肋分别形成外部的冷却通道，该冷却通道附加地改善了电动马达和马达电子器件的热排放性能。这两个附加的冷却通道在同时出色的冷却性能的情况下有助于离心泵布置结构的紧凑的设计方案。

按照本发明，用于导出热量的布置结构具有至少一个留空部以用于定心在马达壳体的定位元件上、尤其马达壳体的冷却肋上。这种留空部以有利的方式与定位元件相对应地且因此配合精确地构造。此外，在本发明的一种变型方案中，在用于导出热量的布置结构的不同的冷却肋处设置有三个留空部，这些留空部与布置在马达壳体的不同的冷却肋上的三个定位元件配合精确地构造。就此以特别有利的方式实现了用于导出热量的布置结构在马达壳体上的直接且快速的定心。

按照本发明，在用于导出热量的布置结构的构造为支柱的外部的冷却肋处分别布置有用于定心的两个留空部，从而这两个外部的冷却肋与马达壳体处于直接接触之中。在本发明的一种极其有利的变型方案中，用于导出热量的布置结构的所有冷却肋都通过轮廓的特别的构造方案来与马达壳体直接接触，由此特别理想地设计热排放性能。

理想地，与现有技术相反，在用于导出热量的布置结构与马达壳体之间既不布置构件也不布置用于间隔开的框架。在本发明中，用于导出热量的布置结构和马达壳体首次极为紧凑且经位置空间优化地构造。功率强劲且低噪声的冷却有效地阻止了电气以及电子构件由于过热所致的损坏并且能够实现紧凑的实施方案。

为了将马达电子器件与电动马达的定子绕组连接起来，用于导出热量的布置结构具有用于连接元件、尤其用于合适的线缆的至少一个导引通道。以有利的方式，在马达壳体处构造有井部，该井部用来形状配合地联接用于导出热量的布置结构的导引通道，该导引通道用于贯穿导引连接元件。这种充分考虑的线缆导引部是用于实现离心泵布置结构的紧凑的构造方案的组成部分。同时，导引通道与井部的配合同时能够用来将用于导出热量的布置结构定心在马达壳体上。

术语“完全集成的离心泵布置结构”描述了下述基本构思，即：整体上设计一种具有通过连接片来联接的电动马达包括安装在该电动马达处的马达电子器件在内的离心泵，以便实现特别紧凑且节省空间的布置结构。该同时的且整体上的结构引起了布置结构的所有部件的理想的配合，该理想的配合在不存在马达电子器件与电动马达间隔开的情况下设计了同样巨大的冷却性能，并且在此以降低的方式设计布置结构的噪声生成。完全集成的方案此外考虑到了用于将电动马达与离心泵联接起来的极短地构造的连接片。电动马达由于离心泵所致的热损伤一方面借助于连接片内的经集成的导热屏障而得以考虑、并且另一方面通过冷却空气流在用于导出热量的布置结构之后越过连接片在结构方面继续行进而得以考虑。

也能够被称为集成泵的完全集成的离心泵布置结构具有连续的轴、马达集成的连接片、马达集成的马达电子器件以及尤其单向的噪声优化的风扇叶轮。特别地，风扇罩设计用于对马达以及用于导出热量的布置结构进行最佳地流入并且在此实现低的噪声水平。

在将泵壳体与电动马达直接连接起来的连接片内布置有至少一个导热屏障。这样的导热屏障是特别有利的，以便将被热流体穿流的泵壳体与进行驱动的电动马达热解耦。这尤其保护了马达以及安装在其中的部件并且实现了泵在所期望的运行范围中的运行。

优选这样的导热屏障实施为材料留空部。空气通常占据材料留空部的空间，该空气已知作为特别良好的绝缘体并且因此表现为针对热传导的屏障。

为此，连接片优选柱状地和/或喇叭漏斗形地构造。这种空间上的构造方案是特别有利的，以便实现通过由风扇叶轮所产生的冷却空气流来附加地冷却连接片。

理想地，在离心泵布置结构的连接片处同样能够布置有用于导出热量的表面扩大的元件。表面扩大的元件优选构造为冷却肋，以便优化连接片的热量导出。冷却肋板状地和/或梯形地和/或三角形地和/或弓形地和/或环形地构造。基于连接片的经优化的热量导出，由于对热流体的输送而会具有高的温度的泵壳体与马达壳体几乎热解耦。

对连接片的热量导出的优化通过连接片的有利的结构来实现。电动马达的风扇产生冷却空气流，该冷却空气流对马达壳体的冷却肋以及马达电子器件的用于导出热量的布置结构进行冷却，并且随后在连接片上流动。在此，连接片如此设计，使得在连接片基体的长度上恒定地保持内直径，并且展宽外直径。以这种特别有利的方式，冷却空气流对连接片的冷却肋进行溢流并且高效地导出热量。同时，连接片的结构将冷却空气流引导越过泵壳体，从而对泵壳体的流入表现出经降低的流动阻力。

完全集成的离心泵布置结构的另外的方面是风扇罩的设计方案。理想地，叶片状的导引元件布置在风扇罩中。该导引元件具有径向的进入边缘和轴向的逸出边缘。该导引元件固定式地布置在风扇的护罩中。该导引元件的目的是，尽可能低损失地实现将从风扇叶轮逸出的涡旋流动转向到用于冷却电动马达和马达电子器件的尽可能无涡旋的流动中。以有利的方式，冷却以这种方式即使在电动马达的低的转速的情况下也非常有效，因为空气流动以对准热排放、尤其冷却通道的位置的方式进行。叶片状的导引元件与引导轮的引导叶片类似地设计，其尤其在多级泵中联接在离心叶轮后方。该导引元件在围绕风扇叶轮的径向的空间中环绕风扇叶轮。

对于具有完全冷却性能的高效的冷却而言，定向的冷却空气流动极为重要。理想地，风扇罩在风扇罩的柱状的部件的壁内表面与马达壳体的壁外表面之间构成环形的通道。首先，由风扇叶轮所吸入的且所产生的冷却空气流动从风扇罩的导引元件以及护罩本身的形状开始从径向方向转向到轴向方向中。通过叶片状的导引元件的设计方案来实现在没有涡流、流动分离的情况下且在没有有害声音排放的情况下的转向。

理想地，风扇叶轮具有沿转动方向向后弯曲的叶片。风扇叶轮的承载盘具有相对于冷却空气流动的吸入侧构造的轮毂突起，叶片从中部错开地接合在该轮毂突起处。叶片从承载盘朝吸取侧的方向伸出并且优选具有逆着转动方向弯曲的走势。

尤其通过叶片布置结构来实现利用风扇叶轮而经流动优化地产生冷却空气流。在此，风扇叶轮的叶片沿径向逆着转动方向弯曲。这些叶片在此优选放置在中间点之外的喇叭漏斗形状上并且因此具有在承载盘上从中部错开的布置结构。

到目前为止仍然并不已知下述离心泵布置结构，该离心泵布置结构以这种有利的方式对所有必需的单件的这种整体集成结构的所有特征进行组合。

附图说明

本发明的另外的特征和优点由根据附图对实施例的说明并且由附图本身得到。

在此示出了：

图1示出了电动马达连同通过集成的连接片所连接的离心泵的截面，

图2示出了具有电动马达和风扇叶轮的集成泵的立体图，

图3示出了电动马达上的用于导出热量的布置结构的立体图，

图4示出了用于导出热量的布置结构和电动马达的爆炸视图，

图5示出了风扇罩和风扇叶轮的立体图。

具体实施方式

在图1中示出了电动马达1连同通过集成的连接片20所连接的离心泵2的截面。流体通过吸取口21进入到离心泵2的泵壳体22中。在泵壳体22内布置有叶轮23。叶轮23将动能传递给流体，该流体通过压力接管24离开离心泵2。用流体和叶轮23所填充的空间由泵壳体22和壳体盖子25来限定。叶轮23抗转动地与被电动马达1驱动的连续的轴26连接。

连续的轴26由泵侧的轴承盖27和马达侧的轴承盖28通过集成的滚动轴承来支持且能转动地支承。连续的轴26具有转子29。根据电动马达式原理，定子绕组19的环绕的磁场驱动转子29。

用于导出热量的布置结构5的基体7放置在马达壳体3上并且承载马达电子器件4。电子器件壳体盖子30封闭马达电子器件4，该马达电子器件在本发明的这种变型方案中由变频器、功率控制部和/或转速调节部构成。图1示出了完全集成的离心泵布置结构，该离心泵布置结构极其紧凑地且经位置空间优化地构造。用于导出热量的布置结构5、连接片20以及马达电子器件4的整体集成引起了节省空间的布置结构，该布置结构同时具备极为高效的以及降低噪声的冷却。

图2示出了离心泵2连同电动马达1和风扇叶轮31的立体图。离心泵2在这种透视图中部分地被电动马达1遮挡，其中，能够看出位于该电动马达下方的吸取口21、位于该电动马达上方的压力接管24并且能够侧向地看出泵壳体22。电动马达1的马达壳体3具有导出热量的元件13，该导出热量的元件部分地垂直地且部分地水平地布置在马达壳体3处。在马达壳体3上放置有用于导出热量的布置结构5，该用于导出热量的布置结构由具有所模制的表面扩大的元件6的基体7形成。在本实施例中，表面扩大的元件6和导出热量的元件13构造为板状的冷却肋。具有板状的冷却肋的、用于导出热量的所放置的布置结构5连同马达壳体3形成冷却通道15，该冷却通道具有梯形的横截面。在此，冷却肋的接触面8与马达壳体3的曲率相对应，从而用于导出热量的布置结构5紧凑地且无间隙地放置在马达壳体3上。

在电动马达1的背离泵的侧部上，风扇叶轮31布置在连续的轴26上。风扇叶轮31具有沿转动方向向后弯曲的叶片32，该叶片产生特别功率强劲的且同时低噪声的冷却空气流。

图3示出了用于导出热量的布置结构5的立体图，该用于导出热量的布置结构布置在电动马达1的马达壳体3上。用于导出热量的布置结构5具有用于贯穿导引呈通信线路或者线缆的形式的连接元件的导引通道18。马达壳体3无缝地过渡到连接片20中，该连接片环绕连续的轴26。在本实施例中，连接片20具有多个导热屏障33，这些导热屏障以材料留空部的形式构造。连接片20将未被示出离心泵2与电动马达1热解耦。

图4示出了用于导出热量的布置结构5和电动马达1的爆炸视图。电动马达1的马达壳体3具有轮廓10，该轮廓通过马达壳体3的在本实施例中所示出的柱状形状来预先给定。在马达壳体3处布置有呈板状的冷却肋的形式的导出热量的元件13，这些冷却肋部分地垂直地且部分地水平地定向。为了相应地接纳用于导出热量的布置结构5，马达壳体3的上方的分段14没有所布置的导出热量的元件13地构造。马达壳体3为了在马达电子器件4与定子绕组19之间贯穿导引连接元件而具有用于形状配合地联接导引通道18的井部20。

用于导出热量的布置结构5具有基体7，该基体在中部中包括经提高的支座11并且在外部包括两个处于更深的安装平面12。在基体7的下侧处一体式地模制有呈板状的冷却肋的形式的表面扩大的元件6。用于导出热量的布置结构5的轮廓9通过冷却肋的接触面8的与轮廓10相对应的曲率来形成。用于导出热量的布置结构5能够由此紧凑地接合到马达壳体3处，从而能够实现经位置空间优化的离心泵布置结构。为了将导出热量的布置结构5定心在马达壳体3上，表面扩大的元件6具有至少一个留空部16，该留空部与定位元件17相对应地构造。为此，马达壳体3的导出热量的元件13具有与表面扩大的元件6处所实现的留空部16相同的数量的定位元件17。

在这种设计变型方案中，表面扩大的元件具有四个留空部16，由此两个最外部的冷却肋与马达壳体3处于直接接触之中。由于用于导出热量的布置结构5、尤其表面扩大的元件6的有利的轮廓9，在所示出的设计变型方案中，所有冷却肋都与马达壳体3直接接触。在用于导出热量的布置结构5与马达壳体3之间既不布置另外的构件也不布置用于间隔开的框架，由此离心泵2连同电动马达1能够极其紧凑地且经位置空间优化地实施。

图5示出了风扇罩34和风扇叶轮31的立体图。风扇罩34具有吸入格栅35的开口，该开口在本实施例中以格栅的形式构造在风扇罩34内。此外，风扇罩34具有不对称的模制件36，该模制件将足够大的冷却空气流引导到冷却通道15中。这种冷却空气流通过风扇叶轮31产生，该风扇叶轮具有沿转动方向向后弯曲的叶片32，这些叶片布置在漏斗形的承载盘37上。在风扇罩34中布置有导引元件38，该导引元件与风扇罩34一体式地构造。导引元件38具有逆着风扇叶轮31的曲率的径向的曲率以及径向的进入边缘。通过叶片状的导引元件38的设计方案来实现冷却空气流的在没有涡流、流动分离的情况下且在没有有害声音排放的情况下的转向。完全集成的离心泵布置结构就此能够特别高效地、低噪声地且功率强劲地得以冷却。

Claims (18)

1.离心泵(2)，其具有电动马达(1)，该电动马达具有马达壳体(3)和基体(7)，其中，所述电动马达(1)包括马达电子器件(4)，该马达电子器件由用于导出热量的布置结构(5)来承载，其特征在于，所述用于导出热量的布置结构(5)具有轮廓(9)，该轮廓与所述马达壳体(3)的轮廓(10)相对应地构造，以用于两个轮廓(9、10)的至少局部的直接接触。

2.根据权利要求1所述的离心泵，其特征在于，所述用于导出热量的布置结构(5)具有表面扩大的元件(6)，其中，所述表面扩大的元件(6)和所述用于导出热量的布置结构(5)一体式地构造。

3.根据权利要求1或2所述的离心泵，其特征在于，所述基体(7)在中部中具有经提高的支座(11)并且具有带有加深部的两个外部的安装平面(12)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的离心泵，其特征在于，所述马达壳体(3)柱状地构造。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的离心泵，其特征在于，所述马达壳体(3)具有垂直地和/或水平地布置的导出热量的元件(13)，其中，在所述马达壳体的上方的分段(14)中省去所述导出热量的元件(13)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的离心泵，其特征在于，导出热量的布置结构(5)的轮廓(9)弓形地或拱形地构造。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的离心泵，其特征在于，所述用于导出热量的布置结构(5)连同所述表面扩大的元件(6)以及所述马达壳体(3)的轮廓(14)形成冷却通道(15)。

8.根据权利要求7所述的离心泵，其特征在于，所述冷却通道(15)具有梯形的横截面。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的离心泵，其特征在于，所述表面扩大的元件(6)的接触面(8)具有所述马达壳体(3)的轮廓(14)的曲率。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的离心泵，其特征在于，所述用于导出热量的布置结构具有至少一个留空部(16)，该留空部用于定心在所述马达壳体(3)的定位元件(17)上。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的离心泵，其特征在于，所述用于导出热量的布置结构(5)具有用于元件的一个或多个导引通道(18)，该元件在所述马达电子器件(4)与定子绕组(19)之间建立连接。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的离心泵，其特征在于，所述马达壳体(3)具有用于形状配合地联接所述导引通道(18)的至少一个井部(20)。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的离心泵，其特征在于，所述电动马达(1)具有风扇叶轮(31)，其中，所述风扇叶轮(31)单向地构造并且/或者具有优选沿转动方向向后弯曲的叶片(32)。

14.根据权利要求13所述的离心泵，其特征在于，所述风扇叶轮(31)设有风扇罩(34)，其中，所述风扇罩(34)具有导引元件(38)，该导引元件构造为用于导引冷却空气流的引导元件。

15.根据权利要求13或14所述的离心泵，其特征在于，所述风扇叶轮(31)具有喇叭漏斗形状。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的离心泵，其特征在于，所述电动马达(1)通过连接片(20)与所述离心泵(2)直接连接，其中，在所述连接片(20)内布置有至少一个导热屏障(33)。

17.根据权利要求16所述的离心泵，其特征在于，所述连接片(20)具有表面扩大的元件。

18.根据权利要求1至17中任一项所述的离心泵，其特征在于，所述离心泵(2)和所述电动马达(1)具有共同的、连续的轴(26)。