DE10114923A1 - Klemmenkasten für einen Elektromotor - Google Patents

Abstract

Der aus Kunststoff gegossene Klemmenkasten weist z. B. zwei Seitenwände und eine äußere Umfangswand auf und ist an der Umfangswand mit wenigstens einem Bereich für eine Wärmeableitplatte versehen, die mit Verlustwärme erzeugenden Bauteilen versehen wird. Die Wärmeableitplatte ist durch das Gießherstellen des Klemmenkastens in dem genannten Bereich gießtechnisch an der Umfangswand formschlüssig und wärmeableitend befestigt.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Klemmenkasten für einen Elektromotor, beispielsweise zum Antreiben einer Kreiselpumpe für eine Heizungsanlage, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es sind Klemmenkästen für in Horizontallage zu montierende Elektromoto­ ren bekannt, wobei die Kästen mit einem Bereich für eine Wärmeableit­ platte versehen sind, die wiederum eine Leistungselektronik, insbesondere zum Drehzahlregeln des Elektromotors, aufweist. Die Wärmeableitplatte ist mittels Schrauben oder anderer lösbarer Befestigungsmittel in den Klem­ menkästen angeordnet und so positioniert, dass die Verlustwärme der Leistungselektronik über die Wärmeableitplatte in den Elektromotor abge­ führt wird, der in seinem Inneren mit einer Flüssigkeitskühlung für die Abfüh­ rung seiner eigenen Verlustwärme versehen ist, welche Flüssigkeitskühlung auch gleichzeitig die Verlustwärme der Wärmeableitplatte mitabführt. Weil die Leistungselektronik der Wärmeableitplatte immer mehr Aufgaben zu erfüllen hat, sind daher dementsprechend zusätzlich weitere Bauteile, die ebenfalls Verlustwärme erzeugen, erforderlich. Da die Bestückungskapazi­ tät der Wärmeableitplatte jedoch begrenzt ist, hat man die weiteren Bauteile an verschiedenen Stellen in dem Klemmenkasten angeordnet. Dies ist nicht zuletzt auch wegen des Vorsehens ihrer elektrischen Verbin­ dung mit der übrigen Leistungselektronik umständlich und zeitaufwändig und bedingt erhöhte Montagekosten. Ein weiterer wichtiger Nachteil besteht darin, dass eine Kühlung dieser weiteren Bauelemente aufgrund ihrer örtlich unterschiedlichen Anordnung nicht sicher gewährleistet ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit in der Verbesserung eines Klem­ menkastens der einleitend angeführten Art, in dem dessen Herstellungs­ kosten gesenkt sind und dessen Verlustwärme erzeugende Bauteile auf einfache und kostensparende Weise montiert und elektrisch angeschlos­ sen werden können, wobei diese Bauteile im Betrieb des Elektromotors wirksam gekühlt werden.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in dem Patentanspruch 1 angeführt.

Durch die erfindungsgemäße Lösung ist eine kostensparende Befestigung der Wärmeleitplatte an dem Klemmenkasten erreicht, weil gesonderte Arbeitsgänge einschließlich der dazugehörigen gesonderten Befestigungs­ mittel für das Befestigen entfallen. Abhängig von der jeweils von den entsprechenden elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen anfallen­ den Verlustwärme wird die Wärmeableitplatte so an der Umfangswand des Klemmenkastens positioniert, dass die Verlustwärme an die Umge­ bungsluft des Klemmenkastens und/oder in das Innere des Elektromotors, wenn dieser innen flüssigkeitsgekühlt ist, abgeleitet wird. Ein besonderer Vorteil ist, dass eine Wärmeableitplatte mit gekrümmter Anlagefläche besser mit dieser Fläche wärmeübertragend an dem Klemmenkasten anliegt. Weiterhin bleibt der Vorteil erhalten, dass die Verlustwärme erzeu­ genden Bauteile einfach und kostensparend and der Wärmeableitplatte montiert werden können.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Klemmenkasten für einen drehzahlregelbaren Elektromotor zum Antreiben einer Kreiselpum­ pe für eine Heizungsanlage vorgesehen, wobei der in Horizontallage zu montierende Elektromotor in seinem Inneren flüssigkeitsgekühlt ist und wobei der Klemmenkasten z. B. zwei Seitenwände und eine äußere Um­ fangswand aufweist, aus Kunststoff gegossen ist sowie mit einem ersten Bereich für eine erste metallene Wärmeableitplatte versehen ist, die mit dem Motor in wärmeleitenden Kontakt bringbar ist und eine einstellbare Leistungselektronik trägt. In dem Klemmenkasten ist vorzugsweise oberhalb des ersten Bereichs für die erste Wärmeableitplatte ein weiterer Bereich vorgesehen, der an der Innenseite der Umfangswand des Klemmenkas­ tens ausgebildet ist. Eine zweite metallene Wärmeableitplatte, an der weitere und elektrische Verlustwärme erzeugende Bauteile montierbar sind, ist in diesem zweiten Bereich durch das Gießherstellen des Klemmen­ kastens an dessen Umfangswand formschlüssig und flächig wärmeablei­ tend anliegend befestigt. Die erste Wärmeableitplatte kann entweder ebenfalls formschlüssig an der Umfangswand angegossen oder daran lösbar befestigt sein, z. B. durch Schraubmittel.

Die Wärmeerzeugung der Bauteile auf der zweiten Wärmeableitplatte, die vorzugsweise oberhalb der ersten Wärmeableitplatte an der Umfangs­ wand des Klemmenkastens angegossen ist, ist geringer als diejenige der Bauteile auf der ersten Wärmeableitplatte, so dass die relativ geringe Wärmeleitfähigkeit der aus Kunststoff bestehenden Umfangswand des Klemmenkastens, an welcher die zweite Wärmeableitplatte flächig an­ liegt, ausreicht, um eine wirksame Kühlung der Bauteile der zweiten Wär­ meableitplatte zu erreichen. Des Weiteren kann die zweite Wärmeableit­ platte vor ihrem Angießen an die Umfangswand des Klemmenkastens zur Aufnahme ihrer Bauteile baulich vorbereitet sein, so dass deren Montage einschließlich ihrer elektrischen Verbindung mit anderen Bauteilen schnell und kostengünstig vorgenommen werden kann.

In vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die jeweilige Wär­ meableitplatte mit mehreren Gießlöchern versehen, die sich zum Inneren des Klemmenkastens hin erweitern können und mit Kunststoffmasse des Klemmenkastenmaterials ausgegossen sind, wodurch eine sichere Be­ festigung der Wärmeableitplatte an dem Klemmenkasten erreicht wird.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in den anliegenden Zeichnun­ gen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen;

Fig. 1 eine Perspektivansicht eines Klemmenkastens, der an einem Elektromotor befestigt ist,

Fig. 2 eine Perspektivansicht in das Innere des Klemmen­ kastens nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 eine Innenansicht auf eine zweite Wärmeableitplatte,

Fig. 5 eine Außenansicht auf die zweite Wärmeableitplatte,

Fig. 6 einen Teilquerschnitt nach der Linie VI-VI in Fig. 4, der die Verbindung der zweiten Wärmeableitplatte mit dem Klemmenkasten zeigt.

In Fig. 1 ist ein Elektromotor 1, der in bekannter Weise innen flüssigkeits­ gekühlt ist, mit einem Klemmenkasten 2 dargestellt. Der Motor 1 wird in der Regel so installiert, dass sich die Drehachse 3 seiner nicht gezeigten An­ triebswelle in einer horizontalen oder im Wesentlichen horizontalen Lage befindet. Es ist weiter zu erkennen, dass das Gehäuse 4 des Motors 1 in einer Ebene quer zu der Drehachse 3 eine im Wesentlichen runde Außen­ kontur aufweist. An dem Motorgehäuse ist der Klemmenkasten 2 in übli­ cher Weise befestigt und enthält in bekannter Art neben einer Leistungs­ elektronik mit einem Frequenzumformer oft auch weitere elektrische und/oder elektronische, Verlustwärme erzeugende Bauteile, die zur Steue­ rung des Motors, insbesondere seiner Drehzahl, wenn diese geregelt werden soll, beitragen.

Nach den Fig. 1, 2 und 3 ist der Klemmenkasten 2 bogenförmig bzw. schalenförmig gestaltet, derart, dass er sich zum Beispiel in Form eines Kreisbogens etwa um den halben Umfang des Motorgehäuses 4 erstreckt. Die axiale Länge des Klemmenkastens ist beispielsweise so gewählt, dass sich seine Länge im Wesentlichen über die gesamte Länge des Motorgehäuses 4 erstreckt. Der Klemmenkasten 2 weist des Weiteren z. B. zwei Seitenwände 5 und 6 sowie eine äußere, teilweise ebene und teilweise runde Umfangswand 7 auf, die mit einem öffenbaren Deckel 8 versehen ist. Der teilweise ebene Abschnitt liegt weiter innen und ist mit 7a bezeich­ net. Auf der Seitenwand 5 kann der Klemmenkasten mit einer Anzahl von Anzeige- und/oder Bedienelementen, die allgemein mit 9 angedeutet sind, versehen sein. Mit diesen Elementen 9 wird der jeweils gewünschte Betriebszustand des Motors 1 in herkömmlicher Weise eingestellt und/oder angezeigt. Die Umfangswand 7 des Klemmenkastens ist vorzugsweise mit mehreren Kabelanschlussstutzen 10 versehen, durch welche elektrische Anschlusskabel (nicht gezeigt) hindurchgeführt werden.

Der halbrunde Klemmenkasten 2 weist im Mittelabschnitt 7a seiner Um­ fangswand einen ersten Bereich 11 für die Aufnahme einer ersten Wärme­ ableitplatte aus Metall (nicht gezeigt) auf. Auf dieser ersten Wärmeableit­ platte ist hauptsächlich eine bekannte einstellbare Leistungselektronik montiert, deren Verlustwärme im Wesentlichen auf die erste Wärmeableit­ platte übertragen wird. Um die Verlustwärme von der ersten Wärmeableit­ platte auf die Flüssigkeitskühlung des Motors 1 übertragen zu können, ist der außenseitig auf dem Umfangsabschnitt 7a vorgesehene erste Bereich 11 mit einer Öffnung 12 versehen. Die erste Wärmeableitplatte erstreckt sich durch diese Öffnung 12 hindurch und gelangt mit einer entsprechen­ den Außenfläche des Motorgehäuses 4 in Kontakt, um den Wärmeüber­ gang von der Wärmeableitplatte auf das Motorgehäuse, das innen ge­ kühlt wird, zu gewährleisten. Die erste Wärmeableitpfatte kann in den Bereich 11 an der Umfangswand 7 des Klemmenkastens 2 mittels bekann­ ter Schraubverbindung oder Klemmverbindung montiert sein.

Wie es aus den Fig. 2 und 3 deutlich erkennbar ist, ist in dem Klemmen­ kasten 2 vorzugsweise oberhalb des ersten Bereiches 11 ein weiterer Bereich 13 an der Innenseite der Umfangswand 7 des Klemmenkastens vorgesehen, in dem eine zweite Wärmeableitplatte 14 aus Metall an­ geordnet ist, und zwar derart, dass die zweite Wärmeableitplatte mit ihrer Rückseite vollständig oder im Wesentlichen vollständig flächig an der Innenseite der Umfangswand 7 anliegt. Somit kann Verlustwärme von wärmeerzeugenden Bauteilen, die eine geringere Verlustwärme erzeugen und an der zweiten Wärmeableitplatte 14 befestigt werden, von dieser zweiten Wärmeableitplatte nach Durchdringung der angrenzenden Umfangswand 7 an die Umgebungsluft außerhalb des Klemmenkastens 2 abgeführt werden. Die zweite Wärmeableitplatte 14 liegt somit in dem zweiten Bereich 13 wärmeableitend an der Umfangswand 7 des Klemmen­ kastens an.

Die erwähnten elektrischen und/oder elektronischen Bauteile, die bei­ spielsweise einen elektrischen Zwischenschaltkreis bilden, der mit der Leistungselektronik der ersten Wärmeableitplatte in dem ersten Bereich 11 des Klemmenkastens verschaltet ist, und Verlustwärme abgeben, können beispielsweise eine elektrische Spulenanordnung 15 aufweisen, die in Fig. 2 in auseinandergezogener Darstellung gezeigt ist. Die eigentliche Spule ist in Fig. 2 mit 16 beziffert. Diese Spule ist von einem Kunststoffgehäuse 17 umgeben, das wiederum von einer Metallkappe 18 als elektrische Ab­ schirmung umgeben ist. Mit einer Befestigungsschraube 19 wird die Spu­ lenanordnung 15 an einem gießtechnisch angeformten Sockel 20 der zweiten Wärmeableitplatte 14 befestigt.

Wie es besser aus den Fig. 4 und 5 zu erkennen ist, ist die zweite Wär­ meableitplatte 14 z. B. mit mehreren Gießlöchern 21 versehen, die sich vorzugsweise zum Inneren des Klemmenkastens hin erweitern und beim Gießherstellen des Klemmenkastens 2 mit dessen Kunststoffmaterial ausge­ füllt werden, wie noch klar wird. Vorzugsweise erweitern sich die Gießlö­ cher 21 konisch, wie es besonders deutlich aus Fig. 6 zu erkennen ist, und sind im Randbereich der zweiten Wärmeableitplatte vorgesehen.

Die zweite Wärmeableitplatte 14, die insbesondere aus einer Alumini­ umlegierung besteht, wird ebenfalls vorzugsweise in einem gesonderten Vorgang durch Gießen hergestellt. Dabei kann sie entlang ihres Umfangs mit einer vorstehenden, relativ niedrigen und angeformten Randrippe 22 versehen werden. Diese Randrippe kann als zusätzliches Haltemittel für die zweite Wärmeableitplatte 14 dienen, wenn das Kunststoffmaterial für den Klemmenkasten 2 zwecks dessen Gießherstellung und Befestigung der zweiten Wärmeableitplatte an ihm vergossen wird (Fig. 6).

Fig. 6 verdeutlicht, wie beim Gießen des Klemmenkastens 2 die zweite Wärmeableitplatte 14 mit der Umfangswand 7 des Klemmenkastens formschlüssig verbunden wird. Das flüssige Kunststoffmaterial gelangt beim Gießen des Klemmenkastens 2 auch in die sich zum Inneren des Klemmen­ kastens hin erweiternden Gießlöcher 21 und füllt diese aus, so dass in jedem Gießloch 21 ein Kunststoffpropfen 23 ausgebildet wird. Bei diesem Gießvorgang legt sich das flüssige Kunststoffmaterial für die Umfangswand 7 des Klemmenkastens gleichzeitig an der Rückseite der zweiten Wärme­ ableitplatte 14 an, derart, dass der nach der Erstarrung des gegossenen Kunststoffmaterials des Klemmenkastens die gesamte Rückseite der zwei­ ten Wärmeableitplatte Flächenkontakt mit der Umfangswand 7 hat. Auf diese Weise dient die gesamte Rückseite der zweiten Wärmeableitplatte zur Wärmeübertragung auf die Umfangswand 7 des Klemmenkastens 2, von welcher die aufgenommene Wärme an die Umgebungsluft abge­ geben wird. Bei dem Gießbefestigen der zweiten Wärmeableitplatte an der Umfangswand 7 kann anstelle der Gießlöcher 21 oder auch zusätzlich so vorgegangen werden, dass in dem oberen, die zweite Wärmeableit­ platte 14 aufnehmenden Bereich 13 des Klemmenkastens 2 wenigstens eine mit der Umfangswand 7 integrale Halterippe 24 beim Gießen mit angeformt wird, die ihrerseits den gesamten Umfang oder einen Umfangs­ abschnitt der zweiten Wärmeableitplatte 14 hintergreift oder hält, bei­ spielsweise denjenigen Umfangsabschnitt der zweiten Wärmeableitplatte, welcher die Randrippe 22 aufweist (Fig. 4, 6).

Weiter vorstehend ist die erste Wärmeableitplatte als in dem Bereich 11 an dem ebenen Abschnitt 7a der Umfangswand 7 des Klemmenkastens 2 lösbar befestigt beschrieben. Sie kann jedoch auch ebenfalls an diesem Abschnitt 7a unlösbar angegossen sein, wie es in Verbindung mit der zweiten Wärmeableitplatte 14 erläutert ist. Allgemein sei angemerkt, dass in dem Falle, in dem mehrere Wärmeableitplatten in dem Klemmenkasten vorgesehen sind, wenigstens eine Wärmeableitplatte an dem Klemmen­ kasten beim Gießherstellen desselben wie vorstehend beschrieben unlös­ bar befestigt wird. Schließlich kann der erfindungsgemäße Klemmenkasten auch an Elektromotoren verwendet werden, die innen nicht flüssigkeits­ gekühlt sind. Dies sind in der Regel Elektromotoren für Lüfter, die außen luftgekühlt sind. Bei diesen Motoren wird der Klemmenkasten im Regelfall nur eine Wärmeableitplatte aufweisen. Die Raumform des Klemmen­ kastens ist zweitrangig; wichtig ist, dass er wenigstens eine Wand aufweist, die geeignet ist, mit einer Wärmeableitplatte gießtechnisch verbunden werden zu können.

Claims (8)

1. Klemmenkasten für einen Elektromotor, wobei der Klemmenkasten aus Kunststoff gegossen ist und wenigstens eine Wand aufweist, die mit einem inneren Bereich für die Anordnung einer Wärmeableitplatte aus Metall versehen ist, die mit Verlustwärme abgebenden Bauteilen bestückbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Wärmeableitplatte (14) durch das Gießherstellen des Klemmenkastens an dessen Wand (7) form­ schlüssig und flächig wärmeableitend anliegend befestigt ist.

2. Klemmenkasten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeableitplatte (14) mehrere Gießlöcher (21) aufweist, die mit Kunst­ stoffmasse des Klemmenkastenmaterials ausgegossen sind.

3. Klemmenkasten nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Gießlöcher (21) der Wärmeableitplatte (14) zum Inneren des Klemmen­ kastens hin konisch erweitern.

4. Klemmenkasten nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießlöcher (21) im Randbereich der Wärmeableitplatte (14) vorgesehen sind.

5. Klemmenkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der innere Bereich (13) des Klemmenkastens (2) eine ange­ gossene Halterippe (24) aufweist, die die Wärmeableitplatte (14) entlang wenigstens eines Teiles ihres Umfangs hintergreift oder hält.

6. Klemmenkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Wärmeableitplatte (14) einen Sockel (20) zur Aufnahme einer gekapselten Elektrospule (15) aufweist.

7. Klemmenkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Klemmenkasten (2) in Anpassung an die runde Gehäu­ sewand (4) des Elektromotors (1) bogenförmig ausgebildet ist.

8. Klemmenkasten nach einem der Ansprüche 1 bis 7 für einen drehzahl­ regelbaren Elektromotor zum Antreiben einer Kreiselpumpe für eine Hei­ zungsanlage, wobei der in Horizontallage zu montierende Elektromotor in seinem Inneren flüssigkeitsgekühlt ist und wobei der Klemmenkasten aus Kunststoff gegossen ist und wenigstens eine Wand aufweist, die mit einem ersten Bereich für eine erste Wärmeableitplatte versehen ist, die mit dem Motor in wärmeleitenden Kontakt bringbar ist und eine einstellbare Lei­ stungselektronik trägt, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Klemmenkasten (2) zusätzlich zu dem ersten Bereich (11) für die erste Wärmeableitplatte ein weiterer Bereich (13) vorgesehen ist, der an der Innenseite der Wand (7) des Klemmenkastens ausgebildet ist, und dass eine zweite, metallene Wärmeableitplatte (14), an der weitere und elektri­ sche Verlustwärme erzeugende Bauteile montierbar sind, in diesem zwei­ ten Bereich (13) durch das Gießherstellen des Klemmenkastens an dessen Wand (7) formschlüssig und flächig wärmeableitend anliegend befestigt ist.