DE102014008114A1 - Electrically operated motor-pump unit - Google Patents

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Uwe Schuhmann
Dirk Metzler
Christian Schilling
Stefan Cersowsky
Alfred Sauterleute
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrisch betriebene Motor-Pumpeneinheit zur Druckversorgung eines Hydrauliksystems eines Luftfahrzeugs, mit variablem Volumenstrom und geregeltem Druck, wobei die Motor-Pumpeneinheit mittels des Hydraulikfluides des Flugzeugversorgungssystems gekühlt ist, und wobei die Motor Pumpeneinheit eine Motor-Control-Elektronik umfasst, die mittels des Hydraulikfluides des Flugzeugversorgungssystems gekühlt ist.The present invention relates to an electrically operated motor-pump unit for pressurizing a hydraulic system of an aircraft, with variable volume flow and regulated pressure, wherein the motor-pump unit is cooled by means of the hydraulic fluid of the aircraft supply system, and wherein the motor pump unit comprises motor control electronics, which is cooled by means of the hydraulic fluid of the aircraft supply system.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrisch betriebene Motor-Pumpeneinheit zur Druckversorgung eines Hydrauliksystems eines Luftfahrzeuges, mit variablem Volumenstrom und geregeltem Druck, wobei die Motor-Pumpeneinheit mittels des Hydraulikfluides des Flugzeugversorgungssystems gekühlt ist.The present invention relates to an electrically operated motor-pump unit for pressure supply of a hydraulic system of an aircraft, with variable volume flow and regulated pressure, wherein the motor-pump unit is cooled by means of the hydraulic fluid of the aircraft supply system.

Die aus dem Stand der Technik bisher bekannten konventionellen primären Flugzeughydraulikversorgungen werden durch variable Pumpen versorgt, die beispielsweise direkt von dem am Triebwerk installierten Getriebe angetrieben werden. Diese Versorgungseinheiten arbeiten vorwiegend mit einem separaten Kühler, der durch externe Luftzufuhr die Wärme abgibt.The previously known from the prior art conventional primary aircraft hydraulic power supplies are powered by variable pumps, for example, are driven directly from the installed gearbox on the engine. These supply units work mainly with a separate cooler, which emits heat through external air supply.

Die aus dem Stand der Technik weiter bekannten konventionellen Flugzeughydraulikversorgungen werden durch variable Pumpen versorgt, die durch Elektromotoren mit fester Drehzahl angetrieben werden.The prior art conventional aircraft hydraulic power supplies are powered by variable pumps driven by fixed speed electric motors.

Die Flugzeughydraulikversorgungen, die heute den Stand der Technik bilden, arbeiten mit den folgenden Kühltechniken: Rotorkühlung, Rotorspaltkühlung, Flüssigkeitsmantelkühlung, Konvektionskühlung und erzwungener Luftstrom durch Ventilator oder eine externe Luftzufuhr.The aircraft hydraulic power supplies, which are state of the art today, employ the following cooling techniques: rotor cooling, rotor gap cooling, liquid jacket cooling, convection cooling, and forced air flow through a fan or an external air supply.

Bei der Rotorkühlung besteht dabei das Problem, dass eine komplizierte Abdichtung gegen Öleintritt in Rotor- und Statorraum des Elektromotors vorliegt bzw. notwendig ist. Wird ein Asynchronmotor verwendet, so erzeugt dieser beim Betrieb ca. 50% der Verluste bzw. Wärmeverluste im Rotor. Bei Verwendung von Permanentmagnet-Synchronmotoren (PMSM) liegen dagegen nur etwa 20% der Verluste im Rotor vor und eine Rotorkühlung ist somit nicht notwendig.In the rotor cooling, there is the problem that there is a complicated seal against oil ingress in the rotor and stator of the electric motor or is necessary. If an asynchronous motor is used, it generates approx. 50% of the losses or heat losses in the rotor during operation. When using permanent magnet synchronous motors (PMSM), however, only about 20% of the losses in the rotor are present and a rotor cooling is therefore not necessary.

Bei einer Rotorspaltkühlung wird bei Verwendung von Leckageöl zur Kühlung nur ein sehr geringer Ölstrom in den zu kühlenden Bereich eingeleitet. Somit können sich sehr hohe bzw. zu hohe Energieeinträge in das Öl als Kühlmedium ergeben. Es kann dadurch auch zum Teil zur Überhitzung des Öls und damit ggf. zu dessen Zerstörung kommen. Problematisch ist dabei ebenfalls, dass Öl im Rotorspalt zusätzliche Strömungsverluste erzeugt. Größere Spalten für den Öldurchfluss erzeugen dabei einen entsprechend erhöhten Spaltverlust des Elektromotors.With rotor gap cooling, only a very small flow of oil is introduced into the area to be cooled when using leakage oil for cooling purposes. Thus, very high or too high energy inputs can result in the oil as a cooling medium. It may also result in part to overheating of the oil and thus possibly to its destruction. Another problem is that oil generates additional flow losses in the rotor gap. Larger gaps for the oil flow thereby generate a correspondingly increased gap loss of the electric motor.

Bei freier Konvektionskühlung mit Luft besteht die Problematik, dass große und entsprechend schwere Kühlkörper verwendet werden müssen, d. h. dass zum Erreichen thermischer Stabilität des Systems viel Masse notwendig ist. Eine erzwungene Konvektion ist dabei in der Luftfahrt generell unerwünscht. Bei freier Konvektion kommt erschwerend hinzu, dass die Wärmeabfuhr sehr gering ist.With free convection cooling with air, the problem is that large and correspondingly heavy heatsink must be used, d. H. that much mass is needed to achieve thermal stability of the system. Forced convection is generally undesirable in aviation. In free convection is aggravating added that the heat dissipation is very low.

Eine Kühlung durch leitungsgeführten erzwungenen Luftstrom ist durch integrierte Ventilatoren bei Verwendung eines Antriebs mit konstanter, hoher Drehzahl ausführbar. Bei Ausführungen mit variablen Drehzahlen ergibt sich das Problem unzureichender Wärmeabfuhr in niedrigen Drehzahlbereichen.Cooling by forced forced air flow is feasible by integrated fans using a constant high speed drive. In variable speed versions, there is the problem of insufficient heat dissipation in low speed ranges.

Bei erzwungenen Luftströmen durch externe Luftzufuhr tritt ferner problematischerweise eine Störung der Flugzeugumströmung auf, die zu hohen Verlusten führen kann.In forced air flows by external air supply also occurs problematic, a disturbance of the aircraft flow, which can lead to high losses.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine verbesserte Motor-Pumpeneinheit zur Verfügung zu stellen, die nicht die oben genannten Nachteile aufweist. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können dabei sowohl primäre als auch sekundäre bzw. auch dezentrale Hydraulikversorgungen bedient werden. Dabei wird der Entwicklung zu elektrischen Flugzeugversorgungssystemen mit variabler Frequenz Rechnung getragen. Die Erfindung dient hierbei als kompaktes, hochintegriertes System, das ohne zusätzliche Kühlsysteme, wie z. B. Kraftstoffkühlung, im Flugzeug integriert werden kann.The object of the present invention is therefore to provide an improved motor-pump unit which does not have the above-mentioned disadvantages. With the device according to the invention can be operated both primary and secondary or decentralized hydraulic supplies. In doing so, the development of electric aircraft supply systems with variable frequency is taken into account. The invention serves as a compact, highly integrated system that works without additional cooling systems such. As fuel cooling, can be integrated in the aircraft.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine elektrisch betriebene Motor-Pumpeneinheit zur Druckversorgung eines Hydrauliksystems eines Luftfahrzeuges mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei die Motor-Pumpeneinheit mit variablem Volumenstrom und geregeltem Druck ausgeführt ist, wobei die Motor-Pumpeneinheit mittels des Hydraulikfluides des Flugzeugversorgungssystems gekühlt ist, und wobei dass die Motor-Pumpeneinheit eine Motor-Control-Elektronik umfasst, die mittels des Hydraulikfluides des Flugzeugversorgungssystems gekühlt istThe object is achieved by an electrically operated motor-pump unit for pressure supply of a hydraulic system of an aircraft with the features of claim 1, wherein the motor-pump unit is designed with variable flow and regulated pressure, wherein the motor-pump unit cooled by the hydraulic fluid of the aircraft supply system and wherein the motor-pump unit comprises motor-control electronics cooled by the hydraulic fluid of the aircraft supply system

Die Motor-Pumpeneinheit versorgt die Verbraucher in Abhängigkeit vom Betriebspunkt der hydraulischen Verbraucher. Hierfür wird die Drehzahl der Motor-Pumpeneinheit variiert, so dass eine Pumpe mit konstantem Volumenstrom verwendet werden kann. Diese Architektur bewirkt einen sehr hohen Gesamtwirkungsgrad der hydraulischen Versorgung. Das integrierte Kühlsystem gewährleistet den thermisch stabilen Betrieb der Motor-Pumpeneinheit samt Motor-Control-Elektronik mit sehr hohem Wirkungsgrad. Hierbei arbeitet das Kühlsystem mit dem Betriebsmedium, das gleichzeitig das Arbeitsmedium darstellt. Somit wird die Verwendung von separatem Kühlmedium oder separaten Kühlkreislauf überflüssig. Die Kühlung des hydraulischen Versorgungssystems findet dabei an den Orten statt, an denen die größten thermischen Verluste zu erwarten sind. Das Medium wird nach der Aufnahme der Verlustenergie durch das Versorgungssystem in das Verbrauchersystem befördert. Das Verbrauchersystem dient hierbei als Wärmetauscher, der die Verlustenergie an die Umgebung abgibt. Im Idealfall ist das Wärmeabgabevermögen des Verbrauchersystems groß genug, so dass ein zusätzlicher Wärmetauscher überflüssig wird.The motor-pump unit supplies the loads depending on the operating point of the hydraulic consumers. For this purpose, the speed of the motor-pump unit is varied, so that a pump with a constant volume flow can be used. This architecture causes a very high overall efficiency of the hydraulic supply. The integrated cooling system ensures the thermally stable operation of the motor-pump unit with motor-control electronics with very high efficiency. Here, the cooling system works with the operating medium, which also represents the working medium. Thus, the use of separate cooling medium or separate cooling circuit is unnecessary. The cooling of the hydraulic supply system takes place at the places where the greatest thermal losses are expected. The Medium is transported to the consumer system after the loss of energy has been absorbed by the supply system. The consumer system serves as a heat exchanger, which delivers the energy loss to the environment. Ideally, the heat dissipation capacity of the consumer system is large enough so that an additional heat exchanger is unnecessary.

Die Kühlung der Motor-Pumpeneinheit ohne zusätzliches Kühlmedium erlaubt einen hocheffizienten Betrieb, bei gleichzeitig minimaler Anzahl an Zusatzkomponenten, minimalem Gewicht und hoher Zuverlässigkeit. Die hohe Kühlleistung wird zum einen durch die hohe Wärmekapazität von hydraulischen Medien erzielt, zum anderen bewirkt der Verbraucherstrom des Arbeitsmediums (einer Flüssigkeit, nicht Luft) eine erzwungene Konvektion, die für eine optimierte Wärmeabfuhr von Motor und Pumpe sorgt.The cooling of the motor-pump unit without additional cooling medium allows a highly efficient operation, while minimizing the number of additional components, minimum weight and high reliability. The high cooling capacity is achieved on the one hand by the high heat capacity of hydraulic media, on the other hand causes the load flow of the working fluid (a liquid, not air) forced convection, which ensures optimized heat dissipation of the motor and pump.

Es wird eine Gewichtsersparnis durch fehlendes zusätzliches Kühlmedium, durch verkleinerte Wärmetauscherkomponenten von Elektromotor und Leistungselektronik und durch mechanische Komponenten des Versorgungssystems, wie Elektromotor mit hoher Leistungsdichte erzielt. Ferner wird der Installationsaufwand der Motor-Pumpeneinheit minimiert, da keine separaten Anschlüsse für ein Kühlsystem benötigt werden.There is a weight saving achieved by lack of additional cooling medium, by downsized heat exchanger components of electric motor and power electronics and by mechanical components of the supply system, such as electric motor with high power density. Furthermore, the installation cost of the motor-pump unit is minimized because no separate connections for a cooling system are needed.

Die Kühlung der Motor-Pumpeneinheit kann dabei beispielsweise als Mantelkühlung ausgeführt sein. Die Kühlung bzw. Mantelkühlung kann einen beispielsweise zylinderförmigen Einbauraum des Motors der Motor-Pumpeneinheit umgeben. Insbesondere kann die Kühlung innerhalb des im Wesentlichen zylinderförmigen Mantels des Motors oder des Motormantels verlaufen. Dabei kann die Kühlung als Wendelkühlung ausgeführt sein, wobei Kühlkanäle als Wendel innerhalb des Motormantels verlaufen. Ferner kann es sich um ein oder mehrgängige, insbesondere um viergängige Wendel handeln.The cooling of the motor-pump unit can be carried out, for example, as a jacket cooling. The cooling or jacket cooling can surround an, for example, cylindrical installation space of the motor of the motor-pump unit. In particular, the cooling can run within the substantially cylindrical jacket of the motor or the motor shell. In this case, the cooling can be designed as helical cooling, wherein cooling channels extend as a helix within the motor shell. Furthermore, it may be one or more continuous, in particular four-start helix.

Die Motor-Pumpeneinheit kann so ausgestaltet sein, dass neben dem Motormantel ein Filtermantel vorgesehen ist, der ebenfalls im Wesentlichen zylinderförmig ausgeführt ist. Dabei kann die Achse des zylinderförmigen Filtermantels radial von der Achse des zylinderförmigen Motormantels beabstandet sein. Ferner kann vorgesehen sein, dass der Filtermantel axial zum Motormantel versetzt angeordnet ist, so dass die Gesamthöhe von Filtermantel und Motormantel in deren Achsrichtung im Wesentlichen die Summe der Teilhöhen von Filtermantel und Motormantel ist. Dabei ist es denkbar, dass die Achsen von Filtermantel und Motormantel im Wesentlichen parallel verlaufen.The motor-pump unit can be designed so that in addition to the motor casing, a filter casing is provided, which is also designed substantially cylindrical. In this case, the axis of the cylindrical filter jacket can be spaced radially from the axis of the cylindrical motor shell. Furthermore, it can be provided that the filter casing is arranged axially offset relative to the motor casing, so that the total height of the filter casing and motor casing in its axial direction is substantially the sum of the partial heights of the filter casing and the motor casing. It is conceivable that the axes of filter casing and engine casing are substantially parallel.

Die Anschlüsse des Filtermantels, welche die Ansaugleitung von der Pumpe und den Ölauslauf vom Filter umfassen, können dabei in der axial selben Seite angeordnet sein, wie der Öleinlauf des Motormantels.The connections of the filter jacket, which comprise the suction line from the pump and the oil outlet from the filter, can be arranged in the axially same side as the oil inlet of the motor shell.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist denkbar, dass die Pumpe der Motor-Pumpeneinheit eine Konstantpumpe ist, die über die Drehzahl des Motors eingestellt wird. Ferner ist in einem weiteren Ausführungsbeispiel denkbar, dass der Systemdruck der Motor-Pumpeneinheit variabel regelbar ist sowie, dass der Wärmetauscher der Motor-Pumpeneinheit das Flugzeughydrauliksystem umfasst, wobei die Verbraucher und Leitungen des Flugzeuges als Wärmesenke dienen. Da somit kein oder nur ein kleiner separater Kühler als Wärmesenke benötigt wird, ergibt sich damit eine vorteilhafte Gewichtsersparniss.In a preferred embodiment, it is conceivable that the pump of the motor-pump unit is a constant pump, which is adjusted via the speed of the motor. Further, in another embodiment, it is conceivable that the system pressure of the motor-pump unit is variably adjustable and that the heat exchanger of the motor-pump unit comprises the aircraft hydraulic system, wherein the consumers and lines of the aircraft serve as a heat sink. Since thus no or only a small separate cooler is needed as a heat sink, this results in an advantageous Gewichtsersparniss.

In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist denkbar, dass die Kühlung der Motor-Pumpeneinheit in der Motor-Pumpeneinheit integriert ist, und dass das FCC mit dem Pumpendruck gekoppelt ist.In a further preferred embodiment, it is conceivable that the cooling of the motor-pump unit is integrated in the motor-pump unit, and that the FCC is coupled to the pump pressure.

Ferner ist eine Ausführungsform denkbar, in der die Motor-Pumpeneinheit einen Hydraulikspeicher umfasst, und/oder in der die Motor-Pumpeneinheit eine Bedruckungsvorrichtung mit Piloted Check Valve zum Bedrucken des Hydraulikspeichers umfasst.Furthermore, an embodiment is conceivable in which the motor-pump unit comprises a hydraulic accumulator, and / or in which the motor-pump unit comprises a printing device with a piloted check valve for printing on the hydraulic accumulator.

Die vorliegende Erfindung richtet sich ferner auf ein Luftfahrzeug mit wenigstens einer Motor-Pumpeneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8.The present invention is further directed to an aircraft having at least one motor-pump unit according to one of claims 1 to 8.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand des Ausführungsbeispiels der Figuren gezeigt. Dabei zeigen:Further details and advantages of the invention will be shown with reference to the embodiment of the figures. Showing:

1a–1c: Motormantel und Filtermantel einer erfindungsgemäßen Motor-Pumpeneinheit in verschiedenen Ansichten; 1a - 1c : Motor jacket and filter jacket of a motor-pump unit according to the invention in different views;

1d: Motormantel und Filtermantel einer erfindungsgemäßen Motor-Pumpeneinheit in Schnittansicht A-A; und 1d : Motor jacket and filter jacket of a motor-pump unit according to the invention in sectional view AA; and

2: Schematische Darstellung des Hydraulikkreises. 2 : Schematic representation of the hydraulic circuit.

1a zeigt eine erste Seitenansicht eines Motormantels 1 und eines Filtermantels 2 einer erfindungsgemäßen Motor-Pumpeneinheit. Wie in 1a zu erkennen, sind Motormantel 1 und Filtermantel 2 so angeordnet, dass ein Bodenabschnitt 11 des Motormantels 1 im Wesentlichen an einen Deckenabschnitt 21 des Filtermantels 2 gekoppelt ist. Am Deckenabschnitt 21 des Filtermantels 2 kann dabei eine Ansaugleitung 22 vorgesehen sein, über die Öl bzw. Hydraulikflüssigkeit von einer Pumpe in den Filter gefüllt wird, welcher sich im Filtermantel 2 befindet. Ebenfalls im Bereich des Deckenabschnitts 21 kann ein Ölauslauf 23 vorgesehen sein, über den gefiltertes Öl den Filtermantel 2 verlässt. 1a shows a first side view of a motor shell 1 and a filter jacket 2 a motor-pump unit according to the invention. As in 1a to recognize are motor jacket 1 and filter jacket 2 arranged so that a floor section 11 of the engine mantle 1 essentially to a ceiling section 21 of the filter jacket 2 is coupled. At the ceiling section 21 of the filter jacket 2 can do it a suction line 22 be provided over the oil or hydraulic fluid is filled by a pump in the filter, which is located in the filter casing 2 located. Also in the area of the ceiling section 21 can an oil spill 23 be provided on the filtered oil, the filter jacket 2 leaves.

Im Deckenabschnitt 11' des Motormantels 1 kann eine Einlaufwendel 12 vorgesehen sein, die über einen Öleinlauf 13 mit Öl bzw. Hydraulikflüssigkeit durchströmt ist. Öleinlauf 13 kann dabei in dieselbe axiale Richtung ausgerichtet sein wie Ölauslauf 23 und Ansaugleitung 22 des Filtermantels 2.In the ceiling section 11 ' of the engine mantle 1 can be an inlet spiral 12 be provided, which has an oil inlet 13 flows through with oil or hydraulic fluid. oil inlet 13 can be aligned in the same axial direction as the oil spout 23 and suction line 22 of the filter jacket 2 ,

1b zeigt eine weitere Seitenansicht der Anordnung von Motormantel 1 und Filtermantel 2. Hierbei sind zwei seitlich am Motormantel 1 vorgesehene Befestigungspunkte 4 bzw. Befestigungsausbildungen 4 zum Verbinden des Motormantels 1 und/oder des Filtermantels 2 an weiteren Flugzeugstrukturen vorgesehen. Die Befestigungspunkte 4 können dabei axial voneinander beabstandet am Motormantel 1 vorgesehen sein. Es ist ebenfalls denkbar, dass mehr als zwei Befestigungspunkte 4 am Motormantel 1 vorgesehen sind. 1b shows a further side view of the arrangement of motor jacket 1 and filter jacket 2 , Here are two laterally on the engine shell 1 intended attachment points 4 or fastening training 4 for connecting the motor shell 1 and / or the filter jacket 2 provided on other aircraft structures. The attachment points 4 can axially spaced from each other on the motor shell 1 be provided. It is also conceivable that more than two attachment points 4 on the engine mantle 1 are provided.

1c zeigt eine Draufsicht der Anordnung von Motormantel 1 und Filtermantel 2, wobei mögliche Anordnungen der weiter oben beschriebenen Hydraulikflüssigkeitszu- bzw. -ablaufe gezeigt sind. Ebenfalls zu erkennen ist, dass die Einlaufwendel 12 des Motormantels 1 in Umfangsrichtung verlaufend eine geringer werdende Breite aufweist. Wie in der folgenden 1d zu erkennen, kann nämlich der Kühlmantel 14 des Motormantels 1 mit einem Wendel 15 oder mehrgängig mit mehreren Wendeln 15, insbesondere mit vier Wendeln 15, ausgeführt sein. Der bzw. die Wendel 15 sind dabei in 1d im Querschnitt gezeigt. Sie verlaufen vom Einlaufwendel 12 in der 1d in Richtung nach unten schraubenförmig innerhalb des Kühlmantels 14 auf den Filtermantel 2 zu. Der oder die Wendel 15 des Motormantels 1 münden in einen Auslaufwendel 24 des Filtermantels 2, von dem aus das Hydraulikfluid in den Filter einströmt. Der Filter ist im Einbauraum des Filtermantels 2 vorgesehen, wo auch der Filtervorgang stattfindet. 1c shows a plan view of the arrangement of motor jacket 1 and filter jacket 2 showing possible arrangements of the above-described Hydraulikflüssigkeitszu- or -ablaufe. It can also be seen that the inlet spiral 12 of the engine mantle 1 extending in the circumferential direction has a decreasing width. As in the following 1d To recognize, namely, the cooling jacket 14 of the engine mantle 1 with a helix 15 or more multi-threaded 15 , especially with four coils 15 be executed. The spiral (s) 15 are in there 1d shown in cross section. They run from the inlet spiral 12 in the 1d downwards helically inside the cooling jacket 14 on the filter jacket 2 to. The spiral (s) 15 of the engine mantle 1 lead into an outlet spiral 24 of the filter jacket 2 from which the hydraulic fluid flows into the filter. The filter is in the installation space of the filter jacket 2 provided where the filtering process takes place.

In dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel ist somit der Wendel oder Ölwendel 15 bzw. sind die Ölwendel 15 am Außendurchmesser des Motorstators vorgesehen. Der nicht gezeigte Motorstator befindet sich hierbei innerhalb des Motormantels 1. Hier wird die größte Fläche für die Wärmeabgabe erreicht. Eine erste Untervariante dieser Ausführungsform arbeitet dabei mit Niederdrucköl, das vom Flugzeughydraulikkreis zurück in das Versorgungssystem fließt. Dabei wird das Niederdrucköl vor erreichen des Tanks über den Ölwendel 15 geleitet.In the embodiment shown in the figures is thus the helix or oil helix 15 or are the oil spiral 15 provided on the outer diameter of the motor stator. The motor stator, not shown here is located within the motor shell 1 , Here, the largest area for heat dissipation is achieved. A first sub-variant of this embodiment operates with low-pressure oil, which flows from the aircraft hydraulic circuit back into the supply system. The low-pressure oil is reached in front of the tank via the oil spiral 15 directed.

Eine andere Ausführungsform des genannten Beispiels arbeitet mit Hochdrucköl, das von einem Pumpenhochdruckport über den Ölwendel und anschließend in den Flugzeughydraulikkreis geleitet wird.Another embodiment of the above example uses high pressure oil which is directed from a pump high pressure port over the oil helix and then into the aircraft hydraulic circuit.

Ein drittes Ausführungsbeispiel arbeitet mit Gehäuseleckageöl, das vom Leckageanschluss der Pumpe über den Ölwendel in den Tank geleitet wird.A third embodiment uses housing leakage oil, which is passed from the leakage port of the pump via the oil spiral into the tank.

Bei den drei zuletzt genannten Ausführungsbeispielen kann wie bereits erwähnt mit einem oder mehreren Ölwendeln 15 gearbeitet werden. Bei Verwendung von mehreren Ölwendeln 15 kann mit gegenläufiger Strömung in den Kanälen eine gleichmäßigere Oberflächentemperatur des zu kühlenden Motorstrators erzielt werden.In the three last-mentioned embodiments, as already mentioned, with one or more oil spirals 15 to be worked. When using several oil coils 15 can be achieved with opposite flow in the channels a more uniform surface temperature of the motor stator to be cooled.

Die Pumpenkühlung der Pumpe wird je nach thermischer Stabilität entweder nur durch freie Konvektion oder aber mit einem oder mehreren weiteren Ölwendel 15, wie oben für den Motor beschrieben, erzielt. Des Weiteren besteht eine Untervariante aus einem separaten Gehäuse, so dass die Pumpe vollständig vom Öl des bedruckten Tanks umspült wird, dabei verkürzt sich der Weg für den Sauganschluss der Pumpe auf 0, was möglicher Kavitation im Saugteil bei sehr hohem Durchfluss entgegenwirkt.The pump cooling of the pump, depending on the thermal stability, either only by free convection or with one or more other oil spiral 15 achieved as described above for the engine. Furthermore, there is a sub-variant of a separate housing, so that the pump is completely surrounded by the oil of the printed tank, while the path for the suction port of the pump shortens to 0, which counteracts possible cavitation in the suction at very high flow.

Die Kühlung der Leistungselektronik der Motor-Pumpeneinheit wird entweder nur durch freie Konvektion oder durch einen Ölwendel 15, der durch die Kühlkörper der Elektronik geleitet wird, realisiert.The cooling of the power electronics of the motor-pump unit is either only by free convection or by an oil coil 15 implemented by the electronics heatsink realized.

In einer alternativen Variante ist es jedoch auch denkbar, Motor und Pumpe der Motor-Pumpeneinheit im Tank unterzutauchen.In an alternative variant, however, it is also conceivable to submerge the motor and pump of the motor-pump unit in the tank.

Vorteilhafterweise wird bei der beanspruchten Motor-Pumpeneinheit kein zusätzliches Kühlmedium benötigt. Es werden ferner keine Zusatzkomponenten, wie Ventilator, Boostpumpe oder Lufteinlass am Flugzeug benötigt. Damit ergeben sich eine Gewichtsersparnis sowie eine verbesserte Aerodynamik des Flugzeugs. Die damit einhergehende geringere Komplexität der Vorrichtung erhöht ferner vorteilhaft die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems.Advantageously, no additional cooling medium is required in the claimed motor-pump unit. Furthermore, no additional components, such as fan, boost pump or air intake on the aircraft are required. This results in a weight saving and improved aerodynamics of the aircraft. The associated lower complexity of the device also advantageously increases the reliability of the overall system.

Durch die Integration der Kühlung in der Hydraulikversorgung wird ferner eine kompaktere Bauweise erreicht und die Installation der Hydraulikversorgung vereinfacht. Die sich daraus gleichfalls ergebende schnellere Installation der Hydraulikversorgungseinheit ermöglicht eine verbesserte Taktung der Flugzeugmontage und/oder der Wartung des Flugzeugs.By integrating the cooling in the hydraulic supply a more compact design is also achieved and simplifies the installation of the hydraulic supply. The resulting faster installation of the hydraulic power unit also allows for improved timing of aircraft assembly and / or maintenance of the aircraft.

Als weiterer Vorteil ist zu nennen, dass das Öl bzw. die Hydraulikflüssigkeit schneller die entsprechende Betriebstemperatur erreicht, ohne dabei auf zusätzliche Heizer angewiesen zu sein. Die sich daraus ergebenden geringeren Durchflussverluste bewirken einen vorteilhaft höheren systemischen Wirkungsgrad.Another advantage is that the oil or the hydraulic fluid reaches the corresponding operating temperature faster without having to rely on additional heaters. The resulting lower flow losses cause a beneficial higher systemic efficiency.

Ist die Motor-Pumpeneinheit mit einem entsprechenden Kühlmantel 14 ausgeführt, so ergibt sich dabei eine Außenkühlung eines Elektromotors. Wird ein PMSM verwendet, so ist auf diese Art eine ideale Außenkühlung des Stators des PMSM möglich, welcher gerade am Stator die größten Verluste bzw. die größte Wärmeentwicklung aufweist.Is the motor pump unit with a corresponding cooling jacket 14 executed, this results in an external cooling of an electric motor. If a PMSM is used, an ideal external cooling of the stator of the PMSM is possible in this way, which has the greatest losses or the greatest heat development, especially at the stator.

Eine in den Figuren gezeigte Außenkühlung ist auch deswegen ideal, weil so eine größtmögliche Fläche für den gewünschten Wärmeübergang genutzt werden kann. Eine möglichst hohe Kühleffizienz ist auch dadurch erreichbar, dass ein Niederdrucköl verwendet wird, welches in der Regel das kälteste Hydrauliköl bzw. die kälteste Hydraulikflüssigkeit des Luftfahrzeugsystems ist. Eine optimale Kühleffizienz ergibt sich ferner, wenn der Durchfluss nahezu proportional zur Verlustenergie ist.An external cooling system shown in the figures is also ideal because such a large area can be used for the desired heat transfer. The highest possible cooling efficiency can also be achieved by using a low-pressure oil, which is usually the coldest hydraulic oil or the coldest hydraulic fluid of the aircraft system. Optimum cooling efficiency also results when the flow rate is nearly proportional to the loss energy.

2 zeigt eine schematische Darstellung des Hydraulikkreises der vorliegenden Erfindung. Zu erkennen ist dabei, dass die gesamte Wärmeabgabe Q ·ges der Motor-Pumpeneinheit sich aus den einzelnen Wärmeabgaben der Komponenten der Motor-Pumpeneinheit Motor (Q ·Motor) , Pumpe (Q ·Pumpe) und Motor-Control-Elektronik (Q ·MCE) zusammensetzt. Die erwärmte Hydraulikflüssigkeit wird über Hydraulikdruckleitungen und Hydraulikrücklaufleitungen zum Flugzeugverbrauchersystem bzw. die abgekühlte Hydraulikflüssigkeit von diesem zurück an die Motor-Pumpeneinheit geleitet. 2 shows a schematic representation of the hydraulic circuit of the present invention. It can be seen that the total heat emission Q · sat The motor-pump unit is made up of the individual heat outputs of the components of the motor-pump unit motor (Q · engine ) , Pump (Q · pump ) and motor control electronics (Q · MCE ) composed. The heated hydraulic fluid is routed via hydraulic pressure lines and hydraulic return lines to the aircraft consumer system and / or the cooled hydraulic fluid from the latter back to the motor-pump unit.

Claims (9)

Elektrisch betriebene Motor-Pumpeneinheit zur Druckversorgung eines Hydrauliksystems eines Luftfahrzeugs, mit variablem Volumenstrom und geregeltem Druck, wobei die Motor-Pumpeneinheit mittels des Hydraulikfluides des Flugzeugversorgungssystems gekühlt ist, und wobei die Motor-Pumpeneinheit eine Motor-Control-Elektronik umfasst, die mittels des Hydraulikfluides des Flugzeugversorgungssystems gekühlt istAn electrically operated motor-pump unit for pressurizing a hydraulic system of an aircraft, with variable volume flow and regulated pressure, wherein the motor-pump unit is cooled by means of the hydraulic fluid of the aircraft supply system, and wherein the motor-pump unit comprises a motor-control electronics, by means of the hydraulic fluid of the aircraft supply system is cooled Motor-Pumpeneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe der Motor-Pumpeneinheit eine Konstantpumpe ist und/oder in der Drehzahl geregelt ist.Motor-pump unit according to claim 1, characterized in that the pump of the motor-pump unit is a fixed displacement pump and / or is regulated in the speed. Motor-Pumpeneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Systemdruck der Motor-Pumpeneinheit variabel regelbar ist.Motor-pump unit according to one of the preceding claims, characterized in that the system pressure of the motor-pump unit is variably adjustable. Motor-Pumpeneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher der Motor-Pumpeneinheit das Flugzeughydrauliksystem umfasst.Motor-pump unit according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger of the motor-pump unit comprises the aircraft hydraulic system. Motor-Pumpeneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung der Motor-Pumpeneinheit in der Motor-Pumpeneinheit integriert ist.Motor-pump unit according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling of the motor-pump unit is integrated in the motor-pump unit. Motor-Pumpeneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das FCC mit dem Pumpendruck gekoppelt ist.Motor-pump unit according to one of the preceding claims, characterized in that the FCC is coupled to the pump pressure. Motor-Pumpeneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motor-Pumpeneinheit einen Hydraulikspeicher umfasst.Motor-pump unit according to one of the preceding claims, characterized in that the motor-pump unit comprises a hydraulic accumulator. Motor-Pumpeneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motor-Pumpeneinheit eine Bedruckungsvorrichtung mit Piloted Check Valve zum Bedrucken des Hydraulikspeichers umfasst.Motor-pump unit according to one of the preceding claims, characterized in that the motor-pump unit comprises a printing device with Piloted Check Valve for printing on the hydraulic accumulator. Luftfahrzeug mit wenigstens einer Motor-Pumpeneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8.Aircraft with at least one motor-pump unit according to one of claims 1 to 8.
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