DE102014201488A1 - Centrifugal pump motor - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Kreiselpumpenmotor (1) mit einem bewickelten in einem Trockenraum (2) angeordneten Innenstator (4) und einem in einem Nassraum (3) angeordneten permanentmagnetischen Außenrotor (5), an den sich ein um eine zentrale Drehachse (23) drehbares Kreiselpumpenlaufrad (6) anschließt, wobei Trockenraum (2) und Nassraum (3) durch eine Trennwand (7) hermetisch voneinander getrennt und abgedichtet sind, der Innenstator (4) im Wesentlichen aus einem Statorkern (8) mit Statornuten (9) und einem an dem Statorkern (8) anliegenden Isolierstoffkörper (10) besteht, welcher eine Statorwicklung (11) und Phasen-Anschlussmittel (12) für die Phasen-Wicklungsenden (13) aufnimmt und einem mehrere Sternpunkt-Anschlussmittel (16) aufweisendes Sternpunkt-Leitblech (15), das zwischen dem Statorkern (8) und einer eine Steuerelektronik tragenden Leiterplatte (14) angeordnet ist, wobei das Sternpunkt-Leitblech (15) als elektrischer Sternpunktanschluss für Sternpunkt-Wicklungsenden (17) der Statorwicklung (11) dient. Aufgabe der Erfindung ist es den Aufbau eines Kreiselpumpenmotors der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass eine Vielzahl von Funktionen und Eigenschaften mit einem Minimum an Bauteilen realisiert werden können. Diese Funktionen bzw. Eigenschaften sind ein guter EMV-Schutz, eine automatisierbare Montage, eine leichte Anpassbarkeit an unterschiedliche Anforderungen, möglichst wenig Bauraum, und eine gute Kühlwirkung für die Elektronik. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.The invention relates to a centrifugal pump motor (1) with a wound inside a drying chamber (2) arranged inside stator (4) and a wet room (3) arranged permanent magnetic outer rotor (5) to which a about a central axis of rotation (23) rotatable centrifugal pump impeller (6) adjoins, wherein dry space (2) and wet space (3) by a partition (7) are hermetically separated and sealed, the inner stator (4) consists essentially of a stator core (8) with stator slots (9) and one on the Insulator body (10), which accommodates a stator winding (11) and phase connecting means (12) for the phase winding ends (13) and a star point baffle (15) having a plurality of neutral connection means (16), which is arranged between the stator core (8) and a printed circuit board (14) carrying an electronic control unit, the star point baffle (15) being designed as an electrical neutral point connection for star point winding ends (17 ) of the stator winding (11) is used. The object of the invention is to design the structure of a centrifugal pump motor of the type mentioned so that a variety of functions and properties can be realized with a minimum of components. These functions or properties are a good EMC protection, automated assembly, easy adaptability to different requirements, as little space as possible, and a good cooling effect for the electronics. This object is achieved by the characterizing part of claim 1.
Description
Die Erfindung betrifft einen Kreiselpumpenmotor (
Kreiselpumpen werden häufig als Zusatzwasserpumpen in Kraftfahrzeugen eingesetzt und unterstützen meist riemengetriebene Hauptkühlwasserpumpen. Sie sind in der Regel auch dank deren hervorragender Steuerbarkeit in bürstenlosen Gleichstrommotoren integriert. Diese Motoren besitzen einen bewickelten Stator und einen permanentmagnetischer Rotor welcher eine kompakte Baugruppe mit dem Kreiselpumpenlaufrad bildet. Die Rotoren können sowohl als Innenläufer als auch als Außenläufer ausgeführt sein. Das Kreiselpumpenlaufrad befindet sich dabei in einem Nassraum der von einem den Stator aufnehmenden Trockenraum durch eine Trennwand abgedichtet ist. Bürstenlosen Gleichstrommotoren werden im Normalfall über eine Steuerelektronik betrieben. Dabei werden die einzelnen Statorspulen nacheinander geschaltet um den permanentmagnetischen Rotor in eine Drehbewegung zu versetzen. Diese Steuerelektronik entwickelt ebenso wie die Statorspulen Wärme, die möglichst abgeführt werden muss um eine Überhitzung zu vermeiden. Dabei bietet sich das zu fördernde Medium, insbesondere das Kühlwasser auch als Kühlmittel für die genannte Verlustwärme an. Weiter ist zu vermeiden, dass Wärme, die in den Statorspulen entsteht die Steuerelektronik erreicht und zusätzlich thermisch beeinträchtigt. Ein weiterer negativer Einfluss der Statorwicklung auf die Steuerelektronik beruht auf der elektromagnetischen Abstrahlung beim Umschalten der Stromrichtung in den Spulen. Centrifugal pumps are often used as auxiliary water pumps in motor vehicles and usually support belt-driven main cooling water pumps. They are also usually integrated in brushless DC motors thanks to their excellent controllability. These motors have a wound stator and a permanent magnetic rotor which forms a compact assembly with the centrifugal pump impeller. The rotors can be designed both as an internal rotor and as an external rotor. The centrifugal pump impeller is located in a wet space which is sealed by a stator receiving the drying space by a partition wall. Brushless DC motors are normally operated via control electronics. In this case, the individual stator coils are connected in succession to put the permanent magnetic rotor in a rotary motion. As well as the stator coils, this control electronics develops heat that must be dissipated as much as possible in order to avoid overheating. In this case, the medium to be pumped, in particular the cooling water also offers as a coolant for said heat loss. It should also be avoided that heat generated in the stator coils reaches the control electronics and is additionally thermally impaired. Another negative influence of the stator winding on the control electronics is based on the electromagnetic radiation when switching the current direction in the coils.
Aus der
Aufgabe der Erfindung ist es daher den Aufbau eines Kreiselpumpenmotors der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass eine Vielzahl von Funktionen und Eigenschaften mit einem Minimum an Bauteilen realisiert werden können. Diese Funktionen bzw. Eigenschaften sind ein guter EMV-Schutz, eine automatisierbare Montage, eine leichte Anpassbarkeit an unterschiedliche Anforderungen, möglichst wenig Bauraum, und eine gute Kühlwirkung für die Elektronik. The object of the invention is therefore to design the construction of a centrifugal pump motor of the type mentioned so that a variety of functions and properties can be realized with a minimum of components. These functions or properties are a good EMC protection, automated assembly, easy adaptability to different requirements, as little space as possible, and a good cooling effect for the electronics.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Da das Sternpunkt-Leitblech selbst als Abschirmblech verwendet wird, kann der EMV-Schutz verbessert werden und dies ohne die Anzahl der Bauteile zu erhöhen. This object is achieved by the characterizing part of
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt. Da die Phasen-Anschlussmittel in einem Raumbereich mit den Phasen-Wicklungsenden elektrisch kontaktiert sind, der axial und radial innerhalb der Statorwicklung liegt, wird besonders wenig zusätzlicher Bauraum benötigt. Weiter ist eine Automatische Montage und insbesondere eine einfache Bewicklung des Innenstators hierdurch erleichtert. Further developments of the invention are shown in the subclaims. Since the phase connection means are electrically contacted in a spatial region with the phase winding ends, which lies axially and radially within the stator winding, particularly little additional installation space is required. Further, an automatic assembly and in particular a simple winding of the inner stator is thereby facilitated.
Ähnliche Vorteile ergeben sich, wenn die Sternpunkt-Anschlussmittel in einem Raumbereich mit den Sternpunkt-Wicklungsenden elektrisch kontaktiert sind, der radial außerhalb der Statorwicklung (
Besonders viel Bauraum lässt sich einsparen, wenn die Sternpunkt-Anschlussmittel in einem Raumbereich mit den Sternpunkt-Wicklungsenden elektrisch kontaktiert sind, der axial innerhalb der Statorwicklung liegt. A particularly large amount of space can be saved if the star point connection means are electrically contacted in a space region with the star point coil ends, which lies axially within the stator winding.
Eine einfache und automatisierbare Montage und eine weitere Bauteileeinsparung ist dadurch gegeben, dass das Sternpunkt-Leitblech mit den Sternpunkt-Anschlussmitteln einstückig ist, welche in sich axial erstreckende Kontaktaufnahmen des Isolierstoffkörpers gefügt sind und mit den Sternpunkt-Wicklungsenden eine elektrische Verbindung eingehen. Hierzu sind auch Einführhilfen in Form von Verrundungen an den Sternpunkt-Anschlussmitteln vorgesehen. Weiter können auch Widerhaken an den Sternpunkt-Anschlussmitteln vorgesehen, die sich in den Kontaktaufnahmen verkrallen, wodurch eine feste Verbindung gegeben ist. A simple and automatable assembly and further component savings is given by the fact that the star point baffle is integral with the star point connection means which are joined in axially extending contact receptacles of Isolierstoffkörpers and enter into an electrical connection with the neutral winding ends. For this purpose, insertion aids in the form of fillets are provided at the star point connection means. Furthermore, barbs can also be provided on the star point connection means, which dig into the contact receptacles, whereby a firm connection is provided.
Das Sternpunkt-Leitblech kann auch als Kühlkörper oder Wärmeleitblech wirken, wenn es sich bis zu einem Innenzylinderbereich der Trennwand erstreckt und an diesem anliegt. Eine besonders gute Kühlwirkung lässt sich erzielen, wenn sich das Sternpunkt-Leitblech radial bis zu einer ringscheibenförmigen Kühlwandung der Trennwand erstreckt, auf deren axial gegenüberliegender Seite der vom Fördermedium umgebene Permanentmagnet des Außenrotors drehbar angeordnet ist. Auf diese Weise kann die Wärme über die Trennwand unmittelbar an das Fördermedium abgegeben werden. The star point baffle may also act as a heat sink or baffle as it extends to and abuts an inner cylinder portion of the baffle. A particularly good cooling effect can be achieved if the star point baffle extends radially up to an annular disk-shaped cooling wall of the partition wall, on the axially opposite side of which the medium surrounded by the permanent magnet of the outer rotor is rotatably arranged. In this way, the heat can be discharged via the partition wall directly to the pumped medium.
Aus EMV-Gründen ist es wichtig, dass das Sternpunkt-Leitblech gegenüber dem Statorkern elektrisch isoliert ist. Dies ist durch die Aufnahme des Sternpunkt-Leitblechs im Isolierstoffkörper realisiert. For EMC reasons, it is important that the star point baffle is electrically insulated from the stator core. This is realized by the inclusion of the neutral point baffle in Isolierstoffkörper.
Eine zusätzliche Entwärmungsmöglichkeit besteht darin, dass zumindest ein Wärme abgebendes elektronisches Bauteil über ein Wärmeleitmittel (Paste oder Folie) mit dem Sternpunkt-Leitblech wärmeleitend verbunden ist. An additional Entwärmungsmöglichkeit is that at least one heat-dissipating electronic component via a heat conduction (paste or foil) is thermally conductively connected to the star point baffle.
Um die Phasen-Anschlussmittel mit der Leiterplatte verbinden zu können ist vorgesehen, dass das Sternpunkt-Leitblech eine durchgehende Aussparung oder mehrere einzelne Aussparungen aufweist durch welche sich die Phasen-Anschlussmittel berührungsfrei bis zur Leiterplatte erstrecken. Eine elektrische Verbindung mit der Leiterplatte kann über Einpress-Kontakte oder auch über Lötkontakte hergestellt werden. In order to be able to connect the phase connection means to the printed circuit board, it is provided that the neutral conductor baffle has a continuous recess or a plurality of individual recesses through which the phase connection means extend without contact up to the printed circuit board. An electrical connection to the circuit board can be made via press-fit contacts or via solder contacts.
Die abschirmende Wirkung ist umso größer je mehr Bereiche der Statorwicklung abgedeckt werden können, deshalb sollen die Phasen-Anschlussmittel von der Aussparung oder den Aussparungen möglichst vollumfänglich umschlossen sein. Aus diesem Grund ist es auch vorteilhaft, dass die Phasen-Anschlussmittel radial innerhalb der Statorwicklung angeordnet sind. The shielding effect is the greater the more areas of the stator winding can be covered, therefore, the phase-connection means of the recess or the recesses should be as fully enclosed as possible. For this reason, it is also advantageous that the phase connection means are arranged radially inside the stator winding.
Um für eine definierte und geordnete Leiterverlegung bei der Bewicklung des Stators und bei der elektrischen Verbindung der Statorspulen untereinander und mit den Phasen-Anschlussmitteln zu sorgen ist vorgesehen dass der Isolierstoffkörper auf der der Statorwicklung abgewandten Seite mit einem vorspringenden Zapfen einstückig ist oder mit einem Zapfen verbunden ist, um welchen die Phasen-Wicklungsenden herumgelegt sind. Durch diese Maßnahme wird verhindert, dass sich viele Kreuzungspunkte an derselben Stelle befinden, wodurch sich ein axialer Aufbau der Leiter ergeben würde. Dies würde den erforderlichen Bauraum und die Leitungslänge vergrößern. In order to ensure a defined and ordered conductor laying in the winding of the stator and the electrical connection of the stator coils with each other and with the phase connection means is provided that the insulating material on the side facing away from the stator winding is integral with a projecting pin or connected to a pin is around which the phase winding ends are wrapped. This measure prevents many crossing points from being in the same place, which would result in an axial structure of the conductors. This would increase the required installation space and the cable length.
Eine weitere Verbesserun ergibt sich dadurch, dass der Zapfen exzentrisch angeordnet ist und die Phasen-Anschlussmittel sich in einem Winkelsegment befinden, das dem Zapfen in Bezug auf eine zentrale Drehachse des Kreiselpumpenmotors gegenüber liegt. Dadurch ergeben sich etwa gleiche Abstände zwischen dem Zapfen und Anschlusspunkten. A further improvement results from the fact that the pin is arranged eccentrically and the phase-connection means are in an angular segment, which is opposite to the pin with respect to a central axis of rotation of the centrifugal pump motor. This results in approximately equal distances between the pin and connection points.
Die Zahl der Kreuzungspunkte kann weiter verringert werden, wenn der Führungszapfen an einer zylindrischen Außenfläche zumindest eine Drahtaufnahmerille aufweist, in welchen Wicklungsdrahtabschnitte von miteinander verbundenen Spulen der Statorwicklung aufgenommen sind. The number of crossing points can be further reduced if the guide pin on a cylindrical outer surface has at least one wire receiving groove, in which winding wire sections of interconnected coils of the stator winding are accommodated.
Die Statorwicklung hat zweckmäßigerweise eine geradzahlige Spulenzahl hat, wobei jeweils zwei gegenüberliegende Spulen parallel geschaltet sind und sind auf einer Seite mit dem Sternpunkt-Leitblech elektrisch verbunden. The stator winding has expediently has an even number of coils, with two opposing coils being connected in parallel and being electrically connected on one side to the star point baffle.
Das Sternpunkt-Leitblech kann auch eine Haltefunktion ausüben, indem das Sternpunkt-Leitblech in radialen Außenbereichen aufgebogene Abschnitte aufweist, mit denen das Sternpunkt-Leitblech an einem Innenzylinderbereich der Trennwand festgeklemmt ist. The star point baffle can also perform a holding function in that the star point baffle has bent portions in radial outer regions, with which the star point baffle is clamped to an inner cylinder region of the partition wall.
Alternativ kann das Sternpunkt-Leitblech ein polygonartig zu einem halboffenen Ring gebogener Blechstreifen sein der mit aus der Blechebene nicht abgebogenen Sternpunkt-Anschlussmitteln einstückig ist. Hierdurch würde aber nahezu keine abschirmende Wirkung entstehen; um diese zu erreichen müsste ein zusätzliches Teil Abschirmblech montiert werden oder einstückig mit dem Blechstreifen mitgestanzt und abgewinkelt werden. Alternatively, the star point baffle may be a polygonal-like bent to a half-open ring metal strip which is integral with not bent from the sheet plane star point connection means. However, this would result in almost no shielding effect; In order to achieve this, an additional part shielding would have to be mounted or punched in one piece with the sheet metal strip and angled.
Der erfindungsgemäße Kreiselpumpenmotor lässt sich variabel gestalten und mit zusätzlichen Funktionen kombinieren. Es ist beispielsweise einfach realisierbar zwischen der Leiterplatte und dem Statorkern eine Masseverbindung über ein zusätzliches Massekontaktmittel herzustellen, welches im Isolierstoffkörper fixiert ist und am Innenumfang des Statorkerns als Kratzkontakt ausgebildet ist. The centrifugal pump motor according to the invention can be made variable and combine with additional functions. For example, it is easy to produce between the printed circuit board and the stator core a ground connection via an additional ground contact means, which is fixed in the insulating material and is formed on the inner circumference of the stator core as a scratch contact.
Sinnvollerweise ist vorgesehen, dass die Sternpunkt-Anschlussmittel und/oder die Phasen-Anschlussmittel Schneidklemm-Kontakte sind. It is expediently provided that the star point connection means and / or the phase connection means are insulation displacement contacts.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. Show it:
In
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Kreiselpumpenmotor Centrifugal pump motor
- 2 2
- Trockenraum drying room
- 3 3
- Nassraum wet room
- 4 4
- Innenstator internal stator
- 5 5
- Außenrotor outer rotor
- 6 6
- Kreiselpumpenlaufrad The centrifugal pump impeller
- 7 7
- Trennwand partition wall
- 8 8th
- Statorkern stator core
- 9 9
- Statornut stator
- 10, 10‘ 10, 10 '
- Isolierstoffkörper insulating
- 11 11
- Statorwicklung stator
- 12 12
- Phasen-Anschlussmittel Phase connection means
- 13 13
- Phasen-Wicklungsende Phase winding end
- 14 14
- Leiterplatte circuit board
- 15, 15‘ 15, 15 '
- Sternpunkt-Leitblech Star point baffle
- 16, 16‘ 16, 16 '
- Sternpunkt-Anschlussmittel Star point connection means
- 17, 17‘ 17, 17 '
- Sternpunkt-Wicklungsende Star point winding end
- 18 18
- Verrundung rounding
- 19 19
- Schnittkante cutting edge
- 20 20
-
ringscheibenförmige Kühlwandung (der Trennwand
7 ) annular disc-shaped cooling wall (the partition wall7 ) - 21 21
-
Aussparung (im Sternpunkt-Leitblech
15 ) Recess (in the star point baffle15 ) - 22 22
- Zapfen spigot
- 23 23
- zentrale Drehachse central axis of rotation
- 24 24
- Drahtaufnahmerille Wire-receiving groove
- 25 25
- Wickeldrahtabschnitt Winding wire section
- 26 26
- Spule Kitchen sink
- 27 27
- aufgebogener Abschnitt bent section
- 28 28
-
Innenzylinderbereich (der Trennwand
7 ) Inner cylinder area (the partition wall7 ) - 29 29
- Masse-Kontaktmittel Ground contact means
- 30 30
- Drahtaufnahme wire receiving
- 31 31
- Tasche bag
- 36 36
- Leiterkanal conductor channel
- 37 37
- Kratzkontakt Kratz Contact
- 38 38
- Kröpfung cranking
- 39 39
-
Masse-Einpress-Kontakt (der Masse-Kontaktmittels
29 ) Mass-press-in contact (the mass-contact means29 ) - 40 40
- Halteabschnitt holding section
- 41 41
- Widerhaken barb
- 42 42
- Pumpengehäuse pump housing
- 43 43
- Saugstutzen suction
- 44 44
- Motorgehäuse motor housing
- 45 45
- Gehäusedeckel housing cover
- 46 46
- Stecker plug
- 47 47
-
scheibenartiger Bereich (des Isolierstoffkörpers
10 ) disc-like area (of the insulating material10 ) - 48 48
-
geschlitzte Schachtwand (des Isolierstoffkörpers
10 ) slotted shaft wall (of the insulating material body10 ) - 49 49
-
Schneid-Klemm-Kontaktabschnitt (der Phasen-Anschlussmittel
12 ) Insulation displacement contact portion (the phase connection means12 ) - 50 50
-
Einpress-Kontakt-Abschnitt (der Phasen-Anschlussmittel
12 ) Press-in contact section (the phase connection means12 ) - 51 51
-
Widerhaken (der Phasen-Anschlussmittel
12 ) Barb (the phase connection means12 ) - 52 52
-
Kontaktaufnahmen (des Isolierstoffkörpers
10 ) Contact receptacles (of the insulating material body10 ) - 53 53
-
Kreisscheibe (des Sternpunkt-Leitblechs
15 ) Circular disc (of the star point baffle15 ) - 54 54
-
flügelartige Erweiterung (des Sternpunkt-Leitblechs
15 ) wing-like extension (of the star point baffle15 ) - 55 55
-
Freisparung (des Sternpunkt-Leitblechs
15 ) Clearance (of the star point baffle15 ) - 56 56
-
ringförmiges Kühlblech (des Sternpunkt-Leitblechs
15 ) annular cooling plate (the star point baffle15 ) - 57 57
-
Außenwandung (der Trennwand
7 ) Outer wall (the partition7 ) - 58 58
-
Mittenwandung (der Trennwand
7 ) Middle wall (the partition7 ) - 59 59
-
Innenwandung (der Trennwand
7 ) Inner wall (the partition wall7 ) - 60 60
-
Pumpengehäuse-Ringwandung (der Trennwand
7 ) Pump housing ring wall (the partition wall7 ) - 61 61
-
Lagerwandung (der Trennwand
7 ) Bearing wall (the partition7 ) - 62 62
-
Pumpen-Anschraubauge (des Motorgehäuses
44 ) Pump attachment eye (of the motor housing44 ) - 63 63
-
Deckel-Anschraubauge (des Motorgehäuses
44 ) Lid attachment eye (of the motor housing44 ) - 64 64
-
Dichtungsnut (des Motorgehäuses
44 ) Sealing groove (of the motor housing44 ) - 65 65
- Zusatzaussparung additional recess
- 66 66
- Sternpunkt-Schneidklemm-Kontakt Star point insulation displacement contact
- 67 67
- Sternpunkt-Einführungsschräge Star point insertion bevel
- 68 68
- Leiterplatten-Kontakt PCB Contact
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 02/087057 A1 [0003] WO 02/087057 A1 [0003]
Claims (19)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE102014201488.3A DE102014201488A1 (en) | 2014-01-28 | 2014-01-28 | Centrifugal pump motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102014201488.3A DE102014201488A1 (en) | 2014-01-28 | 2014-01-28 | Centrifugal pump motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102014201488A1 true DE102014201488A1 (en) | 2015-07-30 |
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE102014201488.3A Withdrawn DE102014201488A1 (en) | 2014-01-28 | 2014-01-28 | Centrifugal pump motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102014201488A1 (en) |
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