DE102018123565A1

DE102018123565A1 - Trockenläuferpumpe mit Ringkondensator

Info

Publication number: DE102018123565A1
Application number: DE102018123565.8A
Authority: DE
Inventors: Franz Pawellek
Original assignee: Nidec GPM GmbH
Current assignee: Nidec GPM GmbH
Priority date: 2018-09-25
Filing date: 2018-09-25
Publication date: 2020-03-26
Also published as: BR112021005158A2; US20210396233A1; WO2020064812A1; CN112955660A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Trockenläuferpumpe (1) zum Fördern eines Fördermediums, aufweisend einen Motor (11) zum Antreiben einer Pumpenwelle (2) der Trockenläuferpumpe um eine Längsachse (100), eine Steuereinheit (19), die mit dem Motor (11) zur Ansteuerung verbunden ist, ein fördermediumführendes Pumpengehäuse (4) in dem ein Laufrad (6) angeordnet ist und einen Dichtflansch (7) der das Pumpengehäuse (4) gegenüber dem Motor (11) abdichtet, wobei die Steuereinheit (19) mit dem Dichtflansch (7) auf der laufradfernen Seite verbunden ist, und wobei die Steuereinheit (19) eine Leiterplatte (20) und einen darauf angeordneten Ringkondensator (21) umfasst, wobei der Ringkondensator (21) in Längsrichtung zwischen Leiterplatte (20) und Dichtflansch (7) angeordnet ist und in unmittelbarer Anlage zu dem Dichtflansch (7) zur Ausbildung eines thermisch leitenden Kontakts steht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Trockenläuferpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Trockenläuferpumpen benötigen eine Kommutierungselektronik, die zwischen Stator und Dichtflansch angeordnet werden kann. Der vorhandene Einbauraum ist sehr knapp. Die heute üblichen becherförmigen Kondensatoren sind die größten Bauteile auf der Leiterplatte und führen in aller Regel dazu, dass die Gesamtlänge des Pumpengehäuses vergrößert werden muss, um die Aufnahme der Kondensatoren zu ermöglichen.
Aus der Offenlegungsschrift US 2002/0171301 A1 ist ein einphasiger Motor für Tauchpumpen bekannt, der einen Ringkondensator aufweist, welcher zwischen einem Pumpenkopf und einem Statorwicklungspaket angeordnet ist.
Aus der Patentschrift US 6,359,353 B1 ist eine Tauchpumpe bekannt, die einen in einer Statorkammer angeordneten Ringkondensator zeigt. Der Ringkondensator ist beabstandet zu dem Stator angeordnet und umschließt eine Rotorkammer. Der Elektromotor ist ein Kondensatormotor. Er nutzt die Energie des Kondensators während des Startvorgangs. Der Kondensator erzeugt eine Phasenverschiebung, um ein zusätzliches Drehmoment zu erzeugen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Trockenläuferpumpe anzugeben, die eine kompakte Abmessung hat.
Diese Aufgabe wird von einer Trockenläuferpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche zeigen Merkmale von bevorzugten Ausführungsformen.
Demnach ist eine Trockenläuferpumpe zum Fördern eines Fördermediums, aufweisend

• einen Motor zum Antreiben einer Pumpenwelle der Trockenläuferpumpe um eine Längsachse,
• eine Steuereinheit, die mit dem Motor zur Ansteuerung verbunden ist,
• ein fördermediumführendes Pumpengehäuse in dem ein Laufrad angeordnet ist und
• einen Dichtflansch der das Pumpengehäuse gegenüber dem Motor abdichtet, vorgesehen, wobei die Steuereinheit mit dem Dichtflansch auf der laufradfernen Seite verbunden ist, und wobei die Steuereinheit eine insbesondere ringförmige Leiterplatte und einen darauf angeordneten Ringkondensator umfasst, wobei der Ringkondensator in Längsrichtung zwischen Leiterplatte und Dichtflansch und konzentrisch zu beiden angeordnet ist und in unmittelbarer Anlage zu dem Dichtflansch zur Ausbildung eines thermisch leitenden Kontakts steht.

Der Ringkondensator ist nicht nur platzsparend angeordnet, er überträgt auch die in der Steuereinheit entstehende Wärme auf den Dichtflansch, so dass diese abgeleitet werden kann.
Der Ringkondensator liegt bevorzugt mit einer ersten Stirnfläche an der Leiterplatte und mit einer der ersten Stirnfläche gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche an der laufradfernen Seite des Dichtflansches an.
Der Dichtflansch wird bevorzugt auf seiner laufradnahen Seite mittels eines strömenden Fördermediums gekühlt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Dichtflansch aus einem Material mit erhöhter Wärmeleitfähigkeit, insbesondere Aluminium, gebildet.
Es ist vorteilhaft, wenn der Motor ein elektronisch kommutierter Elektromotor ist, aufweisend einen Stator und einen Rotor, wobei der Stator auf einer laufradfernen Seite des Dichtflansches sitzt. Dabei ist der Rotor drehfest mit der Pumpenwelle verbunden.
Es ist bevorzugt, dass die Trockenläuferpumpe als Außenläufer ausgebildet ist.
Vorzugsweise durchsetzt die Pumpenwelle den Dichtflansch. Dabei ist es vorteilhaft, wenn zwischen der Pumpenwelle und dem Dichtflansch eine Gleitringdichtung angeordnet ist.
Es kann vorgesehen sein, dass der Ringkondensator auf der Leiterplatte mittels Durchstecktechnik und Löten befestigt ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Höhe des Ringkondensators in Längsrichtung um ein Vielfaches kleiner als die Ringbreite.
Es ist vorteilhaft, wenn der Ringkondensator auf den Dichtflansch geklebt ist.
Weiterhin ist eine Kühlmittelpumpe für Kraftfahrzeuge vorgesehen, die eine zuvor beschriebene Trockenläuferpumpe aufweist.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der 1 erläutert.
1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Trockenläuferpumpe 1 entlang einer Längsachse 100 einer Pumpenwelle 2. Die Pumpe 1 ist als Außenläufer ausgebildet. Die Pumpe 1 wird von einem Gehäuse 3 umschlossen, wobei das Gehäuse 3 ein Pumpengehäuse 4 mit Saugstutzen 5 aufweist, durch den das Fördermedium bewegt wird. In dem Pumpengehäuse 4 ist ein auf der Pumpenwelle 2 drehfest sitzendes Laufrad 6 angeordnet. In dem Pumpengehäuse 4 ist ein Dichtflansch 7 eingesetzt, der eine domartige Erhebung 8 mit zentraler durchsetzender Ausnehmung 9 zur Durchführung der Pumpenwelle 2 aufweist. Die domartige Erhebung 8 weist dabei im eingebauten Zustand von dem Laufrad 6 weg. Die Ausnehmung 9 umgibt ein Lager 10, in dem die Pumpenwelle 2 drehbar gelagert ist. Der Dichtflansch 7 dient der Abdichtung des fördermediumführenden Pumpengehäuses 4 gegenüber einem Motor 11, der die Pumpenwelle 2 antreibt. Dazu ist am laufradfernen Ende der Ausnehmung 9 eine Gleitringdichtung 12 in der Ausnehmung 9 eingelassen, die die Pumpenwelle 2 konzentrisch umgibt und eine Abdichtung zwischen dem Dichtflansch 7 und der Pumpenwelle 2 innerhalb der Ausnehmung 9 ermöglicht. Das Lager 10 ist somit in Flüssigkeit eingetaucht, wodurch eine bessere Effizienz gegeben ist. Auf der Außenseite der Erhebung ist ein Sitz 13 für einen Stator 14 vorgesehen. Der Stator 14 weist eine mittig durchsetzende Bohrung 15 auf, die von dem Dichtflansch 7 durchsetzt ist, so dass der Stator 14 konzentrisch zur Längsachse 100 auf der Erhebung 8 des Dichtflansches 7 fest sitzt. Die Gleitringdichtung 12 liegt dabei auf Höhe des Stators 14. Der Stator 14 ist auf der Außenseite von einem topfförmigen Rotor 16 umgeben. Der Rotor 16 sitzt drehfest auf der Pumpenwelle 2. Er weist auf der Innenseite des Mantels liegende Permanentmagente 17 auf. Der Rotor 16 ist vollständig von einer Motorabdeckung 18 umgeben, die mit dem Pumpengehäuse 4 und dem dazwischen in Axialrichtung liegenden Dichtflansch 7 verbunden ist.
Der Stator 14 ist zur Ansteuerung des Motors 11 mit einer Steuereinheit 19 verbunden, die im Inneren des Gehäuses 3 in Längsrichtung gesehen zwischen dem Stator 14 und dem Dichtflansch 7 liegend angeordnet ist. Die Steuereinheit 19 weist eine Leiterplatte 20 auf, auf der ein Ringkondensator 21 befestigt ist. Die Befestigung erfolgt bevorzugt mit der sogenannten Durchstecktechnik und mittels Löten. Der Ringkondensator 21 liegt dabei mit einer ersten Stirnfläche auf der Leiterplatte 20 an. Der Ringkondensator 21 umgibt die Erhebung des Dichtflansches 8 und ist konzentrisch zu diesem und der Längsachse 100 angeordnet. Der Ringkondensator 21 liegt unmittelbar mit einer der ersten Stirnfläche gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche an der Außenseite des Dichtflansches 7 an. Der Ringkondensator 21 weist einen Innenradius und einen Außenradius auf. Wobei die Ringbreite b die Differenz der beiden Radien darstellt. In Längsrichtung erstreckt sich der Ringkondensator über eine Höhe h. Die Höhe des Kondensators ist um ein Vielfaches kleiner als die Ringbreite. Die Höhe des Kondensators h beträgt zwischen 3 mm bis 15 mm.
Der Ringkondensator 21 ermöglicht eine flache kompakte Bauform der Leiterplatte 20. Infolge der großen Kontaktfläche zur Leiterplatte 20 ergibt sich eine sehr gute vibrationsfeste Anbindung des Ringkondensators 21 an die Steuereinheit 19. Da der Ringkondensator 21 unmittelbar in Anlage mit dem Dichtflansch liegt, kann er infolge der großen Kontaktfläche Verlustwärme der Steuereinheit 19 aufnehmen und auf den Dichtflansch 7 übertragen. Bevorzugt ist der Ringkondensator 21 auf den Dichtflansch 7 geklebt. Der Dichtflansch 7 ist vorzugsweise aus Aluminium und weist eine gute Wärmeleitfähigkeit auf, so dass die Wärme von dem Ringkondensator 21 über den Dichtflansch 7 auf das Fördermedium übertragen werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2002/0171301 A1 [0003]
US 6359353 B1 [0004]

Claims

Trockenläuferpumpe (1) zum Fördern eines Fördermediums, aufweisend • einen Motor (11) zum Antreiben einer Pumpenwelle (2) der Trockenläuferpumpe um eine Längsachse (100), • eine Steuereinheit (19), die mit dem Motor (11) zur Ansteuerung verbunden ist, • ein fördermediumführendes Pumpengehäuse (4) in dem ein Laufrad (6) angeordnet ist und • einen Dichtflansch (7) der das Pumpengehäuse (4) gegenüber dem Motor (11) abdichtet, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (19) mit dem Dichtflansch (7) auf der laufradfernen Seite verbunden ist, wobei die Steuereinheit (19) eine Leiterplatte (20) und einen darauf angeordneten Ringkondensator (21) umfasst, und wobei der Ringkondensator (21) in Längsrichtung zwischen Leiterplatte (20) und Dichtflansch (7) liegend und konzentrisch zu beiden (7,20) angeordnet ist und in unmittelbarer Anlage zu dem Dichtflansch (7) zur Ausbildung eines thermisch leitenden Kontakts steht.
Trockenläuferpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtflansch (7) auf seiner laufradnahen Seite mittels eines strömenden Fördermediums gekühlt wird.
Trockenläuferpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtflansch (7) aus einem Material mit erhöhter Wärmeleitfähigkeit gebildet ist.
Trockenläuferpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtflansch (7) aus Aluminium gebildet ist.
Trockenläuferpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (11) ein elektronisch kommutierter Elektromotor ist, aufweisend einen Stator (14) und einen Rotor (16), wobei der Stator (14) auf einer laufradfernen Seite des Dichtflansches (7) sitzt.
Trockenläuferpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trockenläuferpumpe (1) als Außenläufer ausgebildet ist.
Trockenläuferpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenwelle (2) den Dichtflansch (7) durchsetzt und dass zwischen den beiden Teilen (2,7) eine Gleitringdichtung (12) angeordnet ist.
Trockenläuferpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkondensator (21) auf der Leiterplatte (20) mittels Durchstecktechnik und Löten befestigt ist.
Trockenläuferpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkondensator (21) mit einer ersten Stirnfläche an der Leiterplatte (20) und mit einer der ersten Stirnfläche gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche an der laufradfernen Seite des Dichtflansches (7) anliegt.
Trockenläuferpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Ringkondensators (h) in Längsrichtung (100) um ein Vielfaches kleiner ist als die Ringbreite (b).
Trockenläuferpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkondensator (21) auf den Dichtflansch (7) geklebt ist.
Kühlmittelpumpe für Kraftfahrzeuge aufweisend eine Trockenläuferpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche.