EP4316223A1 - Kreiselpumpe mit kühlung der elektronik innerhalb eines elektronikgehäuses - Google Patents

Kreiselpumpe mit kühlung der elektronik innerhalb eines elektronikgehäuses

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Publication number
EP4316223A1
EP4316223A1 EP22719857.9A EP22719857A EP4316223A1 EP 4316223 A1 EP4316223 A1 EP 4316223A1 EP 22719857 A EP22719857 A EP 22719857A EP 4316223 A1 EP4316223 A1 EP 4316223A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
module
housing
centrifugal pump
slot
pump according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22719857.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Federico Di Santo
David KRILL
Mattia LIBONI
Carlo PREARO
Manuel SCHWERT
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KSB SE and Co KGaA
Original Assignee
KSB SE and Co KGaA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KSB SE and Co KGaA filed Critical KSB SE and Co KGaA
Publication of EP4316223A1 publication Critical patent/EP4316223A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/209—Heat transfer by conduction from internal heat source to heat radiating structure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D13/0686—Mechanical details of the pump control unit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/5813—Cooling the control unit
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    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2039—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating characterised by the heat transfer by conduction from the heat generating element to a dissipating body
    • H05K7/20436—Inner thermal coupling elements in heat dissipating housings, e.g. protrusions or depressions integrally formed in the housing
    • H05K7/20445—Inner thermal coupling elements in heat dissipating housings, e.g. protrusions or depressions integrally formed in the housing the coupling element being an additional piece, e.g. thermal standoff
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/20—Arrangements for cooling
    • H10W40/22—Arrangements for cooling characterised by their shape, e.g. having conical or cylindrical projections

Definitions

  • the invention relates to a centrifugal pump with a two-part electronics housing, a first housing part being a heat sink and at least one printed circuit board with electronic components being mounted within the electronics housing.
  • centrifugal pumps are becoming increasingly complex with increasing demands on the energy efficiency of the pumps.
  • Energy-efficient pump operation especially in the area of heating circulating pumps, requires speed control in order to be able to dynamically adapt the current pump speed to the current system and environmental conditions.
  • a frequency converter is required for the associated speed adjustment, the power modules of which require semiconductor switches, among other things.
  • the electronics housing is at least partially formed by a first housing part, which at the same time assumes the function of a heat sink for heat dissipation to the outside.
  • the components with the highest heat dissipation should ideally be thermally conductively coupled directly to the heat sink. Due to the construction, e.g. due to different component heights, a direct thermal coupling is not always possible.
  • IC modules integrated circuits
  • An example of such an IC module is a component for realizing a power correction filter.
  • a separate heat sink adapted to the module package is fixed directly to the module housing. It is important here that the heat sink is pressed onto the surface of the IC modules with the necessary contact pressure, which complicates and takes a lot of effort to assemble, often with screw connections. In addition to the resulting increased assembly effort, the unit costs in series production naturally also increase due to the additional component.
  • the object of the present invention is therefore to provide a cost-effective electronics for a centrifugal pump that can be made particularly small and space-saving and reduces the number of components required.
  • IC module integrated circuit
  • Such an IC module has a chip with the applied integrated circuit, which is encapsulated in a module housing for protection and for easier contacting.
  • the IC module can be an electronic component with increased cooling requirements, which requires a dedicated heat sink in the conventional design.
  • the IC module is vertically aligned on the circuit board, its large side surfaces preferably protrude perpendicularly from the circuit board, while a transverse or longitudinal end face of the module housing rests on the circuit board or is aligned parallel to the circuit board with a small distance from it.
  • the vertical design of the IC module and its vertical assembly or laying on the circuit board reduces the space required on the circuit board.
  • the IC module into a slot in the opposite Ge housing wall, ie the component can be inserted into a slot in the first housing part and consequently thermally coupled directly to the heat sink.
  • the heat loss generated can therefore be dissipated better through the housing part designed as a heat sink and a separate, dedicated heat sink for the IC module can be dispensed with. This not only reduces the time required for pump assembly, but also reduces unit costs due to the saving of an additional component.
  • the dimensioning of the slot is adapted to the thickness of the IC module, i.e. the package size of the module housing.
  • the minimized gap dimension between slotted wall and component ensures an improved thermal connection, at the same time the component can be additionally stabilized and fixed by the heat sink.
  • the opposite, large-area side walls of the module housing of the IC module are in contact with the slotted walls. This achieves cooling of the IC module on both sides.
  • at least one longitudinal or transverse end face of the module housing is in contact with the bottom of the slot.
  • the longitudinal or transverse end face can also be spaced apart from the bottom of the slot. The end faces projecting perpendicularly from the circuit board can be exposed.
  • a single projection with a slot-like depression is conceivable. It is also conceivable to form at least two separate projections whose spatial distance from one another defines the slot.
  • the shape of the one or more projections is fundamentally arbitrary. If two projections are provided, they should each be designed with at least one surface projecting perpendicularly from the housing wall. The vertically projecting surfaces of the at least two projections face each other and consequently form the slot walls. At least one, preferably both projections can be shaped like a ramp.
  • the electronics board it makes sense for the electronics board to be separated by the first housing part, i. H. stored by the heatsink, which means that the IC module is simultaneously inserted into the slot provided for this purpose in the heatsink when the circuit board is mounted.
  • the heat sink Since the heat sink is usually made of metal or an electrically conductive material, it is often grounded.
  • the electrical conductivity of the heat sink means that there must be electrical insulation between the IC module and the heat sink.
  • the aforementioned heat-conducting pad is applied to the IC module before the circuit board is installed inside the heat sink.
  • the thermal pad can be connected to the side surfaces of the IC module must be glued.
  • the heat-conducting pad used can consist of a tear-resistant material, so that when the sealed IC module is inserted into the recess of the heat sink, there is no undesirable material abrasion due to shearing forces or frictional forces.
  • the thermally conductive pad can be made of a reinforced material, in particular can include a woven mesh.
  • the IC module addressed is preferably a power electronics module which is characterized by a comparatively large cooling requirement. It is conceivable, for example, that the IC module is a power factor correction filter (PFC) module for the pump electronics.
  • the IC module can have a DIP package that enables it to be installed vertically on the circuit board.
  • the board can be populated on one or both sides. With one-sided assembly, the available circuit board space can be optimally utilized through vertical installation.
  • the slot in the wall of the first housing part can already be created during the manufacture of the housing blank, which is preferably formed using a casting process. Alternatively, this can be produced later using a machining process, in particular milling. However, the latter means an additional production step.
  • the centrifugal pump can preferably be an in-line pump, particularly preferably a heating circulating pump.
  • Figure 1 a plan view of the main circuit board of the pump electronics for a heating circulation pump
  • FIG. 2 a detailed representation of the IC module introduced into the slot.
  • the exemplary embodiment described below shows the centrifugal pump according to the invention, which is designed here by way of example as a heating circulating pump.
  • FIG. 1 shows the main circuit board 1 used for the pump electronics, which has a large number of electronic components for realizing a frequency converter.
  • a power correction filter 10 is also installed, which is intended to reduce the network load by suppressing unwanted harmonics.
  • a PFC includes at least one semiconductor switching element whose switching operations ensure increased heat dissipation.
  • the circuit board 1 is only equipped on one side, with the equipped circuit board side 1a facing the heat sink 20 in the installed position (see FIG. 2).
  • the circuit of the power correction filter 10 is not formed by discrete components, but instead an integrated circuit (IC module), i.e. a PFC module 10, e.g. with the shown DIP housing (Dual In-line package) soldered to circuit board 1.
  • IC module integrated circuit
  • the PFC module 10 is not soldered to the circuit board surface 1a in a horizontal design, but instead stands vertically so that the largest side surfaces 10a, 10b of the PFC module project perpendicularly from the circuit board side 1a. Due to the design with DIP housing, the metal feet of module 10 are passed through holes on the unequipped circuit board side and soldered there.
  • the electronics housing of the centrifugal pump is also designed in two parts, with a first housing part consisting of a metallic heat sink 20, in particular made of aluminum.
  • the electronics board 1 is mounted on the inside of the heat sink 20 and additionally fixed to it, in particular screwed.
  • the equipped circuit board side 1a thus faces the inner wall of the heat sink 20 in the installed position.
  • On the inner housing wall of the heat sink 20 are located at the height of the PFC module 10, two ramp-like projections 21a, 21b of the heatsink pers 20, which are spatially separated from one another.
  • the walls 22a, 22b of the projections 21a, 21b projecting perpendicularly from the inner wall of the housing lie opposite one another and form the slot 23 according to the invention for receiving the PFC module 10.
  • the spacing of the walls 22a, 22b from one another and their dimensions is based on the The thickness and height of the PFC housing are matched so that the module 10 is embedded within the slot with the smallest possible gap.
  • the PFC module 10 When mounting the electronic circuit board 1 on the structure of the heat sink 20, the PFC module 10 is pushed into the slot 23 at the same time, the large-area sides 10a, 10b of the PFC module 10 coming into contact with the vertically projecting slot walls 22a, 22b. which results in an ideal thermal coupling between the PFC module 10 and the heat sink 20 and cooling of the module 10 on both sides is achieved.
  • a thermally conductive pad 11 is applied to the PFC module 10 before the circuit board is mounted, so that the large side walls 10a, 10b and the longitudinal end face of the PFC Module 10 are covered.
  • the heat-conducting pad 11 consists of a flat and flexible material that is glued to at least the side surfaces 10a, 10b of the PFC module.
  • the material of the thermally conductive pad is reinforced with a woven mesh to prevent or minimize damage to the pad surface caused by friction when inserting the module 10 into the slot 23.
  • thermally conductive pad 11 does not end with the side surfaces 10a, 10b in the area of the circuit board 1, but projects beyond it and outwards is angled or turned over.

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Abstract

Diese Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe mit zweiteiligem Elektronikgehäuse, wobei ein erstes Gehäuseteil ein Kühlkörper ist und innerhalb des Elektronikgehäuses eine Platine mit elektronischen Bauteilen gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein IC-Modul in vertikaler Ausführung auf der Platine verbaut ist, das in Einbaulage in Richtung des ersten Gehäuseteils orientiert ist, und dass das erste Gehäuseteil wenigstens eine schlitzförmige Vertiefung in seiner dem IC-Modul zugewandten Gehäusewand zur Aufnahme des IC-Moduls aufweist.

Description

Beschreibung
Kreiselpumpe mit Kühlung der Elektronik innerhalb eines Elektronikgehäuses
Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe mit zweiteiligem Elektronikgehäuse, wobei ein erstes Gehäuseteil ein Kühlkörper ist und innerhalb des Elektronikgehäuses wenigstens eine Platine mit elektronischen Bauteilen gelagert ist.
Die Elektronik von Kreiselpumpen wird mit steigenden Anforderungen an die Energieef fizienz der Pumpen zunehmend komplexer. Ein energieeffizienter Pumpenbetrieb, ins besondere im Bereich der Heizungsumwälzpumpen, erfordert eine Drehzahlregelung, um die aktuelle Pumpendrehzahl dynamisch an die aktuellen Anlagen- und Umweltbe dingung anpassen zu können. Für die damit einhergehende Drehzahlanpassung ist ein Frequenzumrichter notwendig, dessen Leistungsbausteine unter anderem Halbleiter schalter erfordern.
Halbleiterschalter können mit hohen Schaltfrequenzen betrieben werden, was zu erhöh ten Schaltverlusten und damit einhergehender erhöhter Wärmeverlustleistung führt. Die erzeugte Verlustwärme muss durch geeignete Maßnahmen aus dem Elektronikgehäuse an die Umgebung abgeführt werden, ansonsten drohen ernsthafte thermische Schäden an den Bauteilen. Vor diesem Hintergrund wird das Elektronikgehäuse zumindest teil weise durch ein erstes Gehäuseteil gebildet, das gleichzeitig die Funktion eines Kühl körpers zum Wärmeabtrag nach Aussen übernimmt. Für eine optimale Wärmeabfuhr sollten die Bauteile mit der höchsten Wärmeabwicklung idealerweise direkt mit dem Kühlkörper thermisch leitend gekoppelt sein. Konstruktionsbedingt, bspw. aufgrund unterschiedlicher Bauteilhöhen, ist eine direkte thermische Kopplung jedoch nicht immer möglich. Teilweise war es daher notwendig, einzelne Bauteile, insbesondere Module mit integrierten Schaltkreisen (IC-Module), mit einem dedizierten, zusätzlichen Kühlkörper innerhalb des Elektronikgehäuses auszu statten. Ein Beispiel für ein solches IC-Modul ist ein Baustein zur Realisierung eines Leistungskorrekturfilters. Ein auf das Package des Moduls angepasster gesonderter Kühlkörper wird direkt am Modulgehäuse fixiert. Wichtig ist hierbei, dass der Kühlkörper mit dem erforderlichen Anpressdruck auf die Oberfläche der IC-Module gepresst wird, was die Montage, oftmals durch Schraubverbindungen, verkompliziert und aufwändig gestaltet. Neben dem dadurch erhöhten Montageaufwand steigen natürlich auch die Stückkosten in der Serienfertigung durch das zusätzliche Bauteil.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine kostengünstige Elekt ronik für eine Kreiselpumpe aufzuzeigen, die insbesondere klein und platzsparend aus geführt werden kann und die Anzahl benötigter Bauteile reduziert.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Kreiselpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungen der Kreiselpumpe sind Gegenstand der abhängigen An sprüche.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, wenigstens ein Modul mit integriertem Schalt kreis (IC-Modul) in vertikaler Ausführung auf der Platine zu verbauen. Ein solches IC- Modul weist einen Chip mit der aufgebrachten integrierten Schaltung auf, der zum Schutz und zur einfacheren Kontaktierung in einem Modulgehäuse eingekapselt ist. Bei dem IC-Modul kann es sich um ein elektronisches Bauteil mit erhöhtem Kühlbedarf han deln, das bei konventioneller Ausführung einen dedizierten Kühlkörper erfordert. Bei der vertikalen Ausrichtung des IC-Moduls auf der Platine kragen vorzugsweise dessen großflächige Seitenflächen senkrecht von der Platine aus, während eine quer- oder längsverlaufende Stirnseite des Modulgehäuses auf der Platine anliegt bzw. mit gerin gem Abstand zur Platine parallel ausgerichtet ist. Durch die vertikale Ausführung des IC-Moduls und dessen vertikaler Montage bzw. Ver legung auf der Platine reduziert sich der erforderliche Platzbedarf auf der Platine. Zudem ergibt sich die Möglichkeit, das IC-Modul in einen Schlitz der gegenüberliegenden Ge häusewand einzuführen, d. h. das Bauteil kann in einen Schlitz des ersten Gehäuseteils eingebracht und demzufolge unmittelbar mit dem Kühlkörper thermisch gekoppelt wer den. Die Abfuhr der erzeugten Verlustwärme kann demnach besser durch das als Kühl körper ausgeführte Gehäuseteil erfolgen und auf einen gesonderten, dedizierten Kühl körper für das IC-Modul kann verzichtet werden. Dadurch verringert sich nicht nur der Zeitaufwand bei der Pumpenmontage, sondern die Stückkosten lassen sich aufgrund der Einsparung eines zusätzlichen Bauteils reduzieren.
Idealerweise ist die Dimensionierung des Schlitzes auf die Stärke bzw. die Dicke des IC-Moduls, d.h. der Packagegröße des Modulgehäuses angepasst. Das minimierte Spaltmaß zwischen Schlitzwand und Bauteil sorgt für eine verbesserte thermische An bindung, zugleich kann das Bauteil durch den Kühlkörper zusätzlich stabilisiert und fi xiert werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die gegenüberliegenden großflächigen Seitenwände des Modulgehäuses des IC-Moduls an den Schlitzwänden anliegen. Dadurch wird eine beidseitige Kühlung des IC-Moduls erreicht. Ferner kann vorgesehen sein, dass we nigstens eine längslaufende oder querverlaufende Stirnseite des Modulgehäuses am Schlitzboden anliegt. Die längslaufende oder querverlaufende Stirnseite kann alternativ auch beabstandet zum Schlitzboden liegen. Die senkrecht von der Platine auskragen den Stirnseiten können freiliegen.
Es kann vorgesehen sein, dass der Schlitz unmittelbar durch eine in die Gehäusewand eingebrachte Vertiefung gebildet ist. Dies erfordert jedoch eine gewisse Mindeststärke der Gehäusewand. Besser ist es daher, wenn an der innenliegenden Gehäusewand des ersten Gehäuseteils ein oder mehrere, in Richtung der Platine ragende Vorsprünge ausgeformt sind. Denkbar ist ein einzelner Vorsprung mit einer schlitzartigen Vertiefung. Denkbar ist auch die Ausformung von wenigstens zwei separaten Vorsprüngen, deren räumlicher Abstand zueinander den Schlitz definiert. Die Formgebung der ein oder mehreren Vorsprünge ist grundsätzlich beliebig. Sind zwei Vorsprünge vorgesehen, so sollten diese jeweils mit wenigstens einer senkrecht von der Gehäusewand auskragenden Fläche ausgeführt sein. Die senkrecht auskra genden Flächen der wenigstens zwei Vorsprünge liegen sich gegenüber und bilden demzufolge die Schlitzwände. Wenigstens einer, vorzugsweise beide Vorsprünge kön nen rampenartig ausgeformt sein.
Ebenso kann vorgesehen sein, dass der ausgebildete Schlitz bzw. die Schlitzöffnung ein oder mehrere Einführhilfen aufweist, um das IC-Modul bei der Montage der Pum penelektronik einfacher in die entsprechende Schlitzöffnung einführen zu können. Es erweist sich als vorteilhaft, wenn derartige Einführhilfen in Form von Einführschrägen im Öffnungsbereich des Schlitzes ausgeführt sind. Ist der Schlitz durch senkrecht auskra gende Flächen gebildet, können diese an ihrem äußeren Ende nach Außen verlaufende Schrägen aufweisen.
Sinnvollerweise ist die Elektronikplatine durch das erste Gehäuseteil, d. h. den Kühlkör per gelagert, wodurch mit der Platinenmontage gleichzeitig eine Einbringung des IC- Moduls in den dafür vorgesehenen Schlitz des Kühlkörpers einhergeht.
Da der Kühlkörper üblicherweise aus Metall bzw. einem elektrisch leitenden Material besteht, wird dieser oftmals geerdet. Die elektrische Leiteigenschaft des Kühlkörpers macht eine elektrische Isolation zwischen IC-Modul und Kühlkörper notwendig. Darüber hinaus ist es ebenso wünschenswert, die thermische Kopplung zwischen den Kompo nenten zu optimieren. Erreicht kann dies durch die Einbringung eines zusätzlichen Wär- meleitpads zwischen IC-Modul und Kühlkörper, d.h. Schlitzwand werden.
Das vorgenannte Wärmeleitpad wird vor der Montage der Platine innerhalb des Kühl körpers auf das IC-Modul aufgebracht, idealerweise werden zumindest die den Kühlkör per kontaktierenden Seiten des IC-Modulgehäuses mit dem Wärmeleitpad abgedeckt, zumindest die beiden großflächigen Seitenwände sowie die längs- oder querlaufende Stirnseite des IC-Modulgehäuses. Das Wärmeleitpad kann mit den Seitenflächen des IC-Modul verklebt sein. Gemäß bevorzugter Ausführung kann das eingesetzte Wärme- leitpad aus einem reißfesten Material bestehen, so dass es beim Einführen des abge klebten IC-Moduls in die Vertiefung des Kühlkörpers nicht zu einem unerwünschten Ma terialabrieb aufgrund auftretender Scherkräfte bzw. Reibkräfte kommt. Beispielsweise kann das Wärmeleitpad aus einem verstärkten Material gefertigt sein, insbesondere ein eingewebtes Netz umfassen.
Bei dem angesprochenen IC-Modul handelt es sich bevorzugt um ein Modul der Leis tungselektronik, das sich durch einen vergleichsweise großen Kühlbedarf auszeichnet. Denkbar ist es beispielsweise, dass es sich bei dem IC-Modul um ein Leistungsfaktor korrekturfilter (PFC-) Modul der Pumpenelektronik handelt. Das IC-Modul kann ein DIP- Gehäuse aufweisen, das eine vertikale Einbauweise auf der Platine ermöglicht. Die Pla tine kann einseitig oder beidseitig bestückt sein. Bei einseitiger Bestückung kann durch den vertikalen Einbau der verfügbare Platinenplatz optimal ausgenutzt werden.
Der Schlitz in der Wand des ersten Gehäuseteils kann bereits bei der Herstellung des Gehäuserohteils erstellt werden, das vorzugsweise per Gussverfahren geformt wird. Al ternativ kann dieser nachträglich per spanendem Verfahren, insbesondere Fräsen her gestellt werden. Letzteres bedeutet allerdings einen zusätzlichen Fertigungsschritt.
Bei der Kreiselpumpe kann es sich vorzugsweise um eine In-Line-Pumpe handeln, be sonders bevorzugt um eine Heizungsumwälzpumpe.
Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung sollen nachfolgend anhand eines in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:
Figur 1 : eine Draufsicht auf die Hauptplatine der Pumpenelektronik für eine Hei zungsumwälzpumpe und
Figur 2: eine Detaildarstellung des in den Schlitz eingebrachten IC-Moduls. Das nachfolgend beschriebene Ausführungsbeispiel zeigt die erfindungsgemäße Krei selpumpe, die hier beispielhaft als Heizungsumwälzpumpe ausgestaltet ist. Figur 1 zeigt die verwendete Hauptplatine 1 der Pumpenelektronik, die eine Vielzahl von elektroni schen Bauteilen für die Realisierung eines Frequenzumrichters aufweist.
Neben den Komponenten des Eingangs- und Zwischenkreises sowie der Leistungs elektronik des Frequenzumrichters wird ebenso ein Leistungskorrekturfilter 10 verbaut, der die Netzbelastung durch die Unterdrückung unerwünschter Oberschwingungen re duzieren soll. Neben einer Diode umfasst ein solcher PFC wenigstens ein Halbleiter schaltelement, dessen Schaltvorgänge für eine erhöhte Wärmeverlustleistung sorgen.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Erfindung beispielhaft anhand eines Leis tungskorrekturfilters in Form eines PFC-Moduls erläutert. Im Rahmen der Erfindung lie gen selbstverständlich auch andere IC-Module.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist die Platine 1 lediglich einseitig be stückt, wobei die bestückte Platinenseite 1a in Einbaulage dem Kühlkörper 20 zuge wandt ist (s. Figur 2). Aus Kosten- und Platzgründen wird die Schaltung des Leistungs korrekturfilters 10 nicht durch diskrete Bauteile gebildet, sondern stattdessen wird ein Integrierter Schaltkreis (IC-Modul), d.h. ein PFC-Modul 10, bspw. mit dem gezeigten DIP-Gehäuse (Dual ln-line package) auf der Platine 1 verlötet. Das PFC-Modul 10 wird jedoch nicht in horizontaler Bauweise auf der Platinenoberfläche 1a aufgelötet, sondern stattdessen vertikal stehend, sodass die größten Seitenflächen 10a, 10b des PFC-Mo dul senkrecht von der Platinenseite 1a auskragen. Durch die Ausführung mit DIP-Ge- häuse werden die Metallfüße des Moduls 10 durch Bohrungen auf die unbestückte Pla tinenseite durchgeführt und dort verlötet.
Das Elektronikgehäuse der Kreiselpumpe ist zudem zweiteilig ausgeführt, wobei ein erstes Gehäuseteil aus einem metallischen, insbesondere aus Aluminium gebildeten Kühlkörper 20 besteht. Das Elektronikboard 1 wird an der Innenseite des Kühlkörpers 20 gelagert und zusätzlich an diesem fixiert, insbesondere verschraubt. Die bestückte Platinenseite 1a ist in Einbaulage somit der Innenwand des Kühlkörpers 20 zugewandt. Auf der innenliegenden Gehäusewand des Kühlkörpers 20 befinden sich auf der Höhe des PFC-Moduls 10 zwei rampenartig ausgestaltete Vorsprünge 21a, 21 b des Kühlkör pers 20, die räumlich getrennt voneinander liegen. Die senkrecht von der Gehäusein nenwand auskragenden Wände 22a, 22b der Vorsprünge 21 a, 21 b liegen sich gegen über und bilden den erfindungsgemäßen Schlitz 23 zur Aufnahme des PFC-Moduls 10. Der Abstand der Wände 22a, 22b zueinander und deren Dimensionierung ist auf die Di cke und Höhe des PFC-Gehäuses abgestimmt, so dass das Modul 10 mit möglichst ge ringem Spaltmaß innerhalb des Schlitzes eingebettet ist.
Bei der Montage der Elektronikplatine 1 an der Struktur des Kühlkörpers 20 wird das PFC-Modul 10 zeitgleich in den Schlitz 23 eingeschoben, wobei die großflächigen Sei ten 10a, 10b des PFC-Moduls 10 mit den senkrecht auskragenden Schlitzwänden 22a, 22b in Kontakt kommen, wodurch sich eine ideale thermische Kopplung zwischen dem PFC-Modul 10 und dem Kühlkörper 20 ergibt und eine beidseitige Kühlung des Moduls 10 erzielt wird.
Im Bereich der oberen Enden der senkrechten Schlitzwände 22a, 22b sind nach außen zeigende Schrägen 24a, 24b vorgesehen, die als Einführhilfen während der Platinen montage und Einführung des PFC-Moduls 10 dienen. Für eine optimierte thermische Kopplung und zeitgleiche elektrische Isolation des PFC-Moduls 10 vom metallischen Kühlkörper 20 wird noch vor der Platinenmontage ein Wärmeleitpad 11 auf das PFC- Modul 10 aufgebracht, so dass die großflächigen Seitenwände 10a, 10b und die oben liegende Längsstirnseite des PFC-Moduls 10 abgedeckt sind. Das Wärmeleitpad 11 be steht aus einem flachen und flexiblen Material, das zumindest mit den Seitenflächen 10a, 10b des PFC-Moduls verklebt wird. Das Material des Wärmeleitpads ist durch ein eingewebtes Netz verstärkt, um eine reibungskraftbedingte Beschädigung der Padober- fläche beim Einbringen des Moduls 10 in den Schlitz 23 zu verhindern bzw. zu minimie ren.
Darüber hinaus ist erkennbar, dass das Wärmeleitpad 11 nicht mit den Seitenflächen 10a, 10b im Bereich der Platine 1 endet, sondern darüber hinaus ragt und nach aussen abgewinkelt bzw. umgeschlagen ist. Das Pad 11 , welches aus Gründen der Übersicht lichkeit in Fig. 2 nicht dargestellt ist, befindet sich dadurch auch zwischen den Vorsprün gen 21a, 21b im Bereich ihrer Einführschrägen 24a, 24b und der Platine 1, so dass auch hier eine elektrische Isolation der metallischen Vorsprünge 21a, 21b gegenüber der Platine 1 sichergestellt ist.

Claims

Patentansprüche
1. Kreiselpumpe mit zweiteiligem Elektronikgehäuse, wobei ein erstes Gehäuseteil (20) ein Kühlkörper ist und innerhalb des Elektronikgehäuses (20) wenigstens eine Platine (1) mit elektronischen Bauteilen (10) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein IC-Modul (10) in vertikaler Ausführung auf der Platine (1 ) ver baut ist, das in Einbaulage in Richtung des ersten Gehäuseteils (20) orientiert ist, und dass das erste Gehäuseteil (20) wenigstens eine schlitzförmige Vertiefung (23) in seiner dem IC-Modul (10) zugewandten Gehäusewand zur Aufnahme des IC-Moduls (10) aufweist.
2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenüberlie genden großflächigen Seitenwände (10a, 10b) des Modulgehäuses des IC-Moduls (10) an den Schlitzwänden (22a, 22b) anliegen.
3. Kreiselpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die längs- oder querlaufende Stirnseite des IC-Modulgehäuses (10) am Schlitzboden der schlitzartigen Vertiefung (23) anliegt oder mit Abstand zum Schlitzboden in die Vertiefung (23) eingebracht ist.
4. Kreiselpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (23) des Gehäuseteils (20) durch ein oder mehrere, in Richtung der Platine (1) ragende Vorsprünge (21a, 21b) der Gehäusewand gebildet ist.
5. Kreiselpumpe nach Ansprüche 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (23) durch zwei rampenartige Vorsprünge (21a, 21b) gebildet ist, deren senkrecht aus kragende Flächen (22a, 22b) sich gegenüberliegen und den Schlitz (23) bilden.
6. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Schlitzöffnung ein oder mehrere Einführhilfen (24a, 24b) vorgese hen sind, insbesondere die senkrecht auskragenden Flächen (22a, 22b) am äuße ren Ende nach außen verlaufende Einführschrägen (24a, 24b) aufweisen.
7. Kreiselpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (1) durch das erste Gehäuseteil (20) aufgenommen und gelagert, insbesondere fixiert, ist.
8. Kreiselpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen IC-Modul (10) und Schlitzwand (22a, 22b) wenigstens ein Wärme- leitpad (11 ) zur thermischen Anbindung und/oder elektrischen Isolation einge bracht ist.
9. Kreiselpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitpad (11) mit der IC-Modulgehäusewand, insbesondere mit den beiden großflächigen Seitenwänden (10a, 10b) und/oder der längs- oder querlaufenden Stirnseite des IC-Modulgehäuses verklebt ist.
10. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitpad (11) eine Materialverstärkung beinhaltet, insbesondere in Form eines eingewebten Netzes, und/oder über die Kontaktstelle zwischen IC-Modul (10) und Platine (1) verlängert und nach außen umgeschlagen ist, um eine direkte Kontaktierung der Vorsprünge (21a, 21b) und der Platine (1) zu verhindern.
11. Kreiselpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das IC-Modul (10) ein DIP-Gehäuse aufweist und/oder ein Leistungsmodul ist, insbesondere ein Leistungskorrekturfilter-Modul.
12. Kreiselpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (23) per Fräsverfahren hergestellt ist oder Bestandteil des gegos senen Gehäuserohteils ist.
13. Kreiselpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreiselpumpe eine Inline-Pumpe, insbesondere Heizungsumwälzpumpe, ist.
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