JP2023545837A - 駆動装置を備えた遠心ポンプ - Google Patents

Abstract

本発明は、回転子（２５）と、固定子巻線（２２）と、デバイス（１４）を有する駆動装置（１）を備える遠心ポンプに関する。デバイス（１４）は、周波数コンバータ（１３）およびヒートシンク（１２）を備える。駆動装置（１）は、モータハウジング（１１）およびファン（１９）を有する。シャフト（７）は、ファン側の軸受装置（１７）およびポンプ側の軸受装置（９）によって支持される。ヒートシンク（１２）は、２つの軸受装置（９、１７）のうちの１つに接続されている。【選択図】図３

Description

本発明は、回転子、固定子巻線、ならびに周波数インバータおよび冷却体を備えるデバイスを有する駆動装置を備えた遠心ポンプに関する。駆動装置はモータハウジングとファンを有し、シャフトはファン側軸受装置とポンプ側軸受装置によって支えられている。

遠心ポンプ装置は、一般に、１つまたは複数の遠心ポンプ、１つまたは複数の電気モータ、および回転速度を調節し、周波数を反転させるための電子機器を備える。特に、電気モータと関連するモータ電子機器には、適切な冷却が必要である。

このタイプの典型的な電気モータは一般に知られている。モータ電子機器は、多くの場合、モータの外壁に設けられている。それらは通常、周波数インバータと電力制御システムおよび／または回転速度調整システムを含んでいる。モータ電子機器は、電気モータによって放出される熱が電子機器に影響を与えないように、ベース上に配置されることがよくある。しかしながら、結果として、モータの冷却空気流はもはや電子機器の配置に十分に到達せず、その結果、電子機器の別個の冷却がしばしば必要とされる。

電気モータおよび周波数インバータ用のそのような冷却システムは、ラジアルタイプおよびアキシャルタイプの両方が一般に知られている。ＤＥ１０３３９５８５Ａ１には、半径方向に構築された端子ボックスを冷却するために、空気誘導要素を用いて偏向される軸方向に生成された冷却空気流が記載されている。空気誘導要素は、十分な冷却の目標を達成するために、さまざまな範囲に配置することができる。これを行うには、操作中に冷却を適切に調整する技術者が必要である。さらに、本発明は多くの個々の部品から構築されるため、コストが高くなり、取り付けが複雑になる。

ＤＥ１０３６２０５１は、モータを冷却するためのファンと電力コンバータとの配置を記載しており、ファンインペラはモータシャフトによって駆動される。空気の流れは、モータと電子機器を均一に冷却する。全体として、この配置は、Ｂ軸受フランジを備えた固定子ハウジング、ファンインペラ、評価電子機器、ブレーキ、磁化可能なプラスチックホイール、およびファンカバーなど、複数の個別部品で構成されている。結果として、構造は取り付けに関して非常に複雑であり、本発明の焦点は主にファンインペラの位置の決定にある。

ＤＥ１０２００８０５１６５０Ａ１は、モータとモータ電子機器の共通の冷却を伴う発明を開示しており、ファンインペラがモータフレームを冷却するために空気流を推進する前に、電子機器冷却システムの冷却フレームを通して空気流が引き込まれる。ここでの焦点は、軸方向と半径方向の両方でモータの周りに構築された非常に大きなモータ電子機器ユニットの冷却である。

本発明の目的は、電気モータおよびそのモータ電子機器をファンで同時に冷却できるようにコンポーネントを構成することである。コンポーネントは、ここで、モータシャフトを支持および保持する軸受を受け入れることができなければならない。このコンポーネントは、取り付けを簡素化するため、可能な限り少数の個々の部品で構成されている必要がある。さらに、コンポーネントは熱伝導性材料で構成され、モータとモータ電子機器の両方から生じる熱を効果的に放出できる必要がある。さらに、コンポーネントの設計により、機械的インターフェースとシールの数を減らす必要がある。交換部品の変更は、コンポーネントの構造によって有利になるはずである。デバイスを簡単かつ低コストで実装できる必要がある。

この目的は、本発明によれば、請求項１の特徴を有する駆動装置を備えた遠心ポンプによって達成される。好ましい変形は、従属請求項、明細書、および図面に見出すことができる。

本発明によれば、ファン側軸受装置および／またはポンプ側軸受装置が、モータ電子機器、特に周波数インバータの冷却体に接続される。これらの軸受装置は、モータハウジングのカバーの機能を有し、シャフトを取り付けるための軸受を担持し、これらの軸受は、形状適合および／または圧入方式で軸受キャリアに組み込まれる。本発明の変形例では、冷却体は、電子機器ハウジングベースとして設計することができる。軸受装置を冷却体に接続した構造にすることにより、有利には、電気モータおよびモータ電子機器の冷却を特に高い効率で構成することができる。

本発明の特に有利な変形では、ファン側軸受装置、例えばモータハウジングのファン側端部軸受カバーが冷却体に接続される。冷却体は、モータ電子機器の配置の基礎を形成することができ、モータ電子機器の熱を放出するための冷却リブを含むその構成で最適化することができ、これは、周波数インバータ、電力制御システム、および回転速度調整システムを含むことができる。接続された構造により、冷却された上面への熱伝導が改善される。さらに、ファンによって生成された冷却空気流は、適切に配置された冷却チャネルによって、電気モータおよびモータ電子機器の熱を特に効果的に排出することができる。

本発明の別の変形例では、ポンプ側軸受カバーの形態のポンプ側軸受装置が冷却体に接続されている。熱伝導および冷却効率の点で、構造のこの構成は同様に有利であり、モータの形状のために好都合であると思われる場合、モータのファン側から取り付けることができる。

本発明によれば、冷却体は、ファン側軸受装置と一体として設計される。一体鋳造部品としての構成では、一体的に形成された冷却リブおよびファン側軸受装置を備えた冷却体は、熱伝導に関して特に効率的である。さらに、一体型設計による組立部品とシール面の削減により、取り付けが特に簡単になる。同時に、最小限の労力で交換部品を交換できる。

冷却体は、モータ電子機器のベースとして機能するプレート形状の要素として設計することができる。

本発明のさらなる変形例では、冷却体のモータハウジングカバーへの接続は、モータの形状に基づく取り付け要件を、取り付けに便利な方法で設計できるように、ねじ込み接続の形で構成される。

特に有利なのは、冷却性能を向上させるための表面拡大要素を備えた冷却体として設計された電子機器ハウジングベースである。それらは、放熱用の冷却リブの形で最適化され、冷却体と一体的に設計されている。冷却リブの上面は、モータ電子機器によって発生する予想される熱を考慮して寸法が決められている。さらに、電子機器ハウジングの冷却リブは、モータハウジングの形状に適合している。

本発明の好ましい変形例では、一体形成された冷却リブを有する冷却体は、冷却空気流の増加に寄与し、モータ電子機器の非常に効果的な冷却を可能にする開口部と組み合わせた追加の空気バッフルを備える。

本発明によれば、例えばモータハウジングのファン側またはポンプ側の軸受カバーとすることができる軸受装置は、ケーブルおよびプラグのための開口部および通路を有する。このようにして、モータ電子機器と固定子巻線との間の接続が生成される。

電気駆動装置の本発明による軸受装置は、原則として、非同期電気モータと同期電気モータの両方、特に同期リラクタンス電気モータに使用することができる。

電気駆動装置のファンは、有孔ファンカバーの中心を通して空気流を有利に引き込み、これにより、モータハウジングおよびモータ電子機器の冷却体の上を流れる一次冷却空気流を生成する。ファンカバーの構造は、一次空気流の結果として二次空気流を引き込むことを可能にし、その結果、モータおよびモータ電子機器の冷却力を特に強化することができる。

本発明の好ましい変形例は、ファン側モータハウジングカバーと冷却体との一体設計によって表される。一体型軸受装置は、熱伝導率の高い材料、特にアルミニウムから作られた鋳造部品として製造することができる。ファンの形で冷却を実装し、最適化された換気チャネルと表面を拡大する冷却リブと組み合わせて、特に熱伝導性の高いアルミニウム素材を使用することは、非常に効果的であると考えられている。

冷却体を備えた一体型軸受装置の構造は、有利なことに、モータ電子機器と電気モータの同時冷却を可能にする。以前は、２つの別個の冷却システムがよく使用されていたが、現在では特に効率的な１つの冷却システムに削減できる。

本発明のさらなる特徴および利点は、図面を用いた例示的な実施形態の説明および図面自体に見出すことができる。

接続要素と電気駆動装置を備えた遠心ポンプの概略図である。 遠心ポンプの電気駆動装置の断面図である。 軸受装置を示す斜視側面図である。 軸受装置を示す斜視図である。

図１は、電気駆動装置１によって駆動され、インペラ２とケーシング３を備えた遠心ポンプの基本構造を示す。ケーシング３は、入口４および出口５を有する。この例示的な実施形態では、接続要素６は、電気駆動装置１によって送達された駆動力をインペラ２に伝達するのに役立つ。流体は、左側から入口４を通ってポンプ室に入り、インペラ２に軸方向に供給される。回転インペラ２は、流体に運動エネルギーを伝達し、流体は先細りの圧力ノズルに蓄積され、出口５を介して上部のポンプ室を出る。接続要素６は、駆動装置１とポンプケーシングとの間の技術的に知られているすべての接続オプションを代表するものである。

遠心ポンプの電気駆動装置１の断面図を図２に示す。シャフト７は、ポンプ側軸受装置９およびファン側軸受装置１７によって支持および取り付けられ、その結果としてシャフト７の回転運動が同時に可能になる。これらの軸受装置９、１７は、転がり軸受８、２０が形状適合様式で埋め込まれている軸受キャリア１０、１８を備える。同時に、これらの軸受装置９、１７は、モータハウジング１１のカバーとしても機能するため、電気駆動装置１を閉鎖する。シャフト７は回転子２５を有する。固定子巻線２２内の循環磁場は、回転子２５内に反対方向の磁場を誘導し、その結果、回転子を動かす。固定子巻線２２は、固定子プレート２４によって固定される。

モータハウジング１１は、ポンプ側軸受装置９およびファン側軸受装置１７と共に電気駆動装置１を閉鎖し、同時に固定子プレート２４を固定する。シャフト７に接続されたファンインペラ１９は、ファン側軸受装置１７の回転子／固定子空間の外側に位置している。ファンカバー２１は、ファン１９の空間を取り囲み、したがって、回転する可能性のあるファンインペラへの保護されていないアクセスを防止する。ファン１９は、有孔ファンカバー２１の中心を通して空気流を引き込み、こうして一次空気流を生成し、ファンカバー２１および軸受装置１７の構造によって制限され、環状チャネル内に案内され、モータハウジング１１を冷却するためにモータハウジング１１上を流れる。ファンカバー２１は、冷却体１２の下、特に電子機器ハウジングベースの下に、一次空気流が二次空気流を下向きに引き込む開口部を塞がないように、軸受装置１７に隣接している。これにより、一体的に形成された冷却リブ２６を有する電気駆動装置１および冷却体１２の冷却が強化される。冷却リブ２６は図３に示されている。

図２の本発明の例示的な実施形態では、ファン側軸受装置１７は、冷却体１２と一体として設計される。周波数インバータ１３は、冷却体１２の内部に熱伝導方式で配置および接続される。冷却体１２は、モータ電子機器１４を操作するための操作ユニット１５が上に配置された電子機器ハウジングカバー１６で閉じられる。

図３は、本発明のこの例示的な実施形態においてファン側軸受装置１７と一体として設計された冷却体１２を斜視側面図で示す。冷却リブの形態の表面拡大要素２６は、電子機器ハウジングベースの形態で構成される冷却体１２上に一体的に形成される。冷却リブの構成は、モータハウジング１１（この図には示されていない）に適合される。通路２７は、好ましくは、ねじとして構成される接続要素２３を用いて、モータハウジング１１を軸受キャリア１０、１８に接続するのに役立つ。図３に示される軸受キャリア１８は、モータハウジングへの接続のために、その側面でポット形の壁に隣接する円形のベースボディを備える。

図４は、本発明のこの例示的な実施形態ではファン側軸受装置１７と一体として設計された冷却体１２を斜視内部図で示す。モータハウジング１１のカバーとして構成された軸受キャリア１８への冷却体１２の移行部には、ガイドチャネル２８が組み込まれている。図４に示すように、このようなチャネル２８は、長方形として構成することができ、円形および／または正方形のチャネルとして構成することも考えられるが、鋳造部品内の凹部の形で実装することができる。周波数インバータ１３と固定子巻線２２との間の接続のための１または複数の要素は、そのようなチャネルを通過する。

Claims (6)

1. 回転子（２５）と、固定子巻線（２２）と、周波数インバータ（１３）および冷却体（１２）を備えるデバイス（１４）とを有する駆動装置（１）を備えた遠心ポンプであって、
   前記駆動装置（１）が、モータハウジング（１１）と、ファン（１９）と、ファン側軸受装置（１７）およびポンプ側軸受装置（９）によって担持されるシャフト（７）とを有し、
   前記冷却体（１２）は、前記２つの軸受装置（９、１７）のうちの１つに接続されていることを特徴とする、遠心ポンプ。
2. 前記冷却体（１２）が、前記２つの軸受装置（９、１７）のうちの１つに直接接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の遠心ポンプ。
3. 前記冷却体（１２）が、前記２つの軸受装置（９、１７）のうちの１つと一体として設計されることを特徴とする、請求項１または２に記載の遠心ポンプ。
4. 前記冷却体（１２）が、好ましくは前記冷却体（１２）と一体として設計された表面拡大要素（２６）を有することを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の遠心ポンプ。
5. 前記軸受装置（１７）が、前記周波数インバータ（１３）と前記固定子巻線（２２）との間の接続を生成する要素のための１つまたは複数のガイドチャネル（２８）を有することを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の遠心ポンプ。
6. 前記ファン（１９）が一次空気流を中心に生成し、前記冷却体（１２）とファンカバー（２１）との間の開口部により二次空気流が下方に引き込まれることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の遠心ポンプ。