WO2007095982A1 - Motorkreiselpumpe - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a motor centrifugal pump with a plastic encapsulated stator of the electric motor.
  • the object of the invention is to reduce the temperatures of the stator and in particular the engine electronics in motor centrifugal pumps of the type mentioned in a structurally simple manner.
  • cooling channels are arranged in the plastic, which are flowed through by the conveying medium.
  • FIG. 1 shows an axial section through a first embodiment of an electric motor with attached pump rotor
  • FIG. 2 shows an axial section through a second embodiment of an electric motor with attached pump rotor
  • FIG. 3 shows an axial section through a third embodiment of an electric motor with attached pump rotor
  • FIG 4 shows a cross section through a fourth embodiment of an electric motor.
  • the engine rotary pump has an engine shaft 1 with an engine shaft 2.
  • the engine shaft 1 is mounted in two radial bearings 3, 4 and a thrust bearing 5 within the rotor chamber 6.
  • the motor shaft 1 protrudes from the electric motor and carries on this end the pump rotor 7, which is located in the pump housing, not shown.
  • the rotor 8 is mounted on the shaft 1, wherein the rotor chamber 6 is surrounded by windings 9 and a stator 10.
  • the rotor chamber 6, the windings 9 and the stator 10 are surrounded by a plastic material 11, which as a filling material between these parts introduced injected in particular and preferably forms the inner wall of the rotor chamber 6, so that an additional containment shell is not required, but the plastic forms the containment shell. Furthermore, the plastic material on the outside does not have to be surrounded by a motor housing, but can itself form the outside of the motor.
  • cooling channels or cooling chambers 12 are arranged, which are preferably between the windings 9 and are connected on the hydraulic side with the pump chamber via openings, not shown, so that through the cooling channels 12 of the pump rotor 7 pumped pump medium flows to cool the engine.
  • the cooling channels 12 need not necessarily be connected to each other, but it can be ensured that a sufficient change of medium within the cooling channel takes place through the connection opening, in particular the connection openings of the cooling channel with the pump chamber.
  • the cooling channels 12 are connected to one another via transverse channels or a transverse chamber 13, which lies outside the rotor chamber 6 on the side of the motor facing away from the pump rotor 7.
  • the transverse chamber 13 is sealingly closed by a decker-shaped part 14 in particular made of plastic, which separates the interior of an electronics housing 15 of the engine inside.
  • On the outside of this circular part 14, on which the motor shaft 2 is perpendicular, is parallel to the board 16 of the engine electronics, so that the electronic parts are cooled by the liquid in the transverse chamber 13.
  • the electronics housing 15 is preferably secured by screws 17 on the plastic material 11, which are parallel to the motor axis 2.
  • the electronics housing 15 is thus mounted on the front side of the engine, which faces away from the hydraulic region.
  • the transverse chamber 14 is connected to the rotor chamber 6 via an opening, in particular a coaxial channel 18, so that the pumped liquid flows back via the cooling channels 12, the transverse chamber 13, the channel 18 and the rotor chamber 6 via openings, not shown, to the pump chamber.
  • FIG. 3 shows that an embodiment is possible in which a connection between the transverse chamber 13 and the rotor chamber 6 does not exist.
  • a plastic bushing 19 is integrally formed on the plastic material 11 on the side facing away from the pump rotor 7 and thus close to the transverse chamber 13, in which the radial bearing 4 is seated, so that the bush 19 forms a firm grip for this camp.
  • the other bearings may be optionally or additionally held by projecting portions of the plastic material 11.
  • FIGS. 1 to 3 wherein a triangular cross-sectional shape of the cooling channels can be seen.
  • the cooling channels may also have other cross-sectional shapes and be connected to each other by other, not shown, connecting channels to form one, two or more circuits.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Motorkreiselpumpe mit einem von Kunststoff umspritzten Statorpaket des elektrischen Motors, wobei in dem Kunststoff Kühlkanäle angeordnet sind, die vom Fördermedium durchflössen sind.

Description

Motorkreiselpumpe
Die Erfindung betrifft eine Motorkreiselpumpe mit einem von Kunststoff umspritzten Statorpaket des elektrischen Motors.
Es ist bekannt, das Statorpaket eines Elektromotors mit Kunststoff zu umspritzen. Ein Nachteil einer derartigen Umspritzung besteht darin, dass der verwendete Kunststoff einen guten thermischen Isolator darstellt. Der eingebettete Stator wird thermisch hoch belastet, wobei die hohen Temperaturen schlecht an die Umgebung oder das Medium abgegeben werden können. Ferner bestehen die bekannten Nassläuferpumpen für Heizungs- und auch Brauchwasser aus einer Vielzahl von Teilen, die miteinander montiert werden müssen. Insbesondere sind zum Aufbau des gekapselten Elektromotors eine Vielzahl von Montageschritten nötig.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei Motorkreiselpumpen der eingangs genannten Art auf konstruktiv einfache Weise die Temperaturen des Stators und insbesondere auch der Motorenelektronik zu verringern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in dem Kunststoff Kühlkanäle angeordnet sind, die vom Fördermedium durchflössen sind.
Hierdurch werden die hohen Temperaturen am Stator und der zur Regelung bzw. Steuerung der Pumpe notwendigen Elektronik durch mediumsgefüllte Kühlkanäle bzw. Kammern reduziert. Mittels der Umspritzung des elektrischen Stators wird die Anzahl an Einzelteilen stark reduziert und somit der Herstellungs- und Montageaufwand minimiert. Durch die Umspritzung werden viele Funktionen berücksichtigt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Vier Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 einen axialen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Elektromotors mit angeschlossenem Pumpenläufer,
Fig. 2 einen axialen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines Elektromotors mit angeschlossenem Pumpenläufer,
Fig. 3 einen axialen Schnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel eines Elektromotors mit angeschlossenem Pumpenläufer,
Fig. 4 einen Querschnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel eines Elektromotors.
Die Motorkreiselpumpe besitzt eine Motorenwelle 1 mit einer Motorenachse 2. Die Motorenwelle 1 ist in zwei Radiallagern 3, 4 und einem Axiallager 5 innerhalb des Rotorraumes 6 gelagert. Auf der hydraulischen Seite ragt die Motorenwelle 1 aus dem Elektromotor heraus und trägt auf diesem Ende den Pumpenläufer 7, der im nicht dargestellten Pumpengehäuse liegt.
Im Rotorraum 6 ist der Rotor 8 auf der Welle 1 befestigt, wobei der Rotorraum 6 von Wicklungen 9 und einem Statorpaket 10 umgeben ist.
Der Rotorraum 6, die Wicklungen 9 und das Statorpaket 10 sind von einem Kunststoffmaterial 11 umgeben, das als Füllmasse zwischen diese Teile eingebracht insbesondere eingespritzt ist und vorzugsweise die Innenwand des Rotorraums 6 bildet, so dass ein zusätzlicher Spalttopf nicht erforderlich ist, sondern der Kunststoff den Spalttopf bildet. Ferner muss das Kunststoffmaterial außen nicht von einem Motorengehäuse umgeben sein, sondern es kann selber die Motorenaußenseite bilden.
Im Kunststoffmaterial 11 sind außerhalb und neben dem Rotorraum 6 parallel zur Motorenachse 2 Kühlkanäle bzw. Kühlkammern 12 angeordnet, die vorzugsweise zwischen den Wicklungen 9 liegen und auf der Hydraulikseite mit der Pumpenkammer über nicht dargestellte Öffnungen verbunden sind, so dass durch die Kühlkanäle 12 das von dem Pumpenläufer 7 geförderte Pumpenmedium zur Kühlung des Motors strömt.
Entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 müssen hierbei die Kühlkanäle 12 miteinander nicht unbedingt verbunden sein, sondern es kann dafür gesorgt werden, dass durch die Verbindungsöffnung insbesondere die Verbindungsöffnungen des Kühlkanals mit der Pumpenkammer ein ausreichender Mediumwechsel innerhalb des Kühlkanals erfolgt. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind aber die Kühlkanäle 12 über Querkanäle oder eine Querkammer 13 miteinander verbunden, die auf der dem Pumpenläufer 7 abgewandten Seite des Motors außerhalb des Rotorraums 6 liegt. Hierbei ist die Querkammer 13 durch ein deckeiförmiges Teil 14 insbesondere aus Kunststoff abdichtend abgeschlossen, das den Innenraum eines Elektronikgehäuses 15 von dem Motoreninneren trennt. An der Außenseite dieses kreisförmigen Teils 14, auf dem die Motorenachse 2 lotrecht steht, liegt parallel die Platine 16 der Motorenelektronik an, so dass die Elektronikteile durch die Flüssigkeit in der Querkammer 13 gekühlt werden.
Das Elektronikgehäuse 15 ist vorzugsweise durch Schrauben 17 am Kunststoffmaterial 11 befestigt, die parallel zur Motorenachse 2 liegen. Das Elektronikgehäuse 15 ist damit auf der Stirnseite des Motors befestigt, die dem hydraulischen Bereich abgewandt ist. Die Querkammer 14 ist mit dem Rotorraum 6 über eine Öffnung, insbesondere einen koaxialen Kanal 18 verbunden, so dass die Förderflüssigkeit über die Kühlkanäle 12, die Querkammer 13, den Kanal 18 und den Rotorraum 6 über nicht dargestellte Öffnungen zur Pumpenkammer zurückfließt. Hierbei zeigt das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3, dass auch eine Ausführung möglich ist, bei der eine Verbindung zwischen der Querkammer 13 und dem Rotorraum 6 nicht besteht. Auf der Innenseite des Rotorraums 6 ist am Kunststoffmaterial 11 auf der dem Pumpenläufer 7 abgewandten Seite und damit nahe der Querkammer 13 eine Kunststoffbuchse 19 koaxial angeformt, in der das Radiallager 4 einsitzt, so dass die Buchse 19 einen festen Halt für dieses Lager bildet. Auch die übrigen Lager können wahlweise oder zusätzlich von vorspringenden Bereichen des Kunststoffmaterials 11 gehalten sein.
Aus Fig. 4 ist ersichtlich, welche Schnitte die Ausführungsbeispiele nach Fig. 1 bis 3 darstellen, wobei eine dreieckförmige Querschnittsform der Kühlkanäle erkennbar ist. In weiteren, nicht dargestellten Ausführungen können die Kühlkanäle auch andere Querschnittsformen besitzen und auch durch andere, nicht dargestellte Verbindungskanäle miteinander verbunden sein, um ein, zwei oder mehr Kreisläufe zu bilden.

Claims

Ansprüche
1. Motorkreiselpumpe mit einem von Kunststoff (11 ) umspritzten Statorpaket (10) des elektrischen Motors, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kunststoff (11) Kühlkanäle (12) angeordnet sind, die vom Fördermedium durchflössen sind.
2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle (12) zumindest zu einem Teil parallel zur Motorenachse (2) verlaufen.
3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Bereiche der Kühlkanäle (12) zwischen den Motorwicklungen (9) liegen.
4. Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle (12) mit der das Fördermedium führenden Pumpenkammer über einen, zwei oder mehr Durchlässe verbunden sind.
5. Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle (12) miteinander verbunden sind.
6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle (12) keine Verbindung zur Pumpenkammer aufweisen und einen motorinternen Kreislauf bilden.
7. Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Kühlkanal (12) insbesondere in Form einer Kammer (13) an der Elektronik des Motors insbesondere im Kreislauf vorbeigeführt ist.
8. Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (16) der Motorenelektronik am Kunststoff nahe mindestens eines Kühlkanals (12, 13) angeordnet ist.
9. Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Kühlkanal (12) auf der dem Pumpenlaufrad (7) abgewandten Seite des Motors durch ein deckelförmiges Teil (14) aus Kunststoff und/oder Metall verschlossen und abgedichtet ist.
10. Pumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenseite des deckeiförmigen Teils (14) die Platine (16) der Motorenelektronik zur Kühlung anliegt.
11. Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff (11) zusätzlich das Spaltrohr insbesondere den Spalttopf bildet.
12. Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff (11) die Außenseite des Motors bildet.
13. Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Kunststoff (11) das Gehäuse (15) der Elektronik befestigt ist.
14. Verfahren zum Herstellen einer Pumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff (11 ) in die Statorzwischenräume unter Bildung der Kühlkanäle (12) eingespritzt wird.
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