WO2009000601A1 - Verfahren zur wärmeabfuhr von elektronischen bauteilen zum betrieb einer flüssigkeitspumpe - Google Patents

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    • F04D29/5813—Cooling the control unit

Definitions

  • the invention relates to a method for heat dissipation of electronic components for operating a
  • the invention further relates to an apparatus for carrying out the method and to a use of the device.
  • the invention is therefore based on the object to provide a method for heat dissipation of electronic components for operating a Flusstechnikspumpe, in which only the heat must be dissipated by the electronic components and at the same time constructively relatively expensive arrangements within the Flusstechnikspumpe for heat dissipation from the electronic components avoided become.
  • the invention is also based on the object, a corresponding Device for carrying out the method and to provide a use of the device.
  • the object underlying the invention is achieved by a method for heat dissipation of electronic components for operating a Flusstechnikspumpe, wherein the electronic components are contacted with an existing metallic materials Trager, which integrated from one in the supply line or in the derivative of the Flusstechnikspumpe Stromungsrohr consists and has on its outer side a plate-shaped element for contacting the electronic components and in which the heat dissipation of the electronic components via the plate-shaped element and the flow tube of the carrier takes place in the liquid medium to be flowed.
  • the term "electronic components” is to be understood as meaning those electronic components which are necessary for the operation of the fluid pump or for its control.
  • the carrier is made of metallic materials, preferably aluminum is used, the flow tube of the carrier usually has preferably a circular flow cross-section. However, it is also possible to provide a different shape of the flow cross section.
  • the plate-shaped element of the carrier serves to support or assemble the electronic components. It has surprisingly been found that the heat dissipation can be done relatively quickly over the arranged in the supply line or in the discharge carrier, while constructive expenses within the Flusstechnikspumpe can be avoided for heat dissipation. Furthermore, it does not lead to adverse heat radiation of the pump drive on the pump electronics. The process also allows the use of liquid pumps higher Power classes that are in the 400W range and allow high currents of over 3OA.
  • a preferred embodiment of the invention is that the heat dissipation of the electronic components via a housing that surrounds the electronic components at least partially and which is connected to the plate-shaped element. It may be possible that the housing and the plate-shaped element are made as a single part. In this way, the connection of the electronic components to the plate-shaped element is advantageously facilitated.
  • the heat dissipation from the electronic components takes place at a distance of 5 mm to 30 cm from the inlet E or from the outlet A for the liquid medium to be flowed from the liquid pump.
  • the carrier can be particularly easy to integrate in the supply line or in the discharge for the Flusstechnikspumpe and realize the heat dissipation easy.
  • a device for carrying out the method which consists of a carrier consisting of metallic materials, which is formed from a flow tube and a plate-shaped element arranged on its outside.
  • the carrier is made of metallic materials, aluminum is preferably used.
  • the plate-shaped element has a rectangular support surface for the electronic components for operation a Flusstechnikspumpe on. Since many electronic components are formed rectangular or housed in rectangular housings, thereby the device can be used in a particularly advantageous manner for many applications.
  • the invention further relates to the use of the device as Kuhlvorraum for cooling of electronic components for operating a Kuhlwasserpumpe in a motor vehicle.
  • Coolant pumps in motor vehicles generally have to have a very small installation space, so that, as a rule, they must not have any additional structural designs for the heat dissipation of electronic components.
  • the use of the device thus enables the realization of an optimally small space for the liquid pump to be used in the motor vehicle.
  • Fig. 1 the carrier for connection to the entrance of the Flusstechnikspumpe, the electronic components and the Flusstechnikspumpe are three-dimensional in the form of an exploded view.
  • Fig. 2 the electronic components, the Flusstechnikspumpe, and the flow tube in the assembled state shown in FIG. 1 are shown in three dimensions.
  • Fig. 3 the carrier for connection to the outlet of the Flusstechnikspumpe, the electronic components 2 and the Flusstechnikspumpe three-dimensional in the form of an exploded view.
  • FIG. 3 the metallic materials existing carrier 1, the electronic components 2 and the Flusstechnikspumpe 3 are three-dimensionally shown in the form of an exploded view in the event that it is provided, the carrier 1 with the inlet E for the medium to be flowed fluid pump 3 to connect.
  • the liquid pump 3 also has an outlet A for the medium to be flowed.
  • the electronic components 2 are shown here baukastenformig, with only the outer housing can be seen.
  • the carrier 1 should thus be integrated in the supply line for the liquid pump 3. It has a flow pipe Ia, on the outside of which a plate-shaped element Ib for contacting the electronic components 2 is formed. In general, there are the flow tube Ia and the plate-shaped
  • Element Ib from a single item. However, it is also possible to form the flow tube 1 a and the plate-shaped element 1 b in multiple parts (not shown). In the method for heat removal of electronic components 2 for operating the Flusstechnikspumpe 3, the heat from the electronic components 2 via the plate-shaped element Ib and the flow pipe Ia in the liquid to flow medium (not shown) dissipated, that then inside the flow pipe Ia flows.
  • the electronic components 2 and the Flusstechnikspumpe 3 and the integrated flow pipe Ia in the assembled state shown in FIG. 1 are shown in three dimensions.
  • the flow tube Ia is together with its plate-shaped element Ib with the inlet for the medium to be flowed (not shown) with the
  • the carrier 1 which consists of the integrated flow pipe Ia and the plate-shaped element Ib, shown together with the electronic components 2 and the liquid pump 3 in the form of an exploded view in the event that it is provided, the carrier 1 with the outlet A for the liquid to be flowed medium of the liquid pump 3 to connect directly.

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Abstract

Bei dem Verfahren werden die elektronischen Bauteile (2) mit einem aus metallischen Werkstoffen bestehenden Träger (1) kontaktiert, der aus einem in der Zuleitung oder in der Ableitung für die Flüssigkeitspumpe (3) integrierten Strömungsrohr (1a) besteht und an seiner Aussenseite ein plattenförmiges Element (1b) zur Kontaktierung der elektronischen Bauteile (2) aufweist. Die Wärmeabfuhr erfolgt dabei von den elektronischen Bauteilen (2) über das plattenförmige Element (1b) und das Strömungsrohr (1a) des Trägers (1) in das flüssige zu strömende Medium. Gegenstand der Erfindung sind ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie die Verwendung der Vorrichtung als Kühlvorrichtung zur Kühlung von elektronischen Bauteilen (2) zum Betrieb einer Kühlwasserpumpe in einem Kraftfahrzeug.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Warmeabfuhr von elektronischen Bauteilen zum Betrieb einer Flussigkeitspumpe
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Warmeabfuhr von elektronischen Bauteilen zum Betrieb einer
Flussigkeitspumpe. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens sowie auf einer Verwendung der Vorrichtung.
Verfahren zur Warmeabfuhr von elektronischen Bauteilen zum Betrieb von Flussigkeitspumpen sind bekannt. In der DE 102 46 349 Al wird eine Kuhlvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Kuhlkanal für ein Kuhlmedium beschrieben. Bei dieser Kuhlvorrichtung ist vorgesehen, dass die elektronischen Bauteile an der Außenseite des Kuhlkanals angeordnet sind. Als Kuhlkanal kann dabei unter anderem auch der Eintrittstutzen einer Kreiselpumpe angesehen werden. In der Regel erfolgt die Warmeabfuhr aus der Elektronik jedoch innerhalb des Pumpengehauses im Bereich des elektrischen Antriebs. Dabei werden die Elektronikbauteile über wärmeleitende Materialien an kuhlmittelfuhrende Bauteile innerhalb der Pumpe angebunden. Dabei ist nachteilig, dass zusatzlich eine Warmeeinstrahlung des Pumpenantriebs auf die Pumpenelektronik zu verzeichnen ist, die zusatzlich abgeführt werden muss. Darüber hinaus muss die Pumpe im Bereich ihres Antriebes konstruktiv relativ aufwandig ausgebildet sein.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Warmeabfuhr von elektronischen Bauteilen zum Betrieb einer Flussigkeitspumpe zu schaffen, bei dem lediglich die Warme von den elektronischen Bauteilen abgeführt werden muss und gleichzeitig konstruktiv relativ aufwandige Vorkehrungen innerhalb der Flussigkeitspumpe zur Warmeabfuhr aus den elektronischen Bauteilen vermieden werden. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine entsprechende Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens sowie eine Verwendung der Vorrichtung zu schaffen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Warmeabfuhr von elektronischen Bauteilen zum Betrieb einer Flussigkeitspumpe gelost, bei dem die elektronischen Bauteile mit einem aus metallischen Werkstoffen bestehenden Trager kontaktiert werden, der aus einem in der Zuleitung oder in der Ableitung für die Flussigkeitspumpe integrierten Stromungsrohr besteht und an seiner Außenseite ein plattenformiges Element zur Kontaktierung der elektronischen Bauteile aufweist und bei dem die Warmeabfuhr von den elektronischen Bauteilen über das plattenformige Element und das Stromungsrohr des Tragers in das flussige zu stromende Medium erfolgt. Unter der Bezeichnung „elektronische Bauteile" sind diejenigen elektronischen Bauteile zu verstehen, die zum Betrieb der Flussigkeitspumpe oder zu deren Steuerung erforderlich sind. Als Flussigkeitspumpe können beispielsweise Axial- oder Kreiselpumpen eingesetzt werden.
Der Trager besteht aus metallischen Werkstoffen, wobei bevorzugt Aluminium eingesetzt wird, das Stromungsrohr des Tragers weist in der Regel bevorzugt einen kreisförmigen Stromungsquerschnitt auf. Es ist jedoch auch möglich, eine andere Form des Stromungsquerschnitts vorzusehen. Das plattenformige Element des Tragers dient zur Auflage oder Montage der elektronischen Bauteile. Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, dass die Warmeabfuhr über den in der Zuleitung oder in der Ableitung angeordneten Trager relativ schnell erfolgen kann, wobei gleichzeitig konstruktive Aufwendungen innerhalb der Flussigkeitspumpe zur Warmeabfuhr vermieden werden können. Ferner kommt es dabei nicht zur nachteiligen Warmeeinstrahlung des Pumpenantriebs auf die Pumpenelektronik. Das Verfahren ermöglicht gleichzeitig den Einsatz von Flussigkeitspumpen höherer Leistungsklassen, die im 400W-Bereich liegen und Stromstarken von über 3OA ermöglichen.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Warmeabfuhr von den elektronischen Bauteilen über ein Gehäuse erfolgt, dass die elektronischen Bauteile mindestens teilweise umschließt und das mit dem plattenformigen Element verbunden ist. Dabei kann es möglich sein, dass das Gehäuse und das plattenformige Element als Einzelteil gefertigt sind. Auf diese Weise wird vorteilhaft die Anbindung der elektronischen Bauteile an das plattenformige Element erleichtert.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Warmeabfuhr von den elektronischen Bauteilen im Abstand von 5 mm bis 30 cm vom Eintritt E oder vom Austritt A für das flussige zu stromende Medium der Flussigkeitspumpe erfolgt. Auf diese Weise lasst sich der Trager besonders einfach in der Zuleitung oder in der Ableitung für die Flussigkeitspumpe integrieren und die Warmeabfuhr einfach realisieren.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens gelost, die aus einem aus metallischen Werkstoffen bestehenden Trager besteht, der aus einem Stromungsrohr und einem an seiner Außenseite angeordneten plattenformigen Element gebildet wird. Der Trager besteht aus metallischen Werkstoffen, wobei Aluminium bevorzugt eingesetzt wird. Die Kombination aus Stromungsrohr und plattenformigen Element, die zusammen den
Trager bildet, stellt ein flexibles Baukastenkonzept dar, mit dem sich in besonders vorteilhafter Weise auch altere Einrichtungen nachrusten lassen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das plattenformige Element eine rechteckig ausgebildete Auflageflache für die elektronischen Bauteile zum Betrieb einer Flussigkeitspumpe auf. Da viele elektronische Bauteile rechteckig ausgebildet oder in rechteckigen Gehäusen untergebracht sind, ist dadurch die Vorrichtung in besonders vorteilhafter Weise für viele Einsatzzwecke einsetzbar.
Gegenstand der Erfindung ist ferner die Verwendung der Vorrichtung als Kuhlvorrichtung zur Kühlung von elektronischen Bauteilen zum Betrieb einer Kuhlwasserpumpe in einem Kraftfahrzeug. Kuhlwasserpumpen in Kraftfahrzeugen müssen in der Regel einen sehr geringen Bauraum aufweisen, so dass sie in der Regel keine zusatzlichen konstruktiven Ausgestaltungen zur Warmeabfuhr von elektronischen Bauteilen aufweisen dürfen. Der Einsatz der Vorrichtung ermöglicht somit die Realisierung von einem optimal kleinen Bauraum für die einzusetzende Flussigkeitspumpe in dem Kraftfahrzeug.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung (Fig. 1 bis Fig. 4) naher und beispielhaft erläutert.
In Fig. 1 sind der Trager zur Verbindung mit dem Eintritt der Flussigkeitspumpe, die elektronischen Bauteile sowie die Flussigkeitspumpe dreidimensional in Form einer Explosionszeichnung dargestellt.
In Fig. 2 sind die elektronischen Bauteile, die Flussigkeitspumpe, sowie das Stromungsrohr in zusammengebautem Zustand gemäß Fig. 1 dreidimensional dargestellt .
In Fig. 3 sind der Trager zur Verbindung mit dem Austritt der Flussigkeitspumpe, die elektronischen Bauteile 2 sowie die Flussigkeitspumpe dreidimensional in Form einer Explosionszeichnung dargestellt.
In Fig. 4 sind die elektronischen Bauteile, die
Flussigkeitspumpe und das Stromungsrohr in zusammengebautem Zustand gemäß Fig. 3 dreidimensional dargestellt. In Fig. 1 sind der aus metallischen Werkstoffen bestehende Trager 1, die elektronischen Bauteile 2 und die Flussigkeitspumpe 3 dreidimensional in Form einer Explosionszeichnung für den Fall dargestellt, dass es vorgesehen ist, den Trager 1 mit dem Eintritt E für das zu stromenden Medium der Flussigkeitspumpe 3 zu verbinden. Die Flussigkeitspumpe 3 weist ferner einen Austritt A für das zu stromende Medium auf. Die elektronischen Bauteile 2 sind hier baukastenformig dargestellt, wobei nur das äußere Gehäuse zu sehen ist. Der Trager 1 soll somit in der Zuleitung für die Flussigkeitspumpe 3 integriert sein. Er weist ein Stromungsrohr Ia auf, an dessen Außenseite ein plattenformiges Element Ib zur Kontaktierung der elektronischen Bauteile 2 ausgebildet ist. In der Regel bestehen das Stromungsrohr Ia sowie das plattenformige
Element Ib aus einem Einzelteil. Es ist jedoch auch möglich, das Stromungsrohr Ia und das plattenformige Element Ib mehrteilig auszubilden (nicht dargestellt) . Bei dem Verfahren zur Warmeabfuhr von elektronischen Bauteilen 2 zum Betrieb der Flussigkeitspumpe 3 wird die Warme von den elektronischen Bauteilen 2 über das plattenformige Element Ib und das Stromungsrohr Ia in das flussige zu stromende Medium (nicht dargestellt) abgeführt, dass dann im Inneren des Stromungsrohres Ia fließt.
In Fig. 2 sind die elektronischen Bauteile 2 und die Flussigkeitspumpe 3 sowie das integrierte Stromungsrohr Ia in zusammengebautem Zustand gemäß Fig. 1 dreidimensional dargestellt. Das Stromungsrohr Ia ist dabei zusammen mit seinem plattenformigen Element Ib mit dem Eintritt für das zu stromende Medium (nicht dargestellt) mit der
Flussigkeitspumpe 3 direkt verbunden. Für viele Einsatzzwecke kann es jedoch vorteilhaft sein, die Warmeabfuhr im Abstand von 5 mm bis 30 cm vom Eintritt E oder vom Austritt A für das flussige zu stromende Medium der Flussigkeitspumpe 3 vorzunehmen (nicht dargestellt) . In Fig. 3 sind der Trager 1, der aus dem integrierten Stromungsrohr Ia und dem plattenformigen Element Ib besteht, zusammen mit den elektronischen Bauteilen 2 und der Flussigkeitspumpe 3 in Form einer Explosionszeichnung für den Fall dargestellt, dass es vorgesehen ist, den Trager 1 mit dem Austritt A für das flussige zu stromende Medium der Flussigkeitspumpe 3 direkt zu verbinden.
In Fig. 4 sind die elektronischen Bauteile 2, die Flussigkeitspumpe 3 und das Stromungsrohr Ia, an dessen Außenseite das plattenformige Element Ib angeordnet ist, dreidimensional in zusammengebautem Zustand gemäß Fig. 3 dargestellt. Bei der konstruktiven Ausgestaltung der Flussigkeitspumpe 3 kann auf zusatzliche Anordnungen zur Warmeabfuhr von den elektronischen Bauteilen 2 vollständig verzichtet werden, was besonders dann vorteilhaft ist, wenn als Flussigkeitspumpe 3 eine Kuhlwasserpumpe in einem Kraftfahrzeug anzuordnen ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Warmeabfuhr von elektronischen Bauteilen (2) zum Betrieb einer Flussigkeitspumpe (3), bei dem die elektronischen Bauteile (2) mit einem aus metallischen
Werkstoffen bestehenden Trager (1) kontaktiert werden, der aus einem in der Zuleitung oder in der Ableitung für die Flussigkeitspumpe (3) integrierten Stromungsrohr (Ia) besteht und an seiner Außenseite ein plattenformiges Element (Ib) zur Kontaktierung der elektronischen Bauteile (2) aufweist und bei dem die Warmeabfuhr von den elektronischen Bauteilen (2) über das plattenformige Element (Ib) und das Stromungsrohr (Ia) des Tragers (1) in das flussige zu stromende Medium erfolgt .
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Warmeabfuhr von den elektronischen Bauteilen (2) über ein Gehäuse erfolgt, das die elektronischen Bauteile (2) mindestens teilweise umschließt und das mit dem plattenformigen Element (Ib) verbunden ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem die Warmeabfuhr von den elektronischen Bauteilen (2) im Abstand von 5 mm bis 30 cm vom Eintritt E oder vom Austritt A für das flussige zu stromende Medium der Flussigkeitspumpe (3) erfolgt .
4. Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die aus einem aus metallischen Werkstoffen bestehenden Trager (1) besteht, der aus einem Stromungsrohr (Ia) und einem an seiner Außenseite angeordneten plattenformigen Element (Ib) gebildet wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der das plattenformige Element (Ib) eine rechteckig ausgebildete Auflageflache für die elektronischen Bauteile (2) zum Betrieb einer Flussigkeitspumpe aufweist.
6. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5 als Kuhlvorrichtung zur Kühlung von elektronischen Bauteilen (2) zum Betrieb einer Kuhlwasserpumpe in einem Kraftfahrzeug.
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