WO2022175520A1 - Pump with an electronic housing and a heat sink - Google Patents

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WO2022175520A1
WO2022175520A1 PCT/EP2022/054235 EP2022054235W WO2022175520A1 WO 2022175520 A1 WO2022175520 A1 WO 2022175520A1 EP 2022054235 W EP2022054235 W EP 2022054235W WO 2022175520 A1 WO2022175520 A1 WO 2022175520A1
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heat sink
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motor housing
pump
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David KRILL
Axel Schunk
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KSB SE & Co. KGaA
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    • 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
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/586—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for liquid pumps
    • F04D29/5893—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for liquid pumps heat insulation or conduction

Definitions

  • the invention relates to a pump comprising a drive motor, at least one electronics housing and at least one heat sink for dissipating heat from the electronics housing, with an intermediate piece for thermally decoupling the heat sink from the motor housing being introduced between the heat sink and motor housing, and with the intermediate piece having at least one feedthrough opening for feeding through at least a component between the motor housing and the heat sink.
  • Pumps consist of different components that generate waste heat independently of each other during pump operation.
  • An electric motor is often used as the pump drive, and the waste heat generated during operation is dissipated via the motor housing.
  • control electronics in particular a frequency converter, are provided, which are accommodated in a separate electronics housing.
  • the electronics housing is installed on the motor housing in terms of a compact pump design.
  • both housings i.e. the motor and the electronics housing, must be thermally decoupled from each other. The latter is usually equipped with its own heat sink to optimize heat dissipation.
  • an intermediate piece was used between the heat sink of the electronics housing and the motor housing to provide the necessary thermal decoupling.
  • the intermediate piece was, for example, a plastic part that separates the facing sides of the heat sink and the motor housing from one another. Since connecting cables are required between the electronics of the pump and the electric motor, e.g. for the connection of the stator to the power electronics of the frequency converter, the intermediate piece, the electronics housing with heat sink and the motor housing must have openings to provide feed-through openings for the connecting cables. Entry of spray water through these through-openings must be prevented, which is why these openings must be sealed off from the environment by special measures. In the past, either a sealing lip was sprayed directly into the area of the adapter or a separate sealing element, such as an O-ring, was used. However, this solution increases the assembly effort and the manufacturing costs of the pump.
  • the aim of the present invention was to simplify the previous procedure and to achieve improved sealing in the area of the lead-through openings of the intermediate piece.
  • the spacer which housing between Motorge and heat sink is introduced, to manufacture from an elastic material.
  • the elasticity of the intermediate piece allows its defined compression in the area of the lead-through openings, which is achieved by a special geometry, ie suitable shaping of the heat sink, the motor housing and/or the intermediate piece.
  • the formation of press edges on the heat sink and/or motor housing or an increase in the material thickness of the adapter in the area of the bushing opening of the adapter leads to increased compression of the adapter around its bushing opening when the pump is assembled.
  • the intermediate piece is advantageously made of a thermally insulating material so that thermal decoupling between the two components, ie the motor housing and the heat sink or the electronics housing, is achieved.
  • the heat sink and/or the motor housing are made from an electrically conductive material such as metal, in particular aluminum.
  • electrical insulation is obviously important, which is achieved, among other things, by a minimum distance between the line and the wall of the opening.
  • the intermediate piece which is made of an electrically insulating material, can be used for additional insulation of the passage area from an electrical line that is passed through.
  • the intermediate piece in the region of the through-opening has an apron which extends from the surface of the intermediate piece and which preferably protrudes into the adjoining openings of the heat sink and/or the motor housing.
  • the apron serves as a kind of insulating jacket that extends around the electrical line that is passed through. It is particularly preferred when the apron fits snugly against the opening wall of the heat sink and/or the motor housing, ie ideally completely lines the opening perimeter of the heat sink and/or the motor housing.
  • the electronics housing or the cooling body provided there to the motor housing on the peripheral side and alternatively or additionally to the axial front end of the motor housing. It is preferred in this case if the intermediate piece at the axial end, i. H. the local end face of the motor housing is being introduced, this in turn is connected to the heat sink. In this case, provision can be made for the contact surface of the heat sink with the intermediate piece to be formed predominantly by cooling fins.
  • the pump can be any type of pump with an integrated electronic control system.
  • the pump is preferably designed as a centrifugal pump, particularly preferably as a heating circulating pump, which preferably operates with speed control by the integral control unit.
  • Figure 1 a sectional view along the axial motor axis of the pump
  • Figure 2 a detailed view of the contact area between motor housing and heat sink and the intermediate piece inserted between them and
  • FIG. 3 a plan view of the axial end face of the motor housing.
  • FIG. 1 shows a sectional view of the entire pump unit along its pump axis.
  • the overall construction includes the hydraulic part 1 with pump impeller 1a, designed here as a centrifugal pump, in particular a heating circulating pump.
  • the impeller 1a is connected to the rotor 6 of the electric motor 2 via the pump shaft 1b.
  • the electric motor 2 consisting of rotor 6 and stator 5 is mounted within a Motorgeophu ses 2a, which is axially directly connected to the pump housing 1c.
  • the pump 1 remote end of the motor housing 2a includes achenkör by 4, which is used to remove heat from the electronics housing 3.
  • the heatsink 4 is provided with individual cooling fins 4a extending toward the axial end of the motor housing 2 from a heatsink base plate 4b.
  • the heat sink base plate is directly connected to the electronics housing 3 or is part of the electronics housing 3.
  • the electric motor 2 is electrically connected to the pump electronics, e.g. the power electronics of a frequency converter, via one or more stator plugs 7, which are accessible via an opening 2b (see Figure 3) in the axial end face of the motor housing 2 facing the electronics housing.
  • the electronics housing 3 includes a corresponding bore 8 in the heat sink base plate 4b, which is aligned with the opening 2a of the motor housing when the pump is fully assembled. Electrical connection lines (not shown here) can be performed from the electronics housing 3 through the heat sink 4 and the wall of the electric motor housing 2a to the stator plugs 7 . In addition to the openings for the stator connection, further openings for other connections can be provided in the motor housing 2a and the heat sink base plate 4b.
  • Both the motor housing 2a and the heat sink 4 are made of aluminum and are therefore both thermally and electrically conductive. During pump operation bes both the electric motor 2 and the electronics in the electronics housing 3 from heat generated that must be dissipated to the outside environment.
  • a thermal decoupling between the electronics housing 3 and the motor housing 2a is created by inserting an intermediate piece 10 between the heat sink 4 and the axial end face of the motor housing 2a facing the electronic housing 3.
  • the intermediate piece 10 is made of rubber and therefore has a significantly lower thermal conductivity than the motor housing 2a and the heat sink 4. Through the intermediate piece achieves direct contact between heat sink 4 and motor housing 2a and thus thermal decoupling.
  • Corresponding lead-through openings 10a must be provided in the intermediate piece 10 for the implementation of the electrical and other connecting lines between the electronics housing 3 and the motor housing 2a.
  • the area of the cable bushing mentioned above must also be protected.
  • a stronger compression 12 of the elastic material of the intermediate piece 10 around the area of the bushing openings 10a is produced in a targeted manner.
  • This increased compression of material 12 in the area around the lead-through opening 10a allows it to be sealed off better from the outside and entry of spray water into the electronics housing and/or motor housing is effectively prevented.
  • this solution does not require the additional introduction of separate sealing elements.
  • the compression 12 is achieved by a special geometric shape of the intermediate piece 10 in the area of the lead-through opening 10a contacting surfaces.
  • the end face of the motor housing 2a shows a profile 2c running around the entire circumference of the openings 2a, which rises in the direction of the intermediate piece 10.
  • the intermediate piece 10 can extend around the feed-through opening 10a and perpendicularly from the top and/or underside of the intermediate piece 10 having extending skirts 11a, 11b. These aprons 11a, 11b protrude into the bore 8 of the heat sink 4 and the opening 2a of the motor housing 2 and completely line the corresponding opening wall there.
  • the electrically insulating properties of the spacer material serve as additional protection, ie insulation of the stator connection lines from the metallic motor housing wall or heatsink wall in the area of bores 2a, 8. This prevents possible electrical flashover from the current-carrying stator connections to the housing wall.

Abstract

The invention relates to a pump comprising a drive motor, at least one electronics housing, and at least one heat-conducting heat sink for discharging heat from the electronics housing, wherein an intermediate piece is introduced between the heat sink and the motor housing to thermally decouple the heat sink from the motor housing, and the intermediate piece has at least one through-opening for passing through at least one component between the motor housing and the heat sink. The invention is characterized in that the intermediate piece is made of an elastic material, and the intermediate piece is compressed in the region about the at least one through-opening as a result of the geometry thereof in order to seal the region of the through-opening from the surroundings.

Description

Beschreibung description
Pumpe mit Elektronikgehäuse und Kühlkörper Pump with electronics housing and heat sink
Die Erfindung betrifft eine Pumpe umfassend einen Antriebsmotor, wenigstens ein Elektronikgehäuse sowie wenigstens einen Kühlkörper zur Wärmeabfuhr aus dem Elektronikgehäuse, wobei zwischen Kühlkörper und Motorgehäuse ein Zwischenstück zur thermischen Entkopplung des Kühlkörpers von dem Motorgehäuse eingebracht ist, und wobei das Zwischenstück wenigstens eine Durchführungsöffnung zur Durchführung wenigstens einer Komponente zwischen Motorgehäuse und Kühlkörper aufweist. The invention relates to a pump comprising a drive motor, at least one electronics housing and at least one heat sink for dissipating heat from the electronics housing, with an intermediate piece for thermally decoupling the heat sink from the motor housing being introduced between the heat sink and motor housing, and with the intermediate piece having at least one feedthrough opening for feeding through at least a component between the motor housing and the heat sink.
Pumpen bestehen aus unterschiedlichen Komponenten, die unabhängig voneinander während des Pumpenbetriebs Abwärme erzeugen. Als Pumpenantrieb wird oftmals ein Elektromotor eingesetzt, dessen im Betrieb erzeugte Abwärme über das Motorgehäuse abgeführt wird. Zur Steuerung/Regelung der Pumpen bzw. des Elektromotors ist eine Steuerungselektronik, insbesondere ein Frequenzumrichter vorgesehen, die in einem gesonderten Elektronikgehäuse untergebracht ist. Das Elektronikgehäuse wird im Sinne eines kompakten Pumpenaufbaus am Motorgehäuse installiert. Zur Reduzierung der gegenseitigen thermischen Belastung müssen beide Gehäuse, d.h. das Motor- sowie das Elektronikgehäuse voneinander thermisch entkoppelt werden. Letzteres ist in der Regel mit einem eigenen Kühlkörper zur Optimierung der Wärmeabfuhr ausgestattet. Pumps consist of different components that generate waste heat independently of each other during pump operation. An electric motor is often used as the pump drive, and the waste heat generated during operation is dissipated via the motor housing. To control/regulate the pumps or the electric motor, control electronics, in particular a frequency converter, are provided, which are accommodated in a separate electronics housing. The electronics housing is installed on the motor housing in terms of a compact pump design. To reduce the mutual thermal load, both housings, i.e. the motor and the electronics housing, must be thermally decoupled from each other. The latter is usually equipped with its own heat sink to optimize heat dissipation.
Für die notwendige thermische Entkopplung wurde in der Vergangenheit ein Zwischen stück zwischen Kühlkörper des Elektronikgehäuses und dem Motorgehäuse eingesetzt. Das Zwischenstück war beispielsweise ein Kunststoffteil, das die zugewandten Seiten des Kühlkörpers sowie des Motorgehäuses voneinander trennt. Da zwischen der Elektronik der Pumpe und dem Elektromotor Verbindungsleitungen notwendig sind, bspw. für den Statoranschluss an die Leistungselektronik des Frequen zumrichters, müssen sowohl das Zwischenstück, das Elektronikgehäuse mit Kühlkörper sowie das Motorgehäuse Öffnungen zur Bereitstellung von Durchführungsöffnungen für die Verbindungsleitungen aufweisen. Ein Eintritt von Spritzwasser über diese Durchfüh rungsöffnungen muss verhindert werden, weshalb diese Öffnungen durch gesonderte Maßnahmen gegenüber der Umgebung abzudichten sind. In der Vergangenheit wurde entweder eine Dichtlippe direkt in den Bereich des Zwischenstückes aufgespritzt oder aber ein separates Dichtungselement, wie bspw. ein O-Ring, eingesetzt. Diese Lösung erhöht jedoch den Montageaufwand sowie die Herstellungskosten der Pumpe. In the past, an intermediate piece was used between the heat sink of the electronics housing and the motor housing to provide the necessary thermal decoupling. The intermediate piece was, for example, a plastic part that separates the facing sides of the heat sink and the motor housing from one another. Since connecting cables are required between the electronics of the pump and the electric motor, e.g. for the connection of the stator to the power electronics of the frequency converter, the intermediate piece, the electronics housing with heat sink and the motor housing must have openings to provide feed-through openings for the connecting cables. Entry of spray water through these through-openings must be prevented, which is why these openings must be sealed off from the environment by special measures. In the past, either a sealing lip was sprayed directly into the area of the adapter or a separate sealing element, such as an O-ring, was used. However, this solution increases the assembly effort and the manufacturing costs of the pump.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung war es, die bisherige Vorgehensweise zu vereinfa chen und eine verbesserte Abdichtung im Bereich der Durchführungsöffnungen des Zwischenstückes zu erreichen. The aim of the present invention was to simplify the previous procedure and to achieve improved sealing in the area of the lead-through openings of the intermediate piece.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Pumpe gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungen der Pumpe sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This object is achieved by a pump according to the features of claim 1. Advantageous designs of the pump are the subject matter of the dependent claims.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, das Zwischenstück, welches zwischen Motorge häuse und Kühlkörper eingebracht ist, aus einem elastischen Material zu fertigen. Die Elastizität des Zwischenstücks erlaubt dessen definierte Verpressung im Bereich der Durchführungsöffnungen, was durch eine spezielle Geometrie, d.h. geeignete Ausfor mung des Kühlkörpers, des Motorgehäuses und/oder des Zwischenstückes erreicht wird. Die Ausformung von Presskanten an Kühlkörper und/oder Motorgehäuse bzw. eine Erhöhung der Materialstärke des Zwischenstückes im Bereich der Durchführungs öffnung des Zwischenstückes führt beim Zusammensetzen der Pumpe zu eine erhöhten Verpressung des Zwischenstückes um seine Durchführungsöffnung. Durch den dort stärker verpressten Flächenabschnitt des Zwischenstückes wird Dichtigkeit in diesem Bereich um die Durchführungsöffnung gezielt erhöht, so dass ein ausreichender Spritz wasserschutz gewährleistet und ein Wassereintritt von außen über die Durchführungs öffnung in das Elektronikgehäuse und/oder das Motorgehäuse verhindert wird. An Stelle einer separaten Dichtung bzw. dem Aufspritzen von Dichtungselementen wird auf diese Weise ein deutlich einfacherer Aufbau realisiert mit gleichzeitig einhergehender Einspa rung bei den Herstellungskosten. According to the invention it is proposed that the spacer, which housing between Motorge and heat sink is introduced, to manufacture from an elastic material. The elasticity of the intermediate piece allows its defined compression in the area of the lead-through openings, which is achieved by a special geometry, ie suitable shaping of the heat sink, the motor housing and/or the intermediate piece. The formation of press edges on the heat sink and/or motor housing or an increase in the material thickness of the adapter in the area of the bushing opening of the adapter leads to increased compression of the adapter around its bushing opening when the pump is assembled. The tightness in this area around the lead-through opening is increased in a targeted manner by the surface section of the intermediate piece that is pressed more strongly there, so that sufficient protection against splashing water is ensured and water ingress from the outside via the lead-through opening into the electronics housing and/or the motor housing is prevented. Instead of a separate seal or the spraying on of sealing elements, a significantly simpler structure is realized in this way, with a simultaneously associated saving in the production costs.
Vorteilhaft ist es, das Motorgehäuse und/oder den Kühlkörper des Elektronikgehäuses im Bereich ihrer gegenseitigen Kontaktflächen mit einer Profilerhebung im Bereich der Durchführungsöffnungen des Zwischenstücks auszustatten. Eine solche Profilerhebung sorgt für die geometriebedingte Verpressung des Zwischenstückes im anliegenden Be reich. Von Vorteil ist eine wulstartige Profilerhebung an der Kontaktfläche des Motorge häuses und/oder des Kühlkörpers. Von Vorteil ist es ebenso, wenn eine solche Profiler hebung um eine Öffnung des Motorgehäuses und/oder des Kühlkörpers verläuft. Die Öffnung des Motorgehäuses und/oder des Kühlkörpers dienen in Verbindung mit der Durchführungsöffnung des Zwischenstückes zur Durchführung der wenigstens einen Komponente zwischen Motorgehäuse und Kühlkörper. It is advantageous to equip the motor housing and/or the heat sink of the electronics housing in the area of their mutual contact surfaces with a raised profile in the area of the lead-through openings of the adapter. Such a profile elevation ensures the geometry-related compression of the intermediate piece in the adjacent area. A bead-like profile elevation on the contact surface of the motor housing and/or the heat sink is advantageous. It is also advantageous if such a profiler elevation runs around an opening in the motor housing and/or the heat sink. The opening in the motor housing and/or the heat sink, in conjunction with the lead-through opening in the intermediate piece, serves to feed through the at least one component between the motor housing and the heat sink.
Das Zwischenstück ist vorteilhafterweise aus einem thermisch isolierenden Material ge fertigt, sodass eine thermische Entkopplung zwischen den beiden Komponenten, d. h. dem Motorgehäuse sowie dem Kühlkörper bzw. dem Elektronikgehäuse erreicht wird. Darüber hinaus kann es von besonderer Bedeutung sein, das Material für das Zwi schenstück zusätzlich aus einem elektrisch nichtleitenden Material zu fertigen. In der Regel sind der Kühlkörper und/oder das Motorgehäuse aus einem elektrisch leitenden Material wie Metall, insbesondere Aluminium gefertigt. Bei der Durchführung elektri scher Bauteile durch die entsprechenden Öffnungen im Motorgehäuse bzw. Kühlkörper ist eine elektrische Isolation evident wichtig, was unter anderem durch einen Mindestab stand zwischen Leitung und Öffnungswandung erreicht wird. Das Zwischenstück, wel ches aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt ist, kann zur zusätzlichen Iso lierung des Durchgangsbereichs gegenüber einer durchgeführten Elektroleitung dienen. Von Vorteil ist es hierzu, wenn das Zwischenstück im Bereich der Durchführungsöff nung eine, sich von der Oberfläche des Zwischenstücks erstreckende Schürze aufweist, die vorzugsweise in die anschließenden Öffnungen des Kühlkörpers und/oder des Mo torgehäuses hineinragt. Die Schürze dient demzufolge als eine Art Isolationsmantel, der sich um die durchgeführte elektrische Leitung erstreckt. Besonders bevorzugt ist es, wenn sich die Schürze passgenau an die Öffnungswand des Kühlkörpers und/oder des Motorgehäuses anlegt, d. h. den Öffnungsumfang des Kühlkörpers und/oder des Motor gehäuses idealerweise vollständig auskleidet. The intermediate piece is advantageously made of a thermally insulating material so that thermal decoupling between the two components, ie the motor housing and the heat sink or the electronics housing, is achieved. In addition, it can be of particular importance to additionally manufacture the material for the intermediate piece from an electrically non-conductive material. As a rule, the heat sink and/or the motor housing are made from an electrically conductive material such as metal, in particular aluminum. When passing electrical shear components through the corresponding openings in the motor housing or heat sink, electrical insulation is obviously important, which is achieved, among other things, by a minimum distance between the line and the wall of the opening. The intermediate piece, which is made of an electrically insulating material, can be used for additional insulation of the passage area from an electrical line that is passed through. It is advantageous for this if the intermediate piece in the region of the through-opening has an apron which extends from the surface of the intermediate piece and which preferably protrudes into the adjoining openings of the heat sink and/or the motor housing. Accordingly, the apron serves as a kind of insulating jacket that extends around the electrical line that is passed through. It is particularly preferred when the apron fits snugly against the opening wall of the heat sink and/or the motor housing, ie ideally completely lines the opening perimeter of the heat sink and/or the motor housing.
Es besteht die Möglichkeit, das Elektronikgehäuse bzw. den dort vorgesehenen Kühl körper umfangsseitig an das Motorgehäuse sowie alternativ oder zusätzlich ans axiale Stirnende des Motorgehäuses anzubringen. Bevorzugt ist es in diesem Fall, wenn das Zwischenstück am axialen Ende, d. h. der dortigen Stirnseite des Motorgehäuses ange bracht ist, diese wiederrum mit dem Kühlkörper in Verbindung steht. Dabei kann vorge sehen sein, dass die Kontaktfläche des Kühlkörpers mit dem Zwischenstück überwie gend durch Kühlrippen gebildet ist. It is possible to attach the electronics housing or the cooling body provided there to the motor housing on the peripheral side and alternatively or additionally to the axial front end of the motor housing. It is preferred in this case if the intermediate piece at the axial end, i. H. the local end face of the motor housing is being introduced, this in turn is connected to the heat sink. In this case, provision can be made for the contact surface of the heat sink with the intermediate piece to be formed predominantly by cooling fins.
Bei der Pumpe kann es sich um einen beliebigen Pumpentyp mit integrierter Elektronik steuerung handeln. Bevorzugt ist die Pumpe als Kreiselpumpe, besonders bevorzugt als Heizungsumwälzpumpe, ausgestaltet, die durch die integrale Steuereinheit vorzugs weise drehzahlgeregelt arbeitet. The pump can be any type of pump with an integrated electronic control system. The pump is preferably designed as a centrifugal pump, particularly preferably as a heating circulating pump, which preferably operates with speed control by the integral control unit.
Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung sollen nachfolgend anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen: Further advantages and properties of the invention are to be explained in more detail below using an exemplary embodiment illustrated in the figures. Show it:
Figur 1 : eine Schnittdarstellung entlang der axialen Motorachse der Pumpe, Figure 1: a sectional view along the axial motor axis of the pump,
Figur 2: eine Detaildarstellung des Kontaktbereichs zwischen Motorgehäuse und Kühlkörper sowie dem dazwischen eingelegten Zwischenstück und Figure 2: a detailed view of the contact area between motor housing and heat sink and the intermediate piece inserted between them and
Figur 3: eine Draufsicht auf die axiale Stirnseite des Motorgehäuses. FIG. 3: a plan view of the axial end face of the motor housing.
Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung des gesamten Pumpenaggregats entlang seiner Pumpenachse. Die Gesamtkonstruktion umfasst den Hydraulikteil 1 mit Pumpenlaufrad 1a, hier ausgeführt als Kreiselpumpe, insbesondere Heizungsumwälzpumpe. Das Lauf rad 1a ist über die Pumpenwelle 1 b mit dem Rotor 6 des Elektromotors 2 verbunden. Der Elektromotor 2 bestehend aus Rotor 6 und Stator 5 ist innerhalb eines Motorgehäu ses 2a gelagert, das sich axial direkt an das Pumpengehäuse 1c anschließt. Am axia len, der Pumpe 1 abgewandten Ende des Motorgehäuses 2a schließt sich ein Kühlkör per 4 an, der zum Wärmeabtrag aus dem Elektronikgehäuse 3 dient. Der Kühlkörper 4 ist mit einzelnen Kühlrippen 4a versehen, die sich von einer Kühlkörpergrundplatte 4b in Richtung des axialen Endes des Motorgehäuses 2 erstrecken. Die Kühlkörpergrund platte ist unmittelbar mit dem Elektronikgehäuse 3 verbunden bzw. ist Bestandteil des Elektronikgehäuses 3. FIG. 1 shows a sectional view of the entire pump unit along its pump axis. The overall construction includes the hydraulic part 1 with pump impeller 1a, designed here as a centrifugal pump, in particular a heating circulating pump. The impeller 1a is connected to the rotor 6 of the electric motor 2 via the pump shaft 1b. The electric motor 2 consisting of rotor 6 and stator 5 is mounted within a Motorgehäu ses 2a, which is axially directly connected to the pump housing 1c. At the axia len, the pump 1 remote end of the motor housing 2a includes a Kühlkör by 4, which is used to remove heat from the electronics housing 3. The heatsink 4 is provided with individual cooling fins 4a extending toward the axial end of the motor housing 2 from a heatsink base plate 4b. The heat sink base plate is directly connected to the electronics housing 3 or is part of the electronics housing 3.
Die elektrische Anbindung des Elektromotors 2 mit der Pumpenelektronik, bspw. der Leistungselektronik eines Frequenzumrichters, erfolgt über ein oder mehrere Statorste cker 7, die über eine Öffnung 2b (siehe Figur 3) in der axialen, dem Elektronikgehäuse zugewandten Stirnseite des Motorgehäuses 2 zugänglich sind. Das Elektronikgehäuse 3 umfasst eine korrespondierende Bohrung 8 in der Kühlkörpergrundplatte 4b, die bei vollständig montierter Pumpe fluchtend zur Öffnung 2a des Motorgehäuses liegt. Elekt rische Verbindungsleitungen (hier nicht dargestellt) können so vom Elektronikgehäuse 3 durch den Kühlkörper 4 und die Wand des Elektromotorgehäuses 2a bis zu den Stator steckern 7 durchgeführt werden. Neben den Öffnungen für den Statoranschluss können weitere Öffnungen für sonstige Verbindungen im Motorgehäuse 2a und Kühlkörper grundplatte 4b vorgesehen sein. The electric motor 2 is electrically connected to the pump electronics, e.g. the power electronics of a frequency converter, via one or more stator plugs 7, which are accessible via an opening 2b (see Figure 3) in the axial end face of the motor housing 2 facing the electronics housing. The electronics housing 3 includes a corresponding bore 8 in the heat sink base plate 4b, which is aligned with the opening 2a of the motor housing when the pump is fully assembled. Electrical connection lines (not shown here) can be performed from the electronics housing 3 through the heat sink 4 and the wall of the electric motor housing 2a to the stator plugs 7 . In addition to the openings for the stator connection, further openings for other connections can be provided in the motor housing 2a and the heat sink base plate 4b.
Sowohl das Motorgehäuse 2a als auch der Kühlkörper 4 sind aus Aluminium gefertigt und dadurch sowohl thermisch als auch elektrisch leitend. Während des Pumpenbetrie bes wird sowohl vom Elektromotor 2 als auch der Elektronik im Elektronikgehäuse 3 Ab wärme erzeugt, die an die Außenumgebung abgeführt werden muss. Both the motor housing 2a and the heat sink 4 are made of aluminum and are therefore both thermally and electrically conductive. During pump operation bes both the electric motor 2 and the electronics in the electronics housing 3 from heat generated that must be dissipated to the outside environment.
Zur Vermeidung einer gegenseitigen thermischen Beeinflussung der Elektronik und Mo tor 2 wird eine thermische Entkopplung zwischen Elektronikgehäuse 3 und Motorge häuse 2a geschaffen, indem zwischen dem Kühlkörper 4 und der axialen, dem Elektro nikgehäuse 3 zugewandten Stirnseite des Motorgehäuses 2a ein Zwischenstück 10 ein gesetzt wird. Das Zwischenstück 10 ist aus Gummi gefertigt und hat daher eine deutlich geringere Wärmeleitfähigkeit als das Motorgehäuse 2a bzw. der Kühlkörper 4. Durch das Zwischenstück wird eine direkte Kontaktierung von Kühlkörper 4 und Motorgehäuse 2a und damit eine thermische Entkopplung erreicht. Für die Durchführung der elektri schen und sonstigen Verbindungsleitungen zwischen Elektronikgehäuse 3 und Motor gehäuse 2a müssen korrespondierende Durchführungsöffnungen 10a im Zwischen stück 10 vorgesehen sein. To avoid mutual thermal influencing of the electronics and motor 2, a thermal decoupling between the electronics housing 3 and the motor housing 2a is created by inserting an intermediate piece 10 between the heat sink 4 and the axial end face of the motor housing 2a facing the electronic housing 3. The intermediate piece 10 is made of rubber and therefore has a significantly lower thermal conductivity than the motor housing 2a and the heat sink 4. Through the intermediate piece achieves direct contact between heat sink 4 and motor housing 2a and thus thermal decoupling. Corresponding lead-through openings 10a must be provided in the intermediate piece 10 for the implementation of the electrical and other connecting lines between the electronics housing 3 and the motor housing 2a.
Eine Anforderung, die an Pumpen, insbesondere Heizungsumwälzpumpen gestellt wird, ist die des Spritzwasserschutzes, bspw. gemäß IP44. Zur Umsetzung dieser Vorgabe muss auch der Bereich der vorstehend angesprochenen Leitungsdurchführung ge schützt werden. Für die zusätzliche Abdichtung im Bereich der Leitungsdurchführung wird eine stärkere Verpressung 12 des elastischen Materials des Zwischenstückes 10 um den Bereich der Durchführungsöffnungen 10a gezielt erzeugt. Durch diese ver stärkte Materialverpressung 12 im Bereich um die Durchführungsöffnung 10a kann diese besser nach aussen hin abgedichtet werden und ein Eintritt von Spritzwasser in das Elektronikgehäuse und/oder Motorgehäuse wird effektiv verhindert. Insbesondere kommt diese Lösung ohne zusätzliche Einbringung separater Dichtungselemente aus. A requirement that is placed on pumps, in particular heating circulating pumps, is that of splash water protection, e.g. according to IP44. In order to implement this requirement, the area of the cable bushing mentioned above must also be protected. For the additional sealing in the area of the line bushing, a stronger compression 12 of the elastic material of the intermediate piece 10 around the area of the bushing openings 10a is produced in a targeted manner. This increased compression of material 12 in the area around the lead-through opening 10a allows it to be sealed off better from the outside and entry of spray water into the electronics housing and/or motor housing is effectively prevented. In particular, this solution does not require the additional introduction of separate sealing elements.
Die Verpressung 12 wird durch eine spezielle geometrische Ausformung der das Zwi schenstück 10 im Bereich der Durchführungsöffnung 10a kontaktierenden Oberflächen erzielt. Im hier vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigt die Stirnseite des Motorgehäu ses 2a eine um den Rand der Öffnungen 2a vollumfänglich verlaufende Profilerhebun gen 2c, die sich in Richtung des Zwischenstücks 10 erhebt. Beim Zusammensetzen der Pumpe wird so der durch das Motorgehäuse 2a auf das eingesetzte Zwischenstück 10 aufgebrachte Druck um die Durchführungsöffnung 10a verstärkt, was zur gewünschten Verpressung im Randbereich des Zwischenstückes 10 um seine Durchführungsöffnung 10a führt. Auf das Einsetzen zusätzlicher O-Ringe bzw. das Aufspritzen von Dichtungs lippen kann verzichtet werden, weshalb die erfindungsgemäße Gesamtkonstruktion kostengünstiger wird. The compression 12 is achieved by a special geometric shape of the intermediate piece 10 in the area of the lead-through opening 10a contacting surfaces. In the present exemplary embodiment, the end face of the motor housing 2a shows a profile 2c running around the entire circumference of the openings 2a, which rises in the direction of the intermediate piece 10. When assembling the pump, the pressure applied by the motor housing 2a to the inserted intermediate piece 10 around the lead-through opening 10a is increased, which leads to the desired compression in the edge region of the intermediate piece 10 around its lead-through opening 10a. On the insertion of additional O-rings or the spraying of sealing lips can be dispensed with, which is why the overall construction according to the invention is cheaper.
Ergänzend kann das Zwischenstück 10 eine um die Durchführungsöffnung 10a verlau fende und sich senkrecht von der Ober- und/oder Unterseite des Zwischenstückes 10 erstreckende Schürze 11a, 11b aufweisen. Diese Schürzen 11a, 11b ragen in die Boh rung 8 des Kühlkörpers 4 sowie die Öffnung 2a des Motorgehäuses 2 hinein und klei den dort die entsprechende Öffnungswand vollumfänglich aus. Die elektrisch isolieren den Eigenschaften des Zwischenstückmaterials dienen als zusätzlicher Schutz, d.h. Iso- lation der Statorverbindungsleitungen gegenüber der metallischen Motorgehäusewand bzw. Kühlkörperwand im Bereich der Bohrungen 2a, 8. Dadurch wird ein möglicher elektrischer Überschlag von den stromführenden Statoranschlüssen auf die Gehäuse wand vermieden. In addition, the intermediate piece 10 can extend around the feed-through opening 10a and perpendicularly from the top and/or underside of the intermediate piece 10 having extending skirts 11a, 11b. These aprons 11a, 11b protrude into the bore 8 of the heat sink 4 and the opening 2a of the motor housing 2 and completely line the corresponding opening wall there. The electrically insulating properties of the spacer material serve as additional protection, ie insulation of the stator connection lines from the metallic motor housing wall or heatsink wall in the area of bores 2a, 8. This prevents possible electrical flashover from the current-carrying stator connections to the housing wall.

Claims

Patentansprüche Pumpe mit Elektronikgehäuse und Kühlkörper Claims Pump with electronics housing and heat sink
1. Pumpe umfassend einen Antriebsmotor, wenigstens ein Elektronikgehäuse (3) so wie wenigstens einen Kühlkörper (4) zur Wärmeabfuhr aus dem Elektronikgehäuse (3), wobei zwischen Kühlkörper (4) und Motorgehäuse (2a) des Antriebsmotors (2) ein Zwischenstück (10) zur thermischen Entkopplung des Kühlkörpers (4) von dem Motorgehäuse (2a) eingebracht ist, und wobei das Zwischenstück (10) wenigstens eine Durchführungsöffnung (10a) zur Durchführung wenigstens einer Komponente zwischen Motorgehäuse (2a) und Kühlkörper (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück (10) aus einem elastischen Material gefertigt ist und das Zwischenstück (10) im Bereich um die wenigstens eine Durchführungsöffnung (10a) geometriebedingt verpresst ist, um den Bereich der Durchführungsöffnung (10a) gegenüber der Umgebung abzudichten. 1. Pump comprising a drive motor, at least one electronics housing (3) and at least one heat sink (4) for dissipating heat from the electronics housing (3), with an intermediate piece (10 ) is introduced for the thermal decoupling of the heat sink (4) from the motor housing (2a), and wherein the intermediate piece (10) has at least one feed-through opening (10a) for passing through at least one component between the motor housing (2a) and heat sink (4), characterized that the intermediate piece (10) is made of an elastic material and the intermediate piece (10) in the area around the at least one feed-through opening (10a) is pressed due to its geometry in order to seal the area of the feed-through opening (10a) from the environment.
2. Pumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche des Mo torgehäuses (2a) und/oder des Kühlkörpers (4) im Bereich der Durchführungsöff nung (10a) des Zwischenstücks (10) eine Profilerhebung (2c), insbesondere wulst artige Profilerhebung (2c) aufweist, um die geometriebedingte Verpressung (12) des Zwischenstücks (10) im Bereich der Durchführungsöffnung (10a) zu erzeugen. 2. Pump according to claim 1, characterized in that the contact surface of the motor housing (2a) and/or the heat sink (4) in the region of the feed-through opening (10a) of the intermediate piece (10) has a profile elevation (2c), in particular a bead-like profile elevation (2c) in order to generate the geometry-related compression (12) of the intermediate piece (10) in the area of the lead-through opening (10a).
3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilerhebung (2c) ringartig um eine, sich an die Durchführungsöffnung (10a) des Zwischenstückes (10) anschliessende Öffnung (2b, 8) des Motorgehäuses (2a) und/oder des Kühl körpers (4) verläuft. 3. Pump according to claim 2, characterized in that the profile elevation (2c) is ring-like around an opening (2b, 8) of the motor housing (2a) and/or of the heat sink adjoining the feed-through opening (10a) of the intermediate piece (10). (4) runs.
4. Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück (10) aus einem elektrisch und/oder thermisch isolierenden Ma terial besteht. 4. Pump according to one of the preceding claims, characterized in that the intermediate piece (10) consists of an electrically and / or thermally insulating Ma material.
5. Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück (10) aus Gummi besteht. 5. Pump according to one of the preceding claims, characterized in that the intermediate piece (10) consists of rubber.
6. Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück (10) im Bereich der Durchführungsöffnung (10a) wenigstens eine, sich von der Oberfläche erstreckende Schürze (11a, 11b) aufweist, die in eine an die Durchführungsöffnung (10a) anschliessende Öffnung (8, 2b) des Kühlkörpers (4) und/oder des Motorgehäuses (2a) hineinragt. 6. Pump according to one of the preceding claims, characterized in that the intermediate piece (10) in the region of the lead-through opening (10a) has at least one apron (11a, 11b) which extends from the surface and which is connected to a lead-through opening (10a) subsequent opening (8, 2b) of the heat sink (4) and/or the motor housing (2a) protrudes.
7. Pumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schürze (11a,7. Pump according to claim 6, characterized in that the apron (11a,
11b) passgenau an die Öffnungswand des Kühlkörpers (4) und/oder des Motorge häuses (2a) anlegt, insbesondere den Umfang der Öffnung (8, 2b) des Kühlkörpers (4) und/oder des Motorgehäuses (2a) auskleidet. 8. Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (10a, 2b, 11b) with a precise fit against the opening wall of the heat sink (4) and/or the motor housing (2a), in particular lining the circumference of the opening (8, 2b) of the heat sink (4) and/or the motor housing (2a). 8. Pump according to one of the preceding claims, characterized in that the openings (10a, 2b,
8) im Zwischenstück (10), Motorgehäuse (2a) und Kühlkör per (4) zur Durchführung wenigstens einer elektrischen Verbindungsleitung (7) dient, insbesondere zur Durchführung der elektrischen Verbindung zwischen Stator und Pumpenelektronik. 8) in the intermediate piece (10), motor housing (2a) and cooling body (4) for carrying out at least one electrical connecting line (7), in particular for carrying out the electrical connection between the stator and the pump electronics.
9. Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (4) und das Motorgehäuse (2a) aus Metall, insbesondere Aluminium bestehen. 9. Pump according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling body (4) and the motor housing (2a) are made of metal, in particular aluminum.
10. Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück (10) zwischen einer axialen Stirnseite des Motorgehäuses (2a) und dem Kühlkörper (4) eingebracht und/oder die dem Zwischenstück (10) zuge wandte Kontaktseite des Kühlkörpers (4) mit Kühlrippen (4a) versehen ist, deren freie Enden das Zwischenstück (10) kontaktieren. 10. Pump according to one of the preceding claims, characterized in that the intermediate piece (10) between an axial end face of the motor housing (2a) and the heat sink (4) is introduced and/or the contact side of the heat sink (4) facing the intermediate piece (10) is provided with cooling fins (4a), the free ends of which contact the intermediate piece (10).
11. Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe eine Kreiselpumpe, insbesondere Heizungsumwälzpumpe, ist. 11. Pump according to one of the preceding claims, characterized in that the pump is a centrifugal pump, in particular a heating circulating pump.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4963778A (en) * 1986-12-13 1990-10-16 Grundfos International A/S Frequency converter for controlling a motor
WO2013092534A1 (en) * 2011-12-23 2013-06-27 Grundfos Holding A/S Electric motor
WO2013135465A1 (en) * 2012-03-15 2013-09-19 Grundfos Holding A/S Electric motor

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5763969A (en) 1996-11-14 1998-06-09 Reliance Electric Industrial Company Integrated electric motor and drive system with auxiliary cooling motor and asymmetric heat sink
DE102005032969B4 (en) 2005-07-14 2010-05-12 Siemens Ag converter motor
DE102005041136B4 (en) 2005-08-30 2023-11-02 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg Inverter motor and process

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4963778A (en) * 1986-12-13 1990-10-16 Grundfos International A/S Frequency converter for controlling a motor
WO2013092534A1 (en) * 2011-12-23 2013-06-27 Grundfos Holding A/S Electric motor
WO2013135465A1 (en) * 2012-03-15 2013-09-19 Grundfos Holding A/S Electric motor

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