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WO2020064812A1 - Trockenläuferpumpe mit ringkondensator - Google Patents

Trockenläuferpumpe mit ringkondensator Download PDF

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WO2020064812A1
WO2020064812A1 PCT/EP2019/075824 EP2019075824W WO2020064812A1 WO 2020064812 A1 WO2020064812 A1 WO 2020064812A1 EP 2019075824 W EP2019075824 W EP 2019075824W WO 2020064812 A1 WO2020064812 A1 WO 2020064812A1
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WO
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sealing flange
dry
pump according
pump
motor
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PCT/EP2019/075824
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English (en)
French (fr)
Inventor
Franz Pawellek
Original Assignee
Nidec Gpm Gmbh
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a dry-running pump with the
  • Dry-running pumps require commutation electronics that can be arranged between the stator and the sealing flange.
  • the available installation space is very scarce.
  • the cup-shaped capacitors common today are the largest components on the printed circuit board and generally lead to the fact that the total length of the pump housing has to be increased in order to
  • a single-phase motor for submersible pumps is known from published patent application US 2002/0171301 A1, which has a ring capacitor which is arranged between a pump head and a stator winding package.
  • a submersible pump is known from the patent US Pat. No. 6,359,353 B1, which shows an annular condenser arranged in a stator chamber.
  • the ring capacitor is spaced from the stator and encloses a rotor chamber.
  • the electric motor is a capacitor motor. It uses the energy of the capacitor during the starting process. The capacitor creates a phase shift to generate additional torque.
  • the object of the present invention is a dry-running pump
  • a control unit which is connected to the motor for control
  • a pump housing carrying the pumped medium in which an impeller is arranged
  • control unit is connected to the sealing flange on the side remote from the impeller, and wherein the control unit comprises a circuit board in particular in the form of a ring and a ring capacitor arranged thereon, the ring capacitor being arranged in the longitudinal direction between the circuit board and the sealing flange and concentrically with both and in the immediate vicinity Attachment to the sealing flange
  • the ring capacitor is not only arranged to save space, it also transfers the heat generated in the control unit to the sealing flange so that it can be dissipated.
  • the ring capacitor preferably bears with a first end face on the printed circuit board and with a second end face opposite the first end face on the side of the sealing flange remote from the impeller.
  • the sealing flange is preferably cooled on its side near the impeller by means of a flowing medium.
  • the sealing flange is formed from a material with increased thermal conductivity, in particular aluminum.
  • the motor is an electronically commutated electric motor, having a stator and a rotor, the stator being seated on a side of the sealing flange remote from the impeller.
  • the rotor is non-rotatably connected to the pump shaft. It is preferred that the dry rotor pump is designed as an external rotor.
  • the pump shaft preferably penetrates the sealing flange. It is advantageous if a between the pump shaft and the sealing flange
  • the ring capacitor is attached to the circuit board by means of push-through technology and soldering.
  • the height of the ring capacitor in the longitudinal direction is many times smaller than the ring width.
  • a coolant pump for motor vehicles which has a previously described dry rotor pump.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a dry-running pump 1 along a longitudinal axis 100 of a pump shaft 2.
  • the pump 1 is designed as an external rotor.
  • the pump 1 is enclosed by a housing 3, the housing 3 having a pump housing 4 with a suction nozzle 5, through which the pumped medium is moved.
  • In the pump housing 4 is one on the
  • a sealing flange 7 is used, which is a dome-like
  • the recess 9 surrounds a bearing 10 in which the pump shaft 2 is rotatably mounted.
  • the sealing flange 7 is used to seal the pump housing 4 carrying the conveying medium with respect to a motor 11 which drives the pump shaft 2.
  • a mechanical seal 12 is located in the end of the recess 9 remote from the impeller
  • a seat 13 for a stator 14 is provided on the outside of the elevation.
  • the stator 14 has a centrally penetrating bore 15 which is penetrated by the sealing flange 7, so that the stator 14 is firmly seated on the elevation 8 of the sealing flange 7 concentric to the longitudinal axis 100.
  • the mechanical seal 12 lies at the level of the stator 14.
  • the stator 14 is surrounded on the outside by a cup-shaped rotor 16.
  • the rotor 16 is non-rotatably on the
  • the rotor 16 is completely one
  • Surround motor cover 18 which is connected to the pump housing 4 and the sealing flange 7 lying between them in the axial direction.
  • stator 14 is connected to a control unit 19, which is arranged lying inside the housing 3, seen in the longitudinal direction, between the stator 14 and the sealing flange 7.
  • Control unit 19 has a printed circuit board 20, on which an annular capacitor 21 is attached.
  • the attachment is preferably done with the so-called
  • the ring capacitor 21 rests with a first end face on the printed circuit board 20.
  • the ring capacitor 21 surrounds the elevation of the sealing flange 8 and is arranged concentrically with this and the longitudinal axis 100.
  • the ring capacitor 21 bears directly on the outside of the sealing flange 7 with a second end face opposite the first end face.
  • the ring capacitor 21 has an inner radius and an outer radius.
  • the ring width b represents the difference between the two radii. The extends in the longitudinal direction
  • the height of the capacitor is many times smaller than the ring width.
  • the height of the capacitor h is between 3 mm to 15 mm.
  • the ring capacitor 21 enables a flat, compact design
  • Printed circuit board 20 As a result of the large contact area with the printed circuit board 20, there is a very good vibration-resistant connection of the ring capacitor 21 to the control unit 19. Since the ring capacitor 21 is in direct contact with the sealing flange, it can absorb and dissipate heat loss from the control unit 19 due to the large contact area transfer the sealing flange 7. Prefers the ring capacitor 21 is glued to the sealing flange 7.
  • the sealing flange 7 is preferably made of aluminum and has good thermal conductivity, so that the heat can be transferred from the ring capacitor 21 via the sealing flange 7 to the pumped medium.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Trockenläuferpumpe (1) zum Fördern eines Fördermediums, aufweisend einen Motor (11) zum Antreiben einer Pumpenwelle (2) der Trockenläuferpumpe um eine Längsachse (100), eine Steuereinheit (19), die mit dem Motor (11) zur Ansteuerung verbunden ist, ein fördermediumführendes Pumpengehäuse (4) in dem ein Laufrad (6) angeordnet ist und einen Dichtflansch (7) der das Pumpengehäuse (4) gegenüber dem Motor (11) abdichtet, wobei die Steuereinheit (19) mit dem Dichtflansch (7) auf der laufradfernen Seite verbunden ist, und wobei die Steuereinheit (19) eine Leiterplatte (20) und einen darauf angeordneten Ringkondensator (21) umfasst, wobei der Ringkondensator (21) in Längsrichtung zwischen Leiterplatte (20) und Dichtflansch (7) angeordnet ist und in unmittelbarer Anlage zu dem Dichtflansch (7) zur Ausbildung eines thermisch leitenden Kontakts steht.

Description

Trockenläuferpumpe mit Ringkondensator
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Trockenläuferpumpe mit den
Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Trockenläuferpumpen benötigen eine Kommutierungselektronik, die zwischen Stator und Dichtflansch angeordnet werden kann. Der vorhandene Einbauraum ist sehr knapp. Die heute üblichen becherförmigen Kondensatoren sind die größten Bauteile auf der Leiterplatte und führen in aller Regel dazu, dass die Gesamtlänge des Pumpengehäuses vergrößert werden muss, um die
Aufnahme der Kondensatoren zu ermöglichen.
Aus der Offenlegungsschrift US 2002/0171301 Al ist ein einphasiger Motor für Tauchpumpen bekannt, der einen Ringkondensator aufweist, welcher zwischen einem Pumpenkopf und einem Statorwicklungspaket angeordnet ist.
Aus der Patentschrift US 6,359,353 Bl ist eine Tauchpumpe bekannt, die einen in einer Statorkammer angeordneten Ringkondensator zeigt. Der Ringkondensator ist beabstandet zu dem Stator angeordnet und umschließt eine Rotorkammer. Der Elektromotor ist ein Kondensatormotor. Er nutzt die Energie des Kondensators während des Startvorgangs. Der Kondensator erzeugt eine Phasenverschiebung, um ein zusätzliches Drehmoment zu erzeugen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Trockenläuferpumpe
anzugeben, die eine kompakte Abmessung hat.
Diese Aufgabe wird von einer Trockenläuferpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche zeigen Merkmale von bevorzugten Ausführungsformen. Demnach ist eine Trockenläuferpumpe zum Fördern eines Fördermediums, aufweisend
• einen Motor zum Antreiben einer Pumpenwelle der Trockenläuferpumpe um eine Längsachse,
• eine Steuereinheit, die mit dem Motor zur Ansteuerung verbunden ist,
• ein fördermediumführendes Pumpengehäuse in dem ein Laufrad angeordnet ist und
• einen Dichtflansch der das Pumpengehäuse gegenüber dem Motor
abdichtet, vorgesehen, wobei die Steuereinheit mit dem Dichtflansch auf der laufradfernen Seite verbunden ist, und wobei die Steuereinheit eine insbesondere ringförmige Leiterplatte und einen darauf angeordneten Ringkondensator umfasst, wobei der Ringkondensator in Längsrichtung zwischen Leiterplatte und Dichtflansch und konzentrisch zu beiden angeordnet ist und in unmittelbarer Anlage zu dem Dichtflansch zur
Ausbildung eines thermisch leitenden Kontakts steht.
Der Ringkondensator ist nicht nur platzsparend angeordnet, er überträgt auch die in der Steuereinheit entstehende Wärme auf den Dichtflansch, so dass diese abgeleitet werden kann.
Der Ringkondensator liegt bevorzugt mit einer ersten Stirnfläche an der Leiterplatte und mit einer der ersten Stirnfläche gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche an der laufradfernen Seite des Dichtflansches an.
Der Dichtflansch wird bevorzugt auf seiner laufradnahen Seite mittels eines strömenden Fördermediums gekühlt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Dichtflansch aus einem Material mit erhöhter Wärmeleitfähigkeit, insbesondere Aluminium, gebildet.
Es ist vorteilhaft, wenn der Motor ein elektronisch kommutierter Elektromotor ist, aufweisend einen Stator und einen Rotor, wobei der Stator auf einer laufradfernen Seite des Dichtflansches sitzt. Dabei ist der Rotor drehfest mit der Pumpenwelle verbunden. Es ist bevorzugt, dass die Trockenläuferpumpe als Außenläufer ausgebildet ist.
Vorzugsweise durchsetzt die Pumpenwelle den Dichtflansch. Dabei ist es vorteilhaft, wenn zwischen der Pumpenwelle und dem Dichtflansch eine
Gleitringdichtung angeordnet ist.
Es kann vorgesehen sein, dass der Ringkondensator auf der Leiterplatte mittels Durchstecktechnik und Löten befestigt ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Höhe des Ringkondensators in Längsrichtung um ein Vielfaches kleiner als die Ringbreite.
Es ist vorteilhaft, wenn der Ringkondensator auf den Dichtflansch geklebt ist.
Weiterhin ist eine Kühlmittelpumpe für Kraftfahrzeuge vorgesehen, die eine zuvor beschriebene Trockenläuferpumpe aufweist.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figur 1 erläutert.
Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Trockenläuferpumpe 1 entlang einer Längsachse 100 einer Pumpenwelle 2. Die Pumpe 1 ist als Außenläufer ausgebildet. Die Pumpe 1 wird von einem Gehäuse 3 umschlossen, wobei das Gehäuse 3 ein Pumpengehäuse 4 mit Saugstutzen 5 aufweist, durch den das Fördermedium bewegt wird. In dem Pumpengehäuse 4 ist ein auf der
Pumpenwelle 2 drehfest sitzendes Laufrad 6 angeordnet. In dem
Pumpengehäuse 4 ist ein Dichtflansch 7 eingesetzt, der eine domartige
Erhebung 8 mit zentraler durchsetzender Ausnehmung 9 zur Durchführung der Pumpenwelle 2 aufweist. Die domartige Erhebung 8 weist dabei im
eingebauten Zustand von dem Laufrad 6 weg. Die Ausnehmung 9 umgibt ein Lager 10, in dem die Pumpenwelle 2 drehbar gelagert ist. Der Dichtflansch 7 dient der Abdichtung des fördermediumführenden Pumpengehäuses 4 gegenüber einem Motor 11, der die Pumpenwelle 2 antreibt. Dazu ist am laufradfernen Ende der Ausnehmung 9 eine Gleitringdichtung 12 in der
Ausnehmung 9 eingelassen, die die Pumpenwelle 2 konzentrisch umgibt und eine Abdichtung zwischen dem Dichtflansch 7 und der Pumpenwelle 2 innerhalb der Ausnehmung 9 ermöglicht. Das Lager 10 ist somit in Flüssigkeit eingetaucht, wodurch eine bessere Effizienz gegeben ist. Auf der Außenseite der Erhebung ist ein Sitz 13 für einen Stator 14 vorgesehen. Der Stator 14 weist eine mittig durchsetzende Bohrung 15 auf, die von dem Dichtflansch 7 durchsetzt ist, so dass der Stator 14 konzentrisch zur Längsachse 100 auf der Erhebung 8 des Dichtflansches 7 fest sitzt. Die Gleitringdichtung 12 liegt dabei auf Höhe des Stators 14. Der Stator 14 ist auf der Außenseite von einem topfförmigen Rotor 16 umgeben. Der Rotor 16 sitzt drehfest auf der
Pumpenwelle 2. Er weist auf der Innenseite des Mantels liegende
Permanentmagente 17 auf. Der Rotor 16 ist vollständig von einer
Motorabdeckung 18 umgeben, die mit dem Pumpengehäuse 4 und dem dazwischen in Axialrichtung liegenden Dichtflansch 7 verbunden ist.
Der Stator 14 ist zur Ansteuerung des Motors 11 mit einer Steuereinheit 19 verbunden, die im Inneren des Gehäuses 3 in Längsrichtung gesehen zwischen dem Stator 14 und dem Dichtflansch 7 liegend angeordnet ist. Die
Steuereinheit 19 weist eine Leiterplatte 20 auf, auf der ein Ringkondensator 21 befestigt ist. Die Befestigung erfolgt bevorzugt mit der sogenannten
Durchstecktechnik und mittels Löten. Der Ringkondensator 21 liegt dabei mit einer ersten Stirnfläche auf der Leiterplatte 20 an. Der Ringkondensator 21 umgibt die Erhebung des Dichtflansches 8 und ist konzentrisch zu diesem und der Längsachse 100 angeordnet. Der Ringkondensator 21 liegt unmittelbar mit einer der ersten Stirnfläche gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche an der Außenseite des Dichtflansches 7 an. Der Ringkondensator 21 weist einen Innenradius und einen Außenradius auf. Wobei die Ringbreite b die Differenz der beiden Radien darstellt. In Längsrichtung erstreckt sich der
Ringkondensator über eine Höhe h. Die Höhe des Kondensators ist um ein Vielfaches kleiner als die Ringbreite. Die Höhe des Kondensators h beträgt zwischen 3 mm bis 15 mm.
Der Ringkondensator 21 ermöglicht eine flache kompakte Bauform der
Leiterplatte 20. Infolge der großen Kontaktfläche zur Leiterplatte 20 ergibt sich eine sehr gute vibrationsfeste Anbindung des Ringkondensators 21 an die Steuereinheit 19. Da der Ringkondensator 21 unmittelbar in Anlage mit dem Dichtflansch liegt, kann er infolge der großen Kontaktfläche Verlustwärme der Steuereinheit 19 aufnehmen und auf den Dichtflansch 7 übertragen. Bevorzugt ist der Ringkondensator 21 auf den Dichtflansch 7 geklebt. Der Dichtflansch 7 ist vorzugsweise aus Aluminium und weist eine gute Wärmeleitfähigkeit auf, so dass die Wärme von dem Ringkondensator 21 über den Dichtflansch 7 auf das Fördermedium übertragen werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Trockenläuferpumpe (1) zum Fördern eines Fördermediums,
aufweisend
• einen Motor (11) zum Antreiben einer Pumpenwelle (2) der
Trockenläuferpumpe um eine Längsachse (100),
• eine Steuereinheit (19), die mit dem Motor (11) zur Ansteuerung
verbunden ist,
• ein fördermediumführendes Pumpengehäuse (4) in dem ein Laufrad (6) angeordnet ist und
• einen Dichtflansch (7) der das Pumpengehäuse (4) gegenüber dem
Motor (11) abdichtet, dadurch gekennzeichnet, dass die
Steuereinheit (19) mit dem Dichtflansch (7) auf der laufradfernen Seite verbunden ist, wobei die Steuereinheit (19) eine Leiterplatte (20) und einen darauf angeordneten Ringkondensator (21) umfasst, und wobei der Ringkondensator (21) in Längsrichtung zwischen Leiterplatte (20) und Dichtflansch (7) liegend und konzentrisch zu beiden (7,20) angeordnet ist und in unmittelbarer Anlage zu dem Dichtflansch (7) zur Ausbildung eines thermisch leitenden Kontakts steht.
2. Trockenläuferpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtflansch (7) auf seiner laufradnahen Seite mittels eines strömenden Fördermediums gekühlt wird.
3. Trockenläuferpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass der Dichtflansch (7) aus einem Material mit erhöhter Wärmeleitfähigkeit gebildet ist.
4. Trockenläuferpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtflansch (7) aus Aluminium gebildet ist.
5. Trockenläuferpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (11) ein elektronisch kommutierter Elektromotor ist, aufweisend einen Stator (14) und einen Rotor (16), wobei der Stator (14) auf einer laufradfernen Seite des Dichtflansches (7) sitzt.
6. Trockenläuferpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trockenläuferpumpe (1) als Außenläufer ausgebildet ist.
7. Trockenläuferpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenwelle (2) den Dichtflansch (7) durchsetzt und dass zwischen den beiden Teilen (2,7) eine
Gleitringdichtung (12) angeordnet ist.
8. Trockenläuferpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkondensator (21) auf der Leiterplatte (20) mittels Durchstecktechnik und Löten befestigt ist.
9. Trockenläuferpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkondensator (21) mit einer ersten Stirnfläche an der Leiterplatte (20) und mit einer der ersten Stirnfläche gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche an der laufradfernen Seite des Dichtflansches (7) anliegt.
10. Trockenläuferpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Ringkondensators (h) in Längsrichtung (100) um ein Vielfaches kleiner ist als die Ringbreite (b).
11. Trockenläuferpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkondensator (21) auf den Dichtflansch (7) geklebt ist.
12. Kühlmittelpumpe für Kraftfahrzeuge aufweisend eine Trockenläuferpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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