EP1132623B1 - Motorbaueinheit für ein Tauchpumpenaggregat - Google Patents
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- EP1132623B1 EP1132623B1 EP01104337A EP01104337A EP1132623B1 EP 1132623 B1 EP1132623 B1 EP 1132623B1 EP 01104337 A EP01104337 A EP 01104337A EP 01104337 A EP01104337 A EP 01104337A EP 1132623 B1 EP1132623 B1 EP 1132623B1
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- heat
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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
- 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
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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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
- F04D13/08—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use
- F04D13/086—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use the pump and drive motor are both submerged
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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
- F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
- F04D15/0066—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems by changing the speed, e.g. of the driving engine
-
- 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
- F04D29/5813—Cooling the control unit
Definitions
- the invention relates to a motor assembly for a submersible pump unit with the features specified in the preamble of claim 1.
- Motor assemblies of this type are used for submersible pump assemblies which have a slender and substantially cylindrical shape and are adapted to the given narrow bore hole dimensions.
- Such submerged pump units are known, for example, from the closest prior art of Technick DE 3642727 A1 or also from DE 38 20 005 C1 or EP 0 346 730 B1.
- a frequency converter is integrated, which makes it possible to drive the pump unit substantially independent of the frequency and voltage of the electrical supply network high speed and thus to achieve a high flow rate even with a relatively small pipe diameter or aggregate diameter.
- a problem is to dissipate the heat loss to the usually formed from sheet metal housing or the housing shell.
- this is done by assigning to the heat generating assemblies of the frequency converter elastic cushions which are filled with a thermally conductive agent and which release the heat from the corresponding assembly via the pad to an inner housing or inner shell, in turn is inserted into the formed from sheet metal housing jacket.
- This design has proven its worth, but manufacturing technology is quite expensive, since a dimensionally stable inner casing is required, on which the heat-conducting cushion can be supported to allow an intense heat transfer.
- This inner housing is made of light metal profiles and inserted as a whole together with the assemblies therein in the metallic housing shell.
- the latter can also be problematic because to achieve a large heat dissipation as close as possible investment of the inner housing on the housing shell is required, which leads to high forces during insertion or pressing of the inner housing in the housing shell. Since the housing shell is a sheet metal part that is not machined, are, albeit minor, misalignment over the length of the housing can not be completely ruled out, which can lead to significant problems during insertion of the inner housing in the jacket.
- the invention has the object, a generic engine assembly so educate that it can be produced inexpensively, especially in mass production and the pre-recorded mounting problems are avoided.
- the basic idea of the present invention is to dispense with the heat-conducting contact between the inner casing and the casing casing and instead to provide one or, if required, a plurality of heat distributors, which deliver the heat directly to the casing casing.
- the heat spreaders are adapted in their outer contour of the inner contour of the housing shell, so that they rest over substantially its entire circumference on the housing shell and thus grant a large-scale heat transfer. Since a heat-conducting system is required only in the area of the heat spreader, the remaining parts of the drawer can be designed freely. So can be largely dispensed with an inner housing or this made of plastic or other materials. In addition, these other insertion parts can be arranged with play within the housing shell, which facilitates the assembly, since upon insertion, only the friction between the heat spreader and the heat spreaders and the housing is overcome.
- the heat spreader which is heat-conducting connected to the first component, ie the component which includes the power section of the frequency converter, arranged at the motor end of the frequency converter.
- the first component ie the component which includes the power section of the frequency converter, arranged at the motor end of the frequency converter.
- Under power unit is not necessarily only the power circuit, but possibly also to understand the power electronics of the input circuit. This results in short cable connections from the power unit to the motor.
- the line connection can then be formed in a particularly advantageous embodiment of the invention by the first component itself.
- a further heat spreader which is also in the Substantially rests against the housing shell over its entire circumference and its outer contour corresponds substantially to the inner contour of the housing shell.
- a further heat spreader which is also in the Substantially rests against the housing shell over its entire circumference and its outer contour corresponds substantially to the inner contour of the housing shell.
- these are not arranged directly one behind the other, but with a clear distance from each other to facilitate the assembly of the insert.
- they are advantageously arranged at both ends of the insert, wherein the heat spreader for the first component, that is expediently arranged adjacent to the engine for the power unit.
- the first heat spreader for the power unit expediently has a transverse wall, against which the first component bears in a planar and thermally conductive manner in order to ensure heat dissipation towards the housing jacket.
- This transverse arrangement of the first unit offers particular advantages, which are described in detail below.
- the first component which is usually formed as a semiconductor component or Umgossener semiconductor device is still free in particular in the coils of the frequency converter heat, which is dissipate.
- These coils of the frequency converter are preferably incorporated in each case in an axial recess of a heat spreader heat-conducting.
- a coil can be incorporated in the heat spreader for the power section on the other side of the transverse wall by providing such an axial recess also a coil can be incorporated.
- the component forming the intermediate circuit which may possibly also comprise the input circuit or parts of the input circuit, and the control electronics (this is to be understood control electronics in a broader sense, including the components required for the control) are advantageously arranged on boards, which are located in Lengthwise extend the engine assembly.
- a respective circuit board is provided for each of the two components.
- the boards are arranged approximately parallel and one above the other.
- This arrangement has the particular advantage in that all line connections between the first component and the second component, between the second and the third component and between the first component and the third component can be formed by the first component itself.
- Such an arrangement is particularly favorable in terms of production and assembly since a large part of the line connections within the frequency converter can be formed by the first component, which considerably reduces the number of assembly steps.
- these outgoing from the first component line connections are formed by sheet metal sections which are mechanically connected and held together by a Kunststoffvergusspian, as will be described in detail with reference to the embodiment.
- This Kunststoffvergusspian is advantageously used for attachment of the first component to the heat spreader. It can enclose or also completely accommodate the semiconductor element comprising the power section of the frequency converter.
- the invention is explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing.
- the figure shows a greatly simplified exploded view of a part of the structure of a motor assembly according to the invention.
- sheet metal cylindrical housing shell which accommodates all components shown in the figure and, moreover, does not differ from the known Geosseusemänteln for units of this kind from the design principle.
- the motor assembly has a motor, the stator 1 is visible in the figure bottom left. The associated rotor is not shown for reasons of clarity.
- a first heat spreader 2 which has the same circular outer contour as the stator 1 and in alignment with this in the (not shown) housing shell is pressed.
- the heat spreader 2 has a substantially cylindrical shape and has, on the side facing the stator 1, a recess 3 which has a substantially round cross-section and is delimited by a transverse wall 4 in its axial extent.
- This recess 3 has a longitudinal groove 5, which passes through the transverse wall 4 in the form of a substantially rectangular opening.
- the recess 3 is provided for receiving a coil 6, which is pressed into this recess 3 such that a good heat transfer from the coil 6 to the heat spreader 2 takes place. It is a coil for reactive current compensation. Electrically connected to this coil 6 via two terminals 7, which are performed by the longitudinal groove 5, the transverse wall 4 enforce and on the side facing away from the stator 1 of the heat spreader 2 are led out. The heat generated in the coil 6 is delivered to the heat spreader 2, which is pressed into the (not shown) consisting of sheet metal cylindrical housing shell and with substantially its entire peripheral surface is thermally conductive with this housing shell in connection.
- a relatively shallow depression in the end face of the heat spreader is provided, which is bounded by the transverse wall 4.
- This recess is provided for receiving a first component 8, which includes the power section of the frequency converter.
- This component 8 comprises the six power switches, the freewheeling diodes and the braking resistors. These are integrated in a common discrete component in the form of a semiconductor device.
- the electrical leads and terminals of this semiconductor device are formed by stamped or otherwise manufactured sheet metal sections, which are held in a common potting body 10 and mechanically connected to each other.
- the potting body 10 surrounds the semiconductor component 9 and fixes the lines or connections of the first component 8 formed by the sheet metal sections.
- This potting body 10 simultaneously serves for fastening of the semiconductor device 9 on the heat spreader.
- 10 bores 11 are provided in the potting body, which are penetrated by (not shown) stud bolts formed of light heat spreader 2 and are deformed after the incorporation of the component 8 in the heat spreader 2 to a rivet head, the component 8 with the form-fitting Heat spreader 2 connects. Then the semiconductor component 9 lies flat on the transverse wall 4 of the heat spreader 2.
- the first component 8 has connections 1 directed towards the stator 1, which are bent away from the plane of the semiconductor component 9 by 90 ° and are also enclosed by the potting body 10 in this bent region. These connections 12 with the surrounding part of the potting 10 are guided over the longitudinal groove 5 to the stator 1, so connect the power unit directly to the stator 1 of the motor.
- Curved at 90 ° from the plane of the semiconductor device 9 in the direction facing away from the stator 1 are lines whose upwardly directed ends form terminals 13, which comprises the power unit comprising the first component 8 with a second, the input and intermediate circuit of the frequency-forming component 14 connect.
- the second component 14 is constructed on a circuit board 15, whose components are arranged in the illustration according to the figure on the underside.
- the terminals 13 may be formed either as plug-in connections or as solder terminals for electrical connection to this board 15.
- the terminals 7 of the coil 6 are designed so that they are in the assembled state in the region of the terminals 14, whereby this coil 6 with the circuit board 15 and thus with the second component 14 is conductively connected.
- the board 15 extends, as can also be seen from the figure, substantially in the longitudinal direction of the motor assembly.
- a third, the control and regulating circuit of the frequency converter exhibiting component 16 is provided, which also has a circuit board 17.
- the board 17 also carries the electronic components on the bottom side in FIG. The electrical connection of this third component 16 via terminals 18, which are formed in the same manner as the terminals 13, but on the underside of the first component 8. About the first component 8, therefore, the second component 14 and the third component 16 are line connected.
- the electrical supply takes place via the second component 14, which has at the side facing away from the first heat spreader 2 side corresponding (not shown) line connections.
- a coil 19 is electrically connected to the circuit board 17.
- the coil itself is not disposed on the board 17, but next to it and is seated in a recess 20 of a second heat spreader 21, which is also pressed into the housing shell and rests with its entire outer periphery of this for the purpose of heat conduction.
- the coil 19 is incorporated into the heat-conducting recess 20 in order to deliver the heat generated there via the heat spreader 21 to the housing shell and thus the surrounding fluid.
- the coil 19 is an EMC coil.
- the boards 15 and 17 are each incorporated and supported in half-shells 22 and 23, which are made of plastic and form a substantially cylindrical inner housing, incorporating the aforementioned boards, but whose diameter is slightly smaller than that of the housing shell, so that this section to friction can be inserted into the housing shell.
- the visible in the figure bracket 24 are used for grounding, since the inner housing is not conductive.
- the half-shells 22 and 23 form an inner housing, which forms with the heat spreader 2 on the side facing the stator 1 and with the heat spreader 21 on the side facing away from the stator 1, a plug-in unit which is pressed as a whole into the housing jacket.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Motorbaueinheit für ein Tauchpumpenaggregat mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
- Motorbaueinheiten dieser Art werden fürTauchpumpenaggregate eingesetzt, die eine schlanke und im Wesentlichen zylindrische Form haben und an die vorgegebenen engen Bohrlochdimensionen angepasst sind. Derartige Tauchpumpenaggregate sind beispielsweise aus dem nächstliegenden Stand der Technick DE 3642727 A1 oder auch aus DE 38 20 005 C1 oder EP 0 346 730 B1 bekannt. Bei diesen Tauchpumpenaggregaten ist ein Frequenzumrichter integriert, der es ermöglicht, das Pumpenaggregat im Wesentlichen unabhängig von der Frequenz und Spannung des elektrischen Versorgungsnetzes hochtourig anzutreiben und damit eine hohe Förderleistung auch bei vergleichsweise kleinem Rohrdurchmesser bzw. Aggregatdurchmesser zu erreichen.
- Ein gewisses Problem bei solchen Aggregaten, die einen integrierten Frequenzumrichter aufweisen, ist es regelmäßig, die im Leistungsteil des Frequenzumrichters entstehende Verlustwärme abzuführen. Bei den Pumpen nach dem eingangs erwähnten Stand der Technik erfolgt dies über das Fördermedium, in dem innerhalb des Aggregats ein Teilstrom gebildet wird, der im Wesentlichen zur Abfuhr der im Frequenzumrichter entstehenden Wärme herangezogen wird. Die hierzu erforderlichen konstruktiven Aufwendungen sind recht hoch, weshalb man inzwischen auch dazu übergegangen ist, die Wärme nicht an die Förderflüssigkeit, sondern an das Gehäuse des Aggregats abzuführen, da dieses großflächig mit dem umgebenden Fördermedium in Verbindung steht und daher für die Abfuhr dieser Verlustwärme besonders prädestiniert ist.
- Ein Problem ist es jedoch, die Verlustwärme an das in der Regel aus Blech geformte Gehäuse bzw. den Gehäusemantel abzuleiten. In DE 197 27 202 A1 erfolgt dies dadurch, dass den wärmeerzeugenden Baugruppen des Frequenzumrichters elastische Kissen zugeordnet werden, die mit einem wärmeleitenden Mittel gefüllt sind und welche die Wärme von der entsprechenden Baugruppe über das Kissen an ein Innengehäuse bzw. eine Innenschale abgegeben, die ihrerseits in den aus Blech geformten Gehäusemantel eingeschoben ist. Diese Bauart hat sich zwar bestens bewährt, ist jedoch fertigungstechnisch recht aufwendig, da ein formstabiles Innengehäuse erforderlich ist, an dem sich die wärmeleitenden Kissen abstützen können, um einen intensiven Wärmeübergang zu ermöglichen. Dieses Innengehäuse wird aus Leichtmetallprofilen gefertigt und als Ganzes zusammen mit den darin befindlichen Baugruppen in den metallischen Gehäusemantel eingeschoben. Letzteres kann ebenfalls problematisch sein, da zur Erzielung einer großflächigen Wärmeabfuhr eine möglichst enge Anlage des Innengehäuses am Gehäusemantel erforderlich ist, was zu hohen Kräften beim Einschieben bzw. Einpressen des Innengehäuses in den Gehäusemantel führt. Da der Gehäusemantel ein Blechformteil ist, das spanend nicht nachbearbeitet wird, sind, wenn auch geringe, Fluchtungsfehler über die Länge des Gehäuses nicht völlig auszuschließen, was zu erheblichen Problemen beim Einschieben des Innengehäuses in den Mantel führen kann.
- Vor diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Motorbaueinheit so weiterzubilden, dass sie kostengünstig insbesondere in der Großserienfertigung herstellbar ist und die vorgeschilderten Montageprobleme vermieden werden.
- Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen.
- Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist es, auf den wärmeleitenden Kontakt zwischen dem Innengehäuse und dem Gehäusemantel zu verzichten und stattdessen einen oder bei Bedarf auch mehrere Wärmeverteiler vorzusehen, die die Wärme unmittelbar an den Gehäusemantel abgeben. Um dies zu erreichen, sind die Wärmeverteiler in ihrer Außenkontur der Innenkontur des Gehäusemantels angepasst, so dass sie über im Wesentlichen ihren ganzen Umfang am Gehäusemantel anliegen und somit einen großflächigen Wärmeübergang gewähren. Da lediglich im Bereich des Wärmeverteilers eine wärmeleitende Anlage erforderlich ist, können die übrigen Teile des Einschubs frei gestaltet werden. So kann auf ein Innengehäuse großteils verzichtet werden oder dieses aus Kunststoff oder anderen Materialien gefertigt werden. Darüber hinaus können diese weiteren Einschubteile mit Spiel innerhalb des Gehäusemantels angeordnet werden, was die Montage erleichtert, da beim Einschieben lediglich die Reibung zwischen dem Wärmeverteiler bzw. den Wärmeverteilern und dem Gehäuse zu überwinden ist.
- Bevorzugt ist der Wärmeverteiler, derwärmeleitend mit dem ersten Bauteil, also dem Bauteil, das den Leistungsteil des Frequenzumrichters beinhaltet, verbunden ist, am motorseitigen Ende des Frequenzumrichters angeordnet. Unter Leistungsteil ist nicht notwendigerweise nur der Leistungskreis, sondern ggf. auch die Leistungselektronik des Eingangskreises zu verstehen. Hierdurch ergeben sich kurze Leitungsverbindungen vom Leistungsteil zum Motor. Darüber hinaus kann dann die Leitungsverbindung in einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung durch das erste Bauteil selbst gebildet sein.
- Wenn aufgrund der Baugröße oder sonstiger Erfordernisse weitere Bauteile des Frequenzumrichters einer gesonderten Kühlung bedürfen, so ist es zweckmäßig, einen weiteren Wärmeverteiler vorzusehen, der ebenfalls im Wesentlichen über seinen gesamten Umfang an dem Gehäusemantel anliegt und dessen Außenkontur im Wesentlichen der Innenkontur des Gehäusemantels entspricht. Vorteilhaft werden beim Vorsehen mehrerer Wärmeverteiler diese nicht unmittelbar hintereinander, sondern mit deutlichem Abstand zueinander angeordnet, um die Montage des Einschubs zu erleichtern. Bei einer Ausführung, die zwei Wärmeverteiler vorsieht, werden diese vorteilhaft an beiden Enden des Einschubs angeordnet, wobei der Wärmeverteiler für das erste Bauteil, also für den Leistungsteil zweckmäßigerweise dem Motor benachbart angeordnet ist.
- Der erste Wärmeverteiler für den Leistungsteil weist zweckmäßigerweise eine Querwand auf, an der das erste Bauteil flächig und wärmeleitend anliegt, um die Wärmeabfuhr zum Gehäusemantel hin zu gewähren. Diese Queranordnung der ersten Baueinheit bietet besondere Vorteile, die weiter unten noch im Einzelnen beschrieben sind.
- Neben dem ersten Bauteil, das üblicherweise als Halbleiterbauelement bzw. umgossener Halbleiterbauelement gebildet ist, wird weiterhin insbesondere in den Spulen des Frequenzumrichters Wärme frei, die abzuführen ist. Diese Spulen des Frequenzumrichters werden bevorzugt jeweils in eine axiale Ausnehmung eines Wärmeverteilers wärmeleitend eingegliedert. So kann beispielsweise in den Wärmeverteiler für den Leistungsteil auf der anderen Seite der Querwand durch Vorsehen einer solchen Axialausnehmung auch noch eine Spule eingegliedert werden.
- Das den Zwischenkreis bildende Bauteil, das ggf. auch den Eingangskreis oder Teile des Eingangskreises umfassen kann, sowie die Steuerelektronik (hierunter ist Steuerelektronik im weiteren Sinne zu verstehen, also auch die für die Regelung erforderlichen Baugruppen) werden vorteilhaft auf Platinen angeordnet, die sich in Längsrichtung der Motorbaueinheit erstrecken. Zweckmäßigerweise ist für jedes der beiden Bauteile jeweils eine Platine vorgesehen. Die Platinen sind etwa parallel und übereinanderliegend angeordnet. Diese Anordnung hat den besonderen Vorteil, dass sämtliche Leitungsverbindungen zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil, zwischen dem zweiten und dem dritten Bauteil sowie zwischen dem ersten Bauteil und dem dritten Bauteil durch das erste Bauteil selbst gebildet werden können. Eine solche Anordnung ist fertigungs- und montagetechnisch besonders günstig, da ein Großteil der Leitungsverbindungen innerhalb des Frequenzumrichters durch das erste Bauteil gebildet werden kann, was die Zahl der Montageschritte erheblich reduziert. Darüber hinaus wird durch eine solche Anordnung auch die Betriebssicherheit verbessert, da die Anzahl der Löt- oder Steckverbindungen auf ein Minimum reduziert werden kann. Bevorzugt sind diese vom ersten Bauteil ausgehenden Leitungsverbindungen durch Blechabschnitte gebildet, die durch einen Kunststoffvergusskörper mechanisch miteinander verbunden und gehalten sind, wie das anhand des Ausführungsbeispiels noch im Einzelnen beschrieben ist. Dieser Kunststoffvergusskörper dient vorteilhaft auch zur Befestigung des ersten Bauteils am Wärmeverteiler. Er kann das den Leistungsteil des Frequenzumrichters umfassende Halbleiterelement umschließen oder auch vollständig aufnehmen.
- Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figur zeigt in stark vereinfachter Explosionsdarstellung einen Teil des Aufbaus einer Motorbaueinheit gemäß der Erfindung.
- Aus Übersichtsgründen nicht dargestellt ist der aus Blech geformte zylindrische Gehäusemantel, der sämtliche in der Figur dargestellten Bauteile aufnimmt und sich im Übrigen von den bekannten Gehäusemänteln für Aggregate dieser Art vom Konstruktionsprinzip nicht unterscheidet.
- Die Motorbaueinheit weist einen Motor auf, dessen Stator 1 in der Figur links unten erkennbar ist. Der zugehörige Rotor ist aus Übersichtsgründen nicht eingezeichnet. An diesen Stator schließt sich auf der der Antriebswelle abgewandten Seite ein erster Wärmeverteiler 2 an, der die gleiche kreisrunde Außenkontur wie der Stator 1 hat und fluchtend zu diesem in den (nicht dargestellten) Gehäusemantel eingepresst ist. Der Wärmeverteiler 2 hat im Wesentlichen eine zylindrische Form und weist an der dem Stator 1 zugewandten Seite eine Ausnehmung 3 auf, die im Wesentlichen runden Querschnitt hat und durch eine Querwand 4 in ihrer axialen Erstreckung begrenzt ist. Diese Ausnehmung 3 weist eine Längsnut 5 auf, welche die Querwand 4 in Form einer im Wesentlichen rechteckigen Durchbrechung durchsetzt. Die Ausnehmung 3 ist zur Aufnahme einer Spule 6 vorgesehen, die in diese Ausnehmung 3 derart eingepresst wird, dass eine gute Wärmeübertragung von der Spule 6 an den Wärmeverteiler 2 erfolgt. Es handelt sich hierbei um eine Spule zur Blindstromkompensation. Elektrisch angeschlossen ist diese Spule 6 über zwei Anschlüsse 7, welche durch die Längsnut 5 durchgeführt sind, die Querwand 4 durchsetzen und auf der dem Stator 1 abgewandten Seite des Wärmeverteilers 2 herausgeführt sind. Die in der Spule 6 erzeugte Wärme wird an den Wärmeverteiler 2 abgegeben, der in den (nicht dargestellten) aus Blech bestehenden zylindrischen Gehäusemantel eingepresst ist und mit im Wesentlichen seiner gesamten Umfangsfläche wärmeleitend mit diesem Gehäusemantel in Verbindung steht.
- Auf der dem Stator 1 abgewandten Seite des Wärmeverteilers 2 ist eine verhältnismäßig flache Vertiefung in der Stirnseite des Wärmeverteilers vorgesehen, die durch die Querwand 4 begrenzt ist. Diese Vertiefung ist zur Aufnahme eines ersten Bauteils 8 vorgesehen, das den Leistungsteil des Frequenzumrichters beinhaltet. Dieses Bauteil 8 umfasst die sechs Leistungsschalter, die Freilaufdioden sowie die Bremswiderstände. Diese sind in einem gemeinsamen diskreten Bauteil in Form eines Halbleiterbauelements integriert. Die elektrischen Leitungen und Anschlüsse dieses Halbleiterbauelements sind durch gestanzte oder in sonstiger Weise hergestellte Blechabschnitte gebildet, die in einem gemeinsamen Vergusskörper 10 gehalten und mechanisch miteinander verbunden sind. Der Vergusskörper 10 umgibt das Halbleiterbauelement 9 und fixiert die durch die Blechabschnitte gebildeten Leitungen bzw. Anschlüsse des ersten Bauteils 8. Dieser Vergusskörper 10 dient gleichzeitig auch zur Befestigung des Halbleiterbauelements 9 am Wärmeverteiler. Hierzu sind in dem Vergusskörper 10 Bohrungen 11 vorgesehen, welche von (nicht dargestellten) Stehbolzen des aus Leichtmetall gebildeten Wärmeverteilers 2 durchsetzt werden und die nach dem Eingliedern des Bauteils 8 in den Wärmeverteiler 2 zu einem Nietkopf verformt werden, der das Bauteil 8 formschlüssig mit dem Wärmeverteiler 2 verbindet. Dann liegt das Halbleiterbau-element 9 flächig an der Querwand 4 des Wärmeverteilers 2 an.
- Das erste Bauteil 8 weist zum Stator 1 gerichtete Anschlüsse 12 auf, die aus der Ebene des Halbleiterbauelements 9 um 90° abgebogen sind und auch in diesem abgebogenen Bereich durch den Vergusskörper 10 eingeschlossen sind. Diese Anschlüsse 12 mit dem sie umgebenden Teil des Vergusskörpers 10 sind über die Längsnut 5 bis zum Stator 1 geführt, verbinden also den Leistungsteil direkt mit dem Stator 1 des Motors.
- Um 90° aus der Ebene des Halbleiterbauelements 9 in die dem Stator 1 abgewandte Richtung gebogen sind Leitungen, deren nach oben gerichtete Enden Anschlüsse 13 bilden, welche das den Leistungsteil umfassende erste Bauteil 8 mit einem zweiten, den Eingangs- und Zwischenkreis des Frequenzumrichters bildenden Bauteil 14 verbinden. Das zweite Bauteil 14 ist auf einer Platine 15 aufgebaut, deren Bauteile in der Darstellung gemäß der Figur auf der Unterseite angeordnet sind. Die Anschlüsse 13 können entweder als Steckanschlüsse oder auch als Lötanschlüsse zur elektrischen Verbindung mit dieser Platine 15 ausgebildet sein.
- Wie sich aus der Figur weiter ergibt, sind die Anschlüsse 7 der Spule 6 so ausgelegt, dass diese in montiertem Zustand im Bereich der Anschlüsse 14 liegen, wodurch diese Spule 6 mit der Platine 15 und damit mit dem zweiten Bauteil 14 leitungsverbunden wird. Die Platine 15 erstreckt sich, wie aus der Figur auch hervorgeht, im Wesentlichen in Längsrichtung der Motorbaueinheit.
- Parallel zur Platine 15, jedoch darunter angeordnet, ist ein drittes, den Steuer- und Regelkreis des Frequenzumrichters aufweisendes Bauteil 16 vorgesehen, das ebenfalls eine Platine 17 aufweist. Die Platine 17 trägt die elektronischen Bauteile ebenfalls auf der in der Figur 1 unten liegenden Seite. Der elektrische Anschluss dieses dritten Bauteils 16 erfolgt über Anschlüsse 18, die in gleicher Weise gebildet sind wie die Anschlüsse 13, jedoch an der Unterseite des ersten Bauteils 8. Über das erste Bauteil 8 sind also das zweite Bauteil 14 und das dritte Bauteil 16 leitungsverbunden.
- Die elektrische Versorgung erfolgt über das zweite Bauteil 14, das an der vom ersten Wärmeverteiler 2 abgewandten Seite entsprechende (nicht dargestellte) Leitungsanschlüsse aufweist. An dieser Seite ist auch eine Spule 19 mit der Platine 17 elektrisch verbunden. Die Spule selbst ist jedoch nicht auf der Platine 17, sondern daneben angeordnet und sitzt in einer Ausnehmung 20 eines zweiten Wärmeverteilers 21, der ebenfalls in den Gehäusemantel eingepresst ist und mit seinem gesamten Außenumfang an diesem zum Zwecke der Wärmeleitung anliegt. Die Spule 19 ist wärmeleitend in die Ausnehmung 20 eingegliedert, um die dort entstehende Wärme über den Wärmeverteiler 21 an den Gehäusemantel und damit das umgebende Fördermedium abzugeben. Bei der Spule 19 handelt es sich um eine EMC-Spule.
- Die Platinen 15 und 17 sind jeweils in Halbschalen 22 und 23 eingegliedert und abgestützt, die aus Kunststoff bestehen und unter Eingliederung der vorgenannten Platinen ein im Wesentlichen zylindrisches Innengehäuse bilden, dessen Durchmesser jedoch geringfügig kleiner als der des Gehäusemantels ist, so dass dieser Abschnitt dazu reibungsfrei in den Gehäusemantel eingeschoben werden kann. Die in der Figur sichtbaren Bügel 24 dienen zur Erdung, da das Innengehäuse nicht leitend ist. Die Halbschalen 22 und 23 bilden ein Innengehäuse, das mit dem Wärmeverteiler 2 an der dem Stator 1 zugewandten Seite und mit dem Wärmeverteiler 21 an der dem Stator 1 abgewandten Seite eine Einschubeinheit bildet, die als Ganzes in den Gehäusemantel eingepresst wird. Da diese Einheit lediglich an den Enden, nämlich im Bereich der Wärmeverteiler 2 und 21 wärmeleitend am Gehäusemantel anliegt, ist der Einpressvorgang mit vergleichsweise geringem Kraftaufwand möglich, da etwaige Fluchtungsfehler des Gehäusemantels durch das dazwischen mit Spiel des Innengehäuses ausgeglichen werden. Die Anschlussleitung zum Netzanschluss ist durch den Wärmeverteiler 21 und die zum Motor durch den Wärmeverteiler 2 hindurchgeführt. Die vorbeschriebene Einschubeinheit ist mit einem Minimum an Bauteilen aufgebaut und insbesondere für die Fertigung und automatische Montage in der Mittel- und Großserienfertigung geeignet.
-
- 1 -
- Stator
- 2 -
- erster Wärmeverteiler
- 3 -
- Ausnehmung
- 4 -
- Querwand
- 5 -
- Längsnut
- 6 -
- Spule
- 7 -
- Anschlüsse für Spule
- 8 -
- erstes Bauteil
- 9 -
- Halbleiterbauelement
- 10 -
- Vergusskörper
- 11 -
- Bohrungen
- 12 -
- Anschlüsse zum Motor
- 13 -
- Anschlüsse zum zweiten Bauteil
- 14 -
- zweites Bauteil
- 15 -
- Platine des zweiten Bauteils
- 16 -
- drittes Bauteil
- 17 -
- Platine des dritten Bauteils
- 18 -
- Anschlüsse zum dritten Bauteil
- 19 -
- Spule
- 20 -
- Ausnehmung
- 21 -
- zweiter Wärmeverteiler
- 22 -
- obere Halbschale
- 23 -
- untere Halbschale
- 24 -
- Bügel
Claims (13)
- Motorbaueinheit für ein Tauchpumpenaggregat mit einem Elektromotor (1) und vorgeschaltetem Frequenzumrichter, die in einem gemeinsamen, im Querschnitt runden Gehäusemantel angeordnet sind, wobei der Frequenzumrichter als Einschub axial fluchtend zum Motor (1) angeordnet ist und mindestens aus einem ersten, den Leistungsteil beinhaltenden Bauteil (8), einem zweiten, mindestens den Zwischenkreis beinhaltenden Bauteil (14) und einem dritten, die Steuerelektronik aufweisenden Bauteil (16) besteht und wobei mindestens das erste Bauteil (8) über einen Wärmeverteiler (2) wärmeleitend mit dem Gehäusemantel verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Wärmeverteiler (2, 21) vorgesehen ist, der im Wesentlichen über seinen ganzen Umfang am Gehäusemantel anliegt und dessen Außenkontur im Wesentlichen der Innenkontur des Gehäusemantels entspricht.
- Motorbaueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeverteiler (2), der wärmeleitend mit dem ersten Bauteil (8) verbunden ist, am motorseitigen Ende des Frequenzumrichters angeordnet ist.
- Motorbaueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil auch den Eingangskreis umfasst.
- Motorbaueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Wärmeverteiler (21) vorgesehen ist, der im Wesentlichen über seinen ganzen Umfang am Gehäusemantel anliegt und dessen Außenkontur im Wesentlichen der Innenkontur des Gehäusemantels entspricht.
- Motorbaueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeverteiler (2, 21) an voneinander abgewandten Enden des den Frequenzumrichter bildenden Einschubs angeordnet sind.
- Motorbaueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeverteiler (2, 21) in den Gehäusemantel eingepresst sind.
- Motorbaueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wärmeverteiler (2) eine Querwand (4) aufweist, an der das erste Bauteil (8) wärmeleitend anliegt.
- Motorbaueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Wärmeverteiler (2, 21) eine axiale Ausnehmung (3, 20) zur Aufnahme einer Spule (6, 19) aufweist.
- Motorbaueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauteil (14) eine Platine (15) aufweist, die sich in Längsrichtung der Motorbaueinheit erstreckt.
- Motorbaueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Bauteil (16) eine Platine (17) aufweist, die sich in Längsrichtung der Motorbaueinheit erstreckt.
- Motorbaueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Platinen (15, 17) der Steuerelektronik und des Zwischenkreises zwischen den Wärmeverteilern (2, 21) angeordnet sind, vorzugsweise übereinanderliegend.
- Motorbaueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Anschlüsse (12, 13, 18) des die Leistungselektronik aufweisenden Bauteils (8) durch Blechabschnitte gebildet sind, die durch einen mit dem Bauteil (8) vergossenen Kunststoffkörper (10) gehalten sind, wobei das Bauteil (8) mittels des Kunststoffkörpers (10) am Wärmeverteiler (2) befestigt ist.
- Motorbaueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Leistungselektronik aufweisende Bauteil (8) elektrische Anschlüsse (13, 18) zu dem den Zwischenkreis beinhaltenden Bauteil (14) und zu dem die Steuerelektronik aufweisenden Bauteil (16) aufweist sowie Leitungsanschlüsse (12) zum Motor (1).
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