CN102290903A - 泵机组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动机，其具有壳体。基本上电动机的所有功能元件都以通常的方式设置在该壳体中。此外，在该电动机的壳体中集成有用于散热的热管。

Description

泵机组

技术领域

本发明涉及一种电动机。

背景技术

众所周知，电动机运行时所产生的热量会从电动机分散到电动机壳体的外表上。为此，迄今为止在电动机壳体上采用例如固体热导体，利用热导体首先将废热从诸如功率电子电路组件的发热部件散发到电动机的外壁上，并从那里再散发到电动机的外部环境中。

这种热导体的缺点在于，根据其将要散发的热量，在电动机壳体的内部需要比较大的空间，从而使它们在不小的程度上共同决定了电动机的整体规模。此外，发热部件必须始终设置在散热的外表面的附近。

发明内容

在此背景下，本发明的目的在于提出一种电动机，其与迄今已知的电动机相比具有更好的散热性。

本发明的这一目的通过一种电动机得以实现，该电动机具有至少一个壳体，电动机的几乎所有功能元件都以传统的方式设置在壳体中，此外，在电动机的壳体中还集成了至少一个用于散热的热管(Heatpipe)。

热管是一种具有封闭的、优选是细长的空心体的热交换器，空心体部分地充有液体。随着热量输入热管中，位于热量输入区域中的液体蒸发，此时，液体在与热量输入区域间隔开的热管部分中冷凝，并在那里将先前吸收的热量释放。

在根据本发明的电动机中，使用一个或多个这样的热管来代替迄今的传统的热导体，用以从电动机壳体的内部散发热量。此时的优点在于，与迄今使用的热导体相比，热管在散热时的热流密度更大。

就此而言，当散发相同的热量时，相对于迄今使用的热导体，可以更加紧凑地设置热管，从而可以使整个电动机与相同功率的迄今已知的电动机相比具有明显更小的尺寸。此外，可以通过更长的距离进行散热，由此在设置发热部件时可以得到更大的自由。热量还可以通过更大的壳体范围分布散发。

替代地，通常还可以使用其尺寸基本上与迄今使用的热导体相当的热管，从而在电动机尺寸相同时，相比于迄今已知的电动机能够实现更大的功率。

就在电动机中使用的、通常构成电动机壳体内的重要热源的功率电子电路来说，由于热管良好的散热特性，而可以进一步有利地使用成本较低的功率电子电路组件，它们尽管产生较多的废热，但是当该较多的热量能够通过热管毫无问题地散发时，这也是可以接受的。

优选在其中设置热管的壳体可以是电动机的定子壳体。相应地，可以将热管设置在这样的壳体中：在该壳体封装了电动机的承载一个或多个线圈的固定部分。在定子壳体中，可以优选将热管设置在从外面围绕定子的区域内。该区域不仅可以在端侧连接定子，也可以在外周连接定子。

根据本发明的电动机优选是泵机组的一部分。泵机组通常由电动机和由该电动机驱动的泵组成，并且除了定子壳体以外还具有泵壳体，泵壳体连接在定子壳体的端部，在该端部上，电动机的转子或驱动轴从定子壳体引出。还可以优选在其中集成有热管的壳体是泵壳体。此外，还可以设想将热管设置为，使它们从定子壳体延伸进入直接与定子壳体相邻的泵壳体中，或者存在这样的可能性，即，无论是在定子壳体中还是在泵壳体中都设置至少一个热管。

电动机可以在其壳体外侧上具有接线盒，接线盒通常将电动机与电源连接在一起，并经常包括至少一部分功率与控制电路以及电动机控制元件。在泵机组中，必要时还可以将接线盒设置在泵壳体的外侧。在本发明的意义下，这种附加的接线盒也优选构成电动机壳体的一部分，在其中可以内置至少一个热管，也就是说，热管也可以设置在安装于定子壳体或泵壳体外侧上的附加壳体中，并对安装在那里的发热部件散热。

优选将热管设置在壳体的壁中，即特别是在定子壳体、泵壳体和/或接线盒的壁中。因此，壳体的壁构成了用于热管的容纳部。该容纳部可以设置在壁的外侧上，例如设置于在那里构成的凹槽中，或者完全设置在壁的内部。这个用于容纳热管的壁适合地与壳体外侧相连或者构成外壁。

相宜地，在蒸发器端部(Verdampferend)的区域中，在热管的外侧上设置至少一个发热部件。因此，将该部件或者一组发热部件设置在热管上，或者相反将热管设置在至少一个发热部件上，使得发热部件与热管的位置导热接触，优选直接接触，在该位置上，热管构成了用于热管中的液体的蒸发器表面。这个或这些部件与热管的最大面积的接触允许在这里实现从这些部件到热管的特别有效的热传递。

优选电动机壳体可以构成至少一个热管的一部分。在这种情况下，优选壳体的一段构成或具有可密封封闭的、要填充工作液体的热管的管腔。

为此，特别优选可以在壳体的壁中构成凹槽，该凹槽至少形成热管的一部分。因此，将根据本发明的电动机的壳体壁构造为，至少在一段中是中空的，在此，在外面形成这样构成的空腔的边界的壁段(Wandungsabschnitte)构成热管的外套。凹槽可以直接包含在壳体壁中。替代地，还可以将壳体壁构造为，至少在一段中是双层壁的，其中，利用间隔开的壁段之间的间隙形成凹槽。

为了构成热管，将热管的至少一部分工作流体相宜地容纳于凹槽中。如果将热管设置为，使得冷凝的工作流体不能在重力条件下回流到热管的蒸发器区域，那么除了工作流体之外，还优选在凹槽中放入灯芯(Docht)。灯芯通常在热管中用于使工作流体从冷凝器区域回流到热管的蒸发器区域。为此目的，灯芯优选由细丝状材料制成，其能够使工作流体因毛细作用而回流。原则上，所有在热管中常用的材料和流体都可以用作灯芯材料和工作流体。

灯芯的尺寸和形状优选为，在凹槽中为工作流体保留足够的空间。例如，灯芯的外部几何形状可以小于凹槽的内部几何形状，或者与凹槽的内部几何形状大体相当，在此，在灯芯内形成连接热管的蒸发器区域和其冷凝器区域的空腔。

如上所述，热管具有包含灯芯和充满工作流体的空腔，该空腔相对于其周围环境密封。如果在壁上构成的凹槽形成用于容纳灯芯和工作流体的空腔，通常也需要针对外部环境密封该凹槽的内部空间。为此优选可以设置盖，凹槽可以通过利用这个盖覆盖凹槽的开口来加以密封。

如果将热管集成于电动机壳体壁的凹槽中，那么当至少一个发热部件在凹槽区域内贴靠在壳体的壁上时，也就是优选贴靠在壳体壁的内侧上时，是适合的。通过这种方式建立从该部件到热管的直接热桥从而可以使该部件的废热以最短的路径从根据本发明的电动机的壳体上散出。在此优选使壁的轮廓，特别是壁的内部轮廓，在发热部件与壁相贴靠的区域中与发热部件的轮廓相匹配，以便在该部件与壁之间实现尽可能大的接触面。

特别优选的是，在所述壳体的壁上将至少一个为与至少一个发热部件贴靠而设置的部段同样构造为平坦的。发热部件同样也相宜地以平侧面(Flachseite)与该平坦的壁段相接触，从而在部件与壁之间形成比较大的接触区域，该接触区域可以将相应多的热量从部件散发到热管中。

在另一个优选的实施方式中，可以将至少一个发热部件设置在安装于壳体中的内壳体中，其中，发热部件通过在内壳体中形成的开口直接或间接地接触壳体的壁。这种内壳体的使用允许将例如位于电动机壳体外面的电动机的电子组件的组合(例如电路板)预安装在内壳体中，并随后将预安装的内壳体安装在电动机壳体中。在这里，发热部件在内壳体中适当地直接设置在在内壳体上形成的开口前，从而可以通过使它们彼此直接接触而通过该开口在发热部件和集成于壳体壁中的热管之间形成导热连接。

为了能够尽可能有效地从电动机壳体向电动机的外部环境中散热，使电动机的外表面尽可能的大是有意义的。在这种情况下，可以优选在电动机壳体的外侧上设置散热片。在这里，至少在电动机壳体的与热管的冷凝器区域邻接的区域中设置散热片是特别合适的。散热片在电动机壳体上也优选至少设置在与热管区域邻接的一段中，在此，热管将先前由发热部件吸收的热量排出。

热管优选以其纵轴线平行于电动机的转动轴延伸。因此，热管优选具有与根据本发明的电动机的转子或与转子耦合的驱动轴相同的取向(Ausrichtung)。但是应当指出的是，热管在壳体中的取向基本上是任意的。因此，特别是当热管设置在接线盒或泵壳体中时，其也可以相对于电动机的转动轴垂直或倾斜取向。

如上所述，根据本发明的电动机优选是泵机组的一部分。就此而言，本发明还涉及一种泵机组，除了泵以外，该泵机组还具有带有以上所述特征的驱动电机。在电动机壳体和/或泵壳体中使用热管，可以使这种泵机组与迄今已知的同等效率的泵机组相比设计得更紧凑，或者与同样大小的泵机组相比功率更强大。来自诸如功率开关的电子组件的废热可以通过热管轻易地分散到更大的壳体区域上。

附图说明

下面根据在附图中示出的实施例对本发明做进一步的说明。

图1以透视分解图示意性示出了电动机的第一种定子壳体，

图2以透视分解图示意性示出了根据第二种实施方式的电动机的定子壳体，

图3以透视分解图示意性示出了根据第三种实施方式的电动机的定子壳体，

图4以纵剖面图示出了如图3所示的电动机的定子壳体，

图5以透视分解图示意性示出了根据第四种实施方式的电动机的定子壳体，

图6以透视分解图示意性示出了根据第五种实施方式的电动机的定子壳体，

图7以透视图示意性示出了根据第六种实施方式的电动机的定子壳体，

图8以分解图示出了如图7所示的定子壳体，

图9以纵剖面图示出了如图7所示的电动机的定子壳体，

图10以透视分解图示意性示出了根据第七种实施方式的电动机的定子壳体，

图11示出了在安装状态下的如图10所示的定子壳体，

图12以透视分解图的俯视图示出了用于设置在定子壳体中的内壳体，

图13以底面图示出了如图10所示的内壳体。

具体实施方式

在图1中示出了作为泵机组的一部分的电动机的定子壳体2。该定子壳体2通常用于安放电动机的定子。如同下面所述的其他附图一样，为清楚起见，在图1中省略了对定子的描述。定子2的形状基本上是空心圆柱形的，其中，在定子2的端部上设置法兰4。法兰4用于将定子2固定在泵机组上。为此，在法兰4上沿其圆周均匀地分布有多个穿孔6，用于接收未示出的固定螺丝。

定子壳体2的外壁8构造为空腔的。也就是说，在外壁8中形成沿整个圆周伸展的环形凹槽10，该凹槽沿外壁8的纵向延伸。凹槽10用于安放热管的灯芯12，因此热管部分地由定子壳体2的外壁8一起构成。一旦灯芯12通过端侧开口引入凹槽10中，并装入作为工作介质的液体，就用盖14将凹槽10从端侧关闭，盖14在背对法兰4的端部上封闭整个定子壳体2。

灯芯12具有圆柱环的形状。如对于热管的灯芯是典型的，灯芯12以及所有其他在以下所述的图中示出的灯芯如通常那样由细丝状材料制成。灯芯12的成型也如同其他所述的灯芯的成型一样，例如可以这样实现，首先通过薄膜浇铸(Foliengieβen)使由细丝状材料制成的薄膜成型，然后将薄膜围绕圆柱核心卷绕，以形成圆柱环，最后通过烧结进行加固。还可以采用金属粉末注射成型(MIM)作为使灯芯12成型的另一种方法，这种方法特别有利于实现复杂的灯芯几何形状。

由外壁8和设置在外壁8中的灯芯12构成的热管用于对诸如功率电子电路或功率开关等设置在定子壳体2中的发热部件16进行散热。部件16被适当地设置为，直接靠近或贴靠在外壁8的内侧，以确保最有效地将热量从部件16传递到热管。

图2所示的定子壳体2′与如图1所示的定子壳体2的不同之处仅在于热管的设计，也就是说，仅在于在定子壳体2′的外壁8′中形成的凹槽10′和设置在凹槽10′中的灯芯12′的设计。因此，凹槽10′仅经过外壁8′的一半周长延伸。与此相应的是，设置在凹槽10′中的灯芯12′的形状为延伸经过180°角的圆柱环形段。

在图3和图4中示出了定子壳体18，其中，定子壳体18的外壁20在其外侧上配备有多个散热片22。定子壳体18的外壁20还构成热管的一部分。为此目的，在外壁20中构造凹槽24，用于容纳灯芯26。凹槽24沿外壁20的圆周方向延伸经过约180°的角度范围，并沿外壁20的纵向直至横壁28的高度，横壁28将定子壳体18的内腔分成两个彼此分离的部分。灯芯26具有与凹槽24的外围轮廓相符的拱形结构，并沿该拱形结构的方向延伸经过大约180°的角度范围。为了能够将凹槽24与而后设置的灯芯26一起密封封闭，设置了盖30，其轮廓基本上与凹槽24的横截面轮廓相对应。

在定子壳体18的内侧上构造凸出部32，使其位于凹槽24的高度上并直接连接在横壁28上，凸出部32构成了平侧面，这些平侧面与定子壳体18的否则为圆形的内横截面轮廓正切地相切。将至少一个由凸出部32构成的平侧面作为对发热部件16的接触面。因此，发热部件16的废热能够以特别有效的方式散发到热管上，并从那里通过外壁20和设置在外壁20上的散热片22排放到定子壳体18的外部环境中。

在图5中示出了定子壳体36，在其外壁38上同样设置了许多沿外壁38的整个圆周伸展的散热片40。定子壳体36的内横截面轮廓主要呈圆形，但是此时在该部分中形成了三个相互毗邻的平侧面(Flachseite)42、44和46。在平侧面42的区域内，在外壁38中形成凹槽48，其沿外壁38的圆周方向延伸越过平侧面42的两个端部。凹槽48的横截面轮廓在其外侧上与外壁38的外轮廓相对应地构造为圆形的，而在其内侧上与平侧面42相对应地同样构造为平的。凹槽48用于安放灯芯50，灯芯50的形状基本上与凹槽48的形状相符。设置了盖52，用以密封封闭凹槽48，盖52的外轮廓基本与凹槽48的外轮廓相符。

如图6所示的定子壳体18′基本上与图3和图4中的定子壳体18是相同的。定子壳体18′与定子壳体18的不同之处在于，在定子壳体18′的外壁20′中构成沿外壁20′的整个圆周延伸的凹槽24。与此相应的是，为了进行安放，将设置在凹槽24中的灯芯26构造为圆柱环形的，并将用于封闭凹槽24′的盖30′构造为环形的。

如图7至图9所示的定子壳体18″也基本上与图3和图4中的定子壳体18是相同的。其与定子壳体18的不同之处仅在于，在定子壳体18″的外壁20″上没有设置散热片22。

如图10和图11所示的定子壳体18″′类似于如图7至图9所示的定子壳体18″。在定子壳体18″′的外壁20″′上，彼此直径相对地形成两个沿外壁20″′的纵向延伸的钻孔状的凹槽70。在凹槽70中插入管状灯芯72。灯芯72的自由内腔形成用于构成热管所需要的工作流体的空间。凹槽70被盖74密封封闭。

图12和图13示出了其中设置有若干电子组件的内壳体53。就安装而言，将内壳体53设置在电动机的定子壳体中并由合成材料制成。内壳体53的一个端面构造为封闭的，而另一个端面构造为开放的。

在内壳体53中，从封闭的端侧开始，设置了其上设置有功率电子电路的组件56的第一电路板54以及主电路板58。然后沿朝着泵壳体53的开放端侧的方向加上盖板60、显示屏板62、显示屏盖板64和显示屏66。

设置在电路板54上的功率电子电路的组件56产生相对较大的热量，该热量通过至少一个设置在定子壳体中的热管从定子壳体散出。为了能够使组件56与热管或包含热管的壳体直接导热接触，在内壳体53的周侧上与组件56的位置相对应地形成开口68，通过这些开口可以使组件56与包含热管的壳体导热连接。

附图标记列表

2，2′                  定子壳体

4                       法兰

6                       钻孔

8，8′                  外壁

10，10′                凹槽

12，12′                灯芯

14                      盖

16                      部件

18，18′，18″，18″′  定子壳体

20，20′，20″，20″′  外壁

22                      散热片

24，24′                凹槽

26，26′                灯芯

28                      横壁

30，30′                盖

32                      凸出部

36                      定子壳体

38                      外壁

40                      散热片

42                      平侧面

44                      平侧面

46                      平侧面

48                      凹槽

50                      灯芯

52                      盖

53                      内壳体

54                      电路板

56                      组件

58                      主电路板

60                      盖板

62                      显示屏板

64                      显示屏盖板

66                      显示屏

68                      开口

70                      凹槽

72                      灯芯

74                      盖

Claims (18)

1.一种具有至少一个壳体的电动机，其特征在于，在所述壳体中集成有至少一个用于散热的热管。

2.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述壳体是所述电动机的定子壳体(2，2′，18，18′，18″，18″′，36)。

3.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述电动机是泵机组的一部分，并且所述壳体是泵壳体。

4.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述壳体是接线盒。

5.如前面任一项权利要求所述的电动机，其特征在于，所述至少一个热管集成在所述壳体的壁中。

6.如前面任一项权利要求所述的电动机，其特征在于，将至少一个发热部件在蒸发器端部区域中设置在所述热管的外侧上。

7.如前面任一项权利要求所述的电动机，其特征在于，所述壳体构成至少一个热管的一部分。

8.如前面任一项权利要求所述的电动机，其特征在于，在所述壳体的壁中构成凹槽(10，10′，24，24′，48，70)，该凹槽至少构成所述热管的一部分。

9.如权利要求8所述的电动机，其特征在于，所述热管的工作流体容纳于所述凹槽(10，10′，24，24′，48，70)中。

10.如权利要求9所述的电动机，其特征在于，所述热管的灯芯(12，12′，26，26′，50，72)容纳于所述凹槽(10，10′，24，24′，48，70)中。

11.如权利要求8到10中任一项所述的电动机，其特征在于，所述至少一个在所述壳体的壁上构成的凹槽(10，10′，24，24′，48，70)通过盖(14，30，30′，52，74)密封封闭。

12.如权利要求6到8中任一项所述的电动机，其特征在于，至少一个发热部件(16)在所述凹槽(10，10′，24，24′，48，70)的区域中贴靠在所述壳体的壁上。

13.如权利要求7到12中任一项所述的电动机，其特征在于，在所述壳体的壁上，将至少一个为与至少一个发热部件贴靠而设置的部段同样构造为平坦的。

14.如前面任一项权利要求所述的电动机，其特征在于，在设置在所述壳体中的内壳体(53)中设置所述至少一个发热部件(16)，其中，所述发热部件(16)通过在所述内壳体(53)中形成的开口(68)与所述壳体的壁直接或间接地接触。

15.如前面任一项权利要求所述的电动机，其特征在于，在所述壳体的外侧上设置散热片(22，40)。

16.如前面任一项权利要求所述的电动机，其特征在于，将所述至少一个热管集成在所述壳体的外壁(8，8′，20，20′，20″，38)中。

17.如前面任一项权利要求所述的电动机，其特征在于，所述热管以其纵轴平行于所述电动机的转动轴延伸。

18.一种具有泵和电驱动电机的泵机组，其特征在于，所述电驱动电机是如前面任一项权利要求所述的电动机。

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