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Dokumentenidentifikation DE102005038209A1 15.02.2007
Titel Kühlmittelpumpe für Elektromotore
Anmelder WILO AG, 44263 Dortmund, DE
Erfinder Strelow, Günter, 44801 Bochum, DE
Vertreter COHAUSZ DAWIDOWICZ HANNIG & SOZIEN, 40237 Düsseldorf
DE-Anmeldedatum 12.08.2005
DE-Aktenzeichen 102005038209
Offenlegungstag 15.02.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.02.2007
IPC-Hauptklasse H02K 9/19(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft einen flüssigkeitsgekühlten Elektromotor mit einem internen Kühlkreislauf, der von einer Motorkreisel-Kühlpumpe umgewälzt wird, wobei die Kühlpumpe mit einer von der Elektromotorwelle getrennten Welle teilweise oder vollständig innerhalb des Gehäuses des Elektromotors angeordnet ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen flüssigkeitsgekühlten Elektromotor mit einem internen Kühlkreislauf, der von einer Motorkreisel-Kühlpumpe umgewälzt wird.

Große Elektromotore benötigen zum Ableiten der Verlustwärme Kühleinrichtungen. Als Kühlmedium werden sowohl Gase als auch flüssige Medien verwendet. Da in der Regel eine Konvektion zur Abfuhr der Verlustleistung nicht ausreicht, werden Ventilatoren oder Pumpen für die Strömungserzeugung eingesetzt.

Vielfach treibt der Elektromotor diese Komponenten an. Das Ventilator- oder Pumpenrad ist dabei direkt mit der Welle des Motors verbunden. Werden andere Drehzahlen als die Wellendrehzahl benötigt, werden Lösungen mit einem zwischengeschalteten Getriebe oder Kupplungen verwendet. Bei Pumpen, die in explosionsgefährdeten Umgebungen eingesetzt werden, müssen diese Komponenten zusätzlich die EX-Schutz Anforderungen (Vermeidung von Funken) erfüllen. Üblicherweise werden solche Teile nur in geringen Stückzahlen produziert und sind sehr teuer. Sie beeinflussen damit die Kosten des Gesamtaggregates erheblich. Aufgrund der starren Kupplung mit der Antriebswelle des Motors, wird das Kühlmedium auch umgewälzt, wenn kein Kühlbedarf besteht. Dies verringert die Leistungsbilanz der Maschine.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Antrieb des Kühlkreislaufes eines Elektromotors so zu verbessern, dass bei einfacher Herstellung eine konstruktive Einheit besteht, die eine leichte Montage ermöglicht, eine bedarfsgerechte Anpassung der Kühlleistung schafft und insbesondere Maßnahmen für einen EX-Schutz erübrigt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kühlpumpe mit einer von der Elektromotorwelle getrennten Welle teilweise oder vollständig innerhalb des Gehäuses des Elektromotors angeordnet ist.

In den Elektromotor wird eine in großen Stückzahlen hergestellte Nassläuferpumpe eingebaut. Hierdurch sind deutliche Kostensenkungen erzielbar und die Pumpe kann unabhängig von der Wellendrehzahl betrieben werden. Das bedeutet: Das Medium wird nur dann umgewälzt, wenn gekühlt werden muss. Bei Verwendung einer drehzahlgeregelten Pumpe kann die Kühlleistung bedarfsgerecht angepasst werden. Durch den Einbau der Pumpe in den Motor, sind extra Maßnahmen für den EX-Schutz nicht erforderlich, bzw. können mit einem deutlich geringeren Aufwand als bei extern betriebenen Aggregaten realisiert werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen

1 einen axialen Schnitt durch den Elektromotor einer Motorkreiselpumpe und

2 einen Ausschnitt aus 1.

Der Elektromotor 1 einer Motorkreiselpumpe weist eine Motorwelle 2 auf, auf der ein Rotor 3 sitzt, der von einer Statorwicklung 4 umgeben ist. An einem Ende der Motorwelle 2 ist die Welle einer nicht dargestellten Kreiselpumpe mit ihrem Läufer koaxial angeschlossen, wobei das Pumpengehäuse am Motorengehäuse 6 befestigt ist.

Innerhalb des Motorengehäuses 6 befinden sich die Kanäle 7 eines Kühlkreislaufes, dessen Kühlflüssigkeit von einem separaten Motorpumpenaggregat umgewälzt wird, das eine von einem Elektromotor angetriebene Kreiselpumpe besitzt und im Folgenden „Kühlpumpe" 8 genannt wird. Die Kühlpumpe 8 ist eine Nassläuferpumpe mit einem innerhalb eines Spalttopfes 9 angeordneten Rotor 10, der auf einer Welle 8a sitzt, die an ihrem Ende den Pumpenläufer 5 trägt. Statt eines Spalttopfes kann der Rotor auch von einem Spaltrohr umgeben sein.

Die Kühlpumpe 8 saugt mit ihrem Läufer 5 über einen koaxialen, im Kühlpumpengehäuse 11 angeordneten Kanal 7a das Kühlmittel an und fördert es in einen Kanal 7b, der seitlich im Kühlpumpengehäuse 11 neben dem Motorenstator verläuft.

Das Gehäuse 6 des zu kühlenden Elektromotors 1 bildet einen von außen zugänglichen Aufnahmeraum 12, der nach außen zur Umgebung des Elektromotors 1 hin offen ist (Öffnung 13), solange die Öffnung 13 nicht verschlossen ist. In den Raum 12 ist die Kühlpumpe 8 mit ihrem Gehäuse 11 von außen formschlüssig einschiebbar, wobei die Außenabmessungen des Kühlpumpengehäuses 11 den Innenabmessungen des Aufnahmeraums 12 entsprechen. Die elektrischen Anschlüsse der Kühlpumpe 8 mit den elektrischen Anschlüssen im Aufnahmeraum 12 erfolgen über Steckverbindungen 14, die außen am Gehäuse 11 und innen im Aufnahmeraum 12 befestigt sind, so dass nach dem Einschieben der Kühlpumpe 8 die Verbindungen geschlossen sind.

In gleicher Weise werden durch das Einschieben der Kühlpumpe 8 in den Aufnahmeraum 12 die hydraulischen Verbindungen der Kanäle 7, 7a, 7b hergestellt, die in den Innen- und Außenwänden miteinander fluchten. Nach dem Einsetzen der Kühlpumpe 8 wird der Aufnahmeraum 12 bzw. dessen Öffnung 13 durch einen Deckel 15 verschlossen, der von außen auf- und/oder eingesetzt wird.

Die Kühlpumpe 8 kann dadurch gesteuert/geregelt werden, dass sie einmal ausgeschaltet wird und hierbei verschieden lange Einschaltzeiten hat.

Alternativ ist die Drehzahl der Kühlpumpe 8 ist unabhängig von der Drehzahl des Elektromotors 1 regelbar. In beiden Fällen ist eine optimale und genaue Kühlung erreichbar ohne unnötigen Energieaufwand.

Im Ausführungsbeispiel ist bei abgenommenen Deckel 15 der Aufnahmeraum 12 zur Seite des Motorengehäuses 6 hin offen. Der Aufnahmeraum 12 kann sich aber auch zur Stirnseite 16 des Motorengehäuses 6 hin öffnen. Ferner kann der Deckel fehlen, wenn der Aufnahmeraum 12 und seine Öffnung 13 von dem Gehäuse 11 der Kühlpumpe 8 dichtend ausgefüllt sind. Hierbei können die Kühlpumpe und ihr Gehäuse 11 seitlich über das Gehäuse 6 vorstehen. Im letzten Fall kann ein gewölbter Deckel das vorstehende Gehäuse 11 umfassen.


Anspruch[de]
Flüssigkeitsgekühlter Elektromotor (1) mit einem internen Kühlkreislauf (7), der von einer Motorkreisel-Kühlpumpe (8) umgewälzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlpumpe (8) mit einer von der Elektromotorwelle (2) getrennten Welle (8a) teilweise oder vollständig innerhalb des Gehäuses (6) des Elektromotors (1) angeordnet ist. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlpumpe (8) eine Nassläuferpumpe ist, deren Rotor (10) innerhalb eines Spaltrohres oder eines Spalttopfes (9) läuft. Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der Kühlpumpe (8) unabhängig von der Drehzahl des Elektromotors (1) regelbar ist. Elektromotor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (1) einen von außen zugänglichen Aufnahmeraum (12) aufweist, in den die Kühlpumpe (8) von außen einschiebbar ist. Elektromotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (12) in der Außenwand des Elektromotorengehäuses (6) eine Öffnung (13) bildet, durch die die Kühlpumpe (8) einschiebbar und die insbesondere durch einen Deckel (15) oder das Kühlpumpengehäuse (11) verschließbar ist. Elektromotor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlpumpe (8) durch Steckverbindungen (14) mit den elektrischen und/oder hydraulischen Anschlüssen des Elektromotors (1) verbunden ist. Elektromotor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (1) der Antrieb einer Motorpumpe insbesondere einer Kreiselpumpe ist.






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