DE102007029377A1 - Method for heat removal of electronic components for operation of a liquid pump - Google Patents

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Abstract

Bei dem Verfahren werden die elektronischen Bauteile (2) mit einem aus metallischen Werkstoffen bestehenden Träger (1) kontaktiert, der aus einem in der Zuleitung oder in der Ableitung für die Flüssigkeitspumpe (3) integrierten Strömungsrohr (1a) besteht und an seiner Außenseite ein plattenförmiges Element (1b) zur Kontaktierung der elektronischen Bauteile (2) aufweist. Die Wärmeabfuhr erfolgt dabei von den elektronischen Bauteilen (2) über das plattenförmige Element (1b) und das Strömungsrohr (1a) des Trägers (1) in das flüssige zu beströmende Medium. Gegenstand der Erfindung sind ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie die Verwendung der Vorrichtung als Kühlvorrichtung zur Kühlung von elektronischen Bauteilen (2) zum Betrieb einer Kühlwasserpumpe in einem Kraftfahrzeug.In the method, the electronic components (2) are contacted with a carrier (1) consisting of metallic materials which consists of a flow tube (1a) integrated in the feed line or in the discharge line for the liquid pump (3) and has a plate-shaped on its outside Element (1b) for contacting the electronic components (2). The heat dissipation takes place from the electronic components (2) via the plate-shaped element (1b) and the flow tube (1a) of the carrier (1) in the liquid to be flowed medium. The invention further provides an apparatus for carrying out the method and the use of the device as a cooling device for cooling electronic components (2) for operating a cooling water pump in a motor vehicle.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Wärmeabfuhr von elektronischen Bauteilen zum Betrieb einer Flüssigkeitspumpe. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie auf einer Verwendung der Vorrichtung.The The invention relates to a method for heat removal of electronic components for operating a liquid pump. The invention further relates to a device for implementation the method as well as on a use of the device.

Verfahren zur Wärmeabfuhr von elektronischen Bauteilen zum Betrieb von Flüssigkeitspumpen sind bekannt. In der DE 102 46 349 A1 wird eine Kühlvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Kühlkanal für ein Kühlmedium beschrieben. Bei dieser Kühlvorrichtung ist vorgesehen, dass die elektronischen Bauteile an der Außenseite des Kühlkanals angeordnet sind. Als Kühlkanal kann dabei unter anderem auch der Eintrittstutzen einer Kreiselpumpe angesehen werden. In der Regel erfolgt die Wärmeabfuhr aus der Elektronik jedoch innerhalb des Pumpengehäuses im Bereich des elektrischen Antriebs. Dabei werden die Elektronikbauteile über wärmeleitende Materialien an kühlmittelführende Bauteile innerhalb der Pumpe angebunden. Dabei ist nachteilig, dass zusätzlich eine Wärmeeinstrahlung des Pumpenantriebs auf die Pumpenelektronik zu verzeichnen ist, die zusätzlich abgeführt werden muss. Darüber hinaus muss die Pumpe im Bereich ihres Antriebes konstruktiv relativ aufwändig ausgebildet sein.Methods for heat removal of electronic components for the operation of liquid pumps are known. In the DE 102 46 349 A1 a cooling device for a motor vehicle is described with a cooling channel for a cooling medium. In this cooling device it is provided that the electronic components are arranged on the outside of the cooling channel. As a cooling channel can also be considered, among other things, the inlet connection of a centrifugal pump. As a rule, however, the heat dissipation from the electronics takes place within the pump housing in the area of the electric drive. The electronic components are connected via heat-conducting materials to coolant-carrying components within the pump. It is disadvantageous that in addition a heat radiation of the pump drive is recorded on the pump electronics, which must be additionally dissipated. In addition, the pump must be constructive relatively complex in the field of their drive.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Wärmeabfuhr von elektronischen Bauteilen zum Betrieb einer Flüssigkeitspumpe zu schaffen, bei dem lediglich die Wärme von den elektronischen Bauteilen abgeführt werden muss und gleichzeitig konstruktiv relativ aufwändige Vorkehrungen innerhalb der Flüssigkeitspumpe zur Wärmeabfuhr aus den elektronischen Bauteilen vermieden werden. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie eine Verwendung der Vorrichtung zu schaffen.Of the The invention is therefore based on the object, a method for heat dissipation of electronic components for operating a liquid pump to create in which only the heat from the electronic Components must be removed and at the same time constructive relatively complicated arrangements within the liquid pump to prevent heat dissipation from the electronic components become. The invention is also based on the object, a corresponding device for carrying out the method and a use of the To create device.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Wärmeabfuhr von elektronischen Bauteilen zum Betrieb einer Flüssigkeitspumpe gelöst, bei dem die elektronischen Bauteile mit einem aus metallischen Werkstoffen bestehenden Träger kontaktiert werden, der aus einem in der Zuleitung oder in der Ableitung für die Flüssigkeitspumpe integrierten Strömungsrohr besteht und an seiner Außenseite ein plattenförmiges Element zur Kontaktierung der elektronischen Bauteile aufweist und bei dem die Wärmeabfuhr von den elektronischen Bauteilen über das plattenförmige Element und das Strömungsrohr des Trägers in das flüssige zu strömende Medium erfolgt. Unter der Bezeichnung „elektronische Bauteile" sind diejenigen elektronischen Bauteile zu verstehen, die zum Betrieb der Flüssigkeitspumpe oder zu deren Steuerung erforderlich sind. Als Flüssigkeitspumpe können beispielsweise Axial- oder Kreiselpumpen eingesetzt werden.The The object underlying the invention is achieved by a method for heat dissipation of electronic components for operation solved a liquid pump, wherein the electronic Components with a carrier consisting of metallic materials be contacted, the one in the supply line or in the discharge for the liquid pump integrated flow tube exists and on its outside a plate-shaped Has element for contacting the electronic components and in which the heat dissipation from the electronic components via the plate-shaped element and the flow tube of the carrier into the liquid to be flowed Medium takes place. Under the name "electronic components" are those electronic components that are meant for operation the liquid pump or for their control required are. As a liquid pump, for example Axial or centrifugal pumps are used.

Der Träger besteht aus metallischen Werkstoffen, wobei bevorzugt Aluminium eingesetzt wird. das Strömungsrohr des Trägers weist in der Regel bevorzugt einen kreisförmigen Strömungsquerschnitt auf. Es ist jedoch auch möglich, eine andere Form des Strömungsquerschnitts vorzusehen. Das plattenförmige Element des Trägers dient zur Auflage oder Montage der elektronischen Bauteile. Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, dass die Wärmeabfuhr über den in der Zuleitung oder in der Ableitung angeordneten Träger relativ schnell erfolgen kann, wobei gleichzeitig konstruktive Aufwendungen innerhalb der Flüssigkeitspumpe zur Wärmeabfuhr vermieden werden können. Ferner kommt es dabei nicht zur nachteiligen Wärmeeinstrahlung des Pumpenantriebs auf die Pumpenelektronik. Das Verfahren ermöglicht gleichzeitig den Einsatz von Flüssigkeitspumpen höherer Leistungsklassen, die im 400 W-Bereich liegen und Stromstärken von über 30 A ermöglichen.Of the Carrier consists of metallic materials, with preference Aluminum is used. the flow tube of the carrier As a rule, it has a circular flow cross-section. However, it is also possible, another form of flow cross-section provided. The plate-shaped element of the carrier serves to support or assemble the electronic components. It has It has surprisingly been shown that the heat dissipation over arranged in the supply line or in the discharge carrier can be done relatively quickly, while constructive expenses within the fluid pump for heat dissipation can be avoided. Furthermore, it does not come to it adverse heat radiation of the pump drive on the Pump electronics. The procedure allows simultaneous the use of liquid pumps of higher power classes, in the 400 W range and currents of over 30 A allow.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Wärmeabfuhr von den elektronischen Bauteilen über ein Gehäuse erfolgt, dass die elektronischen Bauteile mindestens teilweise umschließt und das mit dem plattenförmigen Element verbunden ist. Dabei kann es möglich sein, dass das Gehäuse und das plattenförmige Element als Einzelteil gefertigt sind. Auf diese Weise wird vorteilhaft die Anbindung der elektronischen Bauteile an das plattenförmige Element erleichtert.A preferred embodiment of the invention is that the heat dissipation from the electronic components via a housing takes place that the electronic components at least partially encloses and which is connected to the plate-shaped element. It may be possible that the housing and the plate-shaped element are manufactured as a single part. In this way, the connection of the electronic is advantageous Relieves components to the plate-shaped element.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wärmeabfuhr von den elektronischen Bauteilen im Abstand von 5 mm bis 30 cm vom Eintritt E oder vom Austritt A für das flüssige zu strömende Medium der Flüssigkeitspumpe erfolgt. Auf diese Weise lässt sich der Träger besonders einfach in der Zuleitung oder in der Ableitung für die Flüssigkeitspumpe integrieren und die Wärmeabfuhr einfach realisieren.According to one further preferred embodiment of the invention is provided that the heat dissipation of the electronic components in the Distance from 5 mm to 30 cm from entrance E or exit A for the liquid to be flowed medium of the liquid pump he follows. In this way, the carrier can be especially easy in the inlet or outlet for integrate the liquid pump and the heat dissipation easy to realize.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gelöst, die aus einem aus metallischen Werkstoffen bestehenden Träger besteht, der aus einem Strömungsrohr und einem an seiner Außenseite angeordneten plattenförmigen Element gebildet wird. Der Träger besteht aus metallischen Werkstoffen, wobei Aluminium bevorzugt eingesetzt wird. Die Kombination aus Strömungsrohr und plattenförmigen Element, die zusammen den Träger bildet, stellt ein flexibles Baukastenkonzept dar, mit dem sich in besonders vorteilhafter Weise auch ältere Einrichtungen nachrüsten lassen.The The object underlying the invention is further by a device resolved to carry out the procedure, which a support made of metallic materials, that of a flow tube and one on its outside arranged plate-shaped element is formed. Of the Support is made of metallic materials, with aluminum is preferably used. The combination of flow tube and plate-shaped element, which together form the carrier forms a flexible modular concept with which in a particularly advantageous manner, older facilities can be retrofitted.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das plattenförmige Element eine rechteckig ausgebildete Auflagefläche für die elektronischen Bauteile zum Betrieb einer Flüssigkeitspumpe auf. Da viele elektronische Bauteile rechteckig ausgebildet oder in rechteckigen Gehäusen untergebracht sind, ist dadurch die Vorrichtung in besonders vorteilhafter Weise für viele Einsatzzwecke einsetzbar.To a further embodiment of the invention, the plate-shaped Element a rectangular shaped support surface for the electronic components for operating a liquid pump. Because many electronic components are rectangular or rectangular Housing are housed, is thereby the device in a particularly advantageous manner for many purposes used.

Gegenstand der Erfindung ist ferner die Verwendung der Vorrichtung als Kühlvorrichtung zur Kühlung von elektronischen Bauteilen zum Betrieb einer Kühlwasserpumpe in einem Kraftfahrzeug. Kühlwasserpumpen in Kraftfahrzeugen müssen in der Regel einen sehr geringen Bauraum aufweisen, so dass sie in der Regel keine zusätzlichen konstruktiven Ausgestaltungen zur Wärmeabfuhr von elektronischen Bauteilen aufweisen dürfen. Der Einsatz der Vorrichtung ermöglicht somit die Realisierung von einem optimal kleinen Bauraum für die einzusetzende Flüssigkeitspumpe in dem Kraftfahrzeug.object The invention further relates to the use of the device as a cooling device for cooling electronic components for operating a Coolant pump in a motor vehicle. Cooling water pumps in motor vehicles usually have a very small Have installation space, so they usually no additional constructive embodiments for the heat dissipation of electronic May have components. The use of the device thus allows the realization of an optimally small Space for the liquid pump to be used in the motor vehicle.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung (1 bis 4) näher und beispielhaft erläutert.The invention will be described below with reference to the drawing (in which 1 to 4 ) explained in greater detail and by way of example.

In 1 sind der Träger zur Verbindung mit dem Eintritt der Flüssigkeitspumpe, die elektronischen Bauteile sowie die Flüssigkeitspumpe dreidimensional in Form einer Explosionszeichnung dargestellt.In 1 the carrier for connection to the inlet of the liquid pump, the electronic components and the liquid pump are shown in three dimensions in the form of an exploded view.

In 2 sind die elektronischen Bauteile, die Flüssigkeitspumpe, sowie das Strömungsrohr in zusammengebautem Zustand gemäß 1 dreidimensional dargestellt.In 2 are the electronic components, the liquid pump, and the flow tube in the assembled state according to 1 shown in three dimensions.

In 3 sind der Träger zur Verbindung mit dem Austritt der Flüssigkeitspumpe, die elektronischen Bauteile 2 sowie die Flüssigkeitspumpe dreidimensional in Form einer Explosionszeichnung dargestellt.In 3 are the carrier for connection to the outlet of the liquid pump, the electronic components 2 and the liquid pump shown in three dimensions in the form of an exploded view.

In 4 sind die elektronischen Bauteile, die Flüssigkeitspumpe und das Strömungsrohr in zusammengebautem Zustand gemäß 3 dreidimensional dargestellt.In 4 the electronic components, the liquid pump and the flow tube are in the assembled state according to 3 shown in three dimensions.

In 1 sind der aus metallischen Werkstoffen bestehende Träger 1, die elektronischen Bauteile 2 und die Flüssigkeitspumpe 3 dreidimensional in Form einer Explosionszeichnung für den Fall dargestellt, dass es vorgesehen ist, den Träger 1 mit dem Eintritt E für das zu strömenden Medium der Flüssigkeitspumpe 3 zu verbinden. Die Flüssigkeitspumpe 3 weist ferner einen Austritt A für das zu strömende Medium auf. Die elektronischen Bauteile 2 sind hier baukastenförmig dargestellt, wobei nur das äußere Gehäuse zu sehen ist. Der Träger 1 soll somit in der Zuleitung für die Flüssigkeitspumpe 3 integriert sein. Er weist ein Strömungsrohr 1a auf, an dessen Außenseite ein plattenförmiges Element 1b zur Kontaktierung der elektronischen Bauteile 2 ausgebildet ist. In der Regel bestehen das Strömungsrohr 1a sowie das plattenförmige Element 1b aus einem Einzelteil. Es ist jedoch auch möglich, das Strömungsrohr 1a und das plattenförmige Element 1b mehrteilig auszubilden (nicht dargestellt). Bei dem Verfahren zur Wärmeabfuhr von elektronischen Bauteilen 2 zum Betrieb der Flüssigkeitspumpe 3 wird die Wärme von den elektronischen Bauteilen 2 über das plattenförmige Element 1b und das Strömungsrohr 1a in das flüssige zu strömende Medium (nicht dargestellt) abgeführt, dass dann im Inneren des Strömungsrohres 1a fließt.In 1 are the carriers made of metallic materials 1 , the electronic components 2 and the liquid pump 3 represented three-dimensionally in the form of an exploded view in the event that it is provided, the carrier 1 with the inlet E for the medium to be flowed the liquid pump 3 connect to. The liquid pump 3 also has an outlet A for the medium to be flowed. The electronic components 2 are shown here in a modular form, with only the outer housing can be seen. The carrier 1 should thus in the supply line for the liquid pump 3 be integrated. He has a flow tube 1a on, on the outside of a plate-shaped element 1b for contacting the electronic components 2 is trained. As a rule, the flow tube exist 1a and the plate-shaped element 1b from one item. However, it is also possible, the flow tube 1a and the plate-shaped element 1b form multiple parts (not shown). In the method for heat dissipation of electronic components 2 for operation of the liquid pump 3 gets the heat from the electronic components 2 over the plate-shaped element 1b and the flow tube 1a in the liquid to be flowed medium (not shown) dissipated, that then in the interior of the flow tube 1a flows.

In 2 sind die elektronischen Bauteile 2 und die Flüssigkeitspumpe 3 sowie das integrierte Strömungsrohr 1a in zusammengebautem Zustand gemäß 1 dreidimensional dargestellt. Das Strömungsrohr 1a ist dabei zusammen mit seinem plattenförmigen Element 1b mit dem Eintritt für das zu strömende Medium (nicht dargestellt) mit der Flüssigkeitspumpe 3 direkt verbunden. Für viele Einsatzzwecke kann es jedoch vorteilhaft sein, die Wärmeabfuhr im Abstand von 5 mm bis 30 cm vom Eintritt E oder vom Austritt A für das flüssige zu strömende Medium der Flüssigkeitspumpe 3 vorzunehmen (nicht dargestellt).In 2 are the electronic components 2 and the liquid pump 3 as well as the integrated flow tube 1a in assembled condition according to 1 shown in three dimensions. The flow tube 1a is together with his plate-shaped element 1b with the inlet for the medium to be flowed (not shown) with the liquid pump 3 directly connected. For many applications, however, it may be advantageous, the heat dissipation at a distance of 5 mm to 30 cm from the inlet E or from the outlet A for the liquid to be flowed medium of the liquid pump 3 to make (not shown).

In 3 sind der Träger 1, der aus dem integrierten Strömungsrohr 1a und dem plattenförmigen Element 1b besteht, zusammen mit den elektronischen Bauteilen 2 und der Flüssigkeitspumpe 3 in Form einer Explosionszeichnung für den Fall dargestellt, dass es vorgesehen ist, den Träger 1 mit dem Austritt A für das flüssige zu strömende Medium der Flüssigkeitspumpe 3 direkt zu verbinden.In 3 are the carrier 1 that made the integrated flow tube 1a and the plate-shaped element 1b exists, together with the electronic components 2 and the liquid pump 3 represented in the form of an exploded view in the event that it is provided, the carrier 1 with the outlet A for the liquid to be flowed medium of the liquid pump 3 connect directly.

In 4 sind die elektronischen Bauteile 2, die Flüssigkeitspumpe 3 und das Strömungsrohr 1a, an dessen Außenseite das plattenförmige Element 1b angeordnet ist, dreidimensional in zusammengebautem Zustand gemäß 3 dargestellt. Bei der konstruktiven Ausgestaltung der Flüssigkeitspumpe 3 kann auf zusätzliche Anordnungen zur Wärmeabfuhr von den elektronischen Bauteilen 2 vollständig verzichtet werden, was besonders dann vorteilhaft ist, wenn als Flüssigkeitspumpe 3 eine Kühlwasserpumpe in einem Kraftfahrzeug anzuordnen ist.In 4 are the electronic components 2 , the liquid pump 3 and the flow tube 1a on the outside of which the plate-shaped element 1b is arranged, three-dimensionally in the assembled state according to 3 shown. In the structural design of the liquid pump 3 can rely on additional arrangements for heat dissipation from the electronic components 2 completely omitted, which is particularly advantageous if as a liquid pump 3 a cooling water pump is to be arranged in a motor vehicle.

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Claims (6)

Verfahren zur Wärmeabfuhr von elektronischen Bauteilen (2) zum Betrieb einer Flüssigkeitspumpe (3), bei dem die elektronischen Bauteile (2) mit einem aus metallischen Werkstoffen bestehenden Träger (1) kontaktiert werden, der aus einem in der Zuleitung oder in der Ableitung für die Flüssigkeitspumpe (3) integrierten Strömungsrohr (1a) besteht und an seiner Außenseite ein plattenförmiges Element (1b) zur Kontaktierung der elektronischen Bauteile (2) aufweist und bei dem die Wärmeabfuhr von den elektronischen Bauteilen (2) über das plattenförmige Element (1b) und das Strömungsrohr (1a) des Trägers (1) in das flüssige zu strömende Medium erfolgt.Method for heat removal of electronic components ( 2 ) for operating a liquid pump ( 3 ), in which the electronic components ( 2 ) with a support made of metallic materials ( 1 ) coming from one in the supply line or in the discharge for the liquid pump ( 3 ) integrated flow tube ( 1a ) and on its outside a plate-shaped element ( 1b ) for contacting the electronic components ( 2 ) and in which the heat dissipation from the electronic components ( 2 ) over the plate-shaped element ( 1b ) and the flow tube ( 1a ) of the carrier ( 1 ) takes place in the liquid medium to be flowed. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Wärmeabfuhr von den elektronischen Bauteilen (2) über ein Gehäuse erfolgt, das die elektronischen Bauteile (2) mindestens teilweise umschließt und das mit dem plattenförmigen Element (1b) verbunden ist.Method according to Claim 1, in which the heat removal from the electronic components ( 2 ) via a housing that houses the electronic components ( 2 ) at least partially surrounds and that with the plate-shaped element ( 1b ) connected is. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem die Wärmeabfuhr von den elektronischen Bauteilen (2) im Abstand von 5 mm bis 30 cm vom Eintritt E oder vom Austritt A für das flüssige zu strömende Medium der Flüssigkeitspumpe (3) erfolgt.Method according to Claim 1 or Claim 2, in which the heat removal from the electronic components ( 2 ) at a distance of 5 mm to 30 cm from the inlet E or from the outlet A for the liquid medium to be flowed through the liquid pump ( 3 ) he follows. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die aus einem aus metallischen Werkstoffen bestehenden Träger (1) besteht, der aus einem Strömungsrohr (1a) und einem an seiner Außenseite angeordneten plattenförmigen Element (1b) gebildet wird.Apparatus for carrying out the method according to one of claims 1 to 3, which consists of a substrate consisting of metallic materials ( 1 ) consisting of a flow tube ( 1a ) and a plate-shaped element ( 1b ) is formed. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der das plattenförmige Element (1b) eine rechteckig ausgebildete Auflagefläche für die elektronischen Bauteile (2) zum Betrieb einer Flüssigkeitspumpe aufweist.Device according to Claim 4, in which the plate-shaped element ( 1b ) a rectangular support surface for the electronic components ( 2 ) for operating a liquid pump. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5 als Kühlvorrichtung zur Kühlung von elektronischen Bauteilen (2) zum Betrieb einer Kühlwasserpumpe in einem Kraftfahrzeug.Use of the device according to claim 4 or claim 5 as a cooling device for cooling electronic components ( 2 ) for operating a cooling water pump in a motor vehicle.
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